DE1481652A1

DE1481652A1 - Kombinationsflugschrauber

Info

Publication number: DE1481652A1
Application number: DE19661481652
Authority: DE
Inventors: Marchetti Charles Joseph
Original assignee: CHARLES MARCHETTI Ste
Current assignee: CHARLES MARCHETTI Ste
Priority date: 1965-03-26
Filing date: 1966-03-25
Publication date: 1969-03-20
Also published as: US3458160A; GB1146699A; FR1437669A

Description

Dr, Expl.

H81652

Societfe Charles Marchetti 24.3.1966

Paris (16e) - Prankreich > .

Die Erfindung betrifft einen Kombinationsflugschrauber, also ein Flugzeug, das sowohl mindestens einen während

des Fluges antreibbaren Rotor, bindestens ein Trieb- \

werk für den Vorwärtsflug (z.B.Propeller oder Düse) und kurze feste Flügel besitzt.

Ein Zweck der Erfindung ist, die fluggeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, dass der Luftwiderstand des Itotors verringert wird.

Gemäsa der Erfindung erfolgt das in der //eise, dass die Rotorblätter in ihrer äusseren Hälfte eine grössere Masse haben als auf ihrer inneren Hälfte, und dass der Rotor so ausgelegt ist, dass er keinen Schwebeflug ermöglicht, aber im Leerlauf auf eine solche * Drehzahl gebracht werden kann, dass die dadurch erzielte kinetische Energie des iuütore ausreicht, um im Verein mit der weiterhin dem Rotor zugeführten Energie und der Energie des Vorwärtstriebwerkes ein Abheben ohne Rollen zu ermöglichen. Die Erfindung ist besonders geeignet für solche Kombinationsflugschrauber, bei denen der Rotor durch an den Rotorblattspitzen angeordneten Düsen angetrieben wird. Das aus den Düsen auszustossende Gas kann in an sich bekannter Weise vom Vorwärtstriebwerk, beispielsweise von einem zusätzlichen Kompressor, z.B. dem zweiten Laufrad eines Strahltriebwerkes, geliefert und durch das Innere der Rotorflügel den Düsen zugeführt werden.

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Ein kleinerer

-©er Luftwiderstand eines solchen Rotors kann durch Verkleinerung des .Rotordurchmessers und/oder Verkleinerung des Rotorblattqverschnittes erreicht werden. Es empfiehlt sich eine Verkleinerung des Rotordurchmessers auf höchstens etwa 75% des Hotordurchmessers, den bekannte Kombinationsflugschrauber unter sonst gleichen Bedingungen (Gewicht, Leistung usw.) haben. Da ein so viel kleinerer Rotor leicht sehr viel stabiler ausgeführt werden kann, kann man ihm im Leerlauf vor Jt dem Start eine sehr viel höhere Uulaufgeschwindigkeit geben, als es sonst möglich ist. Wegen der geringeren Länge der Rotorblätter kann der Querschnitt der zu den Rotordüsen führenden Gasleitungen auf etwa die Hälfte verkleinert werden.

Der Start eines solchen Kombinationsflugschraubers erfolgt in der V/eise, dass zunächst das Vorwärts triebwerk bei gebremstem i'lugzeug eingeschaltet und der Rotor mit auf Leerlauf angestellten Rotorblättern auf eine hohe Drehzahl gebracht wird, und dann die Rotorblätter in Abhebeflugstellung gebracht werden, während gleichzeitig der Antrieb des Rotors und das Vorwärts- ψ triebwerk eingeschaltet bleiben. Infolge der im Rotor gespeicherten kinetischen Energie hebt sich das i'lugzeug ab, ohne dass ein Rollen notwendig ist.

