DE2506974B2

DE2506974B2 - Device for increasing lift for aircraft and spacecraft

Info

Publication number: DE2506974B2
Application number: DE2506974A
Authority: DE
Inventors: Walter 8399 Fuerstenzell Becke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-19
Filing date: 1975-02-19
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2506974C3; DE2506974A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge während der Flugphase beziehungsweise während des Start-, Lande- und Notlandevorganges.The invention relates to a device for increasing lift for aircraft and spacecraft during the flight phase or during take-off, landing and emergency landing.

Für den Auftrieb eines Flugzeuges ist das Profil der Tragflügel und deren Anstellwinkel von ausschlaggebender Bedeutung. Mit dem Anstellwinkel steigen die Auftriebsbeiwerte bis zu einer bestimmten Höchstgrenze an. Wird diese kritische Höchstgrenze überschritten, so fallen die Auftriebsbeiwerte rasch wieder ab, bis schließlich das Flugzeug in dem überzogenen Zustand absackt.For the lift of an aircraft, the profile of the wings and their angle of attack are of decisive importance Meaning. With the angle of attack, the lift coefficients increase up to a certain maximum limit at. If this critical maximum limit is exceeded, the lift coefficients quickly drop again until eventually the aircraft sags in the coated state.

Ferner sind diese bei Tragflügeln erzielten Höchstwerte des Auftriebes verhältnismäßig klein und erfordern daher große Tragflügel und sehr hohe Mindestgeschwindigkeiten beim Fliegen, Starten und Landen. Diese hohen Mindestgeschwindigkeiten benötigen wieder überaus lange Start- und Landebahnen und sind beim Starten und Landen außerdem gefährlich. Etwa 70% aller Flugunfälle in der Verkehrsluftfahrt ereignen sich laut Statistik beim Starten und Landen. Dabei sind doch beide Flugphasen im Verhältnis zur Gesamtreise von nur ganz kurzer Dauer. Aber sie spielen sich bei viel zu hohen Mindestgeschwindigkeiten ab, unterhalb dieser Mindestgeschwindigkeiten heute ein Flugzeug weder abheben noch landen kann.Furthermore, these maximum values of lift achieved in hydrofoils are relatively small and therefore require large wings and very high minimum speeds when flying, taking off and Land. These high minimum speeds again require extremely long runways and are also dangerous when taking off and landing. Around 70% of all aircraft accidents in commercial aviation happen according to statistics when taking off and landing. Both phases of flight are in relation to the Total trip of only a very short duration. But they play at much too high minimum speeds below these minimum speeds an aircraft can neither take off nor land today.

Beim Start sind es die durch den hohen Auflagerdruck der Laufräder vom Fahrgestell hervorgerufenen Reibungskräfte, welche das Abheben des Flugzeuges so erschweren und ungewöhnlich lange Anlaufstrecken auf den Startbahnen erfordern. Beim Landevorgang wiederum sind die in Betracht kommenden Widerstandskräfte im Vergleich zu den bremsenden Kräften beim Start verhältnismäßig klein, so daß bei den heutigen hohen Landegeschwindigkeiten sehr große Auslaufwege und kilometerlange Landebahnen erforderlich sind.When starting, it is the frictional forces caused by the high bearing pressure of the running wheels of the chassis, which make taking off the aircraft so difficult and unusually long approach routes the runways require. During the landing process, on the other hand, the relevant forces are resistance In comparison to the braking forces at the start relatively small, so that with today's high landing speeds, very large run-off paths and kilometers of runways are required.

