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Senkrecht startendes und landendes Hochgeschwindigkeitsflugzeug Die
Erfindung-bezieht sich auf ein senkrecht startendes und landendes Hochgeschwindigkeitsflugzeug,
das insbesendere als Hochleistungsjagdflugzeug mit kurzer Start- und Landestrecke
verwendbar ist und von einem Hubschrauber-Träger o.dgl. aus operieren kann.
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In den vergangenen Jahren sind viele Entwicklungsversuche angestellt
worden, mit denen ein Hochleistungsjagdflugzeug mit kurzer Start- und Landestrecke
geschaffen werden sollte, das von einem Hubschrauber-Träger od. dgl. operieren kann.
Bei dem Modell, dessen Entwicklung im Jahre 1969 am weitesten vorangeschritten ist,
werden zwei in Längsrichtung voneinander entfernt angeordnete Strahidüsen verwendet,
die aus jeder Rumpfseite des Flugzeugs hervorstehen und die aus einer vollständig
nach hinten weisenden Stellung in eine vollständig nach unten weisende Stellung
gebracht werden können. Der Lärm, die Hitzeentwicklung und die Strahlwirkungen auf
den Boden sind erheblich.
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Das wesentliche Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines senkrecht
startenden und landenden Hochgeschwindigkeitsflugzeugs mit zusammenfallenden Angriffspunkten
für Auftrieb, Schwerkraft und Vertikalschub; bei diesem Flugzeug sind die Triebwerke
für Vertikalhub mit Längs abstand voneinander im Rumpf um den Schwerpunkt angeordnet
und blasen Schubgase in Gasleitschlitze, die in Längserstreckung auf beiden äusseren
Rumpfseiten angeordnet und gegen die Rumpfunterseite gerichtet sind, so daß ein
in Längserstreckung auftretender Vertikalschubstrom entsteht, dessen Schubzentrum
mit den Angriffspunkten für Auftrieb und Schwerkraft zusa'nmenf&llt.
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Ferner bezweckt die Erfindung die Entwicklung eines Flugzeugs der
genannten Art, das sich durch einen Tragflächenaufbau auszeichnet, der ein Gehäuse
für die Vertikalschub-Schlitze bildet und einen Tragfächenumriß aufweist, in dem
in den oberen bzw. unteren Tragflügelflächen Klappen vorgesehen sind, durch die
Sekundärluft in beträchtlichen Mengen mit den Vertikalschubgasen eingelassen bzw.
ausgestossen werden kann, um die Gasgeschwindigkeiten und Temperaturen erniedrigen
und die Vertikalschubwirkung erhöhen zu können.
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Als weiteres Erfindungsziel ist ein Flugzeug der beschriebenen Art
anzusehen, bei dem die Vertikalschubtriebwerke symmetrisch mit den Schubschlitzen
durch Querkanäle verbunden sind, wodurch die Schlitzkonstruktion durch ein Triebwerk
oder auch durch mehrere Triebwerke nur symmetrisch beaufschlagbar ist, Entsprechend
den genannten Erfindungszielen soll ein senkrecht startendes und landendes Hochgeschwindigkeitsflugzeug
mit zusammenfallenden Angriffspunkten des Auftriebs, der Schwerkraft und des Vertikalschubs
angegeben werden, das gekennzeichnet ist durch einen Rumpf, einen in diesem im Abstand
vom Schwerpunkt angeordneten Gaserzeuger für Vartikalschub,
eine
Anordnung mit Gasführungsschlitzen aussenbords voln Rumpf und in dessen Längsrichtung
sich erstreckend für das Steuern von Schubgasen aus den Triebwerken von den beiden
Seiten aus nach innen und unten gegen die wvumpfunterseite, so daß sich die Gasströme
in Länge richtung unter dem Rumpf zu einer nach unten gerichteten Schubströmung
um das Zentrum des Vertikalschubs treffen, sowie durch einen Antrieb für Vorwärtsschub.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, die folgendes darstellen: Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Flugzeuges in Verbindung mit einem
kleinen iCanonenboot als Träger, der sonst nur für 6Subschrauber verwendbar ist;
Fig. 2 eine perspektvische Ansicht durch die transparent angenommene Aussenhaut
des Flugzeug emä der Erfindung mit einer Darstellung der wichtigsten Einrichtungen;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt längs der
Linie 4-4 mit einer Darstellung der Steuergestnge für die Vertikalschub-Klappen;
Fig. 5 eine perhspektivische Übersicht über die Einzelheiten der Vertikalschubtriebwerke
und die Kanäle nach Fig. 2; Fig. 6 einen Detailschnitt längs der Linie 6-6 in Fig.