Ein Sprungstart unter Ausnutzung der kinetischen Energie eines Rotors ist an sie· bei Autogiros bekannt. Bei dem Kombinationsflugschrauber gemäss der Erfindung erfolgt der Start jedoch nicht nur durch die im Rotor gespeicherte Energie, sondern ausserden durch die Energie, die dem Rotor weiterhin ständig zugeführt wird, und weiterhin durch die Energie des Vorwärtstriebwerkes, die zwar im Augenblick des Startes noch keine Startleistung liefern kann. Gemäss der Erfindung ist der Rotor so ausgelegt, dass er nicht ausreicht für 9 09812/0298

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einen Schwebeflug. Da eile für Gen FXug nutzbare Leistung des Vorwärtstriebes beim Starten erst allmählich von Null ansteigt, würde im Augenbliok des Startes und in der Zeit kurz danaoh die normale Energie des Rotors gemeinsam mit der Energie des Vorwärtstriebes nicht ausreichen für ein Abheben ohne längeres Rollen. Diese Energielücke wird durch die Energie geliefert, die in dem im Leerlauf auf höhere Drehzahl gebrachten Rotor gespeichert ist.

Beispielsweise kann bei einem Gewicht des Kombinationsflugschraubers von 8000 kg, einem Zwei-Strom-Strahltrlebwerk von 39 kg/sec Luftmenge und einem Druokverhältnis

^pl = 2,5 als Vorwärtstriebwerk, einem dreiflügeliegen

Rotor von 10 m Durchmesser, dessen Rotorblätter eine Tiefe von 930 mm, eine Profildicke von 12 %_$ einen Luftquerschnitt von 310 cm , in ihrer äusseren Hälfte den grosseren Teil ihrer Masse haben und an ihren Spitzen Düsen von 519 kp Schub besitzen, ohne Rollen gestartet werden, nachdem der Rotor im Leerlauf auf eine Umfangsgeschwindigkeit von 280 m/sec. gebracht worden ist. Mit dem Schub des genannten Vorwärtstriebwerkes und der Schubleistung des von seinen Düsen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 24o m/sec. angetriebenen Rotors wird dann eine Pluggeschwindigkeit von 450 km/St erreicht. Bei dieser Pluggeschwindigkeit ist der Luftwider- * stand des Rotors bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 125 m/sec. etwa 315 kg. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors soll im Leerlauf um etwa 15 % höher liegen als seine Umfangsgeschwindigkeit im Plug.

Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, dass ein Hubschrauber von 6600 kg Gewicht für den Schwebeflug einen Rotor von 16 m Durchmesser benötigt, und der Luftwiderstand eines solchen Rotors beträgt unter den vorgenannten Bedingungen 515 kg.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert.

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Fig. 1 zeigt in Seitenansicht einen Kombinationsflugschrauber gemäss der Erfindung,

Fig. 2 zeigt in Draufsicht einen etwas abgeänderten Kombinationsflugschrauber nach Fig. 1,

Fig. ~p zeigt eine andere Ausführung eines Kombinationsflugschraubers nach der Erfindung,

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die verschiedenen Kräfteänderungen in Abhängigkeit von der Vorwärtsgeschwindigkeit beim Start eines Kombinationsflugschraubers gemäss der Erfindung.

Der Kombinationsflugschrauber gemäss Fig. 1 besteht aus einem Rumpf 1 mit starren Flügeln 2 und einem Leitwerk jj. Das Vorwärtstriebwerk ist ein Zweistrom-Strahltriebwerk 4·

Die Blätter 6 des Rotors 5 besitzen an ihren Spitzen Antriebsdüsen 10, denen die auszustossenden Gase oder Druckluft von dem Sekundärstrom des Strahltriebwerkes 4 über eine Leitung 9 und durch den Hohlraum der Rotorblätter 6 zugeführt wird, wenn der Sekundärstrom-Auslass des Strahltriebwerks 4 durch einen Verschluss 8 geschlossen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei Strahltriebwerke 11, 11^f vorgesehen mit Luftleitungen 12, 12*. Bei der Ausführungsform nach Fig. 35 sind statt der Strahltriebwerke Turboprops 13, 13 ^f vorgesehen, oder auch Kolbenmotoren, die über eine Welle'14 einen Kompressor 15 antreiben, der die Druckluft für die Düsen 10 erzeugt.

Die Triebwerke können grundsätzlich beliebig angeordnet werden, beispielsweise im Rumpf, auf den Flügeln oder auf vom Rumpf getragenen Gerüsten.

