DE19716650A1 - Flugzeug mit Solarantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit Solarantrieb, insbe­ sondere eine Solardrohne.

Solardrohnen sind solarbetriebene Leichtflugzeuge, die in Flughöhen von über 10.000 m zu Beobachtungszwecken eingesetzt werden. Beispielsweise werden Solardrohnen zur Beobachtung des Wetters, der Erdoberfläche, der Kontrolle des Luftraums, zu Telekommunikationszwecken oder in der Wehrtechnik eingesetzt. Ferner werden Solarantriebe beispielsweise auch für Motorseg­ ler verwendet.

Flugzeuge mit Solarantrieb weisen auf den Tragflächen photo­ voltaische Solarzellen zur Erzeugung von elektrischem Strom auf, der zum Antreiben von Propellern mittels Elektromotoren genutzt wird. Da mit Solarenergie angetriebene Flugzeuge kei­ nen Treibstoff mitführen müssen, können sie in Leichtbauweise ausgeführt werden; mit solchen Flugzeugen können lange Flug­ zeiten erzielt werden. Sofern solche Flugzeuge mit einem zu­ sätzlichen Energiespeicher ausgestattet sind, kann tagsüber überschüssige Energie gespeichert werden, die nachts zur Ver­ fügung steht, so daß auch Nachtflüge möglich sind. Es können somit Flugzeiten von mehreren Monaten erzielt werden.

Die photovoltaischen Solarzellen sind auf der Flügeloberseite horizontal angeordnet. Daher ist die Energieausbeute bei fla­ chem Sonnenstand äußerst gering, so daß Flugzeiten von mehre­ ren Monaten auf der nördlichen Halbkugel im Winter nur be­ grenzt möglich sind.

Um lange Flugzeiten auch im Winter zu ermöglichen oder um hohe Nutzlasten im Flugzeug aufnehmen zu können, müssen daher die Flügelflächen vergrößert werden, um eine ausreichende Anzahl Solarzellen vorsehen zu können. Ein Vergrößern der Flügelflä­ chen hat jedoch den Nachteil, daß sich die Fluggeschwindigkeit verringert. Um eine Drohne in einem bestimmten Gebiet statio­ nieren zu können, muß deren Fluggeschwindigkeit jedoch größer sein als die vorherrschenden Windgeschwindigkeiten.

Da die Oberseite der Tragflügel gewölbt ist, und die Tragflü­ gel elastisch sein müssen, ist das Anordnen von Solarzellen auf der Tragflügeloberseite sehr schwierig, da Solarzellen äu­ ßerst druckempfindlich sind. Um die Aerodynamik der Tragflügel durch das Vorsehen von Dehnungsspalten zwischen den Solarzel­ len sowie durch die Ebenheit der Solarzellen möglichst wenig zu beeinflussen, müssen die Solarzellen unter Zuhilfenahme äu­ ßerst komplizierter Einbettungsverfahren auf den Tragflügeln angeordnet werden.

Aufgrund der Einbettung der Solarzellen muß die Konstruktion der Tragflügel stabil ausgeführt sein. Hierdurch erhöht sich das Gewicht der Tragflügel, so daß eine Optimierung der Trag­ flügel hinsichtlich des Gewichts und der Oberfläche nicht mög­ lich ist. Insbesondere bei schräg auf den Tragflügeln angeord­ neten Solarzellen können zusätzliche Abrißkanten entstehen, die unerwünschte Wirbel hervorrufen. Des weiteren ist aufgrund der aufwendigen Einbettung der Solarzellen ein Auswechseln be­ schädigter Solarzellen nur mit großem Aufwand möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Flugzeug mit Solaran­ trieb zu schaffen, bei welchem die Solarzellen so angeordnet sind, daß eine hohe Energieausbeute bei gleichzeitig geringem Luftwiderstand erzielbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merk­ male des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand der unmittelbar oder mittelbar rückbezogenen Unteran­ sprüche.

