DE19634017A1

DE19634017A1 - Gleitschirm-Fluggerät

Info

Publication number: DE19634017A1
Application number: DE1996134017
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Rieger
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2016-08-24
Also published as: DE19634017C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitschirm-Fluggerät mit Mitteln zur Auftriebserhö hung beim Landen.

Gleitschirm-Fluggeräte sind in den verschiedensten Ausführungsformen be kannt. Ihnen gemeinsam ist, daß ihre Reisegeschwindigkeit infolge niedriger Flächenbelastung maximal etwa 50 km/h beträgt. Bei dieser geringen Ge schwindigkeit sind dem Gleitschirm eine Reihe von interessanten Anwen dungsmöglichkeiten verschlossen, wie z. B. die Nutzung als Landeeinrichtung für Fluggeräte mit hoher Minimalfluggeschwindigkeit, der Schlepp hinter Flug zeugen oder die Nutzung für Aufgaben, die eine höhere Reisefluggeschwindig keit vorteilhaft machen, insbesondere auf militärischem Gebiet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Gleitschirm-Fluggeräte hinsichtlich ihrer Nutzungsmöglichkeiten liegt darin, daß sie nur bei relativ schwachem Wind eingesetzt werden können (maximal etwa 30 km/h). Dies begründet sich dar aus, daß Gleitschirme im Vergleich zu anderen Tragflügelarten relativ schlech te Gleitzahlen haben, also bei hoher Fluggeschwindigkeit eine hohe Sinkge schwindigkeit aufweisen und daß ihre Minimalgeschwindigkeit beim Landen relativ dicht unterhalb der Reisegeschwindigkeit liegt. Aus diesen Nachteilen folgt, daß die bekannten Gleitschirm-Fluggeräte bei höheren Flug- und Wind geschwindigkeiten nicht mehr sicher genug weich gelandet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitschirm-Fluggerät zu schaf fen, welches eine höhere Reisegeschwindigkeit als bekannte Gleitschirm-Flug geräte und eine weiche Landung mit hohem Auftrieb gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Gleitschirm-Fluggerät hat eine hohe Flächenbelastung, ein Landegestell, eine automatische Einrichtung zum Messen des Bodenab standes und zur Erzeugung eines Auslösesignals bei vorbestimmbarem Boden abstand sowie Stelleinrichtungen, die bei Auslösung den Gleitschirm sehr schnell in eine Konfiguration mit höherem Auftrieb überführen. Aus diesen Merkmalen ergeben sich wesentliche Vorteile. Die hohe Flächenbelastung von mindestens 20 daN/m² bedingt aufgrund aerodynamischer Zusammenhänge eine entsprechend höhere Fluggeschwindigkeit als bei bekannten Gleitschirm- Fluggeräten. Durch die sehr schnelle Herbeiführung der Hochauftriebskonfigu ration wird erreicht, daß sich die mit zunehmendem Auftrieb zwangsläufig ver bundene Widerstandserhöhung kaum in eine Geschwindigkeitsreduzierung um setzen kann, bevor der Hochauftrieb voll zur Verfügung steht. Damit stehen höhere Staudrücke, d. h. mehr Auftrieb zur Verfügung, so daß stärkere Abfang manöver fliegbar werden. Mit der automatischen Messung des Bodenabstandes und automatischen Auslösung der Auftriebserhöhung bei einem vorbestimmba ren Bodenabstand wird sichergestellt, daß die Auftriebserhöhung präzise in der richtigen Höhe eingeleitet wird, so daß das Abfangmanöver weder zu spät (hef tiger Landestoß) noch zu früh (Unterschreiten der Minimalfluggeschwindigkeit in der Luft) eingeleitet wird. Selbstverständlich ist auch eine manuelle oder sonstige Auslösung des höheren Auftriebs möglich. Mit diesem Fluggerät ist es auch möglich, bei höheren Windgeschwindigkeiten zu fliegen, weil die Wind- Sensitivität reduziert wird. Weiterhin eröffnen sich für das erfindungsgemäße Gleitschirm-Fluggerät größere, bisher nicht mögliche Anwendungsmöglichkei ten, die eine höhere Fluggeschwindigkeit bedingen.

