DE1909447C3

DE1909447C3 - Rotor aircraft

Info

Publication number: DE1909447C3
Application number: DE19691909447
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Filing date: 1969-02-25
Publication date: 1976-09-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluggerät, bestehend aus einem hohlen Drehkörper mit auf seiner Außenseite angeordneten, durch periphere Strahltriebwerke antreibbaren Rotorblättern und mit einer in dem Drehkörper über zwei Tragringe und drei zueinander senkrechte Wellen kardanisch aufgehängten Kabine.The invention relates to an aircraft consisting of from a hollow rotating body with peripheral jet engines arranged on its outside drivable rotor blades and with one in the rotating body via two support rings and three to each other vertical shafts gimbaled cabin.

Aus der ITPS 6 44 597 ist ein Fluggerät dieser Art bekannt, bei dem am Außenumfang des Drehkörpers ein Rotor mit einem Ring vorgesehen ist, welcher relativ zum Außenmantel in einer Ebene drehbar ist, die senkrecht zu der Achse steht, in der der äußere Kabinentragring mit dem Drehkörper drehbar verbunden ist. Im Inneren der Kabine ist ein Kreisel gelagert, der dazu dienen soll, die Lage der Kabine unabhängig von der Stellung des Rotors und des Drehkörpers konstant zu halten. Bei diesem bekannten Fluggerät sind somit zwei Kreiselsysteme, nämlich der Rotor einerseits und der Kreisel in der kardanisch aufgehängter Kabine andererseits vorhanden. Wegen der unvermeidlichen Lagerreibung und der Luftreibung treten Mitnahmedrehmomente auf. Deshalb arbeiten die beiden Kreiselsysteme nicht vollständig getrennt voneinander, sondem beeinflussen einander und arbeiten dabei zum Teil gegeneinander. Dies führt zu schwer konirollierbaren Steuerzuständen. Bei dem bekannten Fluggerät würde jede Bewegung einer Person oder eines Gegenstandes innerhalb der Kabine diese veranlassen, sich zu drehen und damit den Kabinenkreisel zwingen, zu präzedieren. Fine Lagestabilisierung der Kabine mittels des in der Kabine angeordneten Kreises ist daher ausgeschlossen. Bei dem bekannten Fluggerät sind weder Einrichtungen vorgesehen, welche eine tatsächliche Lagestabilisierung der Kabine erreichen könnten, noch Einrichtungen, durch welches es möglich wäre, über die Kabine und deren kardanische Aufhängung in dem Dreh-From ITPS 6 44 597 an aircraft of this type is known in which on the outer circumference of the rotating body a rotor is provided with a ring which is rotatable relative to the outer jacket in a plane which is perpendicular to the axis in which the outer car support ring is rotatably connected to the rotating body is. Inside the cabin a gyro is mounted, which is to serve the position of the cabin regardless of to keep the position of the rotor and the rotating body constant. In this known aircraft are thus two gyro systems, namely the rotor on the one hand and the gyro in the gimbal-mounted cabin on the other present. Due to the inevitable bearing friction and the air friction, driving torques occur on. Therefore, the two gyro systems do not work completely separately from each other, but influence each other and sometimes work against each other. This leads to difficult to control Control states. In the known aircraft, every movement of a person or an object would inside the car they cause them to turn, forcing the car top to precess. Fine position stabilization of the cabin by means of the circle arranged in the cabin is therefore ruled out. In the known aircraft, no devices are provided which actually stabilize the position the cabin, nor facilities through which it would be possible via the cabin and their cardanic suspension in the rotary

447 ₂ 447 ₂

körper die Lage des äußeren Kreiselsystems, nämlich des Rotors, und damit die Fluglage zu beeinflussen.body to influence the position of the outer gyro system, namely the rotor, and thus the flight attitude.

