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Flugzeug, insbesondere Helikopter mit schwenkbare Antriebsaggregat
Die Erfindung betrifft ein Flugzeug, insbesondere Helikoptor mit schwenkbarem Antriebsaggregat.
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Flugzeuge mit schwenkbarem Antriebsaggregat und auch Helikopter mit
schwenkbarem Rotor sind bereits bekanntgeworden.
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In Jedem Halle soll die Schwenkbarkeit der Antriebsaggregate den Übergang
vom Vorwärts- in den Steigflug oder auch vom Gleit- in den Hubflug ermöglichen.
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Eine weitere Steuerfunktion hatten die bisher bekanntgewordenen schwenkbaren
Antriebsaggregate eines Flugzeuges nicht Der Erfindung liegt die aufgabe zu Grunde,
ein Flugzeug zu schaffen, das sich ohne Anwendung ziwätzlicher Steuermittel lediglich
unter Verwendung schwenkbar Antriebsaggregate
in Jede beliebige
Flugrichtung steuern läßt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwei oder mehr Jeweils
unabhängig voneinander in einer Ebene schwenkbare Antriebsaggregate verwendet werden.
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Eiü mit beispielsweise zwei schwenkbaren Rotoren ausgerüsteter Helikopter
läßt sich durch ein Schwenken des linken Rotors aus der waagerechten Drehebene in
eine nach vorn geneigte bei unverändert in einer waagerechten Drehebene arbeitendem
rechten Rotor in eine scharfe Rechtskurve ziehen und umgekehrt. Werden beide Rotoren
genau gleichmäßig vorwärts geneigt, so wird neben einer Hubkomponente eine anteilige,
geradeaus gerichtete Vortriebskomponente erzeugt4 Eine besonders gute Längsstabilität
des Fluges wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken dadurch erreicht, daß die
Rotoren mit synchroner Drehzahl über einen gemeinsamen Antriebmotor getrieben werden.
Diese Bauweise bringt noch den weiteren Vorteil besonderer Einfachtheit und wirtschaftlicher
Herstellungsmöglichkeit mit sich.
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Um die Manövrierfähigkeit eines erfindungsgemäßen Helikoptor noch
weiter zu erhöhen, kann man den Helikopter nach einem weiteren Erfindungsgedanken
jedoch auch so ausbilden, daß die Rotoren durch mehrere, Jeweils in der Drehzahl
und ja Drehmoment unabhängig voneinander steuerbare Motor angetrieben werden. In
diesem Falle läßt sich beispielsweise bei unveränderter Stellung der Rotoren durch
Erhöhung der Antriebsleistung des @@nen Rotors eine geneigte Ilub- biv.
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Vortriebsresulterende erzeugen, die eine entsprechende Krümmung der
Flugbahn des Helikopters erzeugt. Durch Überlagerung von verschiedenen Schwenkungen
der Rotoren und Änderungen der Antriebsleistungen der verschiedenen Motoren lassen
sich die mannigfaltigsten Flugfiguren mit in weiten
Bereich variierbarer
Geschwindigkeit und Form durchführen.
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Man kann im Rahmen der Erfindung auch drei oder mehrere Rotoren an
einem Helikopter vorsehen. Werden drei Rotoren eingebaut, so sind deren Achsen,
von oben gesehen, um 1200 gegeneinander versetzt. Ein derartiger dreifach angetriebener
Helikopter bietet noch weitere1 mit einem zweimotorigen Helikopter nicht erreichbare
Flugeigenschaften. So läßt sich damit, bei genau synchrones Antrieb der drei Rotoren
und genau gleicher Neigung derselben ein völliger Stillstand in der Luft durchführen.
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Statt der erwähnten Rotoren kann man im Rahmen der Erfindung beliebige
andere lntriebsaggregate, also beispielsweise auch Strahltriebwerke verwenden. Auch
ist die Erfindung nicht auf Helikopter beschränkt, sondern sie @läßt sich auch für
Gleitflugzeuge verwenden. Dort kann sie sogar von besondere Nutzen insofer sein,
als die Flugrichtungsänderung durch Schwenkung der Antriebsaggregate, zusätzlich
zu der herkömmlichen Leitwerksteuerung eingesetzt, die Flugsicherheit erhöht, weil
nunmehr zwei völlig selbständige Steuersysteme vorhanden sind und der ausfall des
einen Systems nicht mehr zwangsläufig zur Katastrophe führt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile eines erfindungsgemäßen Helikopters
werden ii folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
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In dieser Zeichnung bedeuten: Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Rotors in schematischer Darstellung, Fig. 2 die Seitenansicht eines Helikopters
gemäß Fig. 1 mit geschnitten dargestelltem Trägerrohr und Schwenkgetriebe und
Fig.
