DE1912995A1

DE1912995A1 - Flugzeug mit vertikalen oder kurzen Start- und Landeeigenschaften

Info

Publication number: DE1912995A1
Application number: DE19691912995
Authority: DE
Inventors: Szlenkier Tadeusz Karol
Original assignee: Hawker Siddeley Aviation Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Aviation Ltd
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1969-09-18
Also published as: FR2004005B1; US3599900A; GB1259107A; FR2004005A1

Description

.19J.2 9 35-_

DR. KURT-RUDOLF EIKENBERG PATENTANWALT

* NAIlNOVlR · SCHACKtTRAStE 1 ■ TELIION (0811) 114061 · KAIIL PATENTION HANNOVER

Hawker Siddeley Aviation Ltd. . 240/419

Flugzeug mit vertikalen oder kurzen

Start- und Landeeigenschaften

Die Erfindung betrifft ein !lugzeug mit vertikalen oder kurzen Start- und Landeeigenschaft, wobei gesonderte Trieb- j werke für die Hub- und für die Vorwärtsbewegung vorgesehen sind.

ITm bei einem Flugzeug des normalen Typs mit Hilfe eines Tragflügelprofils einen Auftrieb zu erzeugen, ist es notwendig, daß dieses gegenüber der umgebenden Luft eine gewisse Relativgeschwindigkeit besitzt. Das bedeutet, daß das Flugzeug eine nach vorn gerichtete Eigengeschwindigkeit aufweisen muß, bövor es sich vom Boden abheben kann.

Zwischen der größten und der kleinsten Geschwindigkeit, bei I der ein Plugzeug fliegen kann, sind Grenzen gegeben, die j besagen, daß ein Hochgeschwindigkeitsflugzeug beim Starten j und Landen eine beachtlich hohe Geschwindigkeit besitzen I muß mit all den bekannten Konsequenzen hieraus, z. 3» dem Er-I fordernis einer langen Start- und Landebahn oder den poten- ; tiellen Gefahren, die in den derart durchgeführten Starts und Landungen beinhaltet sind.

Ein Plugzeug des normalen Typs kann so ausgebildet sein, daß ein abnorm hoher Auftrieb bei einer vergleichsweise geringen Vorwärtsgeschwindigkeit erzeugt wird. Solch ein Plugzeug ist als "SIOL^-Typ- bekannt, dabei wurde das grundlegende Prinzip der Erzeugung des Auftriebes unverändert beibehalten.

Im Gegensatz au der Konstruktion, bei der ein Tragfltigelprofil in Porm von festen, mit einem Plugzeug als eine Einheit verbundenen Tragflügeln durch die Luft bewegt wird, ist es ebenso möglich, den Auftrieb zu erzeugen, indem man das Tragflügelprofil durch die Luft rotieren läßt. So^ch ein Plugzeug ist grundsätzlich ein Hubschrauber. Die Start- und Landeeigenschaften, sowie die Eigenschaft, sich in der Luft zu halten, ist bei einem Hubschrauber unabhängig von seiner Vorwärtsgeschwindigkeit. Demgegenüber ist aber die maximale Vorwärtsgeschwindigkeit eines Hubschraubers begrenzt.

Diese Grenzen können zum Teil dadurch wieder aufgehoben werden, daß dieser Plugkörper zusätzlich mit konventionellen, festen Tragflügeln ausgerüstet ist. Es sind hier zwei

9098 3 8/0215

Möglichkeiten vorhanden. Entweder kann vorgesehen sein, daß die rotierenden Tragflügel zusammengefaltet werden, wenn sich der Flugkörper in der Luft befindet und eine genügende Vorwärtsgeschwindigkeit "besitzt, oder die Größe der rotierenden Tragflügel kann klein ausgelegt sein, wodurch die Tragflügel selbst gänzlich oder zum Teil- innerhalb der Tragfläche^ des Plugzeugrumpfes oder vielleicht in an den Tragflächen befestigten Gehäusen untergebracht werden können. In diesem Fall braucht dann bei Erreichung einer genügend großen Vorwärtsgeschwindigkeit lediglich die Bewegung der rotierenden Tragflügel angehalten zu werden. Der Antrieb solcher rotierenden Flügel kann vermittels üblicher Motoren, einer Gasturbine des By-Paes-Typs oder einer einfachen Strahlturbine erfolgen. Auoh ist es möglich, die gleichen rotierenden Tragflügel sowohl für die Hubbewegung als auch für die Vorwärtsbewegung zu verwenden, z.B. indem verstellbare Tragflügel, zusammen mit Antrieb und Luftschraube verstellbare Tragflächen oder Schwenkdüsentriebwerke vorgesehen sind.