Erfindungsgemäß sind die Solarzellen auf mindestens einer au­ ßerhalb der Tragflächen vorgesehenen Zusatzfläche angeordnet. Somit kann die Struktur der Tragflügel hinsichtlich ihrer Form und ihres Gewichts optimiert werden. Insbesondere ist die ge­ wölbte Tragflügeloberfläche nicht durch Solarzellen beein­ trächtigt.

Ferner ist es zum Transportieren hoher Nutzlasten oder zum Fliegen bei flachem Sonnenstand nicht erforderlich, die Flü­ geloberfläche zu vergrößern, so daß höhere Fluggeschwindigkei­ ten erzielt werden, wodurch eine Positionierung der Drohne er­ leichtert wird. Des weiteren muß das Gewicht der Solarzellen nicht von den Tragflügeln aufgenommen werden, so daß sie in optimierter Leichtbauweise ausgeführt werden können.

Die Zusatzflächen sind beispielsweise direkt am Rumpf angeord­ net. Die Zusatzflächen können auch so am Flugzeug vorgesehen sein, daß sie den Rumpf oder Teile des Rumpfs des Flugzeugs bilden. Ferner sind die Zusatzflächen erfindungsgemäß bezüg­ lich der Sonneneinstrahlung ausrichtbar. Somit kann die Nei­ gung der Zusatzflächen bezüglich der Sonnenstrahlen jeweils so ausgerichtet werden, daß die Oberfläche der Solarzellen stets senkrecht zu den Sonnenstrahlen angeordnet ist. Aufgrund der Ausrichtbarkeit der Solarzellen ist eine optimale Energieaus­ beute möglich.

Daher kann das erfindungsgemäße Flugzeug mit Solarantrieb auch bei flachem Sonnenstand für lange Flugzeiten eingesetzt wer­ den, so daß auch Langzeitflüge während der Wintermonate mög­ lich sind. Auch während der Sommermonate ist die Energieaus­ beute während der Morgen- und Abendstunden optimiert, so daß das Flugzeug in einer größeren Höhe stationiert werden kann, oder die für den Nachtflug erforderliche Energiemenge von einer geringeren Anzahl Solarzellen bereitgestellt werden kann. Dies hat wiederum den Vorteil, daß das Flugzeuggewicht verringert wird.

Vorzugsweise sind die Zusatzflächen zum Ausrichten jeweils mindestens um eine Achse schwenkbar. Beispielsweise sind als Zusatzflächen rechteckförmige Flächen vorgesehen, deren Längs­ achse parallel zur Flugzeuglängsachse verläuft. Um den Wider­ stand der Zusatzflächen zu minimieren, muß die Flugzeuglängs­ achse im Auslegungspunkt des Flugzeugs parallel zur Flugbahn verlaufen. Solche Zusatzflächen können an parallel zum Rumpf angeordneten Halterungen befestigt sein. Ferner kann der Rumpf selbst als Rohrkonstruktion ausgebildet sein, die zur Befesti­ gung der Zusatzflächen dient.

Zum Ausrichten sind die Zusatzflächen um ihre Längsachse schwenkbar. An einer solchen Halterung können auch mehrere rechteckige Zusatzflächen vorgesehen sein, deren Längsachse senkrecht zur Flugzeuglängsachse gerichtet ist. Derartige Zu­ satzflächen sind vorzugsweise sowohl um eine Längsachse als auch um eine senkrecht zur Flugzeuglängsachse verlaufende Ach­ se schwenkbar. Durch diese zweite Drehachse können die Zusatz­ flächen unabhängig vom Flugzustand des Flugzeugs so einge­ stellt werden, daß an ihnen keine Kräfte auftreten. Die Flug­ eigenschaften des Flugzeugs sind somit von Größe, Position und Stellung der Zusatzflächen uriabhängig. Halterungen für Zusatz­ flächen können auch an den Tragflügeln des Flugzeugs vorgese­ hen sein.