5; Fig. 7 einen Detailschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 5;
Fig.
8 einen Detailschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 5.
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Ein als IIubschrauberträger dienendes Kanonenboot 10 mit einem sehr
kleinen Start- und Landedeck 11 muß unter Umständen so manövrieren, daß ein anfliegendes
Hochgeschazindigkeitsflugzeug 12 gemäß der Erfindung zur Landung (12a) gegen Ende
des senkrechten Abstiegs bei böigem Wind anzusetzen hat oder unter indrichtungsverhältnissen,
die normalerweise als für die Landung ungeeignet angesehen werden müssen. Ebenso
kann das Flugzeug beim Start eine Höhe Uber dem Schiffsdeck mit Hilfe einer Vertikalschubsteuerung
einzuhalten haben, bei der nur eine-sehr geringe Vorausgeschwindigkeit entwickelt
wird, und kann dann einen Übergangszustand durchlaufen müssen, bevor eine Vorwärtsfluggeschwindigkeit
erreicht wird (12b), die wegen der Tragflügelbauart aus aerodynamischen Gründen
erforderlich ist, um das Flugzeug zu tragen. Im Hinblick auf eine schwere Bewaffnung
und hohe Brennstoffzuladung, die nach Möglichkeit im Bereich des Flugzeugschwerpunkts
anzuordnen ist, stellen die enormen Anforderungen, denen hinsichtlich der Konstruktion
und der Manövrierfähigkeit beim Landen auf bzw. beim Starten von einer derart kleinen
Fläche zu begegnen ist, ein Problem dar, das nur teilweise durch die direkte Methode,
eine konzentrierte vertikal gerichtete Gasströmung hoher Intensität, hoher Temperatur,
Turbulenz und Lärmentwicklung anzuwenden, zu lösen ist. Wie man aus Fig. 1 erkennt,
stößt das erfindungsgemässe Flugzeug 12 einen in Längsrichtung sich erstreckenden,
nach unten gerichteten Gasstrom 13 mit sehr viel geringerer Lärmentwicklung und
Turbulenz aus als ein konzentrierter, direkter Gasstrom sie hervorbringt und es
erden Schäden vermieden, die durch das Auftreffen des Strahlstroms auf die.
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Landeflche 14 und die dabei auftretende Sprinvbrunnenwirkun entstehen-können.
Diese Eigenschaften lassen sich durch de besondere bauweise des Flugzeugs erzielen,
wie
es in den folgenden Zeichnungen in Gestalt eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung dargestellt ist.
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Das Flugzeug 12 nach den Fig. 2 bis einschließlich 8 hat zusammenfallende
Angriffspunkte für Shwerkraft, Auftrieb und Vertikalschub, dieser Punkt ist durch
den Pfeil A angedeutet. Der Rumpf 15 des Flugzeugs weist einen freien Raum 16 für
Ladung, Brennstoff oder Bewaffnung zwischen einer vornliegenden Flugzeugführerkabine
oder einer Steueranlage 17 und einem Heckabschnitt oder Antriebsteil 18 auf, in
dem sich die Vorschubtriebwerke 19 und an dem sich eine aufrechtstehende Stabilisierungsfiosse
20 und ein Seitenleitwerk 21 befinden.
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Leichtbautriebwerke mit einem reziproken Schub gewicht von vorzugsweise
etwa 20 : 1 oder mehr sind mit 22 und 23 bezeichnet und liegen innerhalb des Rumpfs
15. Das Triebwerk 22 liegt mit seiner Ansaugarmatur 24-vollständig innerhalb des
Rumpfes in einem vorgegebenen Abstand vor dem durch den Pfeil A beaeichnetenSchwerpunkt
25. Ein weiteres, Schubgas erzeugendes Triebwerk 23 liegt hinter dem Schwerpunkt
25 in einem Abstand, der die Lage des Schwerpunkts nicht verändert, und ist ebenfalls
vertikal gestellt, so daß die Ansaugarmatur 26 oben, aber vollständig innerhalb
des Rumpfes angeordnet werden kann. Einlaßklappen 27 und 28 lassen sich an ihren
rückwärtigen Kanten 29 und 30 so anlenken, daß die vorderen Kanten 31, 32 für den
Einstrom der Aussenluft von oben angehoben werden können. Die Ausstoßöffnungen dieser
vertikal angeordneten Triebwerke führen in Querkanäle 33, 34 und von dort in eine
zweifach ausgeführte, in Längsrichtung ausserhalb des Rumpfes und parallel dazu
verlaufende Gasführung 35, in welcher die nach innen gerichteten, in Längsrichtung
verlaufenden Schlitzanordnungen 36 vorgesehen sind.
