DE19752758C2

DE19752758C2 - Senkrecht startendes und landendes Transportflugzeug (Rumpfgleiter)

Info

Publication number: DE19752758C2
Application number: DE1997152758
Authority: DE
Inventors: Hans Fruth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2017-11-29
Also published as: DE19752758A1

Description

Die Erfindung betrifft senkrecht startende und landende Transportflugzeuge, sogenannte Rumpfgleiter, die einen großflächigen Laderaum besitzen, und mit denen eine punkt genaue Landung möglich ist.

Um Flugzeuge vertikal starten und landen zu können, gibt es bisher verschiedene Tech niken, nämlich

a) Heckstarter als Propellerflugzeuge, die als Kampfflugzeuge eingesetzt werden,
b) Hubschrauber mit angetriebenen Rotoren, aerodynamischem Auftrieb und Vorwärts antrieb,
c) Propeller-Verwandlungsflugzeuge, deren Propeller aus der waagerechten in die senk rechte Position und umgekehrt kippbar ist,
d) Strahlflugzeugen mit fest eingebauten Triebwerken als Heckstarter oder Hubstrahl- Flugzeuge,
e) Schwenktriebwerkflugzeuge.

Die Erfindung betrifft eine weitere Gattung von Propellerflugzeugen, nämlich Rumpf gleiter, die als Lastenflugzeuge Verwendung finden und die eine Vielzahl von in einer horizontalen Ebene fest angeordneten, in einer horizontalen Ebene rotierenden Propellern für den aerodynamischen Auftrieb sowie einen getrennten Antrieb in Form von Düsenan trieben für den Vortrieb aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rumpfgleiter zu schaffen, der vertikal oder schräg zur Vertikalen abheben und landen, und insbesondere Punktlandungen ausführen kann, der vertikale Bewegungen ausschließlich durch Propellerantrieb ausführt, und der eine be sonders große Fläche für das Transportieren von Lasten aufweist, vorzugsweise eine flun derartige Querschnittsform hat.

Aus US-PS 51 78 344 ist ein VTOL-Flugzeug in Scheibenform bekannt, dessen Rumpf als Laderaum ausgebildet ist und auf dessen Unterseite über den Umfang verteilte, in einer horizontalen Ebene rotierend angetriebene Propeller zur Erzeugung des Auftriebs angebracht sind. Die Propeller sind kreisringförmig mit gleichem radialem Abstand von der Mitte des Laderaumes (bei kreisförmiger Laderaumfläche) bzw. in zwei parallelen, voneinander beabstandeten Reihen entsprechend der äußeren Umfangsform des Lade raumes (bei länglicher Form des Laderaumes) verteilt angeordnet, so dass kein über die gesamte Bodenfläche des Laderaumes wirkender Auftrieb erzeugt wird. Die Antriebs motoren sind als Schubmotoren ausgebildet, die sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Schubwirkung erzeugen.

Aus Patents Abstracts of Japan M-1395, 12. April 1993, Vol. 17/Nr. 186 ist ein Heliko pter mit einem Rotor auf der Unterseite eines Rumpfes eines Lastenhubschraubers be kannt. Hier ist ein einziger Rotor im Einsatz, der in einer zylindrischen Schürze auf der Unterseite des Rumpfes so angeordnet ist, dass die Schürze die Rotorblätter des Rotors umschließt. Die Schürze weist einen Lufteinlass im vorderen und einen Luftauslass im hinteren Bereich auf.

Aus der EP-Anmeldung 0 667 283 A1 ist ein Kombinations-Flugzeug mit einem Rumpf in Form eines zentralen Tragflügels mit dickem unsymmetrischem Querschnitt be kannt; im Rumpf ist ein vertikaler Tunnel vorgesehen, der die Hauptfläche im Zen tralteil des Rumpfes einnimmt. Im Inneren des Tunnels ist ein stromlinienförmiger Zen tralkörper mit Hubschraube untergebracht. Die Hubschraube und die Vorwärts- Luftschrauben werden durch eine gemeinsame Triebwerksanlage mit zwei Motoren blöcken in Rotation versetzt. Das Flugzeug ist zusätzlich mit einer Luftkissenlandevor richtung ausgestattet, um eine sichere Landung auch bei Ausfall eines der Motoren blöcke sicher zu stellen.

