DE2018658A1 - Airplane, which can be operated either in the normal or in the vertical take-off and landing type - Google Patents
Airplane, which can be operated either in the normal or in the vertical take-off and landing typeInfo
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Description
Westland Aircraft Limited, Yeovil, Somerset, EnglandWestland Aircraft Limited, Yeovil, Somerset, England
Flugzeug, welches entweder in der üblichen oder in der Senkrecht-' start- und Landeart betrieben werden kann.Airplane, which either in the usual or in the vertical ' take-off and landing can be operated.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug, welches entweder in der üblichen oder in der Senkrechtstart- und Landeart betrieben werden kann, mit einem Tragflügel, welcher zwischen einer im wesent- ( liehen waagerechten und einer im wesentlichen senkrechten Lage schwenken kann, und mit an dem Tragflügel angebrachten Mitteln versehen ist, welcher als Luftsehraube in der üblichen Flugart und als tragender Drohflügel In der senkrechten Flugart wirkt ♦The invention relates to an aircraft which either in normal or vertical take-off and landing operations can be, with a wing, which is between a substantially ( borrowed horizontal and a substantially vertical position can pivot, and provided with means attached to the wing is, which as an air hood in the usual flight type and as a supporting threatening wing In the vertical type of flight ♦
Gentiiß der vorliegenden Erfindung sind die Vortriebs- und Tragemittel unter veränderlichen Differontialwinkeln zu dem Tragflügeln vorschwenkbar bözw. kippbar.The propulsion and carrying means are part of the present invention can be pivoted forward at variable differential angles to the wing bözw. tiltable.
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vortriebe- und Tragemittel an einem ereten oder vorderen Teil einer mehrteiligen Gondel angeordnet und sie werden durch übertragungsmittel ypn mindestens einer in einem zweiten oder hinteren Teil der Gondel untergebrachten Krafteinheit angetrieben, der zweite odera preferred embodiment of the invention are the propulsion and carrying means on a first or front part of a multi-part gondola arranged and they are through transmission means ypn at least one in a second or rear part of the Gondola-housed power unit powered, the second or
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hintere Teil ist an dem Tragflügel befestigt und mit ihm schwenkbar, und der erste oder vordere Teil ist unabhängig von dem zweiten Teil kippbar bzw. schwenkbar.rear part is attached to the wing and can be pivoted with it, and the first or front part is tiltable or pivotable independently of the second part.
Die Vortriebs- und Tragmittel können die Form einer Rotorflügelanordnung haben, welche zu einer Luftschraube verwendelbar ist, um einen wirksamen Betrieb in beiden Betriebsarten vorzusehen. Solch eine Anordnung ist in der deutschen Patentanmeldung P 15 31 476.8-22 beschrieben.The propulsion and suspension means can be in the form of a rotor blade arrangement which can be used with a propeller to provide effective operation in both modes. Such an arrangement is in the German patent application P 15 31 476.8-22 described.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing.
Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Flugzeuges in der herkömmlichen Art mit festen Tragflügeln.Figure 1 is a side view of an airplane in the conventional one Fixed-wing type.
Figur 2 zeigt das Flugzeug in Seitenansicht auf dem" Erdboden in der Senkrechtstart- oder Schwebeart.Figure 2 shows the aircraft in side view on the "ground in the Vertical takeoff or hover mode.
Figur 3 zeigt in einem Längsschnitt die mehrteilige Gondel nach der Erfindung.Figure 3 shows in a longitudinal section the multi-part gondola according to Invention.
Nach Figur 1 hat das Flugzeug einen Rumpf 10 und einen Tragflügel Eine verwandelbare Drehflügelanordnung 14 ist an einem ersten oder vorderen Teil 13 einer mehrteiligen Gondel angeordnet, welche durch einen zweiten oder hinteren Teil 12 ergänzt wird. In Figur 2 ist die Anordnung in eine senkrechte Lage gekippt oder verschwenkt und wirkt als Trag- oder StutζIuftschraube. Der Differentialwinkel zwischen* dem ersten Teil 13 der Gondel zusammen mit der Drehflügelanordnung 14 und zwischen dem zweiten Teil 12 der Gondel zusammen mifc. dem Tragflügel 11 ist dadurch klar gezeigt, daß sich die Drehflügelanordnung 14 in einer Lage befindet, in welcher sie einen senkrechten Schub erzeugt, und der Tragflügel 11 befindet sich im Winkel von ungefähr 60° zu der waagerechten Mittellinie des Rumpfes Iq.„According to FIG. 1, the aircraft has a fuselage 10 and a wing. A convertible rotary wing arrangement 14 is arranged on a first or front part 13 of a multi-part nacelle, which is supplemented by a second or rear part 12. In Figure 2, the arrangement is tilted or pivoted into a vertical position and acts as a support or StutζIuftscrew. The differential angle between * the first part 13 of the nacelle together with the rotary wing assembly 14 and between the second part 12 of the nacelle together mifc. The wing 11 is clearly shown in that the rotary wing assembly 14 is in a position in which it generates vertical thrust, and the wing 11 is at an angle of approximately 60 ° to the horizontal center line of the fuselage Iq.
