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Vertikal start- und landefähiges Fluggerät Die erfindung betrifft
ein vertikal start- und landefähiges Fluggerät, vorzugsweise ohne Hubtriebwerke.
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Die mannigfachen Nachteile der bisher bekannt gewordenen Systeme fiir
vertikal start- und landefähige Fluggerät sind in der Fachwelt hinreichend bekannt.
Es sind schon viele Vorschläge gemacht worden, um Fluggeräte zu schaffen, deren
VorzUge die guten Eigenschaften des bekannten Horizontalfluggerätes mit denen des
bekannten Hubechraubersystems in idealer Weise besitzen sollen.
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Start und Landung eines Luftfahrzeuges ohne Bewegung in der Waagerechten,
ist nach dem Stand der Technik bisher grundsätzlich nur auf einem Tragstrahl möglich
und kommt daher nur in Betracht fUr a) strahlgetragene Luftfahrzeuge wie Hubschrauber,
Hubstrahler und Raketen, b) Konvrtiplane und Heckstarter. Bei den unter b) genannten
handelt es sich um flächengetragene Luftfahrzeuge, die fUr den Senkrecht start in
strahlgetragene umgewandelt werden.
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Bei Konvertiplanen, Umwandlungsflugzeugen, geschieht dies durch Senkrecht
stellen des Triebwerkes oder des Tragwerks mit dem Triebwerk, bei Antrieb durch
ein Luftetrahltriebwerk durch Umlenken des Gaestrahls mit Hilfe von Klappen.
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ileckstarter, z.B. RingflUgelflugzeuge, starten und landen auf dem
Heck, d.h. mit senkrechter Längsachse, wobei sie entweder auf Rädern stehen, die
an den Tragflächenenden angebracht sind, oder an einer stählernen, z.T. fahrbaren,
Startvorrichtung hängen. Nach reichen der gewilnschten Höhe wird das Flugzeug in
den ,Vaagerechtflug gebracht.
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Senkrechtstart-Flugzeuge haben eine Propellerturbine bzw.
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ein Kolbentriebwerk mit vergrößerten Luft schrauben oder ein Luftstrahltriebwerk
oder mehrere davon. Die Zugkraft oder der Schub muß annähernd durch den Schwerpunkt
des Flugzeuges gehen und größer als das gewicht des Flugzeugs sein, um dieses vom
Boden abzuheben bzw. auf ihn herabgleiten zu lassen. Schließlich hat man ganze Reihen
von vertikal wirkenden Bläsertriebwerken oder dergleichen in/an den Fluggeräten
untergebracht um den erforderlichen Schub nach oben zu erhalten.
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Mit dem Hubschrauber hat man zwar den idealen Vertikalstart erreicht,
aber im Horizontalflug ist dieses Fluggerät ftir viele Einsatzgebiete ungeeignet.
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Die Entwicklung des Flugverkehrs erfordert neue Wigenschaften des
Fluggerätes und der erforderliche Fortschritt wird auch neue Formen aus der besseren
Funktion hervorbringen.
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Um mit relativ geringer Schubleistung der Marschtriebwerke das angestrebte
Ziel des vertikal start- und landefähigen Fluggerätes zu erzielen, ohne Hub- und
Bläsertriebwerke und dergleichen und ohne die im schnellen Horizontalflug sich selbst
behindernde Konstruktion des Hubschraubers zu benötigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
vorzugsweise mit den Marschtriebwerken ein Hubsystem in Betrieb zu setzen, welches
im Stand, sowie im Schwebezustand und auch im vertikalen Steigflug eine relativ
hohe interne Segelgeschwindigkeit erzeugt, die ftir den Auftrieb erforderlich ist,
ohne daß eine horizontale Bewegung des gesamten
Fluggerätes erforderlich
ist. Beim Ubergang vom Vertikalflug in den Horizontalflug wird der Marschtrieb eingesetzt
und gesteigert, dem Maße entsprechend, wie der Hubtrieb gemindert wird. Der Hubtrieb
kann ganz eingestellt werden, sobald die Marschgeschwindigkeit die Horizontalflugstabilität
gewährleistet. Die als Klappen flir den Luftstrom beim Hub ausgebildete Außenhaut
verkleidet ganz oder teilweise das Hubsystem mit der Nutzraumzelle gegebenenfalls
in eine aerodynamisch günstige Form; dadurch kann auch eine hohe Geschwindigkeit
im Horizontalflug erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise so angeordnet, daß auch
bei exzentrischem oder einseitigem Antrieb das Hubzentrum immer Uber dem Schwerpunkt
liegt, auch wenn z.B. ein Teil der Antriebsenergie versagt, wie durch Ausfall eines
von mehreren Triebwerken. Selbst beim Ausfall der gesamten Antriebsenergie kann
das erfindungegemäße F1uggerät im direkten oder indirekten Segelflug relativ sicher
im Gleitflug oder senkrecht notlanden.
