DE2134198A1

DE2134198A1 - Verwandlungsflugzeug

Info

Publication number: DE2134198A1
Application number: DE19712134198
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Peter Yeovil Somerset Warley (Großbritannien). M
Original assignee: Westland Aircraft Ltd
Current assignee: Westland Group PLC
Priority date: 1970-07-14
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1972-03-23
Also published as: FR2098390A1

Description

WESTLAND AIRCRAFT LIMITED, Yeovil/Somerset, England

Verwandlungsflugzeug

Die Erfindung bezieht sich auf Plugzeuge und insbesondere auf solche Plugzeuge, die sowohl vertikal abheben als auch vertikal landen können (VTOL-Flugzeuge), und die für den Reiseflug in herkömmlicher Weise mit festen Tragflächen betrieben werden. Diese Art von Plugzeug ist als Verwandlungsflugzeug bekannt und wird auch nachstehend in der Beschreibung so bezeichnet.

Verwandlungsflugzeuge können eine Vielzahl von Rotorblättern aufweisen, die als Propeller in Betrieb mit festen Tragflächen und als Stutzrotoren im VTOL-Betrieb arbeiten, wobei die Rotorblätter entweder einteilig mit der Tragfläche oder unabhängig davon zwischen einer horizontalen Stellung und einer vertikalen Stellung kippbar sind.

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Aufgrund Ihrer Betriebsmöglichkelten müssen Verwandlungsflugzeuge auch von begrenzten Flächen aus operieren, was zu Schwierigkeiten führt, wenn es erforderlich ist, eine große Anzahl von ihnen aufzustellen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, Verwandlungsflugzeuge von Deck eines Schiffes aus einzusetzen, so daß es notwendig wird, sie in einem Schuppen des Schiffes unterzubringen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verwandlungsflugzeug vorgeschlagen, das Backbord- und Steuerbord-Tragflächenabschnitte aufweist, die sich seitlich von einem Rumpf erstrecken, sowie eine Befestigungsvorrichtung in jedem Tragflächenabschnitt für eine Vielzahl von Rotorblättern, wobei die Befestigungsvorrichtung zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Stellung verschwenkbar ist; dabei ist jeder Tragflächenabschnitt so angeordnet, daß er in einer horizontalen Ebene zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung und einer eingezogenen Betriebsstellung schwenkbar ist und wenigstens einige der Rotorblätter so angeordnet sind, daß sie zwischen einer Betriebsstellung und einer eingezogenen Stellung verschwenkbar sind.

Die Befestigungsvoirichtung auf jedem Tragflächenabschnitt kann eine Gondel sein.

Das Einziehen eines oder beider Tragflügelabschnitte und der Rotorblätter kann auf mechanischem Wege erfolgen, z.B. durch hydraulische oder pneumatische Stößel, oder durch Elektromotoren, die mit einer Winde zusammenwirken.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Verwandlungsflugzeuges,

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Fig. 2 eine Vorderansicht,
Fig. 3 eine Aufsicht,

Fig. 4 eine Detailansicht in vergrößertem Maßstab einer Methode für das Einziehen der Tragfläche, wobei die Tragfläche in der ausgefahrenen Betriebsstellung dargestellt ist,

Fig. 5 eine Ansicht längs der Schnittlinie A-A nach Fig. 4 und

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 4, wobei die Tragfläche in der eingezogenen Stellung dargestellt ist.

Die Figuren 4, 5 und 6 und die zugeordnete Beschreibung beziehen sich nur auf das Einziehen des Backbord-Tragflächenabschnittes 12; eine identische Anordnung ist jedoch in der Steuerbord-Tragfläche zum Einziehen des Tragflächenabschnittes 13 vorgesehen.

