DE19939481A1

DE19939481A1 - Antriebsaggregat für Flugzeuge

Info

Publication number: DE19939481A1
Application number: DE1999139481
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baier; Joerg Bensinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-04-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aggregat für Flugzeuge, insbesondere für Hochleistungsmotorsegler mit einem Verbrennungsmotor 1 im Rumpf 10 des Flugzeuges, einem klappbaren Träger 8 mit einem Riementrieb 4 sowie einem Propeller 3 am oberen Ende des Trägers 8. Die Antriebswelle 2 des Verbrennungsmotors 1 weist ein Kreuzgelenk 12 auf, dessen Knickpunkt 15 mit der Schwenkachse 11 zum Schwenken des Trägers 8 zusammenfällt. DOLLAR A Der Vorteil eines ein- und ausklappbaren Antriebsaggregates für Flugzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der Zuverlässigkeit des Antriebes durch einen starren Riementrieb 4, einem Träger 8, und der Möglichkeit, den Verbrennungsmotor 1 schwingungsabgekoppelt vom Rumpf 10 in diesem aufzuhängen, sowie in der automatischen Propeller-Senkrechtstellung beim Klappen des Trägers 8 insbesondere im Flugbetrieb. Die aerodynamische Form des Trägers 8 verbessert die Flugeigenschaften des Flugzeuges, außerdem wird die Geräuschentwicklung des Propellers beim Überfahren des Trägers aufgrund des sichelförmigen Schnittes stark reduziert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsaggregat für Flugzeuge, insbesondere für Hochleistungsmotorsegler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hochleistungsmotorsegler mit einem aus dem Rumpf ein- und ausklappbaren Antriebsaggregat sind bekannt, bei denen der Propeller im ausgeklappten Zustand über und hinter den Tragflächen des Flugzeuges an einem Träger angeordnet ist, der gleichzeitig einen luftgekühlten Verbrennungsmotor trägt, dessen Antriebswelle mit dem Propeller direkt oder über ein Getriebe verbunden ist. Da im Flugzeugbau überwiegend luftgekühlte Verbrennungsmotoren verwendet werden, ist es zweckmäßig, den Motor im Falle des ausgeklappten Propellers ebenfalls mit in den Frischluftstrom zum Zwecke der Kühlung auszufahren. Im eingeklappten Zustand verschwindet der Verbrennungsmotor mit dem Träger und dem Propeller hinter einer Klappe im Rumpf, die nach Einklappen des Aggregates verschlossen werden kann.

Luftgekühlte Verbrennungsmotoren erzeugen und verbreiten neben ihren Auspuffgeräuschen auch hohe Verbrennungsgeräusche, die über die Kühlrippen direkt an die Umwelt abgestrahlt werden. Außerdem ist es nur bedingt möglich, einen freistehenden Motor gegen Abstrahlung von Körperschall zu isolieren. Der Vorteil des komplett mit Verbrennungsmotor ausfahrbaren Aggregates liegt in seiner minimalen Ausstattung und folglich in seinem geringen Gewicht, welches für Flugzeuge generell anzustreben ist.

Die gemäß der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagene Ausführung eines Antriebsaggregates mit einem Verbrennungsmotor 1, einem Träger 8, einem Riementrieb 4 und einem Propeller 3, liegt darin, daß die Antriebswelle 2 des Verbrennungsmotors 1 ein Kreuzgelenk 12 aufweist, dessen Knickpunkt 12 mit der Schwenkachse 11 des Trägers 8 zusammenfällt.

- Der klappbare Anteil des Aggregates ist leichter und aero dynamischer, kann daher mit geringeren Kräften bedient werden.
- Der Träger 8 kann als Rohr ausgeführt werden und ist somit steifer und seine Stirnfläche bietet dem Luftstrom nur einen geringen Widerstand.
- Durch die rohrförmige Ausbildung des Trägers 8 läßt sich der Riementrieb 4 in einem geschlossenem Raum anordnen.
- Durch die Ausbildung des Trägers 8 kann der beim Riemen trieb verwendete Riemen 7 gegen Flattern geführt werden.
- Der Antriebsmotor kann beliebig gewählt werden, vor allen Dingen kann er wassergekühlt sein, wodurch sich eine günstigere Geräuschentwicklung und geringere Lärm abstrahlung ergibt.
- Der Verbrennungsmotor 1 mit seinen Vibrationen kann gegenüber dem Rumpf 10 des Flugzeuges durch eine weiche Motoraufhängung entkoppelt werden.
- Die Nebenaggregate für den Verbrennungsmotor, nämlich Anlasser, Zündspulen, Vergaser, Wasserpumpe und Abgas anlage, sind schwingungstechnisch vom Verbrennungsmotor abgekoppelt.
- Hinter den Träger läßt sich ein Wärmetauscher für ein Kühlmittel des Verbrennungsmotors mit geringstem Luftwiderstand bei optimaler Kühlung integrieren.
- Die Wartungsarbeiten am Verbrennungsmotor vereinfachen sich, da dieser aus dem Motorschacht herausgeschwenkt werden kann.