Figur 3 aeigt Einzelheiten der mehrteiligen Gondelausführung und der Betriebevorrichtung zur Erzielung der verschiedenen Kippmöglichkeiten. FIG. 3 shows details of the multi-part gondola design and the operating device for achieving the various tilting options.
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Die Verwandelbare Drehflügelanordnung 14 ist an dem ersten Teil 13 der mehrteiligen Gondel angebracht, in welchem die Antriebsvorrichtung untergebracht und welches kippbar um einen Schwenkzapfen 17 angeordnet ist. Eine Antriebseinheit 15 ist innerhalb des zweitenThe transformable wing assembly 14 is on the first part 13 attached to the multi-part gondola, in which the drive device housed and which is arranged tiltable about a pivot pin 17. A drive unit 15 is within the second
an Teiles 12 der mehrteiligen Gondel untergebracht, welches ve« dem Tragflügel befestigt und ebenfalls schwenkbar um den Schwenkzapfen 17 angeordnet ist. liuftansaugoffnungen 28 für die Krafteinheit 15 sind in dem zweiten Teil 12 der mehrteiligen Gondel vorgesehen. Das erste Teil 13 kann zusammen mit und unabhängig von dem zweiten Teil 12 um eine von dem Schwenkzapfen 17 gebildete gemeinsame Achse gekippt werden, und dieses wird auf folgende Weise erreicht:housed on part 12 of the multi-part gondola, which ve «dem Airfoil attached and also pivotable about the pivot pin 17 is arranged. air intake openings 28 for the power unit 15 are provided in the second part 12 of the multi-part gondola. That first part 13 can be used together with and independently of the second part 12 tilted about a common axis formed by the pivot pin 17 and this is achieved in the following ways:
Ein Befestigungsarm 25 ist an der Achterfläche eines Flügelbauteilgliedes 16 befestigt und schwenkt um den Schwenkzapfen 17. Das zweite Teil 12 der mehrteiligen Gondel ist an dem Flügelbauteilglied 16 befestigt. Ein Ende einer starren Strebe 23 schwenkt ebenfalls um den:Schwenkzapfen 17, und das andere Ende ist an dem Bauteil des ersten Teiles 13 der mehrteiligen Gondel befestigt. Eine Sehraubspindel 21 ist bei 24 schwenkbar an der Strebe 23 nahe dem festen Ende angeordnet und steht mit einer motorisierten Mutter 26 in Verbindung, welche an der vorderen Fläche des Flügelaufbaugliedes 16 angeordnet ist. Eine Übertragung zwischen der Krafteinheit 15 und der verwandelbaren Drehflügelanordnung 14 wird durch eine Antriebswelle 22, ein Universalgetriebsgehäuse 18, eine zweite Antriebswelle 19 und ein zweites Gefcriebehäuse 20 erreicht, welches in dem ersten Teil 13 der mehrteiligen Gondel durch Absützstreben 27 abgestützt ist. Eine gebrochene Linie 29 in Fig. 3 zeigt annähernd die Trennfuge zwischen den ersten und zweiten Teilen der mehrteiligen Gondel, obgleich bei deretatsächlichen Ausführung sich überlappende Abschnitte an beiden Teilen vorgesehen werden, um den Spalt abzudichten, welcher durch die mehrteilige Anordnung sowohl in der nicht verschwenkten als auch in der verschwenkten Ausführung erzeugt wird.A fastening arm 25 is fastened to the aft surface of a wing component member 16 and pivots about the pivot pin 17. The second part 12 of the multi-part nacelle is fastened to the wing component member 16. One end of a rigid strut 23 also pivots about the pivot pin 17, and the other end is attached to the component of the first part 13 of the multi-part nacelle. A visual spindle 21 is pivotally mounted at 24 on the strut 23 near the fixed end and communicates with a motorized nut 26 located on the forward surface of the wing assembly member 16. A transmission between the power unit 15 and the convertible rotary vane arrangement 14 is achieved by a drive shaft 22, a universal gear housing 18, a second drive shaft 19 and a second frame housing 20, which is supported in the first part 13 of the multi-part nacelle by support struts 27. A broken line 29 in Fig. 3 shows approximately the parting line between the first and second parts of the multipart gondola, although in the e actual execution overlapping portions are provided on both parts to the gap seal which by the multi-part arrangement, both in not pivoted as well as in the pivoted version is generated.
