DE2433951A1

DE2433951A1 - Vertical take off aeroplane drive - has wing mounted large dia propellers and motors angled to the runway

Info

Publication number: DE2433951A1
Application number: DE2433951A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Med Ollendiek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-15
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1976-02-05

Abstract

A vertical take-off aircraft with propeller drive units mounted on the wing lift surfaces and whose propeller blade rotate just in front of the leading edge of the wing, has the diameter of the propellor blades chosen such that they span nearly or completely the whole length of the wings (2, 3) of the aircraft. At take off the aeroplane adopts a posture such that the wings (2, 3) are angled to the runway to such a degree that the horizontal component of the air flow produced by the propellors (4) in a lift sense compensates for the horizontal component of the forward thrust.

Description

Senkrechtstartendes Flugzeug Die Erfindung betrifft ein senkrechtstartendes Flugzeug mit an den Tragflächen angeordneten Propellertriebwerken, deren Propeller vor den Tragflächen kreisen. Bekannte Propeller-Flugzeuge werden durch die Propeller auf eine Geschwindigkeit gebracht, bei der der von der Luftströmung an den Tragflächen erzeugte Auftrieb das Eigengewicht des Flugzeugs und seiner Ladung übersteigt. Bei bekannten Flugzeugen entspricht daher die Startgeschwindigkeit der zum Abheben notwendigen Strömungsgeschwindigkeit der Luft an den Tragflächen. Vertical takeoff aircraft The invention relates to a vertical takeoff aircraft Airplane with propeller engines arranged on the wings, their propellers circle in front of the wings. Well known propeller planes are made by the propeller brought to a speed at which that of the air flow on the wings generated lift exceeds the dead weight of the aircraft and its cargo. at known aircraft, therefore, the take-off speed corresponds to that required for take-off Air flow velocity on the wings.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein senkrechtstartendes Flugzeug zu schaffen, bei dem die zum Abheben notwendige Strömungsgeschwindigkeit der Luft an den Tragflächen schon im Stand erzeugt wird.The object of the present invention is to provide a vertical takeoff To create aircraft at which the flow velocity necessary for take-off the air on the wings is already generated when the vehicle is stationary.

Diese Aufgabe wird bei einem Flugzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchmesser der von den Propellerspitzen beschriebenen Kreise der Länge der Tragflächen entsprechen oder diese nur wenig unterschreiten und daß das Flugzeug beim Start eine Lage einnimmt, in der die Tragflächen zur Startbahn einen Anstellwinkel von der Größe aufweisen, daß die horizontale Komponente des von der Propellerluftströmung an diesen erzeugten Auftriebs den von den Propellern hervorgerufenen Vortrieb in horizontaler Richtung kompensiert. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es keinesfalls notwendig ist, die zum Abheben des Flugzeugs notwendige Strömungsgeschwindigkeit der Luft dadurch zu erzeugen, daß das Flugzeug auf eine entsprechende Geschwindigkeit beschleunigt wird, sondern daß ein Abheben und somit Senkrechtstart auch möglich ist, wenn die Tragflächen im Stand des Flugzeugs von einer von den Propellern erzeugten Luftströmung angeblasen werden, wenn diese nur kräftig genug ist und die Tragflächen möglichst vollflächig überstreicht. Ein vollflächiges Anblasen der Tragflächenprofile wird dadurch erreicht, daß die von den Propellern beschriebenen Kreisscheiben die Länge der Tragflächen möglichst vollständig abdecken.This task is performed in an aircraft of the type described above solved according to the invention in that the diameter of the propeller tips The circles described correspond to the length of the wings or only slightly fall below and that the aircraft assumes a position when taking off in which the wings to the runway have an angle of attack of the size that the horizontal component of the lift generated by the propeller air flow on them that of the propellers induced propulsion compensated in the horizontal direction. The invention works from the knowledge that it is by no means necessary for the aircraft to take off necessary air flow velocity to be generated by the aircraft is accelerated to a corresponding speed, but that a lift-off and thus vertical take-off is also possible when the wings are at a standstill blown by an air flow generated by the propellers when they is only strong enough and sweeps the wings over the entire surface as possible. A full-surface blowing on the wing profiles is achieved in that the of The circular disks described by the propellers extend the length of the wings as completely as possible cover.