Es ergibt sich somit als Aufgabe für die vorliegende Erfindung, ein Antriebsaggregat für Flugzeuge, insbesondere für Hochleistungs motorsegler, zu schaffen, welches in den Rumpf des Flugzeuges einklappbar und aus diesem vom Piloten gesteuert zu jeder Zeit ausklappbar ist, wobei der Verbrennungsmotor in einem Motorschacht im Rumpf des Flugzeuges verbleibt und nur die am Vortrieb des Flugzeuges beteiligten Elemente des Aggregates ausgeklappt werden und wobei eine weitgehende Schwingungsentkoppelung des Verbrennungsmotors vom Träger und vom Rumpfe des Flugzeuges erfolgt, und eine Herabminderung des Propellergeräusches ins besondere beim Überstreichen des Trägers erreicht wird.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

An Hand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsaggregates für ein Flugzeug erläutert. Es zeigen

Fig. 1: ein Antriebsaggregat, welches einen Propeller, einen Träger, einen Riementrieb sowie einen Verbrennungsmotor in einem Rumpf eines Flugzeuges umfaßt

Fig. 2: das Antriebsaggregat gemäß Fig. 1 mit einer ersten Wellenhälfte am Verbrennungsmotor und einem Kreuz gelenk, welches die erste Wellenhälfte mit der zweiten Wellenhälfte zum Antrieb des Riementriebes verbindet

Fig. 3: das Kreuzgelenk mit seinen Gelenkachsen

Fig. 4: den Riementrieb mit einem ersten und einem zweiten Riemenrad sowie mit einem Riemen in raumsparender Anordnung

Fig. 5: das Antriebsaggregat in ausgeklappter und einge fahrener Lage unter Bildung eines Schwenkwinkels α

Wird mit 1 ein Verbrennungsmotor für ein Antriebsaggregat für Flugzeuge, insbesondere für Hochleistungsmotorsegler bezeichnet, so weist dieses eine Antriebswelle 2 zum Antrieb eines ersten Riemenrades 5 eines Riementriebes 4 auf, der einen Riemen 7 aufweist, der das erste Riemenrad 5 mit einem zweiten Riemenrad 6 verbindet. Mit der Achse des zweiten Riemenrades 6, welches sich am oberen Ende eines Trägers 8 befindet, ist ein Propeller 3 verbunden, der durch den Verbrennungsmotor 1 über den Riementrieb 4 angetrieben wird.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Antriebswelle 2 in eine erste Wellenhälfte 13 und eine zweite Wellenhälfte 14 unterteilt ist, wobei die Wellenhälften 13 und 14 über ein Kreuzgelenk 12 in Verbindung stehen. Zwischen dem Kreuzgelenk 12 und der ersten Wellenhälfte 13 wird vorzugsweise eine drehelastische Mitnahmekupplung angeordnet, um Drehschwingungen, die aus den Ungleichförmigkeiten des Verbrenungsmotors 1 resultieren, herabzumindern. Weitere im Verbrennungsmotor 1 entstehende Vibrationen werden durch seine weiche Lagerung mittels einer Dämpferfeder 25 im Rumpf 10 gelagert, wodurch der Verbrennungsmotor 1 mit seinen Schwingungen vom Rumpf 10 abgekoppelt ist. Die hier nicht dargestellten Nebenaggregate des Verbrennungsmotor 1, wie z. B. ein Vergaser, ein Luftfilter, ein Anlasser, eine Abgasanlage und eine Zündeinrichtung, können schwingungstechnisch abgekoppelt vom Motor, im Motorraum angeordnet sein, wodurch sich eine Erhöhung der Lebensdauer der verwendeten Nebenaggregate ergibt.

