DE202004016509U1 - Hubschrauber mit 4 elektrisch angetriebenen Hubrotoren - Google Patents

Abstract

Über alle Achsen (Längs-, Hoch- und Querachse) gesteuerter Hubschrauber mit 4 elektrisch angetriebenen Hubrotoren, wobei jeder Rotor mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist, die 4 Rotoren in der Draufsicht des Fluggeräts an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind und die Steuerung durch Verstellung der Drehzahlen der Antriebe realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsabstände der Drehachsen der Rotoren so klein sind, dass sich die Rotorkreisflächen in der Draufsicht überschneiden und der Flächeninhalt aller Schnittflächen mindestens 15 % des Flächeninhalts aller Rotorkreisflächen beträgt.

Description

• Stand der Technik
• Jede Hubschrauberkonfiguration hat spezifische Vor- und Nachteile. Beim Elektrohubschrauber ist die Ausführung mit 4 Rotoren besonders interessant. Elektroantriebe sind nämlich besonders leicht und präzise drehzahlsteuerbar. Und mit 4 Rotoren kann die Steuerung über alle Achsen allein über Drehzahl realisiert werden. Außer drehenden Antrieben ist keine Mechanik erforderlich. Außerdem kann auf einen leistungsverzehrenden Heckotor verzichtet werden.
• Bei Elektrohubschraubern mit 4 Hubrotoren konventioneller Bauart überschneiden sich die Rotorkreisflächen nicht. Die relativ großen Achsabstände führen dazu, dass die äußeren Abmessungen des Hubschraubers relativ groß sind. Kompaktere Abmessungen können mit kleineren Rotoren und damit auch kleineren Achsabständen erzielt werden. Damit wird allerdings die Kreisflächenbelastung (Masse pro Rotorfläche) erhöht, was den Leistungsbedarf in die Höhe treibt. Die verminderte Energieeffizienz geht zulasten der Flugzeit. Die elektrischen Energiespeicher sind vorzeitig erschöpft. Die im Vergleich zu Kraftstoffen für Brennkraftmaschinen geringe Energiedichte (Energie pro Masse) elektrischer Energiespeicher zwingt jedoch zur Effizienz.
• Problem
• Der Erfindung lag das Problem zugrunde, einen 4-Rotoren-Hubschrauber hoher Energieeffizienz zu schaffen, der zugleich kleine äußere Abmessungen aufweist.
• Erfindung
• Dieses Problem wird mit der Erfindung nach Anspruch 1 gelöst.
• Vorteilhafte Wirkung und Darstellung der Erfindung
• Der positive Effekt besteht darin, dass viel Rotortläche auf kleinem Raum untergebracht wird. Das bedeutet niedrige Kreisflächenbelastung bei kompakten Außenabmessungen.
• Kompaktheit spielt beispielsweise bei Mikrodrohnen zur Aufklärung in urbanem Gelände eine wesentliche Rolle (Durchfliegen von Fenstern und Türen, Handlichkeit beim Transport).
• Die Überlappung der Rotorflächen bedeutet zwar auch zusätzliche Verluste, weil sich die Rotoren aerodynamisch mehr beeinflussen, diese Verluste werden jedoch durch die positive Wirkung der kleinen Kreisflächenbelastung überkompensiert.
• 1 zeigt schematisch die Draufsicht eines 4-Rotoren-Hubschraubers mit sich überschneidenden Rotorflächen (schraffiert dargestellt). Die jeweils gegenüberliegenden Rotorflächen überschneiden sich nicht. Diese Rotoren können deshalb in einer Höhenebene rotieren, ohne zu kollidieren. Benachbarte Rotoren laufen auf unterschiedlicher Höhe.
• 2 zeigt schematisch die Draufsicht eines 4-Rotoren-Hubschraubers mit gegenüber 1 deutlich verringertem Achsabstand. Damit sind die Außenabmessungen in der Draufsicht noch kleiner. Hier müssen die Rotoren allerdings auf 4 Höhenebenen rotieren, was etwas mehr Bauhöhe erfordert.

Claims (1)

1. Über alle Achsen (Längs-, Hoch- und Querachse) gesteuerter Hubschrauber mit 4 elektrisch angetriebenen Hubrotoren, wobei jeder Rotor mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist, die 4 Rotoren in der Draufsicht des Fluggeräts an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind und die Steuerung durch Verstellung der Drehzahlen der Antriebe realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsabstände der Drehachsen der Rotoren so klein sind, dass sich die Rotorkreisflächen in der Draufsicht überschneiden und der Flächeninhalt aller Schnittflächen mindestens 15 % des Flächeninhalts aller Rotorkreisflächen beträgt.