Vorzugsweise erfolgt das Verstellen der Zusatzflächen über von Elektromotoren angetriebenen selbsthemmenden Getrieben. Somit treten bei der Verstellung der Zusatzflächen bei geringem Stromverbrauch lediglich geringe Kräfte auf. Ferner ist es möglich an den Zusatzflächen Hilfsruder zum Ausrichten anzu­ ordnen. Das Ausrichten der Zusatzflächen kann durch Berechnung des Sonnenstands relativ zum Flugzeug erfolgen. Hierzu sind die genaue Position und Lage des Flugzeugs, die Tageszeit so­ wie das Datum erforderlich.

Beim Einsatz eines Flugzeugs zu Beobachtungszwecken wird die Position und Lage des Flugzeugs ständig - beispielsweise durch ein GPS-System - bestimmt, so daß diese Daten zur Berechnung der Nachführung der Zusatzflächen bezüglich des Sonnenstands verwendet werden können. Alternativ können zum Nachführen der Zusatzflächen an diesen auch Helligkeitssensoren vorgesehen sein.

Vorzugsweise liegt der Gesamt-Neutralpunkt der Zusatzflächen im Schwerpunkt des Flugzeugs. Dies hat den Vorteil, daß beim Auftreten von Anstellwinkel-Änderungen, wie beispielsweise bei Böen, von den Zusatzflächen keine Kräfte hervorgerufen werden, die freie Momente um den Schwerpunkt erzeugen. Somit ist unab­ hängig von der Stellung der Zusatzflächen deren Einfluß auf die Flugstabilität und die Steuerbarkeit des Flugzeugs sehr gering.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Zusatzflächen sind die Zusatzflächen so ausgebildet, daß sie verkleinerbar sind. Da­ durch läßt sich der von den Zusatzflächen hervorgerufene Luft­ widerstand, beispielsweise bei Nachtflügen, erheblich verrin­ gern. Zur Oberflächenverkleinerung der Zusatzflächen bestehen diese beispielsweise aus mehreren gelenkig miteinander verbun­ denen Teilflächen, so daß die Zusatzflächen zusammenklappbar sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die Zusatzflä­ chen aus mehreren zusammenschiebbaren Teilflächen. Es ist fer­ ner möglich als Zusatzflächen flexible Solarfolien vorzusehen, die zur Verkleinerung der Oberflächen zusammengerollt werden können.

Zur Erhöhung der Energiegewinnung können auch zweiseitig wirk­ same Solarzellen auf einer lichtdurchlässigen Panelstruktur aufgebracht werden. Dadurch kann bei nahezu unverändertem Ge­ wicht auch die indirekte oder von der Erde reflektierte Strah­ lung genutzt werden.

Zur Erhöhung der Energiegewinnung können zusätzlich zu den Zu­ satzflächen auch Solarzellen auf den Tragflügeln und/oder dem Leitwerk und/oder dem Rumpf vorsehen sein. Da diese Solarzel­ len nur zur zusätzlichen Energiegewinnung dienen, können sie beispielsweise auf den Tragflächen so angeordnet werden, daß die Gestaltung des Tragflügelprofils nicht oder nur geringfü­ gig beeinflußt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs­ formen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer be­ vorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flugzeugs mit Solarantrieb;

Fig. 2a bis 2e schematische Draufsichten verschiedener Anord­ nungsmöglichkeiten von Zusatzflächen;

Fig. 3a eine schematische Querschnittsansicht einer Zusatz­ fläche;

Fig. 3b bis 3e Querschnittsansichten verschiedener Ausführungs­ formen zusammenklappbarer Zusatzflächen;

Fig. 4a eine Querschnittsansicht einer zusammenschiebbaren Zusatzfläche, und

Fig. 4b die in Fig. 4a dargestellte Zusatzfläche in zusammen­ geschobenen Zustand.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Flugzeugs mit Solarantrieb weist Tragflügel 10, 11 auf. Mit den Tragflügeln 10, 11 ist ein Doppelrumpf verbunden, wobei ein erstes rohr­ förmiges Rumpfteil 12 mit dem Tragflügel 10 und ein zweites Rumpfteil 13 mit dem Tragflügel 11 verbunden ist. Die beiden rohrförmigen Rumpfteile 12, 13 verlaufen parallel zur Flug­ zeuglängsachse 35 und sind zur Stabilisierung des Flugzeugs mittels eines Höhenleitwerks 15 miteinander verbunden. An den in Flugrichtung hinteren Enden der rohrförmigen Rumpfteile 12, 13 ist jeweils ein Seitenleitwerk 16 bzw. 17 vorgesehen.