Das Landegestell, welches vorzugsweise eine Kufenform und eine Bodenfläche mit Spurführungen aufweist, gewährleistet eine stabile, sichere Bewegung auf dem Boden auch bei höheren Landegeschwindigkeiten. Für Einsätze über dem Wasser können anstelle der Kufen Schwimmkörper eingesetzt werden. Das Landegestell bewirkt auch, daß sich das Fluggerät auch bei stärkerem Seiten wind beim Landen im wesentlichen vorwärts bewegt und die für ein Kippen kritischen Störungen primär in der Längsrichtung wirken. Die automatische Einrichtung zum Messen des Bodenabstandes ist zweckmäßig auf dem Lande gestell angeordnet. Nach weiterer Ausbildung der Erfindung wird bei dem vor bestimmten Bodenabstand von der automatischen Einrichtung zum Messen des Bodenabstandes ein Auslösesignal an die Stelleinrichtung gegeben.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnun gen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gleitschirm-Fluggerät im Reiseflug mit einer Stelleinrichtung für die Steuerleinen;

Fig. 2 das Gerät nach Fig. 1 im Landeanflug bei Betätigung der Steuerlei nen;

Fig. 3 ein Gleitschirm-Fluggerät im Reiseflug mit einer Stelleinrichtung, in der alle Tragleinen außer der Steuerleine gleichmäßig verkürzt sind;

Fig. 4 das Gerät nach Fig. 3 im Landeanflug, bei dem die Verkürzung der Tragleinen gelöst ist;

Fig. 5 ein Gleitschirm-Fluggerät im Reiseflug mit einer Stelleinrichtung, in der alle Tragleinen außer der Steuerleine unterschiedlich verkürzt sind;

Fig. 6 das Gerät nach Fig. 5 im Landeanflug, bei dem die Verkürzung der Tragleinen gelöst ist;

Fig. 7 ein Gleitschirm-Fluggerät im Landeanflug mit einer Stelleinrichtung, die zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Verkürzung der Trag leinen zuläßt und

Fig. 8 Steuergetriebe für ein Gleitschirmfluggerät, bei dem die Tragleinen in X-Richtung des Profils separat gebündelt und angesteuert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Gleitschirm-Fluggerät 1 von hoher Flächenbela stung mit einem Gleitschirm 2, Tragleinen 3, Steuerleinen 4, eine an den Lei nen aufgehängte Stelleinrichtung 5, ein mit Lastleinen 6 verbundenes Lande gestell 7 und eine auf dem Landegestell 7 angeordnete automatische Einrich tung 8 zum Messen des Bodenabstandes X. Auf dem Landegestell 7 kann auch eine hier nicht dargestellte Last untergebracht werden.

In der Fig. 1 ist das Gerät 1 im Reiseflug dargestellt, bei dem ein Abstand 9 vom Boden 11 größer ist als ein mit der Einrichtung 8 zu messender vorbe stimmter Bodenabstand, der durch zwei entgegengesetzt gerichtete Pfeile 12 dargestellt ist. Bewegt sich das Gerät 1 in Richtung eines Pfeiles 13 auf den Boden 11 zu, so erreicht es den vorbestimmten Bodenabstand 12, bei dem aus der Einrichtung 8 ein Auslösesignal 14 in die Stelleinrichtung 5 gegeben wird, worauf dort die Steuerleinen 4 angezogen werden. Dieses bewirkt ein Herun terziehen der Hinterkante 2a des Gleitschirms 2, womit dieser einen höheren Auftrieb bekommt, durch welchen sich die Flugbahn des Fluggerätes entspre chend einem Pfeil 15 nach oben kommt, so daß es im näherungsweisen Hori zontalflug auf dem Landegestell 7 landet. Alternativ kann das Auslösesignal 14 auch durch ein anderes Kommando 17, welches z. B. manuell oder durch ande re Einrichtungen erzeugt wird, initiiert werden. Bei dieser einfachsten Art der Erzeugung von Hochauftrieb am Gleitschirm 2 entsteht ein hoher Widerstand und es müssen über die Steuerleinen 4 große Zugkräfte über große Stellwege aufgebracht werden. Somit ist diese Art der Auftriebserzeugung nur für kleine Gleitschirm-Fluggeräte zweckmäßig.