Dem Aufsatz von Dr.-Ing. habil. W. Just "Die verschiedenen Arten von Vertikalstart flugzeugen" in DE-Z: Flugwelt, 1958, Heft 5, Seite 321 ist ein Rumpfgebläse- Schraubenflugzeug als bekannt zu entnehmen, bei dem eine einzige Gebläseschraube im Rumpf untergebracht ist.

Aus der US-PS 26 81 773 ist ein straßentaugliches Flugzeug bekannt, das von zwei Propellern mit horizontaler Achse am vorderen Rumpfende ausgerüstet ist, die das Flug- bzw. Fahrzeug in Vorwärtsrichtung antreiben. Ein derartiges Flugzeug ist für den Einsatz als Transportflugzeug entsprechend dem Erfindungsgegenstand nicht geeignet.

Ein Fluggerät nach US-PS 32 15 367 ist zum Transport von Passagieren oder Fracht, nicht aber für den Transport von Nutzlast ausgelegt. An der Stirnseite dieses Flugzeu ges ist die Antriebseinheit mit Propeller für den Vorwärtsflug angeordnet. Der Propeller rotiert in einer vertikalen Ebene und stellt ein herkömmliches, propellergetriebenes Passagierflugzeug dar.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Rumpfgleiter zu schaffen, der vertikal oder schräg zur Vertikalen abheben und landen, und insbesondere Punktlandungen ausführen kann, der vertikale Bewegungen ausschließlich durch Propellerantrieb ausführt, und der eine besonders große Fläche für das Transportieren von Lasten aufweist, vorzugsweise eine flunderartige Querschnittsform hat. Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, einen Rumpfgleiter der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, dass die Auftriebskraft weit gehend gleichförmig über die gesamte Bodenfläche des Laderaumes verteilt wird und bei Ausfall eines Antriebsmotors der Gesamtauftrieb minimal beeinflusst wird.

Gemäß der Erfindung ist ein derartiges Transportflugzeug entsprechend den Merkma len des Anspruches 1 ausgebildet, wobei die Lösung der dem Anmeldungsgegenstand zugrundeliegenden Aufgabe in der Kombination der Merkmale des Patentanspruches 1 zu sehen ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Das vorgeschlagene Transportflugzeug hat einen großflächigen Grundriß, der quadratisch, rechteckförmig, kreisförmig, oval oder in ähnlicher Form ausgebildet ist, und bei dem die Längenabmessung nicht wesentlich größer oder kleiner als die Breitenabmessung ist. Bei einer speziellen Ausführungsform betragen die Abmessungen etwa 20 × 15 m. Der Rumpf des Transportflugzeuges entspricht in Aufsicht etwa der Laderaumfläche. Der Rumpf ist stromlinienförmig ausgebildet und besteht aus den geschlossenen Seitenbegrenzungs wänden, der Vorderwand, der Rückwand, dem Laderaumboden und der Laderaumdecke des Laderaumes. Die Rückwand des Laderaumes weist Tore zum Be- und Entladen auf; die Vorderwand ist zur Verringerung des Luftwiderstandes aerodynamisch gestaltet und strömungsoptimiert; sie ist oberhalb des Laderaumbodens geschlossen und stromlinien förmig ausgebildet, z. B. im linken und rechten Außenbereich jeweils mit einem stromli nienfömigen Bugteil versehen. Gegenüber diesen Bugteilen ist der übrige Abschnitt der Vorderwand bogenförmig zurückversetzt. Die Bugteile bzw. einer der Bugteile sind bzw. ist z. B. als Pilotenkanzel ausgebildet, was ermöglicht, daß der Pilot an der vordersten Stel le des Flugzeuges positioniert ist. Alternativ kann die Pilotenkanzel auch mittig angeord net sein. Der Boden des Laderaumes ist als Treibstoffbehälter ausgebildet und hat eine tragende Konstruktion, vorzugsweise aus Stahlblech oder Aluminium, z. B. mit einer Höhe von 20 cm.