Bekannt sind zur Erzielung eines zusätzlichen Auftriebes sogenannte Vorflügelklappen und Flügelendklappen sowie das Ausblasen bzw. Umlenken von Gasstrahlen an der Profil- oder Flügelhinterkante mittels Strömungsklappen in eine schräg abwärts gerichtete Strömung, welche Einrichtungen jedoch nicht für eine wesentliche Verringerung der hohen Mindestgeschwindigkeiten ausreichend sind.So-called slat flaps and wing end flaps are known to achieve additional lift as well as blowing out or deflecting gas jets at the trailing edge of the profile or wing by means of flow flaps in an obliquely downward flow, which devices, however are not sufficient to significantly reduce the high minimum speeds.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterhalb des Rumpfes und der Tragflügel von Luftfahrzeugen und Raumfahrzeugen ein oder mehrere Luftkissen mit einem starken Auftrieb zu bilden, die durch Fortbewegung und durch den relativen Gegenwind beim Starten, Landen und während des Fluges zur Wirkung kommen, wobei eine wesentliche Verringerung der Mindestgeschwindigkeiten erzielbar ist.The invention is based on the object below the fuselage and the wings of aircraft and spacecraft to form one or more air cushions with a strong buoyancy by locomotion and come into effect through the relative headwind during take-off, landing and during flight, a substantial reduction in the minimum speeds can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslaßöffnungen beziehungsweise Düsen unter dem Rumpf und/oder unter den Tragflügeln derart angeordnet sind, daß die ausgeblasene Strömung von Luft, Gasen und Dämpfen der relativen Anströmrichtung des Flugwindes entgegengesetzt ist und/oder daß die Start- und Landebahnen als mulden- oder rinnenförmige Kanäle am Boden mit einer Breite ausgebildet sind, die größer ist als die Flügelspannweite des Flugobjektes.This object is achieved according to the invention in that the outlet openings or nozzles under the fuselage and / or under the wings are arranged in such a way that the blown flow of Air, gases and vapors are opposite to the relative flow direction of the airborne wind and / or that the runways are designed as trough-shaped or trough-shaped channels on the ground with a width that is greater than the wingspan of the flying object.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zum Ausblasen der Luftströmung Gebläse unterhalb des Rumpfes und/oder der Tragflügel vorgesehen sind, die Umgebungsluft von rückwärts ansaugen, und daß die ausgeblasene Strömung von Luft, Gasen und Dämpfen nach vorn parallel zur Unterseite vom Rumpf und/oder der Tragflügel gerichtet ist.As a further embodiment of the invention it is proposed that to blow out the air flow Fans are provided below the fuselage and / or the wing, the ambient air from behind suck in, and that the blown flow of air, gases and vapors forward parallel to the bottom is directed from the fuselage and / or the wing.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß mittels der Gegenstromvorrichtungen und durch die mulden- oder rinnenförmige Ausbildung der Start- und Landebahnen, zusammen oder einzeln für sich, eine wesentliche Auftriebssteigerung und dadurch eine Verringerung der hohen Mindestgeschwindigkeiten erzielt wird. Ee werden dadurch kürzere Start- und Landestrecken benötigt. Durch den erhöhten Auftrieb können die Tragflügel bedeutend kleiner gehalten und auf diese Weise größere Fluggeschwindigkeiten während des Reisefluges erzielt werden, was auch für die Raumfahrt von großer Bedeutung ist.The advantages achieved by the invention are mainly that by means of the countercurrent devices and through the trough-shaped or channel-shaped design of the runways, together or individually, a significant increase in lift and thereby a reduction in the high Minimum speeds is achieved. This means that shorter take-off and landing distances are required. Due to the increased lift, the wings can be kept significantly smaller and in this way larger Airspeeds can be achieved during cruise, which is also of great importance for space travel Meaning is.

Der durch die Gegenstromvorrichtungen erzielte erhöhte Auftrieb ermöglicht das Fliegen in bisher noch nicht erreichbaren Höhen. Die mit der Erfindung erzielten Auftriebskräfte und kleineren Mindestgeschwindigkeiten eignen sich vorteilhaft auch für Start, Flug und Landung von Raumfahrzeugen.
Der Pilot kann bei Bedarf, z. B. während des Fluges, bei drohender Gefahr, bei Notlandungen, beim Eintritt in den luftverdünnten Raum und vor dem Eintritt in die Umlaufbahn bei Raumfahrzeugen, die unter den Tragflügeln und unter dem Rumpf befindlichen Gegenstromvorrichtungen einschalten, um den Auftrieb zu steigern.The increased buoyancy achieved by the countercurrent devices enables flying at heights that were previously unattainable. The lift forces and lower minimum speeds achieved with the invention are also advantageously suitable for take-off, flight and landing of spacecraft.
The pilot can, if necessary, e.g. B. during flight, in the event of imminent danger, during emergency landings, when entering the air-diluted space and before entering orbit in spacecraft that switch on counter-current devices located under the wings and under the fuselage to increase lift.

