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Flugzeug mit Auftriebserzeugung Es ist ein Flugzeug mit Auftriebserzeugung
durch durch Treibgase Treibgase bekannt, die aus je -einem Schlitz längs jeder Seite
des Flugzeugrumpfs tangential zur Rumpfwand nach abwärts ausgestoßen werden. Die
Gase verursachen hierbei Wirbelströme, die auf der Flugzeugunterseite einen Unterdruck
schaffen, der sehr nachteilige Folgen haben kann. Es entsteht nämlich der sogenannte
Bodeneffekt, der das Abheben des Flugzeugs vom Boden erschwert. Demzufolge muß eine
vom Motor erforderliche Hubkraft geleistet werden, um diesen Nachteil zu überwinden.
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Ziel der Erfindung ist es, das Abheben des Flugzeugs vom Boden zu
erleichtern.
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Bei einem Flugzeug mit Auftriebserzeugung. durch Treibgase, die aus
je einem Schlitz längs jeder Seite des Flugzeugrumpfs tangential zur Rumpfwand nach
abwärts ausgestoßen werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Schlitze
im Bereich des Übergangs der Rumpfseitenwände in die Rumpfunterseite angeordnet
sind, wobei jeder Schlitz durch Wandteile abdeckbar ist, die bei nach auswärts gespreizter
Lage mit der Rumpfwand einen Ejektorkanal zur Ansaugung von Zusatzluft bilden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise. veranschaulicht,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf ein VTOL-Flugzeug, wobei die Sammelkammerleitungen
gestrichelt eingezeichnet sind, F i g. 2 eine Seitenansicht des Flugzeugs nach F
i g. 1, wobei die Vortriebdüse und ihre Verbindung mit dem Sammelkammerrohr gestrichelt
gezeichnet sind, F i g. 3 eine Vorderansicht des Flugzeugs nach F i g. 1 mit den
Einlaßöffnungen für die Hubtriebwerke und den Hauptschubtrieb für den Vorwärtsflug,
F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der F i g. 1 und F i g. 5 eine Darstellung
der Umlenkventile zum Umlenken der Gasstrahlen aus dem Hauptstrahlantrieb für den
Vorwärtsflug in die zwischenliegende Sammelkammer.
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Gemäß F i g. 1 sind die Tragflächen 10 und die Höhenflosse
11 am Rumpf 12 von einer .Form und Größe, wie sie erforderlich sind,
um das Flugzeug bei Reisegeschwindigkeit tragen zu können. Die Tragflächenansätze
13 tragen die Brennstoffe und nehmen die einziehbaren Fahrgestelle 13 a auf. Das
Hauptmarschtriebwerk 14, als Turbostrahlantrieb oder Bypasstriebwerk ausgebildet,
befindet sich auf dem rückwärtigen Teil des Rumpfs vor dem Hauptschubröhr 15 und
nimmt Luft auf, die in die Einlaßöffnung 16 des Einlaßrohrs 17 eingeführt wird;
die Einlaßöffnung wird von dem äußeren Buckelabschnitt 18 am Rumpf gebildet, der
sich über die Vorderfläche des Flugzeugrumpfs, d. h. über- die Linie 19 in F i g.
2 erhebt. Beim Reiseflug soll das erfindungsgemäße Flugzeug die üblichen Flugleistungen
unter der Vortriebswirkung des Strahltriebwerks 14 allein besitzen.