In den Figuren 1-3 zeigen die strichpunktierten Linien die vertikale Abhebe- und Landestellung des Verwandlungsflugzeuges, und die voll ausgezogenen Linien, wie die Tragflächenabschnitte und Rotorblätter des Verwandlungsflugzeuges eingezogen sind, um eine Lagerhaltung und Verschiebung in begrenzten Räumen zu erleichtern.

Ein Verwandlungsflugzeug vom Hochdeckertyp weist einen Rumpf 11 und Backbord- und Steuerbord-Tragflächenabschnitte 12 und 13 auf, die sich seitlich von Flügelwurzelteilen 21 auf den Seiten des Rumpfes aus erstrecken. Eine Gondel 14 ist in der Nähe der Spitze eines jeden Flügelabschnittes 12, I3 befestigt und nimmt eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb von vier Rotorblättern I5· auf.

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Jedes Rotorblatt 15 ist schwenkbar bei 17 befestigt, um ein Einziehen der Blätter in einer Ebene parallel zu der Längsachse der Gondeln 14 zu vereinfachen, und die Flügelabschnitte 12 und sind schwenkbar bei 18 (Figuren 4 und 6) befestigt, damit ein Einziehen eines jeden Flügelabschnittes in einer horizontalen Ebene möglich wird. Die Schwenkpunkte l8 sind in der Nähe der vorderen Kante eines Flügelbauwerksteiles 19 angeordnet. Ein Abschnitt 20 der führenden Kante eines jeden Flügelwurzelteiles 21 ist"so angeordnet, daß er nach oben verschwenkt wird, wie am besten der Fig. 5 zu entnehmen ist, um ein Einziehen der Flügelabschnitte 12 und 13 zu erleichtern.

Ein Folgeventil 22, das ein elektromagnetisch betätigtes Solenoid enthält, ist über eine Speise- und Rückführleitung mit dem Hydrauliksystem des Flugzeuges verbunden. Das Ventil 22 ist über eine Hydraulikleitung mit zwei Winden 23 und 24 und über eine elektrische Verdrahtung mit Folge- und Anzeigemikroschaltern verbunden, wie nachstehend erläutert wird.

Das Gehäuse der Winde 23 ist in einem Lagerbock 25 befestigt, der starr in dem Flügelbauwerksteil 19 angebracht ist; der Kolben der Winde 23 ist dabei schwenkbar mit einem Betätigungsarm 26 befestigt, dessen eines Ende schwenkbar mit einem festen Lagerbock 27 verbunden ist. Eine Stange 28 verbindet das andere Ende des Armes 26 mit einem Lagerbock 29, der auf der Innenfläche des Flügelbauwerksteiles 19 des Flügelabschnitts 12 befestigt ist. Die Stange 28 ist in einem Schlitz im Lagerbock 29 über einen Stift 30 festgelegt, der auch ein Ende eines Stabes festlegt. Das andere Ende des Stabes 31 ist mit einem Gabelbauteil 32 verbunden, das schwenkbar in einem Lagerbock 33 befestigt und antriebsmäßig mit einem Sperring 34 über eine Schlitz-Stift-Anordnung verbunden ist. Der Sperring 34 bildet einen Teil des äußeren Abschnittes eines Schnappsperrmechanismus,

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der auf der Innenfläche des Flügelbauwerksteiles befestigt ist und eine nachgiebige Befestigung 35 besitzt, welche an einer äußeren Fläche des Flügelbauwerksteiles 19 des Flügelwurzelteiles 21 befestigt ist. Ein Scherzentrierzapfen 36 ist auf dem Flügelwurzelteil 21 befestigt und mit einem zugehörigen Abschnitt 37 auf dem Flügelabschnitt 12 festgelegt.