Der Durchmesser des Rotors ist um etwa 25 % kleiner als der Durchmesser von Rotoren üblicher Konbinations-Flugschrauber unter sonst gleichen Bedingungen (Triebwerkleistung, Gewicht, Fläche und Profil des starren Flügels,

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Fläche des Rotorflügeis). Die Zuleitung der Gase oder der Druckluft zu den Düsen 10 erfolgt durch Leitungen, die in den Rotorflügeln verlegt sind; der Querschnitt dieser Leitung ist um 40 % kleiner als der Querschnitt der Leitungen bei Kombinationsflugschraubern unter sonfet gleichen Bedingungen. Dementsprechend ist auch das Rotorblatt in seinem Querschnitt um 40 - 50 % verkleinert. Andererseits wird zwecks Vergrösserung des Trägheitsmomentes des Rotorflügels die Masse des Rotorflügels derart verteilt, dass die Masse der äusseren Hälfte des Rotorflügels grosser ist als die Masse der inneren Hälfte des Rotorflügels, wobei überdies die Masse der inneren Hälfte des Rotorflügels

weitgehend in der Nähe der Nabe konzentriert ist. ς

r Auf diese Weise ist es leicht, dem Rotorflügel eine solche Festigkeit zu geben, dass er beim Start um 15 % schneller gedreht werden kann, als beim normalen Flug.

Die Fig. 4 zeigt in einer Kurve die Änderung der notwendigen Kraftleistung Pn als Funktion der Vorwärtsgeschwindigkeit nach dem Start. Vor dem Start lässt man den Rotor im Freilauf mit einer Geschwindigkeit laufen, die um 15 % höher liegt als beim normalen Flug. Dadurch wird im Rotor eine Leistung P'_EC gespeichert. Die vom Vorwärtstriebwerk gelieferte Leistung ist mit P , die Leistung der Rotordüsen ist mit P. bezeichnet. Die Addition dieser beiden Leistungen ergibt die strichpunktierte Linie. Die für den Flug er- j

forderliche Leistung ist mit A bezeichnet. Die für einen Start ohne Rollen noch fehlende Leistung wird durch die im Rotor gespeicherte kinetische Energie P'_EC erzeugt. Die Linie P zeigt die gesamte Leistung. Wäre die kinetische Energie des Rotors nicht vorhanden, so würde der Punkt A erst erreicht werden nach einem so langen Rollen, dass das Vorwärtstriebwerk die Flugleistung P bewirkt.

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Claims

Η8Ί652 Patentansprüche:

1. Kombinationsflugschrauber, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter in ihrer äußeren Hälfte attcheine größere MasEe haben als in ihrer inneren Hälfte,

und daß der Rotor so ausgelegt ist, daß er keinen Schwebeflug ermöglicht, aber im Leerlauf auf eine L· solche Drehzahl gebracht werden kann, daß die da-

durch erzielte kinetische Energie des Rotors ausreicht, um im Verein mit der weiterhin dem Rotor zugeführten Energie und der Energie des Vorwärtstriebwerkes ein Abheben ohne Rollen zu ermöglichen.

2. Kombinationsflugschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblattspitzen Düsen tragen, denen das auszustoßende Gas durch das Innere der Rotorblätter zugeführt wird.

3. Kombinationsflugschrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasauslaß des Vorwärtstrieb-

* Werkes mit den Düsen durch das Innere der Rotorblät-

ter verbunden ist.

4. Kombinationsflugschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärtstriebwerk ein Strahltriebwerk mit zusätzlichem Kompressor ist, der das Gas für die Düsen liefert.

5. Kombinationsflugschrauber nach einem der Ansprüche

1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rotors höchstens etwa 75 % des Rotordurchmessers bekannter Kombinationsflugschrauber unter sonst gleichen Bedingungen beträgt.

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6. Kombinationsflugschrauber nach einem der Ansprüche 2 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zu den Rotordrüsen führenden Gasleitungen und der Querschnitt des Rotorflügelß etwa halb so groß sind, wie bei bekannten Kombinationsflugschraubem unter sonst gleichen Beflingungen.

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