In der US-PS 31 99 809 ist ein Fluggerät beschrieben, das aus einer kugelförmigen Kabine besteht welche im Zentrum einer Kreisringscheibe angeordnet ist und um eine Achse drehbar gelagert ist. Die Kreisringscheibe weist an ihrer Unterseite sowohl in tangentialer Richtung wirkende als auch nach unten wirkende Strahltriebwerke auf. Mittels der tangential wirkenden Strahltriebwerke kann die Ki eisringscheibe in Drehung versetzt werden. Sie stellt somit einen großen Kreisel dar und kann auch als Tragflügel wirken. Die Kabine soll mittels im Zentrum der Kabine drehbar gelagerter Schwungscheiben, die einen weiteren Kreisel darstellen, so gehalten werden, daß sie sich nicht mit dem äußeren Kreisring mitdreht. Die Lagesteuerung dieses bekannten Fluggeräts erfolgt mittels Steuerdüsen am obersten und untersten Punkt der kugelförmigen Kabine. Die Aufhängung der Kabine bei diesem bekannten Fluggerät macht es nicht möglich, die Lage der Kabine unabhängig vom Flugzustand des Geräts konstant zu halten. Im Falle einer Schrägstellung des Fluggeräis wird auch die Kabine schräg gestellt. Wegen der Anordnung des Lagestabilisierungskreisels im Inneren der Kabine wird bei einer Schrägstellung des Fluggeräts die Achse des Kreisels mitverstellt, wodurch der Kreisel /wangläufig präzediert und sich unkontrollierbare Flugzustände dieses bekannten Fluggeräts ergeben.In US-PS 31 99 809 an aircraft is described which consists of a spherical cabin which in the The center of an annular disk is arranged and is rotatably mounted about an axis. The circular ring disc has on its underside both acting in the tangential direction and downward acting jet engines on. By means of the tangentially acting jet engines, the ring disc can rotate be moved. It thus represents a large top and can also act as a wing. The cabin should by means of flywheels rotatably mounted in the center of the cabin, which represent another gyro, be held so that it does not rotate with the outer circular ring. The attitude control of this well-known Aircraft takes place by means of control nozzles at the top and bottom of the spherical cabin. The suspension of the cabin in this known aircraft does not make it possible to change the position of the cabin to be kept constant regardless of the flight condition of the device. In the case of an inclined position of the aircraft the cabin is also tilted. Because of the arrangement of the attitude stabilization gyro inside the Cabin, the axis of the gyro is adjusted when the aircraft is tilted, whereby the gyro / precessed and uncontrollable flight conditions of this known aircraft result.

Aus der DT-PS 11 77 010 ist ein Fluggerät bekannt, bei dem eine Kabine unter einem Rotor, dessen zentraler Teil als nach unten offene Glocke ausgebildet ist. angehängt ist. Die Kabine ist in ihrer Stellung zur Rotordrehachse einstellbar. Die Kabine weist an ihrem Außenumfang Flügel auf, die relativ zur Luftströmung so einstellbar sind, daß die Reibung zwischen Rotorsystem und Kabinenaufhängung kompensiert wird. Dieses bekannte Fluggerät muß bei Fluglageänderungen immer präzedieren, weil von der Schwerkraft der Kabine ein Drehmoment auf die Rotorachse ausgeübt wird, das eine Vektorkomponente senkrecht zur Rotorachse hat. Wegen der dauernden Präzession des Systems ist eine Fluglagestabilisierung ausgeschlossen.From DT-PS 11 77 010 an aircraft is known in which a cabin under a rotor, the central one Part is designed as a bell that is open at the bottom. is attached. The cabin is in its position in relation to the axis of rotation of the rotor adjustable. The cabin has wings on its outer circumference, which are relative to the air flow can be adjusted so that the friction between the rotor system and the cab suspension is compensated. This known aircraft must always precess when the attitude changes, because of the gravity of the cabin a torque is exerted on the rotor axis, which is a vector component perpendicular to the rotor axis has. Due to the constant precession of the system, a stabilization of the flight attitude is impossible.