Nach Fig. 5 ist der Einziehabschnitt 20 der führenden Kante des FlUgelwurzelteiles 21 und der zugeordnete Betätigungsmechanismus voll ausgezogen in der normalen Betriebsstellung und gestrichelt in der nach oben eingezogenen Stellung dargestellt, was das Einziehen des Flügelabschnittes 12 erleichtert. Das Gehäuse der Winde- bzw. Arbeitszylinders 24 ist mit einem Lagerbock 38 befestigt, dessen Stößel mit einem Hebel 39 verbunden ist, welcher am einen Ende an einen Lagerbock 40 im Bugteil 20 angelenkt ist, welcher an einem Scharnier 41 befestigt ist. Das andere Ende des Hebels 39 ist über eine Schlitz-Stift-Verbindung mit einem Sperring 42 verbunden, der einen Teil eines Schnappsperrmechanismijs ähnlich dem vorbeschriebenen bildet. Der Sperring 42 bildet einen Teil des äußeren Abschnittes des Mechanismus und ist in dem Bugabschnitt 20 befestigt, derart, daß er mit einem inneren Abschnitt zusammenwirkt, der eine nachgiebige Befestigung 43 aufweist, welche an der Vorderfläche des Flügelbauwerksteiles 19 angeordnet ist.

Mikraschalter 44 und 45 sind auf dem Lagerbock 38 (Fig. 5) und dem Lagerbock 27 (Figuren 4 und 6) befestigt und arbeiten als Folgeschalter. Weitere Mikroschalter sind in beiden Sperrmechanismen vorhanden und wirken als Folge- und Lageanzeigeschalter. Das Ventil 22 und die Mikroschalter sind elektrisch mit Steuerungen in der Flugzeugkabine (nicht dargestellt) verbunden.

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Wenn es erforderlich ist, das Verwandlungsflugzeug gemäß vorliegender Erfindung abzustellen, werden drei der vier Rotorblätter 15 eines jeden Satzes in eine Stellung eingezogen, die parallel zur Längsachse der Gondel 14 liegt und am besten der Fig. 1 zu entnehmen ist. Das vierte Rotorblatt eines jeden Satzes liegt über der Fläche der Flügelabschnitte 12 und I3 und braucht deshalb nicht eingezogen zu werden.

Auf den entsprechenden elektrischen Befehl aus der Steuerung im Pilotensitz hin wird das Ventil 22 (Figuren 4 und 6) durch das Solenoid so eingestellt, daß es hydraulisches Strömungsmedium einspeist und den Stößel des Arbeitszylinders 24 ausfährt. Das Ausfahren des Stößels (Fig. 5) bewirkt, daß der Hebel 39 im Lagerbock 40 geschwenkt wird, wodurch das andere Ende des Hebels 39 den Sperring 42 zur Freigabe des Sperrmechanismus verschiebt. Ein weiteres Ausfahren des Stößels des Arbeitszylinders 24 verschwenkt den Bugabschnitt 20 nach oben um das Gelenk bzw. Scharnier 41 in die gestrichelt in Fig. 5 dargestellte Stellung. In dieser Stellung bewirkt der Mikroschalter 44 eine Verschiebung des Solenoids in dem Ventil 22 in der Weise, daß das Strömungsmedium in den Arbeitszylinder 24 abgeschaltet und die Einspeisung so umgelenkt wird, daß der Stößel des Arbeitszylinders 23 ausgefahren wird.

Ein Ausfahren des Stößels des Arbeitszylinders 23 bewirkt eine Verschiebung des Stabes 28 zur Bewegung des Stiftes 30 und damit des Stabes 3I im Schlitz des Lagerbockes 29. Diese Verschiebung des Stabes 3I kippt das Gabelbauteil 32 im Lagerbock 33 so, daß der Sperring 34 verschoben und der Sperrmechanismus freigegeben wird. Ein weiteres Ausfahren des Stößels des Arbeitszylinders 23 verschwenkt den Flügelabschnitt 12 über den Betätigungsarm 26 und die Stange 28 um den Schwenkpunkt l8 in die voll eingezogene Stellung nach Fig. 6 (vollausgezogene Linie in den

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Figuren 1-3). In dieser Stellung wird der Mikroschalter 45 so betätigt, daß er die hydraulische Einspeisung in den Arbeitszylinder 23 abschaltet. Flügellandeklappen (Figuren 2 und 4) werden in die am besten aus Fig. 2 ersichtliche Stellung abgesenkt, was durch normale Flugzeugsteuerungen erleichtert wird.