Um diese Möglichkeiten zu verwirklichen sind jedoch eine erhebliche Anzahl technischer Schwierigkeiten zu überwinden. Trotz der Tatsache, daß diese Möglichkeiten als solche bereits seit vielen Jahren bekannt sind, existiert z.Z., abgesehen von einigen wenigen im Versuchsstadium sich befindenden Prototypen, lediglich ein Flugzeug, das in Serie gebaut wird. Es handelt sich hierbei um ein einmotoriges Hoohgeschwindigkeitsflugzeug, das in größeren Mengen für militärische Zwecke produziert wird.

Eingehende Studien einer Anzahl weiterer Vorschläge haben klar gezeigt, daß es in der Regel nicht genügt, lediglich

909838/Ό215

einen bestimmten Plugzeugtyp auszuwählen und die zur Zeit zur Verfügung stehenden letzten Erkenntnisse auf diesen anzuwenden. In jedem Fall ist die Entwicklung bereits im theoretischen Stadium durch einige unüberwindbare Schwielgrigkeiten zum Stillstand gekommen· Eine befriedigende Lösung wird deshalb von der Wahl einer bestimmten Konstruktionen form des Flugzeuges abhängen, mit der es möglich ist, diese bekannten Mißstände in genügendem MaBe zu beseitigen.

Wenn es z.B. theoretisch möglich ist, eine Hub-Rotationseinheit in dem Flugzeugrumpf einer kleinen Militärmaschine unterzubringen, so ist dies in der Praxis dennoch nicht bei einem Transportflugzeug durchführbar und zwar unabhängig davon, ob dieses für zivile oder militärische Zwecke bestimmt ist. Der Platz in dem Flugzeugrumpf ist notwendig für die Aufnahme von Transportladung und selbst wenn die Hubtriebwerke oder Luftgebläse unterhalb der ladefläche des Gehäuserumpfes angebracht werden können, wird es sohwierig sein» wenn nioht gar unmöglioh, wirksame Ein- und Austrittskanäle vorzusehen.

Dem-entsprechend ist es üblich, die Hubtriebwerke oder Luftgebläse entweder in den Tragflächen selbst oder in daran vorgesehenen Gehäusen unterzubringen. Beide Methoden haben gewisse Nachteile, die besonders dann in Erscheinung treten, wenn man sich unter dem Gesichtspunkt einer brauchbaren Huberzeugungsvorrichtung für ein einfaches Hubstrahltriebwerk entscheidet. Auf der anderen Seite sind bei dieser Entscheidung die besonderen Schwierigkeiten zu beachten, die sich beim Betrieb in einer extrem großen Lärmentwioklung und infolge der Wirkung von Hitze und Verschleiß in einer Zerstörung der Landebahnfläche bemerkbar maοhen.

909838/0215

Um die Austrittstempera-feuren und -geschwindigkeiten i eines Hubstrahltriebwerkes zu reduzieren, ist es notwendig, entweder ein hochintensives StrahlVermischungssystem zusammen mit einem einfachen Strahltriebwerk des By-Pass-Typs oder ein motorgetriebenes Luftgebläse anzuwenden. Jede dieser Vorrichtungen benötigt jedoch mehr Platz als es der Einbau eines einfachen Hubstrahltriebwerks.erfordert, wobei zudem ' noch diese Vorrichtungen nicht gut für den Einbau in gesonderten Gehäusen geeignet sind. Pur diese Vorrichtungen mag zwar ' genügend Platz in den Tragflächen vorhanden sein, aber in- | folge der erforderlichen Größe und Anzahl der notwendigen j öffnungen ist dieser Vorschlag für normale Tragflächen nicht '' anwendbar, da er notwendigerweise zu einer Verstärkung in ^: der verbleibender Tragflächenstruktur führt, die eine nicht zu vertretene Gewichtszunahme zur Folge hat.

Es ist zwar schon bekannt, solche Hub vorrichtungen in schmalen Delta-Tragflächen unterzubringen (vergl. brit. Patentschrift Nr. 1 101 262), doch muß in diesem Zusammenhang bemerkt werden, daß diese ansich vielversprechende Entwicklung sich primär nur für Überschallgeschwindigkeiten eignet und I in der Tat ist die Form dieser Tragflächen für Senkrechtstarter nicht sehr brauchbar.

Mit der Erfindung soll demgegenüber ein Flugzeug mit senkrechten oder kurzen Start- und landeeigenschäften geschaffen werden, und zwar dadurch, daß die direkt wirkenden Hubtriebwerke zu beiden Seiten des Flugzeugrumpfes unmittelbar an diesen in zellenartigen, die Tragflächen mit dem Flugzeugrumpf verbindenden Gehäuseansätzen angeordnet sind. .

