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Anordnung zur Erzeugung von Auftrieb bei Luftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Auftrieb bei Luftfabrzeugen, insbesondere
für Flugzeuge mit STOL- oder VEROI-Eigenschaften. Es wird eine äußerst kompakte
Bauweise angestrebt, die gegenüber den bekannten Tragflächen bei Tragflächenflugzeugen
und den Rotorschirmen von Hubsehraubern erhebliche Vorteile aufweist, u.a. niedriges
Baugewicht, große Festigkeit, große ragkraft.
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Gemäß der Erfindung ist eine derartige Anordnung zur Erzeugung von
Auftrieb bei Luftfahrzeugen gekennzeichnet, durch mindestens eine kreisringförmige
Tragfläche mit unter optimalem, unveränderlichem Einstellwlnkel Auftrieb erzeugendem
Strömungsprofil, wobei vorzugsweise der Außenrand des Kreisrings die Prof'ilnase
bildet; eine konzentrisch dazu angeordnete Einrichtung zur Erzeugung eines zum Zweck
der Iuftriebssteuerung veränderlichen, die ragfläche radial beströmendön Luftstroms.
Infolge des unter allen Betriebsverhältnissen aufrechterhaltenen optimalen Einstellwinkels
der Kreisringtragfläche kann diese im Gegensatz zu den bisher üblichen gestreckten
Tragflächen konventioneller Flugzeuge fläoheiiwäßig kleiner gemacht werden um gleichen
Auftrieb zu erzeugen bzw. bei etwa gleicher Flächengrdße wird ein erheblich größerer
AuS'trieb erreicht.
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Eine Steigerung der Auftriebsleistung kann erreicht weden, indem mehrere
kreisringförmige Tragflächen koaxial Ubereinander angeordnet und von dem gleichen
Gebläse beströmt
werden. Die aus Tragflächen und Gebläse bes-tehende
Einheit bildet vorzugsweise eine selbständige Baugruppe und kann derart am oder
im iuftfahrzeug eingebaut werden, daß sie um ihre Achse schwenkbar auch zur Erzeugung
einer Vorsriebskomponente bzw. zum Steuern eingesetzt werden kann. Anstelle der
ganzen Baugruppe kann auch nur die Tragfläche um ihre Achse schwenkbar angeordnet
werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß auch die Tragflächen
motorisch angetrieben werden und gegenläufig zum Gebläse umlaufen. Durch diese Maßnahme
läßt sich eine weitere erhebliche Erhöhung des Auftriebs erreichen, so daß man zu
Auftriebswerken gelangt, die ohne weiteres in die Zelle des Luftfahreugs eingebaut
werden können. Die große Auftriebserhöhung resultiert aus der Tatsache, daß der
Luftstrom nicht mehr den kürzesten radialen Weg über die Fläche nimmt, sondern infolge
der Flächendrehung einen erheblich längeren Weg in der gleichen Zeit über die Fläche
zurUckzulegen hat. Dadurch wird die Fläche selbst künstlich vergrößert und die SuStgeschwindigkeit,
die in die Auftriebsformel quadratisch eingeht, erheblich gesteuert Der Vortrieb
eines derartig ausgerüsteten Luftfahrzeugs insbesondere für de scEmellen Reiseflug
kann in konventioneller Weise von Propeller-oder Turbinentriebwerken übernommen
werden. Landen und Starten kann mit Hilfe der auftriebserzeugenden Mittel gemäß
der Erfindung senkrecht erfolgen. Vortrieb in der ransiticnsphase und/oder Steuerung
kann auch hier durch Schwenken der gesamten Triebwerkseinheit oder der Tragfläche
um ihre Rotationsachse erfolgen.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in den figuren 1 bis v Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt. In den Figuren 4, 5 und 6 sind Einbaumöglichkeiten in die
Ellugzeugzelle skizziert.