Wenn es erforderlich ist, den Flügel 12 auszufahren, wird durch geeignete Auswahl im Pilotensitz das Ventil 22 so betätigt, daß es hydraulisches Strömungsmedium einspeist, um den Stößel des Arbeitszylinders 23 zurückzuziehen. Der Flügel 12 bewegt sich um den Schwenkpunkt 18 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung, wo ein positiver Eingriff des Sperrmechanismus durch die nachgiebige Befestigung 35 des inneren Abschnittes erleichtert und im Pilotensitz an einer entsprechenden Anzeigevorrichtung angezeigt wird, welche durch den Mikroschalter im Sperrmechanismus betätigt wird. Eine Betätigung des Mikroschalters beaufschlagt auch das Solenoid am Ventil 22 in der Weise, daß die Hydraulikeinspeisung in den Arbeitszylinder 23 angehalten und die Einspeisung so umgekehrt wird, daß der Stößel des Arbeitszylinders 24 zurückgezogen und der Bugabschnitt 20 in die voll ausgezogen in Fig. 5 gezeigte Stellung zurückgeführt wird. Ein positiver Eingriff des Sperrmechanismus wird durch die nachgiebige Befestigung 43 des inneren Abschnittes gewährleistet. Dies wird wiederum auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung im Pilotensitz durch Betätigung des Mikroschalters im Sperrmechanismus angezeigt. Die Betätigung des Mikroschalters beaufschlagt auch das Ventil 22 so, daß die Einspeisung des hydraulischen Strömungsmediums in den Arbeitszylinder 24 eingestellt wird.

Die drei Rotorblätter 15 eines jeden Satzes von vier Blättern werden eingezogen und in ihrer Betriebsstellung festgelegt; dann ist das Verwandlungsflugzeug für seinen Betrieb bereit.

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Nach vorliegender Erfindung kann die Gesamtbreite eines Verwandlungsflugzeuges der hier angegebenen Art ganz erheblich verringert werden; beispielsweise wird bei einem AusfUhrungsbeispiel, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, die Breite von etwa 20 m in der Betriebsstellung auf etwa 5 m bei voll eingezogenen Blättern und Flügeln verringert, d.h. um ca. 75$·

Ein weiteres wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß das Verwandlungsflugzeug mit den Gondeln I^ in der vertikalen Stellung abgestellt wird. Dies bedeutet, daß im

an
Anschluß/eine vertikale Landung die Gondeln bereits ihre richtige Lage zum Einziehen aufweisen, und daß nach dem Ausziehen die Gondeln bereits die richtige Lage für ein vertikales Abheben einnehmen.

Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben und.dargestellt, die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise die Flügelabschnitte in der Weise ausgebildet sein, daß sie nach hinten in eine horizontale Ebene um Schwenkpunkte eingezogen werden können, die in der Nähe der Rückseite des Flügelbauwerksteiles angeordnet sind. Die Rotorblätter können angelenkt sein und in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Gondeln eingeschlagen werden, so daß in eingeschlagenem Zustand wenigstens ein Teil eines jeden Blattes über den Flügeln liegt. Der Einziehmechanismus für die Rotorblätter kann eingebaut sein und die Steuerungen können in die Folge, von Einziehvorgängen einbez^iogen werden, so daß bei eingeleitetem Einziehvorgang das gesamte Einziehen automatisch erfolgt. Für den Flügel in der eingezogenen Stellung kann eine Sperrvorrichtung vorgesehen sein. Für den kraftbetätigten Einziehvorgang können auch andere Betätigungsmittel, z.B. eine Hebeschraube mit motorisch angetriebener Mutter verwendet werden. Die Erfindung kann auf eine Kippflügelanordnung angewendet werden,