909838/0215

Die¹ zellenartige Struktur dieser Gehäuseansätze führt zu dem Vorteil, daß diese gleichermaßen geeignet sind, sowohl die notwendigen HuI)- und Tragflächenkräfte aufzunehmen und auf den Flugzeugrumpf zu übertragen, als auch als Montagegehäuse für die erforderliche Anzahl der Hubtriebwerke zu dienen. Eine besonders zweckmäßige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Gehäuseansätze Sparren enthalten» die als Verlängerung von Sprossen des Plugzeugrumpfes ausgebildet sind, wobei einige der Sparren in ihrer Verlängerung wiederum als Tragholme der Tragflächen vorgesehn sind.

[ Es ist weiterhin sehr vorteilhaft, daß nunmehr die Hubtriebwerke in jeder geeigneten Lage in Längsrichtung des Flugzeuges relativ zu dessen Schwerpunkt angeordnet werden können· In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Gehäuseansätze am unteren Teil des Plugzeugrumpfes in Längsrichtung angeordnet, wobei Lüfteinströmkanäle für die Hubtriebwerke auf der einen Seite durch den Plugzeugrumpf selbst und auf der anderen Seite durch nach oben zu öffenende Verschlußklappen gegeben sind. Zudem ./ ist es in vorteilhafter Weise möglich, daß an dem unteren Teil der Gehäuseansätze nach unten zu öffnende Verschlußklappen angeordnet sind, durch die genügend lange Ausströmkanäle zur Intensiven Vermischung von Triebwerkabgasen mit einem Kühlluftstrom o.ä, gebildet werden· Dadurch kann eine größere Schubleistung erzielt und infolge kleinerer Temperaturen und Ausströmgeschwindigkeiten eine Verminderung der Lärmentwicklung erreicht werden.

: Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

909838/02 1 5

1£L12R9J5_

Es stellen dart

Pig. 1, 2, und 3 ein erstes Plugzeug gemäß der Erfindung in Seiten-, Drauf- und Vorderansioht;

Pig· 4t 5» und 6 ein zweites Plugzeug gemäß der Erfindung in entsprechenden Ansichten·

909838/0215

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Transportflugzeug dargestellt* dessen Rumpf 11 mit einem aufklappbaren hinteren Teil 12 zum Be- bzw. Entladen versehen ist. Das Hauptfahrwerk besteht aus sechs Paar Rädern 13» die direkt unter dem Flugzeugrumpf angeordnet sind und in Einbuchtungen 14 unterhalb der Ladefläche 15 eingezogen werden können*

Um eine gewisse Querstabilität zu erreichen, ist das Hauptfahrwerk durch Auslegerräder 28 verstärkt, die in die Tragflächen eingezogen werden. Die Fahrwerkeinbuchtungen des Hauptfahrwerkes sind durch Klappen 16 verschließbar, die an in Längsrichtung angeordneten Achsen schwenkbar gelagert sind. Unmittelbar außerhalb der Hauptfahrwerkeinbuchtungen sind in Längsrichtung am unteren Teil des Flugzeugrumpfes zellenartige Gehäuseansätze 17 vorgesehen, über die die Tragflächen 20 mit dem Flugzeugrumpf verbunden sind. Diese Ansätze 17 enthalten eine Anzahl Flugzeugrumpf-Sprossenausläufer und Sparren 18, von denen eine Rückwärtig gelegene Gruppe nach außen länger ausgebildet ist und als Tragholme für die Tragflächen dient. Zwischen den Sparren 18 eines jeden Ansatzes 17 sind hintereinander sechs Zellen 19 vorhanden, ! die eine Reihe von sechs Gas-Strahlturbinen als Hubtriebwerke 21 mit senkrecht angeordneten Achsen aufnehmen.

Oberhalb der Hubtriebwerkszellen 19 sind nach oben und nach außen zu öffenende Klappen 22 angeordnet, die in ι geöffentem Zustand zwischen sich selbst und der entsprechenden Seite des Flugzeugrumpfeβ einen Lüfteinlaßkanal 23 bilden. Unterhalb der Zellen 19 nind paarweise angeordnete Klappen 24 vorgesehen, die nach unten zu öffnen sind, um dadurch

909838/0215

einen verlängertenKanal 25 für die heißen Ausstoßgase zu bilden. Innerhalb dieser Kanäle kann eine hochintensive Vermischung stattfinden, und zwar zwischen den Ausstoßgasen eines jeden Hubtriebwerkes und der kalten Luft, die den By-Pass· durchströmt, der um die Hubtriebwerke herum zwischen dem äußeren Triebwerksmantel und dem Gehäuseansatz gebildet ist. Dies verstärkt den zur Verfügung stehenden Schub und vermindert die Lärmentwicklung.