Die Unterseite des Laderaumbodens nimmt die Vielzahl von über die Laderaumfläche verteilten Antriebsmotoren für den Auftrieb auf, die als Flachmotoren, z. B. Sternmotoren wegen der geringen Bauhöhe, ausgeführt sind und die jeweils einen Propeller antreiben. Die Auftriebsmotoren sind über die Fläche des Laderaumes auf der Unterseite des Lade raumbodens so verteilt angeordnet, daß die Propeller in Spalten und Reihen unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, um eine möglichst große Anzahl von Propellern auf der Fläche zu erzielen. Die Propeller sind z. B. nach unten durch eine gitterförmige oder lamellenförmige Anordnung abgedeckt und erzeugen den aerodynamischen Auftrieb für das Flugzeug. Vorzugsweise ist jedem Propeller ein eigener Motorantrieb zugeordnet, so daß bei Ausfall eines Motors die anderen Motoren im wesentlichen unbeeinflußt wei terarbeiten können. Die Antriebsmotoren sind dabei in den Boden des Laderaumes inte griert oder auf den Boden nach unten vorstehend angeordnet, wobei jeweils ein An triebsmotor und ein Propeller eine Einheit bilden.

Der Boden des Laderaumes nimmt ferner das Fahrwerk des Flugzeuges auf. In eingezoge nem oder eingeklapptem Zustand sind die Einzelfahrwerke z. B. in Kammern verstaut, die in Doppelwandabschnitten der seitlichen Abschottung ausgebildet sind.

Für einen optimalen Betrieb des Transportflugzeuges nach der Erfindung ist es wichtig, daß der Abstand zwischen Bodenfläche des Laderaumes und Erdboden möglichst klein gehalten werden kann, die Laderaum-Bodenfläche somit möglichst tief liegt, um einen tiefen Schwerpunkt des Flugzeuges zu erreichen. Die Ausgestaltung des Laderaumbodens als Treibstofftank hat den entscheidenden Vorteil, daß der Treibstoff gleichmäßig über den gesamten Laderaumboden verteilt ist und damit eine stabile Gewichtsverteilung er reicht wird. Der Tankraum wird dabei zweckmäßigerweise in Einzelkammern bzw. Wa ben unterteilt, um diese Stabilität zu erhöhen.

Zu beiden Seiten des Rumpfes sind Steuer-Tragflächen mit dem Rumpf befestigt, die Querruder aufweisen und mit denen die Steuerung des Flugzeuges nach Art einer her kömmlichen Flugzeugsteuerung vorgenommen werden kann. Diese Tragflächen sind er heblich kürzer als die Tragflügel herkömmlicher Transportflugzeuge. Am rückseitigen Ende des Rumpfes sind von den Rumpfkörpern ausgehende nach hinten, oben gerichtete Pylons oder dergl. Schwanzrümpfe vorgesehen, die jeweils einen Rückstoßantrieb für den Vorwärtsflug aufweisen, und zwar in Form eines Strahltriebwerkes bzw. Düsenantriebes. Zweckmäßigerweise wird der Verdichter dieses Antriebs, bei dem eine Turbine entfällt, von einem Propellerantrieb aus angetrieben, wobei die Kraftübertragung vorzugsweise über Winkelgetriebe mechanisch auf die Schaufeln des Verdichters erfolgt. Ein Schwanz propeller zu Steuerungszwecken vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Transportflugzeug ist zur Aufnahme hoher Lasten mit großer Lade fläche besonders geeignet, ist ferner in der Lage, aufgrund des aerodynamischen Auftriebs durch die Vielzahl der um ihre vertikale Achse rotierend angeordneten Propeller eine punktgenaue Landung und ein vertikales oder schräges (Kombination aus Propellerantrieb und Rückstoßantrieb) Starten und Landen zu erzielen, und ist in Hinblick auf die Trans porteigenschaften herkömmlichen Transportflugzeugen, z. B. vom Typ Transall, wesent lich überlegen.