3 die Draufsicht eines schematisoh dargestellten dreirotorigen Helikopterantriebes.
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Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der erfindungsgemäße Helikopter aus der
Bodenplatte 1, dem Trägerrohr 2 und den beiden von dem gestrichelt angedeuteten
Motor 3 über die in dem Tragerrohr 2 laufende Antriebswelle 4, das Kegelrad 5, die
Ritzel 6 bzw. 7 sowie die Kegelradpaare 8 und 9 bzw. 10 und 11 angetriebenen Rotoren
12 und 13. Die Wellen 14 und 15 der geschilderten Kegelradgetriebe sind in Lagerbuchsen
16 und 17 der beiden schwenkbar in dem geteilten, aus dem Oberteil 18 und dem Unterteil
19 bestehenden Querträger gelagerten Lagergehäuse 20 und 21 gelagert. Die Lagerung
dieser schwenkbaren Lagergehäuse 20 und 21 erfolgt in den Lagerbuchsen 22 und 23.
Auch innerhalb des Querträgers ist Jede der Wellen 14 und 15 in den Lagerbuchsen
24 und 25 bzw. 26 und 27 gelagert. Der Querträger ist seinerseits mit dem Trägerrohr
2 verbunden. Zur Führung der Rotorwellen 28 bzw. 29 und zur aufnahme der Hubkraft
der Rotoren 12 und 13 dienen die beiden Lager 30 und 31 bzw. 32 und 33 innerhalb
der legergehäuse 20 und 21. In dem Unterteil 19 des Querträgers ist ferner ein Lager
34 zur Führung der Antriebswelle 4 angeordnet. Ein weiteres Führungslager 35 für
diese Antriebswelle 4 befindet sich im unteren Teil des Trägerrohres 2. Mit Jedem
der beiden schwenkbaren Lagergehäuse 20 und 21 ist Je ein Handhebel 36 bzw. fest
verbunden, mit dessen Hilfe diese Lagergehäuse 20 und 21 wahlweise einzeln oder
gemeinsam geschwenkt werden können. Einer der beiden Handhebel 36 oder 37 trägt
zweckmäßigerweise eine von hand zu betätigende, nicht dargestellte Verstellvorrichtung
für die Drehgeschwin-' digkeit des Motors 3, die sog. Gassteuerung Auf diese Weise
lassen sich also die Rotoren 12 und 13 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches
stufenlos in jede gewünschte Neigungslage bringen.
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Dadurch wiederum wird eine Steuerung des Helikopters zu den verschiedensten
Flugbewegungen erreicht, wobei die Jeweilige Flugrichtung durch die Resultierende
der Kraftvektoren beider Rotoren 12 und 13. bestimmt wird. Werden beispielsweise
beide Rotoren 12 und 13 gemeinsam und in gleichem MaXe nach vorn geneigt, so fliegt
der Helikopter bei verringerter Steigung geradeaus. Wird dagegen der Rotor 12 stärker
nach vorn geneigt als der Rotor 13, so fliegt der Helikopter eine kurve, in der
der Rotor 12 außen und der Rotor 13 innen liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
soll der Pilot 239 dem Betrachter der Darstellung zugewandt sein. Der Rotor 12 liegt
für diesen Piloten 38 auf der rechten und der Rotor 13 auf der linken Seite. Ein
stärkeres Vorwgrtsneigen des Rotors 12 hat mithin eine Links- und ein stärkeres
Neigen des Rotors 13 eine Rechtskurve zur Folge. Durch zusätzliches Zurückneigen
des Jeweils anderen Rotors kann die Richtungsänderung entsprechend beschleunigt
werden. Außerdem ist ein gerades sowie schraubenförmiges Auf- und Abwärtsbewegen
des Gerätes möglich, indem man 1) bei Normalstellung der Rotoren 12 und 13 diese
lediglich mit verschiedenen Geschwindigkeiten laufen läßt bzw.