Während in den Zeichnungen die Klappen 16 der Hauptfahrwerkeinbuchtungen innen^liegend angeordnet sind, ist es genauso möglich, vorzusehen, daß diese Klappen an den Einbuchtungen außen_wliegend befestigt sind. In letzterem Fall bilden dann diese Einbuohtungs-Versohlußklappen die innen liegenden Klappen, die den verlängerten Ausstoß- und Mischkanal 25 begrenzen.

Zusätzlich zu den Hubtriebwerken 21 besitzt das Plugzeug vier Antriebsmaschinen 26 für die Vorwärtsbewegung, die paarweise, in zwei Halterungen 27 untergebracht sind. Biese sind in die vertikale Position 29 verschwenkbar, so daß der Schub der Antriebsmaschinen ebenfalls für die Hubbewegung genutzt werden kann. In der Zeichnung sind die beiden Antriebsmaschinenpaare oberhalb jeder Tragfläche nahe der Abströmkante angeordnet.

Dieser Typ und die Anordnung der Antriebsmaschinen braucht nicht notwendigerweise der dargestellten Art zu entsprechen. Die Antriebsmaschinen können ebensogut unterhalb der Tragflächen und etwas vor den Vorderkanten angeordnet sein. Sie können schwenkbar montiert oder alternativ mit einer der

909838/02 15

bekannten Formen der Rückstoßablenkung ausgerüstet sein. Es ist jedoch naheliegend, daß bei Veränderung der Anordnung der Antriebsmaschinen in Längsrichtung ebenfalls die Anordnung der reinen Hubtriebwerke so verändert werden muß, daß das Plugzeug während des Schwebefluges sich in nahezu ausbalanciertem Zustand befindet. Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann dies bequem erreicht werden, indem die Gehäuseansätze an den Seiten des Flugzeugrumpfes in Längsrichtung dem geforderten Maß entsprechend verlängert oder verkürzt werden.

Fig. 4 , 5 und 6 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit, Bei der die Antriebsmaschinen 30 unterhalb der Tragflächen und gegenüber diesen Vorgezogen angeordnet sind* und bei der die zellenartigen Gehäuseansätze 31 dementsprechend wesentlich verlängert sind.

909838Λ02 15

- Patentansprüche - [

Claims

1SJ2 ä3

Patetansprüche :

1. Flugzeug mit vertikalen oder kurzen Start- und Landeeigenschaften, wobei gesonderte Triebwerke für die Hub- und für die Vorwärtsbewegung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die direkt wirkenden Hubtriebwerke (21) zu beiden Seiten des Flugzeugrumpfes (11) unmittelbar an diesem in zellenartigen, die !Pragflächen (20) mit dem Flugzeugrumpf verbindenden Gehäuseansätzen (17, 31) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Gehäuseansätze (17, 31) Sparren (18) enthalten, die ale Verlängerung von Sprossen des Flugzeugrumpfes (11) ausgebildet

' sind, wobei einige der Sparren in ihrer Verlängerung wiederum als Tragholme der Tragflächen (20) vorgesehen sind·

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubtriebwerke (21) als Gas-Strahlturbinen ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

I die Gehäuseansätze (17, 31) in Längsrichtung am unteren Teil j des Flugzeugrumpfes (11) angeordnet sind, wobei Lüfteinström-I kanäle (23) für die Hubtriebwerke (21) auf der einen Seite I durch den Flugzeugrumpf (11) selbst und auf der anderen Seite ! duroh naoh oben bu öffnende Versohlußklappen (22) gegeben sind.

909838/021 5

5· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 4t dadurch gekennzeichnet. j daß an dem unteren feil der Gehäuseansätze (17, 31) nach

unten zu öffnende Verschlußklappen (24) angeordnet sind, durch j die genügend lange Ausströmkanäle (25) zur Vermischung von

Xriebwerksabgasen mit einem Kühlluftstrom gegeben sind·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Verwendung bei einem Flugzeug mit in durch Klappen verschließbaren Einbuchtungen in dem Flugzeugrumpf einziehbarem Hauptfahrgestell, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (16) um die Flugzeuglängsrichtung verschwenkbar so angeordnet sind, daß durch diese im geöffneten Zustand mindestens ein Seil der innenliegenden Wandungen der Ausströmkanäle (25) gegeben ist.

7* Vorrichtung naoh einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gehäuseansätze (17, 51) in i Flugzeuglängsrichtung wesentlich über die Tragflächen (20) ι hinauserstrecken· !

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß die !Triebwerke (26, 30) für die Vorwärts- ] bewegung zumindest teilweise zur Erzeugung eines zusätzlichen i Hubes verstellbar angeordnet sind.

909838/0215

Leerseite