In den Fig. 3 und 4 wird ein Gleitschirm-Fluggerät 20 mit einer besonders ein fachen und schnell wirkenden Stelleinrichtung 21 vorgeschlagen. In der Stell einrichtung 21 bilden die Tragleinen 22 im Reiseflug entsprechend Fig. 3 Schlaufen 22a, die durch Verkürzungselemente 23 überbrückt werden. Die Verkürzungselemente 23 führen durch eine Trennvorrichtung 24, die auf das Auslösesignal 14 beim Bodenabstand 12 bei einem anderen Kommando 17 an spricht. Nach dem Durchtrennen der Verkürzungselemente 23 wird die volle Länge der Tragleinen 22 freigegeben. Infolge der wirkenden Auftriebskräfte wird der Gleitschirm 2 entsprechend Fig. 4 bis auf die in unverminderter Länge verbleibenden Steuerseile 4 nach oben bewegt. Dadurch entsteht am Gleit schirm 2 der für die Landung erwünschte Hochauftrieb. Vorteil dieser Lösung ist, daß zur Profiländerung die Betätigung einer Trennvorrichtung genügt, wäh rend die profiländernden Kräfte durch den Auftrieb bereitgestellt werden. Ge eignete, schnell wirkende Trennvorrichtungen, z. B. pyrotechnischer Art, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.

Eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zeigen die Fig. 5 im Reiseflug und Fig. 6 beim Landeanflug für ein Gleitschirm-Fluggerät 30 mit einer Stelleinrichtung 31. In der Stelleinrichtung 31 sind Tragleinen 32 unterschiedlich durch Schlaufen 32a verlängert, wobei z. B. die zur Profilvor derkante des Gleitschirms 2 führenden Tragleinen am längsten sind. Die Schlaufen 32a sind durch Verkürzungselemente 33 überbrückt. Die Verkür zungselemente 33 führen durch eine Trennvorrichtung 34, die auf das Auslö sesignal 14 beim Bodenabstand 12 oder einem sonstigen Kommando 17 an spricht. Nach dem Durchtrennen der Verkürzungselemente 33 wird die volle Länge der Tragleinen 32 freigegeben, so daß sich der Gleitschirm 2 in eine in Fig. 6 gezeigte Hochauftriebskonfiguration hebt. Bei diesem Gleitschirm- Fluggerät 30 ist es möglich, gleichzeitig die Wölbung des angehobenen Gleit schirmteils und/oder den Anstellwinkel des Gleitschirms 2 zu verändern. Damit sind z. B. folgende Konfigurationen möglich:

- Erhöhung des Profil-Einstellwinkels,
- Erhöhung der Wölbung,
- Konzentration des Hochauftriebs im mittleren Gleitschirmbereich.

Diese Möglichkeiten können einzeln oder in Kombination genutzt werden, z. B. zur Reduzierung des Risikos bei Vertikalböen, zur Reduzierung des Wider standes im Hochauftrieb oder auch für noch höheren Auftrieb, als dies ohne Einstellwinkelerhöhung möglich wäre.

In Weiterführung des vorstehenden Prinzips zeigt die Fig. 7 ein Gleitschirm- Fluggerät 40, dessen Tragleinen jeweils mit zwei in Serie angeordneten Schlau fen versehen sind, die jeweils durch Verbindungselemente 42 und 43 über brückt werden. Jedem Satz Verbindungselemente 42 bzw. 43 ist eine eigene Trennvorrichtung 44 bzw. 45 zugeordnet, die auf unabhängige Auslösesignale hin ihre Verbindungselemente durchtrennen. Im Reiseflug sind beide Sätze Verkürzungselemente 43 und 44 wirksam, entsprechend dem gestrichelten Gleitschirm 2a. Durch die Auslösung des der ersten Trennvorrichtung 44 wird ein etwas höherer Auftrieb mit relativ geringem Widerstand (strichpunktierter Gleitschirm 2b) und durch die Auslösung der zweiten Trennvorrichtung 45 ein Hochauftrieb mit hohem Widerstand (Gleitschirm 2c) erzeugt. Diese Folge ent spricht den Bodenabständen 46 und 47. Damit kann ein langgezogener Anflug mit anschließender scharfer Abbremsung geflogen werden.