Insbesondere kann durch die Möglichkeit der punktgenauen Landung ein Absetzen des Flugzeuges auch auf schwierigem Gelände erreicht werden, da zum Landen und Abhe ben eine Landebahn bzw. eine intakte Landebahn nicht erforderlich ist. Somit eignet sich dieses Flugzeug insbesondere zum Einsatz in schwierigem Gelände bzw. unter schwie rigen Bedingungen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausfüh rungsbeispieles erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tragflugzeug in schematischer Darstellung von der Seite,

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Tragflugzeug nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Frontansicht des Tragflugzeuges nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Teildarstellung nach Fig. 3 im Schnitt, und

Fig. 5 eine Ansicht des Tragflugzeuges nach Fig. 1 (in kleinerem Maßstab) von unten.

Die schematische Seitenansicht eines Transportflugzeuges nach der Erfindung zeigt in Fig. 1 den Rumpf 1 mit dem Laderaum 2, dem doppelwandigen Laderaumboden 3, der als Treibstofftank 4 ausgebildet ist oder einen Treibstofftank aufnimmt, die am Laderaumbo den 3 befestigten Flachmotoren 5, 5' mit den den Auftrieb erzeugenden Propellern 6, 6', der Gitter- oder Lamellenverkleidung 7, den Pylons 8, 8' und den Querruder-Tragflächen 9, 9', die vom Rumpf 1 bzw. Rumpfboden 3 ausgehen. Der Laderaumboden weist eine Oberseite 10 und eine Unterseite 11 auf, die beide durch vertikale Streben 12 miteinan der verbunden und versteift sind.

In die untere Bodenwand 11 des Laderaumbodens 4 sind eine Vielzahl von Flachmotoren 13 mit auf der Motorwelle 14 gelagertem Propeller 15 befestigt, die den aerodynami schen Auftrieb des Flugzeuges erzeugen. Die Vielzahl von Flachmotoren 13 mit Pro pellern 15 ist gleichmäßig in Reihen und Spalten über die Bodenfläche des Laderaumes verteilt, derart, daß die Propeller in der Fläche aneinander anschließend angeordnet sind, um einen möglichst hohen Auftrieb zu erzielen.

Die Grundfläche des Laderaumes ist etwa quadratisch, rechteckförmig, kreisförmig, oval, oder in entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten ähnlicher Grundform ausgebildet, so daß die Laderaumfläche ungefähr die Form einer Flunder haben kann und damit einen extrem großen Querschnitt für die Aufnahme der Lasten besitzt. Die Seitenwandungen 16, 16', die Vorderseite 17, die Rückseite 18 und die Deckwand 10 des Laderaumes 2 sind stromlinienförmig ausgebildet, um eine aerodynamisch günstige Form und einen geringen Luftwiderstandswert zu erzielen. Die Vorderseite 17 ist bei der in Fig. 2 darge stellten Ausführungsform so ausgelegt, daß links und recht außen zwei Rumpfspitzen 19 und 20 vorgesehen sind, von denen zumindest eine als Pilotenkanzel ausgebildet sein kann, und daß sich zwischen den beiden Rumpfspitzen eine gekrümmte, konkave Vor derwand 21 erstreckt. Alternativ kann die Pilotenkanzel auch mittig auf der Oberseite des Rumpfes angeordnet sein, wie mit 22 strichpunktiert angedeutet. In der Rückwand 18 sind Tore 23 zum Beladen und Entladen des Flugzeuges vorgesehen, die vorzugsweise klappbar ausgebildet sind und dann als Lade- und Entladerampen verwendet werden können.

Von den von der Rückwand 18 und dem jeweils hinteren Ende der Seitenwände gebilde ten Ecken gehen Pylons 8, 8' aus, die eine nach hinten und oben verlaufende Verlänge rung der Seitenwände bzw. des Rumpfes bilden. Sie nehmen Rückstoßantriebe 24, 24' in Form von Strahltriebwerken bzw. Düsenantrieben sowie Schwanzpropeller 25, 25' auf, welche Steuerungszwecken dienen.