Um einen Senkrechtstart zu ermöglichen, muß der von den Propellern erzeugte Vortrieb in horizontaler Richtung so vollständig kompensiert werden, daß nur noch eine vertikale Komponente des von der Propellerluftströmung an den Tragflächen erzeugten Auftriebs übrig bleibt, die das Flugzeug senkrecht abheben läßt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß das Flugzeug beim Start in eine um seine Querachse geneigte Lage gebracht wird, in der die Tragflächen zur Startbahn stark angestellt sind. Die von den Propellern erzeugte Luftströmung ruft sodann an den Tragflächen einen Auftrieb hervor, deren Vektor schräg nach hinten gerichtet ist. Sind die horizontalen Komponenten des von den Propellern erzeugten Vortriebs und des Auftriebs gleich groß, so ergibt sich aus den vertikalen Komponenten des Auftriebs und des Propellervortriebs eine senkrechtstehende Resultierende, die das Flugzeug in senkrechter Richtung abheben läßt.In order to enable a vertical take-off, the one from the propellers must be used generated propulsion in the horizontal direction so completely compensated that only a vertical component of the propeller airflow on the wings generated lift remains that the aircraft lift off vertically leaves. This is achieved according to the invention in that the aircraft when taking off in a position inclined about its transverse axis is brought in which the wings to Runway are heavily employed. The air flow created by the propellers is calling then a lift emerges on the wings, its vector obliquely backwards is directed. Are the horizontal components of that produced by the propellers Propulsion and buoyancy are the same size, this results from the vertical components of the lift and propeller propulsion have a perpendicular resultant, the lets the aircraft take off in a vertical direction.

Es ist zweckmäßig, die Tragflächen mit Startklappen auszustatten, die dem Tragflächenprofil den größtmöglichen Auftrieb verleihen. Durch diese Ausgestaltung wird nicht nur die durch die Propellerströmung hervorgerufene Auftriebskraft vergrößert, sondern gleichzeitig steigt auch der Strömungswiderstand an den Tragflächen, so daß durch die horizontale Komponente des Auftriebs nur ein geringerer Vortrieb kompensiert werden muß, der durch die Strömungswiderstände verringert ist.It is advisable to equip the wings with starting flaps, which give the wing profile the greatest possible lift. Through this design not only does the lift force caused by the propeller flow increase, but at the same time the flow resistance on the wings increases, see above that compensated by the horizontal component of the lift only a lower propulsion must be, which is reduced by the flow resistances.

Da günstige Strömungsverhältnisse insbesondere dann erreicht werden, wenn die Propellerblätter möglichst lang ausgeführt sind, und ein geringes Startgewicht für den Senkrechtstart günstig ist, sind zweckmäßigerweise an den Enden der Propellerblätter zu deren Antrieb Staustrahltriebwerke angeordnet. Derartige Staustrahltriebwerke zum Propellerantrieb sind in der Patentanmeldung P 24 29 414.2 des Anmelders beschrieben. Die Staustrahltriebwerke bieten sich gerade bei dem erfindungsgemäßen Flugzeug zum Propellerantrieb an, da die Umfangsgeschwindigkeit der Propellerspitzen wegen der überlänge der Propellerblätter besonders hoch ist, was die Betriebsbedingungen und den Wirkungsgrad der Staustrahltriebwerke begünstigt.Since favorable flow conditions are achieved in particular if the propeller blades are made as long as possible, and a low take-off weight is favorable for a vertical take-off, are expediently at the ends of the propeller blades arranged to drive ramjet engines. Such ramjet engines for propeller drive are described in the applicant's patent application P 24 29 414.2. The ramjet engines are particularly suitable for the aircraft according to the invention Propeller drive on, because the peripheral speed of the propeller tips because of the excess length of the propeller blades is particularly high, what the Operating conditions and the efficiency of the ramjet engines.

Da es zum Senkrechtstart lediglich erforderlich ist, die Tragflächen mit den sie anblasenden Propellern in eine stark angestellte oder überzogene Lage zu bringen, können bei im wesentlichen waagerechter Startlage des Flugzeugs auch die Tragflächen um ihre Längsachsen schwenkbar ausgebildet sein.Since it is only necessary for a vertical take-off, the wings with the propellers blowing on them in a strongly inclined or overdone position to bring, can also with an essentially horizontal take-off position of the aircraft the wings can be designed to be pivotable about their longitudinal axes.