Kernstück der erfindungsgemäßen Aufhängung, sowohl des Verbrennungsmotors 1 als auch des Trägers 8, ist eine Schwenkachse 11, die schwingungsgedämpft in einem Rahmenteil 9 des Rumpfes 10 quer zur Flugrichtung gelagert ist und deren Mitte durch den Knickpunkt 15 des Kreuzgelenkes 12 hindurchgeht und mit diesem zusammenfällt. Auf dieser Schwenkachse 11 ist der Verbrennungsmotor mit einem gabelförmigen Motorlager 23 über Lagerstellen 24 gelagert, wodurch seine Position im Rumpf 10 eindeutig bestimmt ist. Ebenfalls auf der Schwenkachse 11 ist der Träger 8 schwenkbar gelagert, wobei beim Einklappen des Trägers 8 in den Rumpf 10 des Flugzeuges das Kreuzgelenk diese Schwenkung um den Knickpunkt 15 mitmachen kann. Das Kreuzgelenk 12 weist zwei Gelenkachsen 16 auf, die beim Einklappen des Trägers 8 in den Rumpf 10 um einen Schwenkwinkel α von 90° geschwenkt werden müssen. Gemäß Fig. 3 ist das Kreuzgelenk 12 dargestellt, welches so ausgeführt ist, daß es einen Schwenkwinkel von mehr als 90° dann ausführen kann, wenn eine Drehmitte 17 einer der beiden Gelenkachsen 16 mit der Schwenkachse 11 zusammenfällt, vorausgesetzt der Verbrennungsmotor 1 befindet sich im Stillstand. Sollte die Drehmitte 17 eines der Gelenkachsen 16 nicht mit der Schwenkachse 11 zusammenfallen, muß das Kreuzgelenk 12 solange gedreht werden, bis die Drehmitte 17 in die Nähe der vorgeschriebenen koaxialen Position kommt. Wird die zweite Wellenhälfte 14 gegen die erste Wellenhälfte 13 geschwenkt, wenn die Drehmitte 17 der Gelenkwelle 16 noch nicht vollständig mit der Schwenkachse 11 zusammenfällt, so bewirkt die Einschwenkung, daß sich das Kreuzgelenk 12 selbständig unter Mitnahme der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 und oder des Propellers 3, in die vorgeschriebene koaxiale Position dreht und das Einschwenken des Trägers 8 fortgeführt werden kann. Diese selbständige Einjustierung des Kreuzgelenkes 12 in die richtige Drehposition hilf mit, während des Fluges bei Nichtbenutzung des Antriebsaggregates den Träger 8 mit dem Propeller 3 einzuklappen, wobei der Propeller 3 nur ungenau in der vorgeschriebenen Position stehen muß.

Was den Riementrieb 4 betrifft, so kann dieser starr im Träger 8 dadurch untergebracht werden, daß die zweite Wellenhälfte 14 mit dem ersten Riemenrad 5 gemäß Fig. 2 starr im Träger 8 gelagert werden kann, was ebenso für die Achse des Propellers 3 mit dem zweiten Riemenrad 6 gemäß Fig. 1 gilt. Da der Riementrieb 4 somit starr mit dem Träger 8 verbunden ist, ist es möglich, eine Spannrolle 22 in der Nähe des zweiten Riemenrades 6 derart anzuordnen, daß der zurücklaufende Riementeil 21 des Riemens 7 nahe an einem treibenden Riementeil 20 des Riemens 7 im Träger 8 angeordnet werden kann, so daß sich für die Konstruktion des im Fahrtwind des Flugzeuges stehenden Trägers 8 eine Form mit geringem Luftwiderstand ergibt. Es lassen sich innerhalb des Trägers 8 in der Nähe des Riemens 7 Gleitschienen anordnen, die nahezu berührungslos zu dem Riemen 7 stehen, diesen aber wirksam an der Erzeugung von Flatterschwingungen hindern. Die platzsparende Anordnung des Riementriebes 4 erlaubt es auch, einen Wärmetauscher 18 in den Träger 8 so zu integrieren, daß die luftwiderstandsarme Form des Trägers 8 nicht wesentlich verändert wird. Der Wärmetauscher 18 ist durch Kühlmittelschläuche 19 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden und kann auf Grund der aerodynamischen Anordnung hinter dem Träger 8 mit der optimalen Luftführung hinter dem Propeller 3 bei kleiner Ausführung des Wärmetauschers 18 eine wirksame Kühlung des Verbrennungsmotors 1 erzielen.

Gemäß Fig. 5 wird der Träger 8 in Betriebs- und in eingeklappter Position dargestellt, wobei sich zwischen den beiden Positionen ein Schwenkwinkel α von etwa 90° ergibt.

Der Vorteil eines ein- und ausklappbaren Antriebsaggregates für Flugzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der Zuverlässigkeit des Antriebes durch einen starren Riementrieb 4, im Riementräger 8, in der Möglichkeit, den Verbrennungsmotor 1 schwingungsentkoppelt vom Rumpf 10 in diesem aufzuhängen sowie in der automatischen Propellersenkrechtstellung beim Klappen des Trägers 8, insbesondere im Flugbetrieb. Der röhrenförmige steife Träger 8 mit der aerodynamischen Form bei wesentlich geringerer Stirnfläche erzielt bei gleicher Motorleistung höhere Steigwerte und im motorlosen Flug vor dem Einklappen reduzierte Sinkgeschwindigkeiten. Die Geräuschentwicklung des Propellers 3 wird beim Überfahren des Trägers 8 wegen dessen aerodynamischen Vorderseite des Trägers 8 sowie wegen des sichelförmigen Überstreichens des Trägers 8 durch den Propeller 3 stark herabgemindert.