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Das Flugzeug weist ferner zwei Turbostrahl- oder Bypasstriebwerke
20, 21, auf, deren Schub im. wesentlichen je gleich dem Schub des Triebwerks 14
ist; sie liegen vorn im unteren Teil des Bugs 22 des Rumpfs 12 und besitzen Einlaßöffnungen
23 und-24.(F i g. 1 und 3). Jedes Triebwerk 20, 21 steht mit einer Sammelkammer
25,- 26 in Verbindung, deren Durchmesser bis zu den rückwärtigen geschlossenen Enden
25 a, 26 a (F i g. 1) abnimmt; jede der Sammelkammern
weist eine Schlitzöffnung 27 in Längsrichtung auf (F i g. 4), aus der Gase tangential
nach unten in Richtung des Pfeils X austreten und über die Außenfläche 28 des unteren
Rumpfteils 29 abströmen. Der Schlitz 27 wird durch Umlegen der Wandfläche nach innen
gebildet, wie es in F i g. 4 durch die Ausführung mit der Lippe 30 dargestellt ist,
wodurch die eingerollte Lippe der in Längsrichtung sich erstreckenden Kante 32 der
Seitenwand 33 der Sammelkammer nahe gegenüberliegt und eine schlitzartige Austrittsöffnung
27 bildet, durch die die austretenden Gase im wesentlichen tangential nach
unten
-geleitet werden. Der- nach unten gerichtete Vorhang ausgestoßener Gase haftet an
den Flächen 28 und reißt die diesen Flächen benachbarte Luft- mit sich, die dann
abwärts gelenkt wird durch den abwärts gerichteten Strom aus der Sammelkammer 42
des Haupttriebwerks, der aus dem Längsschlitz 34 a austritt; die Ströme vereinigen
sich mit einem entsprechenden Gasvorhang von der anderen Seite der Rumpfunterfläche
und bilden einen aus drei Gasströmen zusammengefaßten Strom in Richtung des Pfeils
Y unmittelbar unter der Mittellängsachse des Rumpfs.
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Die Bildung eines abwärts gerichteten Schubes durch die Anwendung
der beschriebenen seitlichen Sammelkammern mit Längsschlitzen wird in hohem Maße
unterstützt durch die Anbringung von Abdeckteilen 35, die den seitlichen Sammelkammern
zugeordnet sind und über einen beträchtlichen Teil des Rumpfs hinweg in Längsrichtung
die Unterseite des Rumpfs bilden; die Sammelkammerschlitze können durch die Abdeckteile
verschlossen werden. In geschlossenem Zustand bilden die Abdeckteile 35; wie es
im linken Teil der F i g. 4 gezeichnet ist; eine der Rumpfkontur angepaßte Abdeckung,
im Gegensatz dazu steht die Darstellung der rechten Hälfte der F i g. 4 für den
geöffneten Zustand.
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Die Abdeckteile 35 bestehen aus einer Abdeckklappe 36, die mit einer
Anzahl Tragarmen 37 an den Spanten 38 des Rumpfs, z. B. bei 39, so schwenkbar befestigt
sind, daß sie durch ,doppeltwirkende, hydraulische oder pneumatische Zylinder
40 nach unten und einwärts bewegt werden können. Die Zylinder 40 sind am
Bodenrahmen 41 des Flugzeugs befestigt und über die Kolbenstange an einem Punkt
42 des Tragarms 37 schwenkbar angeordnet: Auf diese Weise wird ein
Spalt zwischen der Abdeckklappe 36 und der feststehenden Unterseite des Spantenwerks
des Rumpfs gebildet, wodurch Luft längs des durch den .Pfeil Z angegebenen Weges
an den Tragarmen 37 vorbei eingeführt wird. Der Spalt zum Abdecken und zum Regeln
des Einlassens von Zusatzluft kann in weitem Umfang vom Piloten verändert und gesteuert
werden. Bei breitem Abdeckspalt ergibt sich im Leerlauf der drei Triebwerke eine
kleine abwärts gerichtete Schubkomponente.. Wenn der Spalt geschlossen wird und
die Triebwerksleistungen erhöht werden, vergrößert: sich der Schub und erreicht
sein Maximum bei einer bestimmten Spaltweite, die durch die Geometrie und die sonstigen
Eigenschaften des Flugzeugs selbst gegeben sind.