In dem Bereich der Rumpfteile 12, 13 zwischen den Tragflügeln 10, 11 und dem Höhenleitwerk 15 sind Zusatzflächen 21, 22 mit den Rumpfteilen 12 bzw. 13 verbunden. Die Zusatzflächen 21, 22 sind mit nicht näher dargestellten Solarzellen bestückt. Die rechteckig ausgebildeten Zusatzflächen 21, 22 sind um ihre zu den Rumpfteilen 12, 13 parallelen Längsachsen 23 bzw. 24 schwenkbar.

An den in Flugrichtung nach vorne über die Tragflächen 10, 11 vorstehenden Bereichen der Rumpfteile 12, 13 sind ebenfalls rechteckförmige Zusatzflächen 25, 26 angeordnet. Entsprechend den Zusatzflächen 21, 22 sind auch die Zusatzflächen 25, 26 um ihre parallel zu den Rumpfteilen 12, 13 verlaufenden Längsach­ sen 27, 28 schwenkbar. Somit sind die Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 durch Schwenken um ihre Längsachsen 23, 24, 27, 28 zur Sonne ausrichtbar.

Die Energie, die von den auf den Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 angeordneten Solarzellen erzeugt worden ist, dient in erster Linie zum Antreiben von Propellern 31, 32, 33, 34 sowie auch zum Schwenken der Zusatzflächen durch nicht dargestellte Elek­ tromotore. Die Propeller 31, 32, 33, 34 werden jeweils von ebenfalls nicht dargestellten Elektromotoren angetrieben. Die Propeller 31, 34 sind an dem in Flugrichtung vorderen Ende der Rumpfteile 12, 13 vorgesehen und somit direkt vor den Zusatz­ flächen 25, 26 angeordnet. Die beiden anderen Propeller 32, 33 sind an den Tragflügeln 10 bzw. 11 angeordnet.

Ferner weist das in Fig. 1 dargestellte Flugzeug einen nicht näher dargestellten Energiespeicher auf. Der Energiespeicher wird mittels der tagsüber von den Solarzellen erzeugten über­ schüssigen Energie aufgeladen. Die an den Zusatzflächen vorge­ sehenen Solarzellen sind hierbei so ausgelegt, daß tagsüber mindestens soviel überschüssige Energie erzeugt wird, daß aus­ reichend Energie für den anschließenden Nachtflug vorhanden ist.

Als Energiespeicher wird beispielsweise ein Elektrolyseur ein­ gesetzt, in dem Wasser in H₂ und O₂ gespaltet wird. Während des Nachtflugs werden die gespeicherten Gase H₂ und O₂ in einer Brennstoffzelle in elektrischen Strom zum Antrieb der Propeller 31, 32, 33, 34 umgewandelt. Diese Gase können bei­ spielsweise in den rohrförmig ausgeführten Flügelholmen oder den Rümpfen 12, 13 gespeichert werden.

Da die Rumpfteile 12, 13 symmetrisch und parallel zur Flug­ zeuglängsachse 35 angeordnet sind, und die Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 an den rohrförmigen Rumpfteilen 12, 13 angeordnet sind, liegt der Gesamtneutralpunkt bei richtiger Lage und Grö­ ße der Zusatzflächen im Schwerpunkt des Flugzeugs.

Die Berechnung des Gesamtneutralpunkts kann durch nachstehende Gleichungen erfolgen, die sich auf die Berechnung eines Ge­ samtneutralpunkts, der in Fig. 1 dargestellten Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 beziehen, wobei sich die mit Index 1 gekenn­ zeichneten Parameter jeweils auf die vorderen Zusatzflächen 25, 26 und die mit Index 2 gekennzeichneten Parameter auf die hinteren Zusatzflächen 21, 22 beziehen.