Aus den britischen Patentschriften 3 99 886 und 7 95 324 sind bereits Fluggeräte bekannt, bei denen eine Kabine unter einem Rotor aufgehängt und um eine mit der Rotordrehachse fluchtende Achse drehbar ist. Bei einer Schräglage des Rotors im Raum hängt bei diesen Fluggeräten zwangläufig auch die Kabine schräg. An der Kabine sind Klappen vorgesehen, die durch eine von den Rotorblättern erzeugte Strömung beaufschlagt sind und ein Mitdrehen der Kabine mit dem Rotor unterbinden. Diese beiden bekannten Fluggeräte verhallen sich wie übliche Hubschrauber, bei denen die Kabine außer der Rotordrehbewegung alle Fluglageänderungen mitmachen muß.From British patents 3 99 886 and 7 95 324 aircraft are already known in which a cabin suspended under a rotor and rotatable about an axis aligned with the rotor axis is. If the rotor is inclined in space, the cabin of these aircraft will inevitably also hang aslant. Flaps are provided on the cabin, which are caused by a flow generated by the rotor blades are acted upon and prevent the car from rotating with the rotor. These two well-known aircraft behave like normal helicopters, in which the cabin except for the rotating movement of the rotor Must take part in changes in attitude.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluggerät der eingangs erläuterten Art zu schaffen, welches eine gute Manövrierbarkeit und eine exakte Steuerbarkeit der Lage der Kabine aufweist.The invention is based on the object of creating an aircraft of the type explained at the beginning, which has good maneuverability and precise controllability of the position of the cabin.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rotorblätter an dem Drehkörper befestigt sind und zur Lageeinstellung der Kabine, zur Kompensation der Mitnahmedrehmomente und zur Richtungssteuerung des Fluggerätes durch Krciselpräzession des Drehkörpers Motoren vorgesehen sind, die axial auf die Wellen der Tragringe wirken.According to the invention, this object is achieved in that the rotor blades are attached to the rotating body and to adjust the position of the car, to compensate for the drag torque and to control the direction of the aircraft by Krciselpräzession of the rotating body motors are provided, which axially on the waves of the support rings work.

Das erfindungsgemäße Fluggerät stellt ein invertiertes Foucault-Gyroskop dar, bei dem sich der Kreisel,The aircraft according to the invention represents an inverted Foucault gyroscope in which the gyro,

nämlich der Rotor, außen befindet und das damit kardanisch gekoppelte »Gestell«, nämlich die Kabine, innen. Im Gegensatz zu den aus den Entgegenhaltungen bekannten Fluggeräten ist das erfindungsgemäße Fluggerät ein System mit einem einzigen Kreisel, das nicnt durch Zusatzkreisel oder andere von außen wirkende Einrichtungen in seinem Verhalten gestört ist. Dabei wird sowohl die Lage des Rotors <Kreisr!s) als auch die Laee der innerhalb des Rotors kardanisch aufgehängten Kabine mittels Motoren gesteuert, die ausschließ- ίο lieh das Präzessionsverhalten des Kreiselsystems ausnutzen und ohne äußere zusätzliche Kräfte sowohl eine Kabinenlagestabilisierung als auch eine Fluglagesteuerung bzw. Flugrichtungssteuerung des Geräts bewirken. Durch die Motoren im Bereich der einzelnen Achslagerungen der kardanischen Aufhängung werden in diesem Kreiselsystem ausgewählte Drehmomente mit Vektoren ausgeübt, die in der Achse der jeweiligen Achslagerung liegen, und auf diese Weise eine bestimmte gewünschte Präzession im Kreiselsystem hervorrufen. Dabei ist es möglich, durch Auswahl der Richtung der Drehmomente, durch Einwirkenlassen von Motoren an bestimmten Achsen, durch Dosierung des jeweiligen Drehmoments und der Dauer der Drehmomenteneinwirkung Präzessionen des Kreiselsystems in jeder gewünschten Richtung und Zeitdauer zu bewirken und damit mit sehr geringem Energieaufwand jede gewünschte Steuerung vorzunehmen.namely the rotor, located on the outside, and the "frame" coupled with it, namely the cabin, on the inside. In contrast to the aircraft known from the references, the aircraft according to the invention is a system with a single gyro that does not require additional gyroscopes or other external gyroscopes Facilities is disturbed in its behavior. Both the position of the rotor and the Laee of the gimbal-mounted cabin within the rotor is controlled by motors that exclusively ίο borrowed the precession behavior of the gyro system and without additional external forces both a Cause cabin attitude stabilization as well as flight attitude control or flight direction control of the device. By the motors in the area of the individual axle bearings of the cardanic suspension are in this gyro system selected torques with vectors exerted in the axis of the respective Axle bearings lie, and in this way cause a certain desired precession in the gyro system. It is possible, by selecting the direction of the torques, by allowing them to act of motors on certain axes, by metering the respective torque and the duration of the torque effect To effect precision of the gyro system in any desired direction and length of time and thus to carry out any desired control with very little energy expenditure.