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Die zweifachen Gasführungen 35 sind in Einzelheiten in den
Figuren
5 bis 8 dargestellt; sie weisen eine obere bzw.
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untere Führung 37 bzw. 38 auf; die obere Führung 37 steht durch den
Querkanal 33 mit dem Triebwerk 23 und die untere Führung 38 über den Querkanal 34
mit dem Triebwerk 22 in Verbindung. Man sieht, daß die Schbtzanordnung 36 in Wirklichkeit
als Doppelschlitz ausgeführt ist, der durcheine Trennwand 39 gebildet wird, die
in die Schlitzöffnung 40 hineinragt. Auf diese Weise stößt jedes Triebwerk Gase
aus der gas leitenden Schlitzanordnung 36 beiderseits des Rumpfs nach unten durch
einen Spalt 36a gegen den Rumpf in Richtung des Pfeils 40 (Fig. 3) aus. Die beiderseits
des Rumpfs 15 ausgestossenen Gasströme 40 fliessen an der gebogenen Unterseite 41
des Rumpfes entlang und vereinigen sich unterhalb des Kiels 42 zu einem lotrecht
nach unten gerichteten Schubstrom 43, der unterhalb des Rumpf in einer Länge entsteht,
die im wesentlichen der Länge der Schlitzanordnungen 36 entspricht. Die Schlitzanordnungen
sind in-Längsrichtung relativ zu dem Schwerpunkt A so angeordnet, daß das Längszentrum
des Vertikalschubs mit dem Schwerpunkt zusammenfällt.
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Bei dem erfindungsgemässen senkrecht startenden und landenden Flugzeug
werden Leichtbautriebwerke für vertikalen Schub so angebracht, daß in der Nähe des
Schwerpunkts ein möglichst geräumiger Laderaum verfügbar bleibt. Die Triebwerke
sind wechselweise über Kreuz mit den Casfflhrungsschlitzen 36 verbundene die in
Längsrichtung des Rumpf verlaufen; dadurch wird auch beim Ausfall eines Triebwerks
eine symmetrische Steuerung gewährleistet. Durch das Vermischen.kiiLter Sekundärluft
mit den heissen Schubgasen aus den Schlitzanordnungen erden die Geschwindigkeiten
und Temperaturen erniedrigt und damit die durch Beschädigung der Landefläche und
durch Lärm hervorgerufenen Gefahren vermindert.
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Da der über eine grössere Länge sich erstreckende, nach unten gerichtete
Schubstrom relativ zu dem Länge wie dem Querschwerpunkt des Flugzeugs verlauft,
kann die Flugzeugsteuerung ungestört durch die Wirkungen des Vertikalschubs erfolgen.
Die längsverlaufende Schub strömung breitet sich gleichmässig über die Landebahn
oder die Bodenfläche aus. Da diese Strömung die einzige abwärts gerichtete Schubströmung
ist, können keine Springbrunneneffekte entstehen, bei denen Strahlströme aus verschiedenen
Flächen auf die Bodenfläche auftreffen, sich aufeinander zu ausbreiten und nach
oben stossen. Die Anordnung von Vertikaltriebwerken mit Lufteinlaß an der Oberseite
erlaubt das Einholen von Sekundärluft aus Bereichen, die Abstand von dem Heißgasausstoß
haben. Dartlber hinaus kann das Aufnehmen von Luft an der Oberseite im Bereich der
Triebwerke und an den Einlaßklappen das Aus steuern oder das Abschw&-chen unerçarteter
Turbulenzen, die beim senkrechten Starten oder Landen unter der Wirkung des Vertikalschubs
entstehen, erleichtern.
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Das beschriebene Flugzeug kann natürlich auch mit kleinen Gasschubdilsen
an den Flügelspitzen und mit vorderen und hinteren Gasschubdüsen ausgestattet sein,
die in bekannter gleise von dem Flugzeugfilhrer zum Korrigieren der Lage des Flugzeugs
oder zur Verbesserung der Stabilität des Flugzeugs beim Start, bei der Landung und
beim Warteflug verwendet werden können.
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