In nachstehender Tabelle sind die Bedeutungen der einzelnen Parameter sowie deren Einheiten aufgeführt.

Der Gesamtneutralpunkt x_N,Ptges läßt sich gemäß Gl. (1) folgen­ dermaßen berechnen:

In einer ersten Näherung kann der Staudruck q_Pt1 der vorderen Zusatzflächen 25, 26 mit dem Staudruck q_Pt2 der hinteren Zu­ satzflächen 21, 22 gleichgesetzt werden. Ferner kann in einer ersten Näherung die Änderung des Abwindwinkels gegenüber dem Anstellwinkel Null gesetzt werden. Somit vereinfacht sich die Gl. (1) des Gesamtneutralpunkts zu Gl. (2):

Der in Gl. (2) enthaltene, vom Anstellwinkel abhängige Auf­ triebsbeiwert C_Aα,Pt jeder Zusatzfläche 21, 22, 25, 26 kann gemäß Gl. (3) berechnet werden:

Der Abstand x_N,Pt des Neutralpunkts einer ebenen Platte von der Plattenvorderkante kann durch Gl. (4) angenähert werden:

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 weist den Vorteil aufs daß das Gewicht der Flächen re­ lativ klein gehalten werden kann, da die Hebelarme und damit die auftretenden Kräfte klein sind. Ferner ist der Luftwider­ stand der Zusatzflächen gering und die Beeinflussung der Strö­ mung an den Tragflügeln aufgrund der Zusatzflächen 25, 26 ist ebenfalls gering.

Ferner entsteht durch die Halterung der Zusatzflächen kaum zu­ sätzliches Gewicht, da die Halterungen als Rumpfteile 12, 13 dienen. Des weiteren ist die Schwenkbarkeit der Zusatzflächen 21, 22, 25, 26 gut realisierbar, da die entsprechenden Vor­ richtungen zum Schwenken der Zusatzflächen in den Rumpfteilen 12, 13 angeordnet werden können.

In Fig. 2a bis 2d sind unterschiedliche Ausführungsformen zum Anbringen von Zusatzflächen zur Aufnahme von Solarzellen an einem Flugzeug dargestellt. Das in Fig. 2a dargestellte Flug­ zeug entspricht im wesentlichen dem Aufbau des in Fig. 1 darge­ stellten Flugzeugs. An den Rumpfteilen 12, 13 sind in Flug­ richtung vor den Tragflügeln 10, 11 die zwei Zusatzflächen 25 und 26 dargestellt. In Flugrichtung hinter den Tragflügeln 10 und 11 sind an den Rumpfteilen 12 und 13 die beiden Zusatzflä­ chen 21 und 22 wiedergegeben. Ferner sind in Draufsicht die Seitenleitwerke 16 und 17 sowie das Höhenleitwerk 15 darge­ stellt. Im Unterschied zu Fig. 1 sind bei der schematischen Darstellung eines Flugzeugs in Fig. 2a nur zwei Propeller 31 und 34 wiedergegeben.

Das in Fig. 2b dargestellte Flugzeug entspricht im Prinzip dem Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Flugzeugs. An den Rumpftei­ len 12, 13 sind in Flugrichtung vor den Tragflügeln 10, 11 statt der jeweils einteiligen Zusatzflächen 25, 26 jeweils zwei Zusatzflächen 51, d. h. insgesamt vier Zusatzflächen vor­ gesehen. In Flugrichtung hinter den Tragflügeln 10, 11 sind an den Rumpfteilen 12, 13 statt jeweils der einteiligen Zusatz­ flächen 21, 22 jeweils drei Zusatzflächen 52, d. h. insgesamt sechs Zusatzflächen vorgesehen. Ihre Längsachsen verlaufen je­ weils senkrecht zu den Rumpfteilen 12, 13. Aufgrund der gerin­ gen Tiefe der Zusatzflächen können diese profiliert ausgeführt werden, um den Widerstand der Zusatzflächen zu minimieren.