Für die sichere und präzise Landung müssen Störungen möglichst schnell aus gesteuert werden. Mit zunehmender Sinkgeschwindigkeit im Anflug und höhe ren Windgeschwindigkeiten werden schnelle Reaktionen immer wichtiger. Das aufgabengemäß für hohe Flug- und Windgeschwindigkeiten vorgesehene Gleit schirm-Fluggerät muß in der Lage sein, sehr schnell sowohl feinfühlige wie auch heftige Ausgleichseingriffe durchzuführen. In Fig. 8 wird deshalb ergän zend eine Gleitschirmansteuerung vorgeschlagen, die besonders schnelle Steu ereingriffe unterschiedlicher Stärke ermöglicht. Bekanntermaßen können Steu ereingriffe um so schneller erfolgen, je kleiner die zu überwindenden Kräfte und Trägheiten sind. Bisher werden üblicherweise Gleitschirme dadurch ge steuert, daß die Hinterkante der rechten bzw. linken Flügelseite je nach Bedarf nach unten gezogen wird. Hierbei müssen für jeden Steuereingriff die Zugkräf te der Steuerleinen überwunden werden, was zu entsprechend großen und damit trägen Stellantrieben bzw. langsameren Bewegungen bei manueller Be tätigung führt. Nachteilig ist weiterhin, daß mit einem derartigen Steuereingriff nicht nur eine Bremsung bewirkt wird sondern gleichzeitig auch eine Auf triebserhöhung. Während die Bremsung im beabsichtigten Sinne wirkt, wirkt der Zusatzauftrieb dagegen, ist also störend.

Wesentlich feinfühligere und wirksame Steuerungen können mit dem Gleit schirm-Fluggerät 50 entsprechend Fig. 8 erzielt. Hier werden alle Tragleinen 51 eines zur Steuerung benutzten Teilbereiches eines Gleitschirmes, die in der gleichen Profiltiefe X angreifen, separat gebündelt und auf ein Steuergetriebe 52 mit Rollen 56 geführt, welches gemeinsam mit einem Antrieb 53 in einem Gehäuse 54 untergebracht ist. Dieses Steuergetriebe 52 ist so gestaltet, daß sich die Leinenkräfte in etwa kompensieren, daß sich jedoch bei Verdrehung des Getriebes sämtliche Leinengruppen 51 in abgestimmter Weise gegeneinan der bewegen. Die Abstimmung ist so gestaltet, daß die Verdrehung eine Ände rung des Anstellwinkels und ggf. der Wölbung des Gleitschirms 2 bewirkt, was zu Steuerungszwecken genutzt werden kann. Die Steuerung mit dem Steuerge triebe 52 erfordert nur kleine Kräfte am Antrieb 53. Die gesamte Steuerung kann auf geringe Trägheitsmomente hin ausgelegt werden, was zu einem sehr schnellen Antrieb führt. Bei dieser Lösung kann das aerodynamische Potential des Profils voll genutzt werden, ohne daß die Lage des Druckpunktes verscho ben wird, so daß die den genannten schädlichen Effekte bei der Steuerung vermieden werden. Der Gleitschirm 2 ist, durch die Profile 2a bis 2c angedeu tet, in verschiedenen Steuerstellungen dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber ist das Landegestell fortgelassen; dieses kann wie bei den vorgehend beschrie benen Ausführungsformen gestaltet sein.

Neben der in Fig. 8 dargestellten Bauweise, bei der die unterschiedlich großen Bewegungen der Tragleinen 51 durch unterschiedlich große Seilrollen des Steuergetriebes 52 realisiert werden, sind auch andere Bauweisen möglich; z. B. kann das Getriebe als drehbarer Balken ausgebildet sein, an dem die Trag leinen in unterschiedlichen Positionen befestigt sind oder auch als Satz von Rollen des gleichen Durchmessers, die über unterschiedliche Übersetzungen verschieden schnell gedreht werden.