Der erhöhte Bodenauftrieb wirkt auf den rinnenförmigen Start- und Landebahnen wie eine Art Luftkissen, wodurch das Starten und Landen weitgehend erleichtert wird. Beim Starten wird durch den erhöhten Bodenauftrieb der Auflagerdruck der Räder vom Fahrgestell stark herabgesetzt und mittelbar die Reibungskraft und somit der Rollwiderstand verringert, so daß ein rasches Abheben ermöglicht wird. Anlaufzeit und AnlaufwegThe increased ground lift acts on the channel-shaped Take-off and landing runways like a kind of air cushion, which largely facilitates take-off and landing will. When starting, the increased ground lift causes the bearing pressure of the wheels to be removed from the chassis greatly reduced and indirectly reduced the frictional force and thus the rolling resistance, so that a rapid Taking off is enabled. Start-up time and start-up path

werden so vorteilhaft verkürzt.are thus advantageously shortened.

Durch das von den GegenEtromvorrichtungen unter Rumpf und Tragflügeln erfolgte Abblasen bzw. Ansaugen werden ein oder mehrere Luftkissen gebildet, die vorteilhaft einen starken Auftrieb nicht nur unter den Tragflügeln, sondern auch unter dem Rumpf hervorrufen, somit unter dem größten Teil des Flugobjektes.The blow-off or suction carried out by the counter-current devices under the fuselage and wings one or more air cushions are formed, which advantageously provide a strong buoyancy not only under the Hydrofoils, but also under the fuselage, thus under the largest part of the flying object.

Von Vorteil ist auch das erfindungsgemäße Abblasen bzw. Ansaugen der Gegenstromvorrichtungen beim gleichzeitigen Starten oder Landen auf rinnenförmigen Bahnen, wodurch das kombinierte Zusammenwirken mehrerer Luftkissen eine ungewöhnlich große Auftriebssteigerung unter dem gesamten Flugobjekt hervorgerufen wird, um so mehr das Entweichen der zwischen Flugobjekt und Rinne abgeblasenen und gestauten Luftmassen in der Rinne erschwert ist.The blow-off or suction of the countercurrent devices in accordance with the invention is also advantageous simultaneous take-off or landing on trough-shaped runways, creating the combined interaction several air cushions an unusually large increase in lift under the entire flying object is caused, the more the escape of the air blown between the flying object and the channel accumulated air masses in the channel is difficult.

Auf den heutigen Start- und Landebahnen sind die Flugzeuge oft kilometerweit ohne Schutz den Winden und Böen frei ausgesetzt, während die Flugzeuge und Raumfahrzeuge in der Talsohle der mulden- oder rinnenförmigen Start- und Landebahnen der Erfindung gegen Seitenwinde besser geschützt sind.On today's runways, aircraft are often miles away from the winds without protection and gusts freely exposed while the aircraft and spacecraft are in the trough or bottom of the valley Trough-shaped runways of the invention are better protected against cross winds.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Some embodiments of the invention are shown in the drawings and will be described below described in more detail.

F i g. 1 ist ein Flugzeug im Aufriß undF i g. 1 is an aircraft in elevation and

F i g. 2 im Grundriß dargestellt, bei dem unter den Tragflügeln 6 zu beiden Seiten des Rumpfes 7 je ein Gebläse 4 eingebaut ist. Diese Gebläse 4 sind mit einer Rohrleitung verbunden, an der mehrere Düsen 9 im rückwärtigen Bereich unter den Tragflügeln 6 nebeneinander symmetrisch angebracht sind, welche die von den Gebläsen 4 von rückwärts angesaugte Luft entsprechend Pfeil 3, nach vorn entsprechend Pfeil 1 abblasen. Ferner befindet sich unter dem Rumpf 7 im rückv ir.l J5 gen Bereich desselben ein Gebläse 8, das von rückwärts Luft (Pfeil 5) ansaugt und diese mittels der Düsen 9 nach vorn (Pfeil 2) abbläst.F i g. 2 shown in plan, in which under the wings 6 on both sides of the fuselage 7 each Fan 4 is installed. These fans 4 are connected to a pipe on which several nozzles 9 in the rear area under the wings 6 are attached symmetrically next to each other, which of the Blower 4 blow air sucked in backwards according to arrow 3, blow off towards the front according to arrow 1. Furthermore, J5 is located under the fuselage 7 at the rear In the area of the same a fan 8, which sucks in air from the rear (arrow 5) and this by means of the nozzles 9 after blows off at the front (arrow 2).

Das Abblasen nach vorn kann je nach Bedarf parallel zur Unterseite von Tragflügeln und Rumpf erfolgen.Blowing off to the front can be done parallel to the underside of the wings and fuselage, as required.