Die Zusatzflächen 51, 52 sind jeweils symmetrisch zu den Rumpfteilen 12, 13 angeordnet, so daß sich ihre Mittellinien jeweils mit der parallel zur Flugrichtung verlaufenden Längs­ achse der Rumpfteile 12 und 13 decken. Sämtliche Zusatzflächen 51, 52 sind in dieser Ausführungsform sowohl um ihre Mittelli­ nien als auch um ihre Längsachsen schwenkbar. Somit ist unab­ hängig von der Flugrichtung ein Ausrichten der Zusatzflächen längs der momentanen Flugbahn möglich. Dadurch erzeugen die Zusatzflächen 51, 52 in allen Fluglagen nahezu keinen indu­ zierten Widerstand.

Das Ausrichten der Zusatzflächen 51, 52 um ihre Längsachse kann allein durch die Luftströmung erfolgen. Dazu muß die Drehachse dieser Zusatzflächen frei beweglich sein und vor dem jeweiligen Neutralpunkt der Zusatzfläche liegen. Weiterhin sollte der Schwerpunkt dieser Zusatzfläche jeweils auf deren Drehachse liegen.

Das in Fig. 2c dargestellte Flugzeug weist Tragflächen 10, 11 auf, die an einem Rumpf 40 befestigt sind. Bei dem Rumpf 40 handelt es sich um einen Einzelrumpf, dessen Längsachse der Flugzeuglängsachse 35 entspricht. An dem in Flugrichtung hin­ teren Ende des Rumpfs 40 ist das Leitwerk 41 angeordnet, wäh­ rend an dem in Flugrichtung vorderen Ende des Rumpfs 40 ein Propeller 42 vorgesehen ist. An dem Tragflügel 10 sind über nur schematisch angedeutete Halterungen 43 in Flugrichtung vor dem Tragflügel 10 ebene rechteckförmige Zusatzflächen 44 ange­ ordnet, die um ihre Längsachse schwenkbar sind, welche paral­ lel zur Flugrichtung verläuft.

In Flugrichtung gesehen hinter dem Tragflügel 10 sind über Halterungen 45 auf Höhe der Zusatzflächen 44 weitere Zusatz­ flächen 46 so angeordnet, daß die nicht näher bezeichnete Längsachse der ebenfalls ebenen und rechteckigen Zusatzflächen 46 mit den Längsachsen der Zusatzflächen 44 zusammenfallen.

An dem Tragflügel 11 sind über Halterungen 47 den Zusatzflä­ chen 44 entsprechende Zusatzflächen 48 angeordnet, die eben­ falls um eine nicht näher bezeichnete Längsachse schwenkbar sind. Zusätzlich sind an dem Tragflügel 11 über Halterungen 49 den Zusatzflächen 46 entsprechende Zusatzflächen 50 angeord­ net, welche ebenfalls um eine nicht näher bezeichnete Längs­ achse schwenkbar sind.

Die in Fig. 2c dargestellte Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß die Masse der Zusatzflächen 44, 46, 48, 50 gleichmä­ ßig über die Spannweite des Flugzeugs verteilt ist und somit die Flügelstruktur entlastet. Ferner ist die in Fig. 2c darge­ stellte Ausführungsform auch bei Nurflüglern einsetzbar.

In Fig. 2d ist eine weitere Ausführungsform zum Anbringen von Zusatzflächen an einem Flugzeug dargestellt. Zwischen den bei­ den Rumpfteilen 12, 13 sind in Flugrichtung vor sowie hinter den Tragflügeln 10, 11 mehrere Zusatzflächen 55 bzw. 56 ange­ ordnet. Die Zusatzflächen 55, 56 sind ebenfalls eben und rechteckig ausgebildet. Die Längsachsen der Zusatzflächen 55, 56 verlaufen parallel zur Flugzeuglängsachse 35 und sind um ihre Längsachsen schwenkbar. Durch die in Fig. 2d dargestellte Anordnung der Zusatzflächen 55, 56 ist eine große, mit Solar­ zellen bestückbare Oberfläche geschaffen. Zur Widerstandsmini­ mierung können die Zusatzflächen 55, 56 leicht quer zur Flug­ zeuglängsachse zusammengeschoben werden.