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In Figur 1 ist ein auitlieberzeugendes Triebwerk mit der kreisringförmigen
Tragfläclle im Prinzip dargestellt. Die kreisringförmig ausgebiluete Tragfläche
1 weist ein auftrieberzeugendes Profil auf, wobei der Außenrand des Ereisrings die
Profilnase bildet. Konzentrisch zu der kreisringförmigen Tragfläche 1 ist ein Radialgebläse
angeordet, das as dem Gebläserad 3 und dem Antriebsmotor 4 besteht. Die aus Ringtragfläche
1 und Radialgebläse bestehende Einheit ist über den tragarm 2 mit der hier nicht
gezeichneten Flugzeugzelle verbunden. Die Funktion ist folgende: Das Gebläserad
3 saugt iluft von außen an und beströmt in radialer Richtung die profilierte Ringtragfläche
1. De Einstellwinkel des Profils ist optimal so gewählt, daß beim Anblasen der größtmögliche
Auftrieb entsteht, der Winkel ist nicht verDlderlich. Wird die Ringtragfläche von
dem Gebläse radial von außen nach innen beströmt so tritt infolge der Durchmesserunterschiede
der kreisriL-giörmigen Tragfläche 1 eine Kompression des Luftstroms und damit eine
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit auf. In der Ringöffnung entsteht dabei ein
sehr kräftiger, abwärts gerichteter Luftstrom, der einerseits ähnlich wie beim Spaltflügel
verhindert, daß die Strömung abreißt, andererseits beim Ausströmen nach unten mit
oder ohne Bodeneffekt zum Auftrieb beiträgt.
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Figur 2 zeigt eine Anordnung von mehreren Ringtragflächen 1, 1' und
1 1 1, die feststehend und koaxial übereinander angeordnet sind und von einem für
alle drei Tragflächen gemeinsamen Gebläserad 3 radial beströmt werden. Mit Hilfe
dieser Anordnung kann eine erhebliche Vergrößerung des Auftriebs bzw. eine Verkleinerung
der Abmessung des Triebwerks in horizontaler Ebene erreicht werden.
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In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsforin dargestellt, bei der
die Ringtragflächen 1, 1' und 1" nicht feststehend angeordnet sind, sondern ebenfalls
mit Hilfe eines
Motors 5 um die mit dem Gebläserad 3 gemeinsame
Achse 6 rotieren und zwar gegenläufig zu der Bewegungsrichtung des Gebläserads 3.
Neben anker weiteren erheblichen Vergrößerung des erzielbaren Auftriebs tritt bei
dieser An ordnung noch eine Kompensation der Drehmomente auf, so daß dafür keine
besonderen Vorkehrungen mehr getroffen werden müssen.
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In Figur 4 ist eine Flugzeugzelle 7 dargestellt, in die zwei aus Auftriebs
fläche 1 und Geblaserad 3 bestehende auftriebserzeugende Anordnungen angebaut sind.
Zur Ableitung der Luftströme sind in der Flugzeugzelle 7 Luftschächte 8 vorgesehen.
Das vordere Triebwerk ist um seine Achse schwenkbar, so daß neben der Auftriebskomponente
eine Vortriebakomponente erzeugbar ist und das Flugzeug mit Hilfe des oder der schwenkbaren
Triebwerke gesteuert werden kann. Da ein mit den erfindungsgemäßen Triebwerken ausgerüstetes
Luftfahrzeug senkrecht starten und landen kann, entfallen die teuren Radfahrwerke
üblicher Flugzeuge und an ihre Stelle treten landekufen 9.
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Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit nur einem schwenkbaren
Triebwerk 10, dessen Drehmoment durch den von Hubschraubern her bekannten Heckpropeller
11 kompensiert wird.
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In Figur 6 sind die Triebwerke 10 und 10' in an Auslegern 12 befestigten
Gondeln untergebracht, der für diese Triebwerke charakteristische geringe Platzbedarf
läßt sich aus den in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Beispielen deutlich erkennen.
Bei den in Gondeln angebrachten Triebwerken sind die Triebwerkeinheiten, die im
wesentlichen aus Ringtragfläche und Gebläse bestehen, in an sich bekannter Weise
zu selbständigen Baugruppen zusammengefaßt.
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7 Patentansprüche 6 Figuren