Beim Betrieb wird die Mutter 26 während des Überganges von der Reiseflugart in die Schwebe- oder Senkrechtstartart betätigt und hebt das gelenkige Ende 24 der Schraubspindel 21 in Richtung auf das Aufbauglied 16 an. Durch diese Bewegung kippt die Strebe 23 und mit ihr"In operation, the nut 26 is actuated and lifted during the transition from cruise mode to hover or vertical take-off mode the articulated end 24 of the screw spindle 21 towards the structural member 16 at. This movement tilts the strut 23 and with it "
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das erste Teil 13 der mehrteiligen Gondel um den Schwenkzapfen 17 und ergibt einen Differentialwinkel zwischen der verwandelbaren Drehflügelanordnung 14 und dem Flügelaufbauglied 16 zusammen mit dem Tragflügel 3Ll, bis der gewünschte Differentialwinkel erreicht und festgestellt ist. Dieser Winkel wird während des Kippens oder Verschwenkens des Tragflügels um den Schwenkzapfen 17 zusammen mit dem zweiten Teil 12 aufrechterhalten, bis der Schub- oder Achsdruck von den tragenden Drehflügeln im wesentlichen senkrecht ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Mutter 26 ist umkehrbar und mit der Flüge!schwenkvorrichtung so synchronisiert, daß, wenn es gewünscht wird, der Differentialwinkel dadurch außer Phase gesetzt werden kann, daß die Mutter 26 umgekehrt wird und mit dem Verschwenken fortgefahren wird, bis die Profilsehne senkrecht steht.the first part 13 of the multi-part nacelle around the pivot pin 17 and results in a differential angle between the transformable wing assembly 14 and the wing assembly member 16 along with the wing 3Ll until the desired differential angle is reached and determined. This angle is used during tilting or Pivoting of the wing about the pivot pin 17 together with the second part 12 is maintained until the thrust or axle pressure is substantially perpendicular to the supporting rotating vanes, as shown in FIG. The nut 26 is reversible and with the Flights! Swiveling device synchronized so that, if desired the differential angle can thereby be put out of phase, that the nut 26 is reversed and continued pivoting until the chord is vertical.
Das Umkehrverfahren findet während des Überganges von der Senkrechtstart- in die herkömmliche Reiseflugmethode dadurch statt, daß, wenn das Differential außer Phase gesetzt worden ist, das Differential wieder hergestellt wird, bevor mit dem Übergang begonnen wird. Wenn die Sehne des Tragflügels 11 den richtigen Winkel für den herkömmlichen Flug mit festem Tragflügel erreicht, wird die Muttex 26 betätigt und die Schraubspindel 21 ausgezogen, bis der Differentialwinkel außer Phase gesetzt ist.The reverse process takes place during the transition from the vertical take-off to the conventional cruise flight method in that, if the differential has been put out of phase, the differential is restored before the transition is started. if the chord of the wing 11 reaches the correct angle for conventional fixed wing flight, the Muttex 26 is actuated and the screw spindle 21 extended until the differential angle is out of phase.
Je nach den Betriebserfordernissen ist es möglich, den Differentialwinkel außer Phase zu bringen, bevor der Übergang zu der Reiseflugart vervollständigt oder in Abänderung dazu ein Verändern der Grade des Differentialwinkels während des ganzen Überganges zu einer von den beiden Flugarten ausgewählt werden kann.Depending on the operating requirements, it is possible to adjust the differential angle out of phase before completing the transition to the cruise mode or, alternatively, changing the Degree of differential angle can be selected during the entire transition to one of the two types of flight.