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Die zentrale Sammelkammer 42 (F i g. 4) erzeugt durch seinen Mittellängsschlitz
34,a einen abwärts gerichteten Strom von Gasen, die aus dem Haupttriebwerk 14 abgegeben
und durch die Doppel-Umlenkventile 43; 44 umgelenkt werden; die Umlenkventile
lassen sich aus einer durch den Pfeil R angegebenen Stellung für Rückwärtsschub
in eine durch die Gasströmungspfeile V angedeutete Lage umstellen, in der ein Vertikalschub
hervorgerufen wird (F i g. 5).
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Beim Ausfall eines der Triebwerke kann dieses durch Erhöhung des Schubes
des Haupttriebwerks ausgeglichen werden, weil das entstehende Rollmoment klein ist,
da die resultierende Gasströmung aller Triebwerke im wesentlichen unter der Mittellängsachse
des Flugzeugs liegt. An der Rumpfunterseite ist nämlich ein kleiner Kielsteg 34
im Bereich der Längsachse vorgesehen; der Gasstrahl wird damit nach unten gelenkt,
wenn das gegenüberliegende Triebwerk ausfällt. Die A_ nordnung der Triebwerke nahe
der Mittellinie läßt keine starken Rollmomente aufkommen, wenn ein Hubtriebwerk
ausfällt; wie sie auftreten würden, wenn Hubwerke in den Tragflügeln angebracht
wären. Hierdurch sind die wichtigsten Sicherheitsvorkehrungen für den Fall des Ausfallens
eines Triebwerks berücksichtigt.
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Ferner erfolgt ein Mischen des primären Strahl-Stroms hoher Geschwindigkeit
mit einem zweiten Strahlstrom, wodurch ein Auslaß mit relativ geringer Geschwindigkeit
erfolgt. Da der Lärm eines Strahlstroms der Strömungsgeschwindigkeit in der B. bis
10. Potenz proportional ist, erzeugt der mit geringer Geschwindigkeit ausgestoßene
Strom sehr viel weniger Lärm. Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht jedoch
noch innerhalb des abgedeckten Spaltes. Das Geräusch dieser Strömung wird verringert
wegen der Verringerung der durch die Sekundär-Strömung hervorgerufenen Verringerung
der Schergeschwindigkeit. Die Frequenz des erzeugten Tons liegt außerdem höher als
gewöhnlich wegen der geringen Strahlstrombreite, und diese Art von Geräusch kann
von den umgebenden Bauteilen (Rumpf und Abdeckung) besser gedämpft werden. Außerdem
können in der Strahldüse Riffelungen angebracht werden, um den Lärmpegel des Primärstromes
an der Quelle zu erniedrigen.
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Grundsätzlich haben die Hubtriebwerke keine übermäßig hohe Strahlstromgeschwindigkeit;
und der Lärmpegel des vorgeschlagenen Systems bewegt sich sowohl -für militärische
wie für zivile Anwendungszwecke auf einer :annehmbaren Höhe. Ein Kompromiß bei der
Ausführung begünstigt die Geräuschverminderung mehr als die Zunahme der Schubverstärkung.
Es ist erforderlich, den Übergang vom Schwebeflug zum Vorwärtsflug so bald wie möglich
auszuführen, um den Brennstoffverbrauch möglichst niedrig zu halten. Das sollte
innerhalb von 1700 m Höhe vom Startpunkt aus geschehen, in welcher das Vortriebstriebwerk
eine hohe Leistung abgibt. Die Rumpfunterseite erhält vorzugsweise eine doppelte
Haut oder einen Überzug, der als Wärmeschutz und Schalldämpfung wirkt.
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Die meisten VTOL-Versuchsflugzeuge zeigen ein unbefriedigendes Verhalten
in Bodennähe. Der hier beschriebene äußere Verstärker ergibt eine wirksame Verbesserung
beim Start mit geringem oder keinem Hubverlust beim Schwebeflug. In Bodennähe erzeugt
die angesaugte Lufteinen gewissen »negativen« Druck an der Tragflächenunterseite;
der aber mehr als übertroffen wird durch den auf den Rumpf einwirkenden positiven
Bodeneffekt.