Anstelle der Gebläse 4,8 können auch Druckbehälter, z. B. Tanks für komprimierte bzw. flüssige Luft oder Gase, verwendet werden, die mit den Düsen 9 entsprechend verbunden werden.Instead of the blower 4.8, pressure vessels, e.g. B. tanks for compressed or liquid air or Gases are used, which are connected to the nozzles 9 accordingly.

Die nach vorn und entgegengesetzt zur relativen Anströmrichtung (Pfeil 20) des Flugwindes durch die Gegenstromvorrichtungen abgeblasene Luft staut sich infolge der Gegenströmung und bildet einen starken Auftrieb erzeugende Luftkissen unter Tragflügeln 6 und Rumpf 7.The forward and opposite to the relative direction of flow (arrow 20) of the air wind through the Air blown off countercurrent devices builds up as a result of the countercurrent and forms a strong one Lift-generating air cushions under the wings 6 and fuselage 7.

In Fig. 3 ist eine rinnenförmige Start- oder Landebahn 15,16 im Querschnitt gezeigt, deren Boden kreisbogenförmig mit dem Radius R ausgebildet ist, wodurch ein verstärkter Auftrieb in Bodennähe beim Starten und Landen erzielt wird.In Fig. 3, a channel-shaped runway 15, 16 is shown in cross section, the bottom of which is designed in the shape of a circular arc with the radius R , whereby an increased lift near the ground is achieved during take-off and landing.

Analog wie die Startbahn 15 im Querschnitt wäre auch die rinnenförmige Landebahn 16 auszuführen. Der verstärkte Auftrieb in Bodennähe wirkt dann vie ein Luftkissen, auf dem das landende Luftfahrzeug mit stark herabgesetzter Landegeschwindigkeit aufsetzt.The channel-shaped runway 16 would also have to be designed analogously to the runway 15 in cross section. Of the increased lift close to the ground then acts like an air cushion on which the landing aircraft is powerful lowered landing speed touches down.

Fig.4 zeigt eine ebene Landebahn 14 im Längsschnitt. Das Starten und Landen mit Hilfe der Gegenstromvorrichtungen kann auch auf herkömmlichen Flugplätzen und Pisten erfolgen.4 shows a flat runway 14 in longitudinal section. Taking off and landing with the help of the countercurrent devices can also be done on conventional Airfields and runways.

Fig.5 zeigt ein Raumfahrzeug vor und beim Landeanflug von oben gesehen. Seine extrem hohe Geschwindigkeit wird vor der Landung durch Umschalten der Triebwerke 19 nach vorn oder durch besondere Bremsmotoren auf eine kleinere Landegeschwindigkeit abgebremst. Unterhalb des Rumpfes 7 befinden sich im rückwärtigen Teil desselben die als Gegenstromvorrichtung wirkenden Gebläse 8, welche die von rückwärts angesaugte Luft (Pfeil 5) mittels Düsen 9 nach vorn (Pfeil 2) abblasen.Fig.5 shows a spacecraft before and at Approach for landing seen from above. Its extremely high speed is controlled by switching before landing the engines 19 forward or by special brake motors to a lower landing speed braked. Below the fuselage 7 are located in the rear part of the same as a countercurrent device acting fan 8, which the air sucked in from the back (arrow 5) by means of nozzles 9 to the front Blow off (arrow 2).

Die Tragflügel 6 sind mit Rücksicht auf die extrem hohen Geschwindigkeiten nach vorn spitz zulaufend, lang gezogen und mit sehr kleinen Spannweiten ausgebildet Die unter den Tragflügeln 6 in rinnenförmigen Bahnen gestaute Luft (Pfeil 23, F i g. 3) kann seitlich nicht so leicht entweichen als bei ebenen Bahnen, was auch zur Verstärkung des Bodenauftriebes beiträgt.In view of the extremely high speeds, the wings 6 taper towards the front, drawn long and formed with very small spans The under the wings 6 in channel-shaped Air jammed in the lanes (arrow 23, Fig. 3) cannot escape laterally as easily as with flat lanes, what also contributes to the strengthening of the ground lift.

Fig.6 zeigt eine rinnenförmige Startbahn 15 im Längsschnitt mit einem startenden Raumfahrzeug. Für den Start sowie für den Flug im Luftraum sind Düsentriebwerke 19 und für den Flug im Weltraum Raketentriebwerke 21 vorgesehen.6 shows a channel-shaped runway 15 in longitudinal section with a spacecraft taking off. For the start and for flight in the air space are jet engines 19 and for flight in space Rocket engines 21 are provided.