Die Abschottungen 27, 28 der Seitenwände sind zumindest in Teilbereichen doppelwan dig ausgeführt, damit die Fahrwerke 29, 30 in eingezogenem Zustand verstaut werden können.

Die Rückstoßantriebe 24, 24' werden bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung von Flachmotoren 4 aus über Winkelgetriebe 31 angetrieben, so daß eigene Turbi nen entfallen können.

Claims

1. Senkrecht startendes und landendes Transportflugzeug in Form eines Rumpfgleiters mit

a) einem großflächigen, den Rumpf (1) darstellenden Laderaum (2), mit etwa quadratischem, rechteckförmigem, kreisförmigem oder ovalem Querschnitt,
b) einem tragenden Laderaumboden (4),

gekennzeichnet durch

a) eine Vielzahl von im Laderaumboden (4) gelagerten Antriebsmotoren (5, 5', 13), die als Flachmotoren ausgebildet über die Unterseite des Laderaum bodens gleichmäßig verteilt sind und in horizontaler Ebene rotierende, über die gesamte Bodenfläche gleichförmig verteilte Propeller (6, 6'; 15) zur Erzeugung des Auftriebs antreiben, wobei jedem Propeller oder jeder Propelleruntergruppe ein getrennter Antriebsmotor zugeordnet ist,
b) mindestens einem Rückstoß-Antrieb (24, 24') an der Flugzeugrückseite, und
c) vom Laderaum ausgehenden linken und rechten tragflächenartigen Steuerflächen (9, 9') als Quersteuerruder.

2. Transportflugzeug nach Anspruch 1, bei dem der Laderaumboden als Treibstofftank ausgebildet ist.

3. Transportflugzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Laderaumboden selbsttragend und durch Streben versteift ist.

4. Transportflugzeug nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Flachmotoren als Sternmotoren ausgebildet sind, die auf der Unterseite des Laderaumbodens bzw. im Laderaumboden angeordnet sind und deren den Propeller aufnehmende Antriebswelle nach unten über den Laderaumboden vorsteht.

5. Transportflugzeug nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem die Propeller der Flachmotoren nach unten durch Lamellenverkleidung abgedeckt sind.

6. Transportflugzeug nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem der Flugzeugrumpf als Breitrumpf mit einer linken, einer rechten und einer rückseitigen Abschottung aufweist.

7. Transportflugzeug nach einem der Ansprüche 1-6, bei dem am rückseitigen Rumpfende schräg nach hinten und oben gerichtete Pylons ausgebildet sind, die jeweils einen Düsenantrieb für den Vorwärtsflug aufweisen.

8. Transportflugzeug nach Anspruch 7, bei dem die Düsenantriebe als Strahlantriebe mit Verdichter ausgebildet sind.

9. Transportflugzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pylons Steuer-Schwanzrotoren aufweisen.

10. Transportflugzeug nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem der Antrieb der Verdichter von jeweils mindestens einem der Flachmotoren aus, vorzugsweise über Winkelgetriebe, erfolgt.

11. Transportflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Auftrieb erzeugenden Propeller auf der Unterseite des Laderaumbodens reihenweise nebeneinander und hintereinander aneinander anschließend angeordnet sind.

12. Transportflugzeug nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Propellerantrieben jeweils in entgegengesetzter Rotationsrichtung zueinander angetrieben sind.

13. Transportflugzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerantriebe der linken Hälfte und die der rechten Hälfte des Laderaumbodens in entgegengesetzter Richtung zueinander angetrieben sind.

14. Transportflugzeug nach Anspruch 1, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerantriebe aus Einheiten bestehen, die jeweils aus einem Sternmotor und einem Propeller bestehen, so dass jeder Propeller getrennt angetrieben ist.

15. Transportflugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Laderaum umschließende Rumpf aerodynamisch bzw. stromlinienförmig ausgebildet ist.