Beim Senkrechtstart müssen Mittel zur Stabilisierung des Flugzeugs um seine Längsachse vorgesehen sein. Normalerweise reicht hierzu das Leitwerk aus, das ebenfalls von der Propellerströmung noch kräftig angeblasen wird.In the case of a vertical take-off, means must be used to stabilize the aircraft be provided around its longitudinal axis. Usually the tail unit is sufficient for this, which is also blown strongly by the propeller flow.

Zweckmäßigerweise wird das Flugzeug in DoppelrumpEbauweise ausgeführt, wobei das Leitwerk die Doppelrümpfe miteinander verbindet. Auf diese Weise steht eine erhebliche Leitwerkfläche zur Verfügung, die zur Stabilisierung des Flugzeugs um seine Querachse ausgenutzt werden kann. Für das Leitwerk selbst können bekannte elektronische Steuerungen eingesetzt werden, die das Leitwerk entsprechend den Schwenkbewegungen des Flugzeugs um seine Querachse beeinflussen.The aircraft is expediently designed in a double-hull design, the tail unit connecting the twin hulls. That way stands A considerable amount of tail surface is available, which is used to stabilize the aircraft can be used around its transverse axis. For the tail unit itself, known ones can be used Electronic controls are used, which control the tail unit according to the pivoting movements affect the aircraft around its transverse axis.

Eine Stabilisierung des Flugzeugs um seine Längsachse kann in einfacher Weise durch an den Tragflächen angeordnete Klappen vorgenommen werden.A stabilization of the aircraft around its longitudinal axis can be done in a simple manner Way can be done by arranged on the wings flaps.

Um mit dem erfindungsgemäßen Flugzeug auch senkrecht landen zu können, muß es in der Luft vollständig abgebremst werden. Hierzu ist das Flugzeug wiederum in eine überzogene Lage zu bringen, in der der von der Propellerströmung an den Tragflächen erzeugte Auftrieb eine die Vorwärtsbewegung abbremsende Komponente aufweist. In dieser überzogenen Lage schmiert das Flugzeug nicht ab, weil ständig eine ausreichende Strömung an den Tragflächen durch die Propeller aufrecht erhalten wird. Die Strömung an den Tragflächen reißt somit nicht ab, wie es üblicherweise beim Überziehen eines Flugzeugs der Fall ist.In order to be able to land vertically with the aircraft according to the invention, it must be fully braked in the air. To do this, the aircraft is in turn to bring in an overlaid position in which the propeller flow to the The lift generated by the wings has a component that slows the forward movement. In this excessive position, the aircraft does not smear off because it is constantly one Sufficient flow is maintained on the wings by the propellers. The flow on the wings does not stop, as is usually the case with Pulling over an aircraft is the case.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des senkrechtstartenden Flugzeugs in Draufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht des Flugzeugs nach Fig. 1, Fig. 3 das Kräfteparallelogramm beim Senkrechtstart und Fig. 4 das Kräfteparallelogramm zum Abbremsen des Flugzeugs zur Vorbereitung der senkrechten Landung.An embodiment of the invention is described below with reference to FIG Drawing explained in more detail. In the drawing, FIG. 1 shows a schematic representation of the vertical take-off aircraft in plan view, FIG. 2 is a side view of the aircraft According to Fig. 1, Fig. 3 the parallelogram of forces during vertical take-off and Fig. 4 the Parallelogram of forces for braking the aircraft in preparation for the vertical Landing.

Das Flugzeug besteht aus den Tragflächen 2 und 3, die beidseits der Kabine oder Kanzel 1 angeordnet und an den beiden Rümpfen 6 und 7 befestigt sind. Die Tragflächen 2 und 3 weisen ein dem Flugzeug einen starken Auftrieb verleihendes Profil auf, dessen Auftriebseigenschaften durch ausfahrbare Klappen noch vergrößerbar sind. Vor den Tragflächen kreisen langblättrige Propeller 4, wobei an den Propellerspitzen Staustrahltriebwerke 5 zum Propellerantrieb angeordnet sind. Die Flugzeugrümpfe 6 und 7 sind durch ein Leitwerk 8 verbunden.The aircraft consists of wings 2 and 3, which are on either side of the Cabin or pulpit 1 is arranged and attached to the two hulls 6 and 7. The wings 2 and 3 have a strong lift giving the aircraft Profile, whose buoyancy properties can be increased by extending flaps are. Long-bladed propellers 4 circle in front of the wings, with at the propeller tips Ramjet engines 5 are arranged for propeller drive. The fuselages 6 and 7 are through a Tail unit 8 connected.