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im Gegensatz zu der Kipprotoranordnung, wie sie vorstehend be~ schrieben wurde. In diesem Falle würden die Flügelabschnitte 12 und 13 einen Doppelgelenkmechanismus aufweisen, damit ein Kippen zwischen vertikalen und horizontalen Stellungen und ein Einziehen in eine verstaute Stellung in der Nähe des Rumpfes möglich sind; das Falten wird dabei zweckmäßigerweise durchgeführt, wenn der Flügel seine vertikale Stellung einnimmt.

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Claims

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Patentansprüche t

Verwandlungsflugzeug mit Backbord- und Steuerbord-Flügelabschnitten, die sich seitlich eines Rumpfes erstrecken, und mit Befestigungsvorrichtungen auf jedem Flügelabschnitt für eine Mehrzahl von Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (14) zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Stellung verschwenkbar ist, daß jeder Flügelabschnitt (12, 13) so ausgebildet ist, daß er in einer horizontalen Ebene zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung und einer eingeklappten Stellung verschwenkbar ist, und daß wenigstens einige der Rotorblätter (15) zwischen einer Betriebsstellung und einer eingeklappten Stellung verschwenkbar sind.

2. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (14) an der Spitze eines jeden Flügelabschnittes (12, 13) angeordnet ist.

3· Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Befestigungsvorrichtung (l4) eine Kraftbetätigungsvorrichtung zum Antrieb der Rotorblätter (15) aufnimmt.

4. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügelabschnitt (12, 13) auf einem Flügelwurzelteil (21) befestigt ist, der am Rumpf (11) angebracht ist.

5. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (14) ein Gelenk (41) auf der Vorderfläche eines Flügelbauwerksteiles (19) aufweist.

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β. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil eines Nasenabschnittes (12) eines jeden Flügelwurzelteiles (21) an einem Gelenk (4l) befestigt ist, das senkrecht zum Rumpf (11) auf der Oberseite des Flügelwurzelteiles (21) verläuft.

7. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Arbeitszylinder (23, 24) vorgesehen sind, die den Nasenteil (20) und den Flügelabschnitt (12, 13) auf jeder Seite des Rumpfes (11) einklappen.

8. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Einspeisung in die Arbeitszylinder (23» 24) von einem Folgeventil (22) steuerbar ist.

9· Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (22) ein elektromagnetisch betätigtes Solenoid aufweist.

10. Verwandlungsflugzeug nach Anspruch 9» dadurchgekennzeichnet, daß das Solenoid wenigstens teilweise durch Mikroschalter (44, 45) steuerbar ist.

11. Verwandlungsflugzeug nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anfangsbewegung eines jeden Arbeitszylinders während des Einklappens Sperrmechanismen freigibt, die normalerweise die Nasenteile und die Einklappflügelteile beaufschlagen.

12. Verwandlungsflugzeug nach itepruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sperrmechanismus wenigstens einen Mikroschalter aufweist.

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13. Verfahren zum Einklappen von Rotorblättern und Flügeln eines Verwandlungsflugzeuges mit wenigstens zwei Gondeln, die jeweils an der Spitze eines jeden Flügels angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß sie zwei Sätze von Rotorblättern aufnehmen, wobei die Gondeln zwischen einer horizontalen Stellung und einer vertikalen Stellung verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter so eingeklappt werden, daß sie parallel zu den Gondeln in der vertikalen Stellung liegen, und daß die Flügel nach vorne in einer horizontalen Ebene geklappt werden, derart, daß sie jeder Seite des Rumpfes benachbart liegen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtverringerung in der Breite des Verwandlungsflugzeuges zwischen einer Betriebsstellung und einer eingeklappten Stellung zwischen 70 und 75$ liegt.

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