Bei dem dargestellten und beschriebenen Flugzeug ist eine verwandelbare Drehflügelanordnung 14 sowohl an den Backbord- als auch an den Steuerbordabschnitten des Flügels 11 vorgesehen. Die Muttern 26 von jedem der ersten Teile der mehrteiligen Gondeln werden synchronisiert,The aircraft shown and described is a convertible one Rotary wing assembly 14 is provided on both the port and starboard portions of the wing 11. The nuts 26 of each of the first parts of the multi-part gondolas are synchronized,
Verum ein gleichförmiges Kippen bzw. schwenken der verwandelbaren Drehflügelanordnung 14 sicherzustellen, und sind, wie es bereits er-, wähnt worden ist, mit der TragflügeJ.kippvorrichtung synchronisiert,Verum a uniform tilting or pivoting of the transformable wing assembly 14 to ensure, and, as it has already been, has been mentioned, synchronized with the hydrofoil tilting device,
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um ein Außerphasesetzen ,am Ende des Überganges zwischen den^beiden Betriebsarten zu erleichtern.about putting out of phase at the end of the transition between the two To facilitate modes of operation.
Das Ausmaß eines Differentialwinkels, welches notwendig ist, ganz gleichgültig ob es automatisch eingestellt und verriegelt wird oder durch den Piloten veränderlich ist, hängt bei normalen Konstruktionsmerkmalen beispielsweise vom Gewicht, von der zur Verfügung stehenden Kraft, von Tragflügeleigenschaften usw. zusammen mit der Beziehung zwischen der Schraubenkreisbelastung (Luftschrauben) und der Flächenbelastung ab. Es ist jedoch unwahrscheinlich, daß diese Paktoren einen Differentialwinkel von weniger als 30° oder mehr als 60° zur ' Folge haben würden.The amount of differential angle that is necessary is quite regardless of whether it is set and locked automatically or is changeable by the pilot, with normal design features depends, for example, on the weight, on the available weight Force, wing properties, etc. along with the relationship between the helical load (propellers) and the surface loading. However, it is unlikely that these factors a differential angle of less than 30 ° or more than 60 ° to the ' Would result.
Bei einem Kippflügelflugzeug, wo die Vortriebs- und Tragmittel befestigt sind und mit dem Tragflügel schwenken, wird eine kritische Periode während des Überganges von der Reiseflugart zu der Schwebeoder Senkrechtstartart wahrgenommen, da dieses bei abnehmenden Vorwärtsgeschwindigkeiten mit dem Ergebnis eines verhältnismäßig frühen Überziehens des Flügels stattfindet. Versuche, um dieses Problem zu erleichtern und gute Abstieg- und Verzögerungseigenschaften vorzusehen, insbesondere bei Flugzeugen mit festen Umfangsflächendrehflügein, im Gegensatz zu einer verwandelbaren Drehflügelanordnung, hat eine Berechnung der Tragflügelsehrte und -Spannweite mit Bezug auf f den Durchmesser der Drehflügel notwendig gemacht. Das bedeutet, daß Maßnahmen, um das schwebende Nutzlastvermögen durch Erhöhung des Drehflügeldurchmesser3 und damit Verkleinerung der Schraubenkreisbelastung zu verbessern, ein Erhöhen sowohl der Sehne, als auch der Spannweite des Drehflügels notwendig gemacht hat, um einen zufriedenstellenden Betrieb während der kritischen Übergangsperiode sicherzustellen. Die« hat einen Drehflügel mit einer Sehne und Spannweite zur Folge, welche größer als notwendig sind, um einen wirkungsvollen Betrieb bei ejlnern Reise- und Qeschwindigkeitsflug sicherzustellen.In a tilt-wing aircraft, where the propulsion and suspension means are attached and pivot with the wing, becomes a critical one Period during the transition from cruise mode to hovering or Perceived vertical takeoff, as this occurs at decreasing forward speeds takes place with the result of a relatively early pull-out of the wing. Trying to work around this problem too facilitate and provide good descent and deceleration properties, especially for aircraft with fixed circumferential wings, as opposed to a transformable rotary wing arrangement, a calculation of the wing length and span with reference to f made the diameter of the rotary wing necessary. It means that Measures to increase the floating payload capacity by increasing the rotating vane diameter3 and thus reducing the load on the helix to improve, has made it necessary to increase both the chord and span of the rotary wing to ensure satisfactory operation during the critical transition period. The result is a rotary wing with a chord and span which are larger than necessary to make an effective one To ensure operation on single travel and speed flights.