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Ebenso gut kann das neue Fluggerät auch auf Wasser starten oder wassern.
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Beim Fluggerät gemäß der Erfindung befindet eich z.B. die Last immer
im Zentrum des Geräte systems. Die Last- oder Ladefläche des Gerätes ist in einer
am Aussenrand vorzugeweise kreisrunden, flachen Nutzraumzelle untergebracht.
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Die äußere Form kann z.B. aus zwei flachen Hohlkalotten bestehen und
etwa Diskusform haben oder auch die Form eines Deltaflllglers besitzen. Das Hubsystem
selbst erhält seinen Antrieb vorzugsweise vom umgeleiteten Gas-und/oder Luftstrom
der Marschtriebwerke und umkreist mit seinem hubaktiven, kranzförmig auegebildeten
Hub- und Segelflächenteil die horizontal liegende, speziell runde Nutzraumzelle.
Damit kann mit einer relativ niedrigen Schubleistung der Marschtriebwerke eine effektiv
große
Hub- und Segelleistung des Gerätes ohne Horizontalbewegung
desselben erzielt werden.
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Da bisher die Zug- oder Schubleistung der Triebwerke fAr den Hub immer
größer als das Startgewicht des Flug-Zeugs sein mußte, reicht beim erfindungsgemäßen
System eine Schubleistung von einem Drittel des Startgewichtes mit großer Sicherheit
aus. Zudem werden durch die Grundkonzeption des neuen Systems viele schwierige technische
Probleme der Stabilität im Schwebezustand und der erhöhten Belastbarkeit von selbst
gelöst.
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Es können auch zwei oder mehr Hub- und Segelflächen vorzugsweise gegenläufig
Ubereinander, koaxial angeordnet sein. Die Hub- und Segelfläche kann z.B. auch durch
mechanische oder zentrische KraftUbertragung oder dergleichen betrieben werden.
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Sobald die Klappen fUr die Eintritts- und Austrittsluft des Hub- und
Segelsystems geschlossen sind, ist die Lragfläche des Fluggerätes fUr den schnelleren
Horizontalflug gebildet, in welche beispielsweise auch die Bodenflächen der Nutzraumzelle
eingegliedert sind.
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In der Zeichnungsind Einzelheiten einer bevorzugten AusfUhrungsform
der Erfindung schematisch dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine vereinfachte Darstellung des Systems
des Fluggerätes, Fig. 2 einen Schnitt im Prinzip, Fig. 3 einen Schnitt durch das
verkleidete System, zeigt 4 einen Längsschnitt durch das Fluggerät,
Fig.
5 einen Querschnitt durch das Fluggerät, Fig. 6 eine Aufsicht auf das Hub- und Segelelement,
Fig. 7 ist ein Schnitt durch das Hub- und Segelelement, Fig. 8 eine Sttltzrolie
und Fig. 9 zeigt Querschnitte durch ein Hubflächenblatt, Fig. 10 ist ein Schaufelblatt
des Turboringes im Schnitt.
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In Fig. 1 ist ein Grundsystem des Fluggerätes nach der Erfindung dargestellt.
1 ist die Last- oder Ladefläche, 2 die Hub-, Segel- und Tragfläche, 3 der murboring
fAr den Antrieb von 2 und 4 ist der Schwerpunkt senkrecht unter dem Hubmittelpunkt
5 ; 20 ist der vorzugsweise geschlossene, verstärkte äußere Hubflächenring.
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Fig. 2 stellt einen Schnitt durch das System des Fluggerätes dar;
der Schwerpunkt 4 der Ladefläche 1 liegt unter dem Hubmittelpunkt 5 , die Hub- und
Segelfläche 2 liegt mit dem Turboring 3 Uber dem Lastniveau und wird um die Lastfläche
1 bzw. Nutzraumzelle gefUhrt.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel im Schnitt, wie das System z.B. in einer
strömungsgUnstigen Diskusform untergebracht ist. Die Lastfläche 1 ist mit der Hub-
und Segelfläche 2 in eine obere Kalotte 7 und eine untere Kalotte 8 gebracht und
wird von diesen verkleidet. Der Turboring 3 umläuft im Betrieb der Hubfunktion die
Nutzraumzelle 6 auf der kreisförmigen seitlichen Zellenwand 9 wobei der Schwerpunkt
4 unter dem Hubmittelpunkt 5 liegt.