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2) zusätzlich die Rotoren 12 und 13 im gleichen Winkel, Jedoch gegeneinander
verstellt, Damit ist ein äußerst vielseitiges, schnelles und genaues Manövrieren
des Helikopters möglich, das die Einsatzmöglichkeiten desselben gegenüber den bisher
üblichen einrotorigen Relikoptern wesentlich erweitert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
werden beide Rotoren 12 und 13 durch einen gqmeinsamen Motor 3 angetrieben. Diese
Art des Antriebes gewährleistet einen absoluten Synchronismus des Laufes beider
Rotoren
12 und 13 und damit einen abdriftfreien Flug. Man kann Jedoch auch Jedem Rotor 12
und 13 einen besonderen Motor zuordnen, wobei lediglich durch eine Regelvorrichtung
dafür gesorgt werden muß, daß auch der Synchronlauf möglich ist. Dann aber bietet
der Einzelantrieb der Rotoren zusätzlicht Steuermöglichkeiten insofern, als man
auch bei völlig parallelstehenden Rotoren einen Kurvenflug dadurch einleiten kann,
daß man die abgegeflene Leistung des einen Notors erhöht, so daß die Antriebskraft
des zugeordneten Rotors größer wird als die des anderen Rotors. Ferner kann man
die beiden bisher geschilderten Steuerungsarten, also einmal die Änderung der Flugrichtung
durch verschiedene Neigung dder einzelnen Rotoren und zum anderen die Änderung der
Flugrichtung durch Veränderung der Leistung der einzelnen Rotoren gleichzeitig durchführen,
so daß sich die geschilderten Kraftwirkungen überlagern und die jeweiligen Flugmanöver
besonders rasch, bzw. dann, wenn der eine Steuereffekt dem anderen Steuereffekt
entgegengerichtet wirkt, besonders @anft ausgeführt werden.
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In diesem Zusammenhang ist auf einen weiteren Vorteil der erfindungsgemäßen
Antriebsanordnung hinzuweisen, der sich daraus ergibt, daß die symmetrisch zur Schwerpunktachse
des Helikopters angeordneten Rotoren kein Rückdrehmoment auf den Rumpft des Helikopters
ausüben können. Es ist deshalb nicht mehr notwendig, einen besonderen Stabilisator
vorzusehen, der dieses Rückdrehmoment aufhebt.
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Werdon drei Rotoren oder auch andere Antriebsaggregate vorwendet,
so ordnet man diese zweckmäßigerweise um 120° gegeneinander versetzt an, wie dies
in Fig. 3 durch die schematisch als strichpunktierte Kreise eingezeichneten Rotoren
39,40 und 41 dargestellt worden ist um so eine symmetrische und sinnfällige Steuerung
zu ermöglichen
Eine Erweiterung des Steuerrpogrammes eines Flugzeuges
ist unter Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerung durch Schwenkung der Antriebsaggregate
bzw. unsymmetrische Veränderung der Antriebsleistung derselben in der Weise möglich,
daß zwei oder mehr zusätzliche Antriebsaggregate auf beiden Seiten des Rumpfes vorgesehen
werden1 die schwenkbar angeordnet sind.
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Stehen sich diese lntriebsaggregate um genau 1800 gegeneinander versetzt
gegenüber, so halten sie das Flugzeug in der Schwebe; wird in dieser Lage das linke
Antriebsaggregat stärker angetrieben als das rechte, so erfolgt eine genau horizontale
Seitenverschiebung des Flugzeuges, die sich mit den herkömmlichen Antriebsaggregaten
bisher noch nicht verwirklichen ließ. Die Schubrichtung der Antriebsaggregate wird
zweckmäßig so gewählt, daß der durch Abgase entstehende Schub zum Rumpf hin gerichtet
ist. Dies bietet den Vorteil, da3 sich an Rumpf kein Luftstau aus der von den Rotoren
abströmenden Luft oder gar, im Falle der Verwendung von Strahl.
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triebwerken, ein Stau aus den die Strahltriebwerke verlassenden beißen
und unter hohem Druck stehenden Abgasen bilden kann. Derartige schwenkbare Seitentriebwerke,
deren Schubkraft zum Rumpf des Flugzeuges hingerichtet ist, können zur Erzeugung
einer Steikraft herangezogen werden indem sie unter den Rumpf des Flugzeuges geschwenkt
werden. Diese Seitentriebwerke können andererseits in der über den Rumpf geschwenkten
Lage zur Abwärtsbeschleunigung des Flugzeuges (Sturzflug) herangezogen werden.
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Die in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel verwendete handbetätigte
Schwenkvorrichtung für die Rotoren ist selbstverständlich nur ia diesen besonderen
Falle eines absichtlich einfach und robust aufgebauten sowie preiswert herzustellenden
Einmann-Flugzeuges angezeigt. Die schwenkbaren Antriebsaggregate größerer Flugzeug
wird dagegen stets motorisch über entsprechend bemessene Getriebe in die Jeweils
gewünschte Fahrstellung einschwenken.