Der frühe überziahungszustand wird bei der Erfindung verzögert, bis »ich die fcuftechrauben in einer Lage befinden/ um einen ausreichenden - senkrechten iohub zum Abstützen des Flugzeuges vorzusehen, bevor ein The early überziahungszustand is delayed in the present invention, to "I the fcuftechrauben in one layer are / is a sufficient - provide iohub for supporting the aircraft vertical, before a
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Überziehen oder Abrutschen des Drehflügels eintritt, und es wird durch den Differentialwinkel zwischen dem Drehflügel und den Luftschrauben erleichtert.Overturning or slipping of the rotary vane occurs and it will facilitated by the differential angle between the rotary wing and the propellers.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Drehflügeldurchmesser und Sehne und Spannweite des Tragflügels unabhängig von dem Ergebnis einer hohen Wirksamkeit in beiden Betriebsarten ausgewählt werden kann, und ein Plugzeug mit einer guten Nutzlast- Schwebefähigkeit zur Folge hat, während eine höhere Flächenbelastung aufgrund der kleineren Tragflügelsehne zur Erzielung eines weichfliegenden Flugzeuges ermöglicht wird.Another advantage is that the rotating vane diameter and chord and span of the wing regardless of the result a high efficiency in both operating modes can be selected, and a plug tool with a good payload levitation has the consequence, while a higher wing loading due to the smaller wing chord to achieve a soft-flying aircraft is made possible.
Die mehrteilige Gondel nach der vorliegenden Erfindung hat noch weitere wesentliche Merkmale. Die Luftansaugöffnungen der Krafteinheit haben Begrenzungen des Anstellwinkels, welche die Kraftleistung nachteilig beeinflußen können. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Luftansaugöffnungen an dem zweiten Teil der Gondel vorgesehen, welcher mit dem Tragflügel schwenkt, und damit übermäßige Anstellwinkel vermeidet* welche sich ergeben, wenn die Krafteinheit damit vereinigt und schwenkbar mit den Drehflügeln angeordnet ist.The multi-part nacelle according to the present invention has other essential features. The air intake openings of the power unit have limitations on the angle of attack, which can adversely affect the power output. In the present invention are the air intake openings on the second part of the nacelle provided, which swivels with the wing, and thus avoids excessive angles of attack * which result when the power unit thus united and pivotably arranged with the rotary vanes.
Die mehrteilige Ausführung der Gondel bedeutet ferner, daß die Gondel um das Drehflügelaufbauglied herum ohne die Notwendigkeit einer Unterbrechung in dem Aufbau gebildet werden kann, ein wichtiges Festigkeitsmerkmal, welches weiterhin das Vorsehen von übergroßen oder hängenden Gondeln und damit die Erhöhung des Luftwiderstandes vermeidet. The multi-part design of the nacelle also means that the nacelle can be formed around the rotary wing structure member without the need for an interruption in the structure, an important strength feature which further avoids the provision of oversized or hanging nacelles and thus the increase in air resistance .
Die Schraubspindel zum Kippen der Drehflügelanordnung unabhängig von dem Tragflügel kann durch hydraulische Mittel oder elektrische Betätigungen ersetzt werden. Es können zwei Krafteinheiten in dem zweiten Teil einer jeden mehrteiligen Gondel vorgesehen und durch das Getriebegehäuse zum Antrieb einer jeden verwandelbaren Drehflügelanordnung verbunden werden. Es kann mehr als eine mehrteilige Gondel und verwandelbare Drehflügelanordnungen sowohl an den Backbord- als auch Steuerbordt*il«m «in·· jeden Flügel· vorgesehen The screw spindle for tilting the rotary wing assembly independently of the wing can be replaced by hydraulic means or electrical actuations. Two power units can be provided in the second part of each multi-part nacelle and connected through the gear housing to drive each convertible rotary vane assembly. More than one multi-part nacelle and convertible wing assemblies can be provided on both port and starboard sides in each wing
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werden, wobei jede entsprechend mit der Plügelkxppvorrichtung synchronisiert ist, um einen wirksamen Betrieb sicherzustellen.each synchronized with the Plügelkxppvorrichtung accordingly is to ensure effective operation.
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