Bei der in Fig. 2e dargestellten Ausführungsform handelt es sich beispielsweise um ein herkömmliches Flugzeug, an dem eine Dünnschicht-Solarfolie 60 mittels eines Schleppseils 61 befe­ stigt ist. Zum Ausrichten der Solarfolie 60 können an einer Halterung 62 der Solarfolie nicht dargestellte Hilfsruder vor­ gesehen werden.

Die Ausführungsform in Fig. 2e hat den Vorteil, daß die Aerody­ namik des Flugzeugs durch die Zusatzfläche in Form der Solar­ folie 60 nicht beeinflußt wird und die Solarfolie 60 ein äu­ ßerst geringes Gewicht aufweist. Ferner ist das Ein- und Aus­ rollen der Solarfolie 60 auf einfache Weise realisierbar. Al­ lerdings haben Solarfolien heutiger Technologie einen relativ kleinen Wirkungsgrad.

In Fig. 3a ist im Querschnitt eine starre mit Solarzellen be­ stückte Zusatzfläche 29 dargestellt, die beispielsweise in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2a den Zusatzflächen 21, 22, 25 oder 26 entspricht. Die Zusatzfläche 29 ist an einem rohr­ förmigen Rumpfteil 12' mittels einer U-förmigen Halterung 65 befestigt. Die Halterung 65 ist so mit dem Rumpfteil 12' ver­ bunden, daß die Zusatzfläche 29 mittels nicht dargestellter Schwenkvorrichtungen um dessen Längsachse 23' schwenkbar ist.

Anhand der Fig. 3b bis 3e sind mögliche Ausführungsformen zum Zusammenklappen einer Zusatzfläche 29 ₁ dargestellt. Hierzu be­ steht die Zusatzfläche 29 ₁, wie in Fig. 3b dargestellt, aus mehreren Teilflächen 66, 67, 68, die über Gelenke 69, 70 mit­ einander verbunden sind. Es ist somit möglich, den Luftwider­ stand der Zusatzfläche 29 ₁, beispielsweise während eines Nachtflugs zu verringern, indem die Zusatzfläche 29 aus der in Fig. 3a dargestellten Lage an den gelenkigen Verbindungen 69, 70 abgewinkelt wird, so daß die drei Teilflächen 66, 67, 68 so um das Rumpfteil 12 angeordnet sind, daß sie im Querschnitt ein gleichseitiges bzw. auch ein gleichschenkliges Dreieck bilden.

In Fig. 3c sind gleich große Teilflächen 66', 67' und 68' einer Zusatzfläche 29 ₂ gelenkig so miteinander verbunden, daß die Teilfläche 66' auf die untere mit der U-förmigen Halterung 65 verbundene Teilfläche 67' klappbar ist, und die Teilfläche 68' auf die Teilfläche 66' zu liegen kommt.

In der in Fig. 3d dargestellten Ausführungsform ist die Zusatz­ fläche 29 ₃ in sieben Teilflächen unterteilt, wobei eine Teil­ fläche 71 die Breite der U-förmigen Halterung 65 aufweist und die in beiden Richtungen darüber hinausstehenden Bereiche der Zusatzfläche 29 ₃ jeweils dreigeteilt, d. h. in jeweils drei gleich große Teilflächen 72 unterteilt sind. Die jeweils drei Teilflächen 72 der dreigeteilten Zusatzfläche 29 ₃ sind jeweils so gelenkig miteinander verbunden, daß sie so zusammenklappbar sind, daß sie in drei Lagen aufeinander liegen. In zusammenge­ klapptem Zustand liegen die jeweils drei Teilflächen 72 seit­ lich an der Halterung 65 an.