Bezugszeichenliste

α Schwenkwinkel

1

Verbrennungsmotor

2

Antriebswelle

3

Propeller

4

Riementrieb

5

erstes Riemenrad

6

zweites Riemenrad

7

Riemen

8

Träger

9

Rahmenteil

10

Rumpf

11

Schwenkachse

12

Kreuzgelenk

13

erste Wellenhälfte

14

zweite Wellenhälfte

15

Knickpunkt

16

Gelenkachse

17

Drehmitte

18

Wärmetauscher

19

Kühlmittelschlauch

20

treibender Riementeil

21

zurücklaufender Riementeil

22

Spannrolle

23

Motorlager

24

Lagerstelle

25

Dämpferfeder

Claims

1. Antriebsaggregat für Flugzeuge, insbesondere für Hochleistungsmotorsegler, bestehend aus

- einem Verbrennungsmotor (1) mit einer Antriebswelle (2),
- einem Propeller (3),
- einem Getriebe, insbesondere einem Riementrieb (4), mit einem ersten Riemenrad (5), einem zweiten Riemenrad (6) und einem Riemen (7) sowie
- einem Träger (8), der schwenkbar mit einem Rahmenteil (9) des Flugzeuges verbunden ist und dem Propeller (3) in Bezug auf den Verbrennungsmotor (1) eine definierte Position verleiht,
- wobei der Träger (8) im Segelbetrieb des Flugzeugs in dessen Rumpf (10) eingeklappt und
- im Betrieb als Motorsegler aus dessen Rumpf (10) herausgeschwenkt werden kann,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Träger (8) um eine am Rahmenteil (9) des Flugzeuges festgelegte Schwenkachse (11) verschwenkbar ist,
- wobei der am Träger (8) angeordnete Riementrieb (5) gemeinsam mit diesem ohne Veränderungen für den Riemen (7) verschwenkbar ist,
- wobei der Verbrennungsmotor (1) an seiner im Rumpf (10) des Flugzeuges vorgegebenen Position verharrt.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) zwischen dem ersten Riemenrad (5) und dem Verbrennungsmotor (1) ein Kreuzgelenk (12) aufweist, dessen Anord nung die Antriebswelle (2) in eine mit dem Verbrennungsmotor (1) ver bundene erste Wellenhälfte (13) und in eine mit dem Riementrieb (4) verbundene zweite Wellenhälfte (14) teilt, wobei die erste Wellenhälfte (13) und die zweite Wellenhälfte (14) um einen Knickpunkt (15) gegeneinander schwenkbar sind, der mit der Mitte der Schwenkachse (11) zusammenfällt.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wellenhälften (13) und (14) bei Stillstand des Verbrennungsmotors (1) um den Knickpunkt (15) schwenken fassen, wobei sich ein erforderlicher voller Schwenkwinkel (α) nur in vier Drehpositionen des Kreuzgelenkes (12) einstellen läßt, nämlich dann, wenn die Drehmitten (17) der Gelenkachsen (16) des Kreuzgelenkes (12) mit der Mitte der Schwenkachse (11) zusammenfallen.

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, das Schwenkwinkel (α) gleich oder größer als 90 ist.

5. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (11) ebenso wie der Verbrennungsmotor (1) im Rumpf (10) des Flugzeuges schwingungsgedämpft gelagert ist.

6. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) neben dem Propeller (3) und dem Riementrieb (4) auch einen Wärmetauscher (18) mit Kühlmittelschläuchen (19) für eine Kühlflüssigkeit für den Verbrennungsmotor (1) aufweist.

7. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riementrieb (4) einen treibenden Riementeil (20) und einen zurücklaufenden Riementeil (21) mit einer Spannrolle (22) aufweist, die derart positioniert ist, daß der zurücklaufende Riementeil (21) in größtmöglicher Nähe zum treibenden Riementeil (20) verläuft.

8. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (1) ein Motorlager (23) mit mindestens zwei Lagerstelle (24) an der Schwenkachse (11)aufweist, die die Rückstellmomente und Schwingungen des Verbrennungsmotors über die Schwenkachse (11) auf den Rumpf (10) ableitet, wobei der Verbrennungsmotor (1) durch seine weiche Lagerung im Rumpf (10) pendelnde Schwingungen um die Schwenkachse (11) ausführen kann.