Das Fahrwerk 9, 10 des Flugzeuges ist in nicht näher dargestellter Weise so angeordnet, daß das Flugzeug in der Startposition stark geneigt ist. Das Fahrwerk kann zusätzlich noch verstellbar ausgebildet sein, um den Neigungswinkel des Flugzeuges zur Startbahn verändern zu können.The landing gear 9, 10 of the aircraft is not shown in detail Way arranged so that the aircraft is steeply inclined in the take-off position. That Chassis can also be designed to be adjustable by the angle of inclination to be able to change the aircraft to the runway.

In Fig. 3 ist das Kräfteparallelogramm angedeutet, das die Verhältnisse beim Senkrechtstart des Flugzeugs wiedergibt. Die horizontale Komponente des von den Propellern erzeugten Vortriebs V wird durch die entgegengerichtete horizontale Komponente des von der Propellerströmung an den Tragflächen erzeugten Auftriebs A kompensiert. Die vertikalen Komponenten des Vortriebs V und des Auftriebs A, die sich zu der Resultierenden R addieren, lassen das Flugzeug senkrecht abheben.In Fig. 3 the parallelogram of forces is indicated that the relationships reproduces during vertical take-off of the aircraft. The horizontal component of the The propulsion generated by the propellers V is through the opposing horizontal Component of the lift generated by the propeller flow on the wings A compensated. The vertical components of the propulsion V and the lift A, the add up to the resultant R, make the aircraft take off vertically.

In Fig. 4 sind die Verhältnisse vor der senkrechten Landung wiedergegeben. Das Flugzeug wird in eine so stark überzogene Lage gebracht, daß die horizontale Komponente des Auftriebs A größer ist als die horizontale Komponente des Vortriebs V. Aus der Differenz der beiden Kraftkomponenten ergibt sich die das Flugzeug abbremsende Kraft B. Mit zunehmender Verringerung der Fluggeschwindigkeit wird der Anstellwinkel verringert bis das Flugzeug in der Luft steht. Durch Verringerung der Propellerleistung oder Veränderung des Tragflächenprofils kann das Flugzeug sodann in der gewünschten Weise senkrecht auf den Landeplatz abgesenkt werden.In Fig. 4, the conditions are shown before the vertical landing. The aircraft is brought into such an overdone position that the horizontal Component of lift A is greater than the horizontal component of propulsion V. The difference between the two force components results in the one braking the aircraft Force B. As the airspeed decreases, the angle of attack decreased until the aircraft is in the air. By reducing the propeller power or change the wing profile, the aircraft can then in the desired Way to be lowered vertically onto the landing site.

Claims

PATENT CLAIMS

vertical take-off aircraft with propeller engines arranged on the wings, whose propellers circle in front of the wings, characterized in that the diameter the circles of the length of the wings (2, 3) correspond to or only slightly below this and that the aircraft at take-off assumes a position in which the wings (2, 3) are at an angle of attack to the runway of the size that the horizontal component of that of the propeller air flow on these generated lift (A) the propulsion caused by the propellers (4) (V) compensated in the horizontal direction.

2. Aircraft according to claim 1, characterized in that at the ends the propeller blades each have a ramjet engine (5) arranged to drive them is.

3. Aircraft according to claim 1 or 2, characterized in that at substantially horizontal take-off position of the aircraft, the wings (2, 3) around their The longitudinal axes are designed to be pivotable.

4. Aircraft according to one of claims 1 to 3, characterized in that that means are provided for stabilizing the aircraft about its transverse axis.

5. Aircraft according to claim 4, characterized in that it has a double-fuselage design is executed and the tail unit (8) connects the double hulls (6, 7) with one another. L. e e r e i t e