Der Rollwiderstand wird durch den erhöhten Auftrieb, der durch die rinnenförmige Ausbildung der Startbahn hervorgerufen wird, stark verringert.The rolling resistance is due to the increased lift created by the trough-shaped design of the Runway is caused, greatly reduced.

Beim Start und während des Fluges können die Gebläse 8 der Gegenstromvorrichtung eingeschaltet werden, um eine zusätzliche Erhöhung des Auftriebes zu erzielen.During take-off and during flight, the fans 8 of the countercurrent device can be switched on to achieve an additional increase in lift.

In F i g. 7 ist eine rinnenförmige Landebahn 16 im Querschnitt rr.ii einem landenden Raumgleiter dargestellt. Durch die als Gegenstromvorrichtung wirkenden Gebläse 4 wird Luft von rückwärts angesaugt und nach vorn abgeblasen. Der Boden dieser Landebahn 16 ist in der Mitte eben und zu beiden Seiten kreisbogenförmig ausgeführt.In Fig. 7 shows a channel-shaped runway 16 in cross section rr.ii of a landing space glider. By acting as a countercurrent device, air is sucked in from backwards and backwards blown off in front. The floor of this runway 16 is flat in the middle and circular arc-shaped on both sides executed.

Die rinnenförmige Ausbildung einer Start- oder Landebahn 15,16 hat eine Verstärkung des Bodeneffektes zur Folge. Diese Erscheinung läßt sich theoretisch wie folgt erklären. Bei Segelflugzeugen kann man eine erhebliche Verringerung der Sinkgeschwindigkeit beim Landen in Nähe des Erdbodens beobachten, was bekanntlich auf den in Bodennähe auftretenden Bodenauftrieb zurückzuführen ist. Die Kraftlinien dieses Auftriebes sind senkrecht zur Bodenfläche gerichtet und wirken daher bei ebener Landebahn lotrecht nach oben.The channel-shaped formation of a runway 15, 16 has a reinforcement of the ground effect result. This phenomenon can theoretically be explained as follows. With gliders you can do one observe significant reduction in the rate of descent when landing near the ground, what is known to be due to the ground uplift occurring near the ground. The lines of force of this Buoyancy is directed perpendicular to the ground surface and therefore act perpendicularly upwards on a flat runway.

Wird nun die Landebahn rinnenförmig, z. B. im Querschnitt gesehen kreisbogenförmig vertieft, ausgebildet, so verlaufen dann die senkrecht zur Bodenfläche gerichteten Kraftlinien 10 (F i g. 7) nicht mehr lotrecht nach oben, sondern radial in Richtung zum Mittelpunkt M der kreisbogenförmigen Vertiefung. Es tritt somit eine Verdichtung der Kraftlinien 10 ein und damit eine Verstärkung des Bodenauftriebes. Je kleiner der Radius R der kreisbogenförmigen Vertiefung ist, desto größer wird dann die Verdichtung der Kraftlinien 10 und dadurch auch der Auftrieb in Bodennähe.If the runway is now channel-shaped, z. B. seen in cross-section recessed in the shape of an arc of a circle, then the lines of force 10 (FIG. 7) directed perpendicular to the bottom surface no longer run vertically upwards, but rather radially in the direction of the center M of the arcuate recess. There is thus a compression of the lines of force 10 and thus an increase in ground lift. The smaller the radius R of the circular arc-shaped depression, the greater the compression of the lines of force 10 and thus also the buoyancy near the ground.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for increasing lift for aircraft and spacecraft during the flight phase or during take-off, landing and emergency landing with in the rear Half of the outlet openings on the underside of the flying object, from which gases flow under the The flying object can be blown out, characterized in that that the outlet openings or nozzles (9) under the fuselage (7) and / or under the wings (6) are arranged so that the blown flow of air, gases and Damping of the relative direction of flow (arrow 20) of the air wind is opposite and / or that the runways as trough or rinnenförraige channels (15, 16) on the ground with a Width are formed which is greater than the wingspan of the flying object.

2. Device according to claim 1, characterized in that that to blow out the air flow fan (4, 8) below the fuselage (7) and / or the wing (6) are provided to suck in the ambient air from the rear.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the blown flow of Air, gases and vapors forward parallel to the underside of the fuselage (7) and / or from the Hydrofoils (6) is directed.