Steuerantriebe gemäß Fig. 8 können sowohl für die Bahnsteuerung als auch - wenn mehrere Gleitschirmbereiche mit jeweils einem derartigen Steuerantrieb ausgerüstet sind - zur Kurssteuerung benutzt werden.

Claims

1. Gleitschirm-Fluggerät mit Mitteln zur Auftriebserhöhung beim Landen, gekennzeichnet durch

- eine hohe Flächenbelastung,
- ein Landegestell (7),
- eine automatische Einrichtung zum Messen des Bodenabstandes (8),
- eine Stelleinrichtung (5, 21, 31, 41, 52) zum Auslösen der Auftriebserhö hung des Gleitschirms (2) bei vorbestimmbarem Bodenabstand (12).

2. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschirm (2) eine Flächenbelastung von mehr als 20 daN/m² aufweist.

3. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Landegestell (7) eine Kufenform aufweist und seine Bodenfläche mit Spurführungen versehen ist.

4. Gleitschirm-Fluggerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die automatische Einrichtung zum Messen des Bodenabstandes (8) auf dem Landegestell (7) angeordnet ist.

5. Gleitschirm-Fluggerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die automatische Einrichtung zur Messung des Bodenabstandes (8) zur Übermittlung eines Auslösesignals (14) bei dem vorbestimmbaren Bo denabstand (12) mit der Stelleinrichtung (5, 21, 31, 41, 52) datentechnisch verbunden ist.

6. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (5) Mittel zur Verkürzung der zur Hinterkante des Gleit schirms (2) führenden Steuerleinen (4) aufgrund des Auslösesignals (14) auf weist.

7. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Gleitschirm (2) führenden Tragleinen (22), mit Ausnahme der Steuer leinen (4) in der Stelleinrichtung (21) in aufeinander abgestimmter Weise ver längert sind, wobei die Verlängerungen durch Verkürzungselemente (23) über brückt und zunächst unwirksam sind, und daß eine Trennvorrichtung zum Durchtrennen der Verkürzungselemente (23) aufgrund des Auslösesignals (14) vorhanden sind.

8. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der verlängerbaren Tragleinen ein Verkürzungselement enthält und daß die Trennvorrichtung alle Verkürzungselemente gleichzeitig durchtrennt.

9. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß jede der verlängerbaren Tragleinen zwei oder mehr Leinenverlängerungen nacheinander enthält, die jeweils durch ein eigenes Verkürzungselement über brückt sind und daß die Trennvorrichtung mit entsprechend der Anzahl der Verkürzungselemente mehrere unabhängige Auslösesignale hin jeweils ein dem Signal zugeordnetes Verkürzungselement an jeder Leine durchtrennt.

10. Gleitschirm-Fluggerät nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Leinenverlängerungen so abgestimmt ist, daß die hiervon gehaltenen Gleitschirmteile sich infolge des Durchtrennens um den gleichen Weg heben.

11. Gleitschirm-Fluggerät nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Leinenverlängerung so abgestimmt ist, daß sich infolge des Durchtrennens die Wölbung und/oder der Anstellwinkel der sich hebenden Teile ändert.

12. Gleitschirm-Fluggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragleinen (51) von mindestens zwei Spannweitenabschnitten des Gleitschirmes entsprechend der Profiltiefe (X-Richtung) des Gleitschirmes (2) gebündelt und über ein dem jeweiligen Spannweitenabschnitt zugeordneten Steuergetriebe (52) geführt sind, welches bei Verdrehung durch einen Antrieb (53) eine Änderung des Anstellwinkels und/oder der Wölbung des angesteuer ten Spannweitenabschnittes des Gleitschirmes (2) ausführt, daß die Verstellki nematik im Hinblick auf eine möglichst vollständige Kräftekompensation aus gelegt ist, und daß Mittel zur Aktivierung des Antriebs (53) des Steuergetrie bes vorhanden sind.