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Fig. 4 erklärt einen Längsschnitt des Fluggerätes in vereinfachter
Weise. Dabei wird die Hub- und Segelfläche 2 mit dem auf der Seitenwand 9 der Nutzraumzelle
6 gelagerten
Turboring 3 von dem gasstrom 17 aus dem Triebwerk
12, der durch den Gaskanal 13 auf den Turboring 3 gelenkt wird, angetrieben. Der
Gasstrom 17 wirkt jeweils auf ein vorzugsweise größeres Segment des Turboringes
3.
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Im Betrieb der Hub- und Segelfläche 2 sind die Klappen 10 der oberen
Kalotte 7 , sowie die unteren Klappen 11 der Kalotte 8 geöffnet. Die oberen Klappen
10 sind beispielsweise in Richtung des Horizontalfluges angeordnet, um beim Ubergang
vom vertikalen Flug in den horizontalen Flug wenig Luftwiderstand zu leisten und
die Klappen 11 an der Unterseite sind beispielsweise quer zur Horizontalflugrichtung
angebracht, um beim Uebergang vom vertikalen in den horizontalen Flug beim langsamen
Schließen der Klappen 11 durch die nach rUckwärts ausströmende Luft 16 den Marschtrieb
zu unterstUtzen. 20 ist die angesaugte Luft fUr das Triebwerk 12. Beim umgekehrten
Vorgang vom horizontalen in den vertikalen oder Schwebeflug haben die Klappen 10
und 11 beim langsamen Öffnen eine geschwindigkeitsmindernde, bremsende, bzw. eine
steuernde Wirkung um die senkrechte Achse des Fluggerätes.
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In Fig. 5 ist ein Querschnitt des Fluggerätes dargestellt.
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Die Kraft des Triebwerkes 12 wird durch Umleitung des Gasstromes 17
durch den Kanal 13 auf den Turboring 3 Ubertragen, der austretende Gasstrom 14 ist
nach unten gerichtet und wirkt dadurch dem Auftrieb nicht entgegen. Die damit in
Drehung gebrachte Hub- und Segelfläche 2 saugt durch die geöffneten Klappen 10 die
zum Auftrieb erforderliche Luft 15 an und leitet sie beispielsweise über Steuerungsflächen
18 an Stelle eines Gegenrotors fAr den Schwebeflug als Gegendrehbewegung der Hub-
und Segelfläche 2. Durch die geöffneten unteren Klappen 11 entweicht die Austrittsluft
16. Die Hub- und Segelfläche 2 umläuft mit dem Turboring 3 in einer Lagerung 19
an der Seitenwand 9 die Sutzrauzzelle 6. Die Funktion der Steuerungsflächen 18 kann
auch von entsprechend zu bewegenden Klappen 11 übernommen werden.
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Aus Fig. 6 ist die Aufsicht auf eine Hub- und Segelfläche 2 mit dem
Turboring 3 ersichtlich. Die Hub- und Segelflächenblätter 22 sind speziell mit dem
Turboring 3 und dem verstärkten äußeren Hubflächenrand 20 verbunden. Die Hub- und
Segelflächenblätter 22 erzeugen, mit ihrer Vorderkante 21 und ihrem Querschnitt
25 bis 26 in Drehrichtung 24, den erforderlichen Auftrieb bzw. Hub fUr den Vertikal
st art und können am äußeren Hubflächenring 20 mit StUtzrollen 27 versehen sein,
welche beispieleweise durch eine Gummiauflage 28 geräuscharm rollen.
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Fig. 7 erklärt Fig. 6 im Schnitt. 3 ist der Turboring mit seinen Schaufelblättern
23. 2 ist die Hub- und Segelfl le und 20 der verstärkte Hubflächenring mit StUtzrollen.
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Fig. 8 ist eine Darstellung einer Stützrolle 27 im Ausset ring 20
fUr den Andruck durch das Hubflächenblatt 22 an eine Rollbahn an der oberen Kalotte
7.
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Fig. 9 zeigt den äußeren Querschnitt 25 und den inneren Querschnitt
26 eines Hub- und Segelflächenblattes 22 mit seiner Vorderkante 21 in Drehrichtung
24.
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Fig. 10 stellt ein Schaufelblatt 23 des Turboringes 3 im Schnitt dar.
17 ist die Gasströmung und 24 die Drehrichtung des Turboringes 3.
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Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung Fachleuten möglich,
senkrecht start- und landefähige Fluggeräte zu bauen, welche die Vorteile bisher
bekannter Fluggeräte-Systeme in idealer Weise in eich vereinigen, ohne mit deren
Nachteilen behaftet zu sein.