Mit Vorteil ist ein Fluggerät gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Motor zur Kompensation der auf die Kabine wirkenden Mitnahmemomente dadurch gebildet ist, daß der Drehkörper an seinem Umfang mit öffnungen versehen ist, die in der oberen Hälfte einen geringeren Abstand von der Rotationsachse besitzen, als die öffnungen in der unteren Hälfte, und daß an dem äi'ßeren Tragring von der den Drehkörper durchziehenden Luftströmung beaufschlagte Rotorblätter angebracht sind, welche durch die Strömungsbeaufschlagung eine Kompensation der Mitnahmemomente bewirken. Auf diese Weise wird eine Lagestabilisierung der Kabine gegenüber der Umlaufbewegung des Drehkörpers erreicht.,An aircraft according to the invention is advantageously designed so that the motor to compensate for on the car acting entrainment moments is formed in that the rotating body with on its circumference openings are provided, which in the upper half have a smaller distance from the axis of rotation, than the openings in the lower half, and that on the outer support ring of the rotating body pulling through it Air flow acted upon rotor blades are attached, which by the flow application cause a compensation of the driving torques. In this way there is a position stabilization reached the cabin in relation to the orbital movement of the rotating body.,

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Flugkörpers in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigtIn the following, embodiments of the invention Missile described in connection with the drawing. It shows

F i g. I schematisch ein erfindungsgemäßes Fluggerät, undF i g. I schematically an aircraft according to the invention, and

F i g. 2 ein Vektordiagramm.F i g. 2 is a vector diagram.

Gemäß F i g. 1 ist ein rotierender, ovoidischer Drehkörper 1 auf seiner Außenseite mi: Rotorblättern 2, deren Anstellwinkel durch Steuereinrichtungen veränderbar sein kann, und die durch periphere Strahltriebwerke antreibbar sind, versehen. Mittels zweier Wellen 3 ist der Drehkörper 1 drehbar in Lagern eines Tragrings 4 gelagert. Dieser Tragring 4 ist mit Wellen 5 in Lagern eines weiteren Tragrings 6 drehbar gelagert. Dieser Ring 6 ist mit Wellen 7 in Lagern einer Kabine 8 drehbar gelagert. Die Wellen 3. 4, 5 verlaufen dabei senkrecht zueinander and bilden mit den Tragringen eine kardanische Aufhängung für die Kabine.According to FIG. 1 is a rotating, ovoid rotating body 1 on its outside mi: rotor blades 2, their Angle of attack can be changed by control devices, and that by peripheral jet engines are drivable, provided. By means of two shafts 3, the rotating body 1 can be rotated in bearings of a support ring 4 stored. This support ring 4 is rotatably supported by shafts 5 in bearings of a further support ring 6. This Ring 6 is rotatably supported by shafts 7 in bearings in a car 8. The waves 3, 4, 5 run vertically to each other and form a cardanic suspension for the cabin with the support rings.