Bei einer weiteren, in Fig. 3e dargestellten Ausführungsform sind zwei Teilflächen 73 auf eine Teilfläche 74 klappbar, die mit der Halterung 65 verbunden ist. Hierbei überdecken sich - im Unterschied zu der in Fig. 3c dargestellten Ausführungsform - die Teilflächen 73 nicht. Somit ist die Ausführung der ge­ lenkig miteinander verbundenen Teilflächen 73 einfacher, die verbleibende Oberfläche der Zusatzfläche 29 ₄ jedoch größer.

In Fig. 4a und 4b ist eine weitere Möglichkeit zur Verkleine­ rung einer Zusatzfläche 29 ₅ dargestellt. Die Zusatzfläche 29 ₅ besteht aus drei Teilflächen 75, 76, 77, wobei die mittlere Fläche 76 mit der Halterung 65 verbunden ist. Die beiden ande­ ren Teilflächen 75, 77 sind in die Teilfläche 76 sowie so in­ einanderschiebbar, daß durch Ineinanderschieben der Teilflä­ chen 65, 67 und Einschieben in die mittlere Teilfläche 66 die Oberfläche der Zusatzfläche 29 ₅, wie in Fig. 4b dargestellt, verkleinerbar ist.

Claims (19)

1. Flugzeug mit Solarantrieb, mit Solarzellen zur Energieer­ zeugung und mit mindestens einem von einem Elektromotor ange­ triebenen Propeller (31 bis 34), dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen auf mindestens einer außerhalb der Flugzeug- Tragflächen (10, 11) vorgesehenen Zusatzfläche (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) angeord­ net sind, die bezüglich der Sonneneinstrahlung ausrichtbar ist.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zusatzfläche (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) zum Ausrichten jeweils minde­ stens um eine Achse (23, 24, 27, 28) schwenkbar sind.

3. Flugzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) um eine parallel und/oder senkrecht zur Flugzeuglängsachse (35) verlaufende Achse schwenkbar sind.

4. Flugzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß um eine zweite Drehachse schwenkbare Zusatzflächen während des Flugs durch die dabei entstehende Strömung ausgerichtet wer­ den.

5. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Ausrichten an den Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) auf Hellig­ keit ansprechende Sensoren vorgesehen sind.

6. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Verstellen der Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) über selbsthem­ mende Getriebe erfolgt.

7. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Daten von einem Position und Lage des Flugzeugs bestimmenden GPS-System zum Berechnen der Nachfüh­ rung der Zusatzflächen bezüglich des Sonnenstandes verwendbar sind.

8. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) eben sind.

9. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) mittels Hilfsruder ausrichtbar sind.

10. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamt-Neutralpunkt der Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) im Schwerpunkt des Flugzeugs liegt.

11. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Zusatzflächen (29 ₁ bis 29 ₅) verkleinerbar ist.

12. Flugzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (29₁ bis 29₄) aus mehreren gelenkig mitein­ ander verbundenen Teilflächen (66 bis 68; 66' bis 68'; 71, 72; 73, 74) gebildet sind, die zur Oberflächenverkleinerung zusam­ menklappbar sind.

13. Flugzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (29 ₅) aus mehreren zur Oberflächenverkleine­ rung zusammenschiebbaren Teilflächen (75 bis 77) bestehen.

14. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zweiseitig wirksame Solarzellen auf einer lichtdurchlässigen Panelstruktur aufgebracht sind.

15. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen flexible, zusammenrollbare Solarfolien (60) sind.

16. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzflächen (21, 22, 25, 26; 29; 29 ₁ bis 29 ₅; 44, 46, 48, 50; 51, 52; 55, 56) am Flugzeugrumpf oder an Flugzeugrumpfteilen (12, 13) mittels Halterungen (65) ge­ haltert sind.

17. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flugzeug-Tragflächen (10, 11) Hal­ terungen (43, 45, 47, 49) für die Zusatzflächen (44, 46, 48, 50) vorgesehen sind.

18. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Propeller (31, 34) an den Zusatzflächen (25, 26) vorgesehen sind.

19. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Solarzellen an den Tragflügeln (10, 11) und/oder dem Leitwerk (16, 17) und/oder dem Rumpf (12, 13) vorgesehen sind.