Bei diesem Fluggerät kann eine Navigationssteuerung dadurch vorgenommen werden, daß auf die Wellen 3 ein Kippmoment ausgeübt wird. Gemäß F i g. 1 verlaufen die Wellen 3 vertikal. Bei Ausübung eines Kippmoments auf die Wellen 3 neigt die Präzession des rotierenden ovoidischen Körpers die Rotationsachse in der gewünschten Richtung. Zur Ausübung des betreffenden Kippmoments kann einfach die Schwerpunktmitte der Tragringe mittels einer geeigneten Einrichtung verschoben werden. Mechanisch kann diese Steuerung z. B. durch Verschieben der Traganordnung 3 gemäß F i g. 1 erfolgen.In this aircraft, navigation control can be carried out by acting on the waves 3 a tilting moment is exerted. According to FIG. 1, the waves 3 run vertically. When exercising a Tilting moment on the shafts 3, the precession of the rotating ovoid body tends towards the axis of rotation the desired direction. To exercise the tilting moment in question, the center of gravity can simply the support rings are moved by means of a suitable device. Mechanically this can Control z. B. by moving the support assembly 3 according to F i g. 1 take place.

In dem Vektordiagramm gemäß F i g. 2 ist mit 11 Jer Vektor des Winkeldrehmoments des rotierenden ovoidischen Körpers bezeichnet. Der Vektor 12 entspricht dem Produkt des Dralles mal der Angriffszeit, und der Vektor 13 gibt schließlich die resultierende gewünschte Richtung und das Winkeldrehmoment des ovoidischen Körpers an.In the vector diagram according to FIG. 2 is with 11 Jer Designated vector of angular torque of rotating ovoid body. The vector 12 corresponds to the product of the twist times the attack time, and the Finally vector 13 gives the resulting desired direction and angular torque of the ovoid Body.

Zur Kompensation der durch die Lagerreibung und durch die Luftrotation innerhalb des Drehkörpers bewirkten Mitnahmedrehmomente kann der Drehkörper mit einer Öffnung oder mit mehreren Öffnungen versehen sein, die symmetrisch in der oberen und in der unteren Hälfte des ovoidischen Drehkörpers angeordnet sind, und von denen die öffnungen 'ti der oberen Hälfte einen geringeren Abstand von der Rotationsachse des Drehkörpers besitzen als die in der unteren Hälfte. Dadurch bildet sich eine Luftströmung durch den Drehkörper aus. Diese Luftströmung trifft auf Rotorblätter, die an dem äußeren Tragring 4 befestigt sind und deren Anstellwinkel die Luftströmung so umlenkt, daß ein dem Mitnahmedrehmoment entgegengesetztes Drehmoment erzeugt wird.To compensate for the friction caused by the bearing and the rotation of the air inside the rotating body The rotating body can provide entrainment torques with one opening or with several openings be arranged symmetrically in the upper and in the lower half of the ovoid rotating body are, and of which the openings' ti the upper half have a smaller distance from the axis of rotation of the rotating body than that in the lower half. Through this an air flow is formed through the rotating body. This air flow hits rotor blades, which are attached to the outer support ring 4 and whose angle of attack deflects the air flow so that a the torque opposite to the driving torque is generated.

Es ist auch möglich, dieses Mitnahmedrehmoment mit Hilfe eines Motors zu kompensieren, der axiale oder rotierende Magnetfelder besitzt. Mi: den genannten Einrichtungen kann die Kabine auch in ihrer Richtung eingestellt werden.It is also possible to compensate for this drag torque with the help of an axial motor or has rotating magnetic fields. Mi: the mentioned facilities can also be used in the direction of the cabin can be set.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: 19

1. Aircraft, consisting of a hollow rotating body with arranged on its outside, rotor blades drivable by peripheral jet engines and with one in the rotating body two support rings and three mutually perpendicular shafts cardanically suspended cabin, thereby characterized in that the rotor blades (2) are attached to the rotating body (1) and for Adjustment of the position of the car (8) to compensate for the drag torque and to control the direction of the aircraft by gyroscopic precision of the rotating body (1) motors are provided which act axially on the shafts (3, 5, /) of the support rings (4, 6).

2. Aircraft according to claim 1, characterized in that the motor to compensate for the entrainment torques acting on the cabin is formed in that the rotating body (1) is provided on its circumference with openings which are in the upper half a smaller distance from the axis of rotation have as the openings in the lower half, and that on the outer support ring (4) from? -s the air flow passing through the rotating body acted upon rotor blades are attached, which effect a compensation of the entrainment torques by the act of flow.