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Antriebsaggregat für Flugzeuge Der Gegenstand der Erfindung bezieht
sich auf ein Antriebsaggregat für Flugzeuge, bestehend aus Motor und von diesem
über Getriebe und Antriebswelle angetriebenen Drehflügeleinheit.
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Flugzeug. finden Einsatz als Beförderungsmittel zur Fortbewegung in
der Luft. Dabei steht des Luft fahrzeug unter du Einfluß eines Auftriebs und eines
Vorwärtstriebes Das Flugzeug erhält bekanntlich seine Tragfäh@gksit durch den auf
die Tragflügel wirkenden dynamischen Auftrieb, der zushtzlich durch den oberhalb
der Tragflügel entstehenden Unterdruck unterstützt wird.
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Der bei der Vorwärtsbewegung eines Flugkörpers auftretende Widerstand
wird durch den Vorwärtstrieb überwunden. Seim Flugzeug wird dieser Vorwärtstrieb
durch den Zug oder Schub einer Treibschraube (Propeller) mit horizontaler Antriebswelle
bewirkt, die gleichzeitig auch indirekt durch die Querschnittsgestaltung der Flügel
form den dynamischen Auftrieb erzeugt. Dabei besteht das Antrisbsaggregat für die
Treibachraube aus einem Motor mit Getriebe und einer oder mehreren Antriebswellen
entsprechend der Anzahl der Traibechrauben (Propeller).
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Die vorliegende Erfindung verfolgt für die Erzeugung des Auftriebes
und des Vorwärtstriebes einen gsgenübsr dun bekannten Ausführungen neuartigen Weg,
zur Lösung der Aufgabe, ein vorteilhaftes Antriebsaggragat für Luftfahrzeugs zu
schaffen.
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Die konstruktive Verwirklichung amins solchen neuartigen Lösungswege.
besteht darin, daB ein Flugkörper in Bestalt eines Flugzeuges jeweils drei Antriebsaggregats
äü@-weist und diese Antriebsaggr@gate außerdem als verstellbare Drehflügeleinhuitsn
susgubildet sind. Dabei bieten und verwirklichen diese Drehflügeleinheiten zu@ätzlich@
die Eigenart und den Vort@il, daß ihrs Drehflügelblätter
von auBen
durch Verschwenken verstellbar sowie in jeder gewünschten Lage feststellbar sind.
Je eine Drehflügeleinheit ist mit waagerechter Achse an den sauberen Enden der beiden
Tragflügel angeordnet, eine dritte Einheit achsmittig zum Flugzeug am Ende seines
Rumpfes.
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Die beiden an den Enden der Tragflügel senkrecht und in gleichem Abstand
von der Flugachse mit zur Flugzeug-Längsa@hse paralleler Drehebene angebauten Drehflügeleinheiten
mit verschwenkbaren Drehflügelblättern, ebenso wie die am Rumpfende angeordnete
Drehflügeleinheit gleicher Gestaltung, jedoch mit zur Flugzeug-Längsachse um 90°
verwinkelter Dreh ab ans werden vom gleichen Motor jedoch unter Zwischenschaltung
von gesonderten Untersetzungagetrieben, gegebenenfalls sogar veränderlichen, angetrieben
und vom Führersitz aus gesteuert.
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Dabei ist jede der drei Drehflügeleinheiten sowohl für die Erzeugung
des Auftrieb wie des Worwsrtstriebes bestimmt und hierzu mit den verechwenkbaren
DrehflUgelblättern auEgestattet.
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An jeder Drehflügeleinheit läßt sich die Stellung der Drehflügel von
außen unabhängig von einer anderen Dr ehflügeleinheit
verstellen
und feststellen. Dabei sind drei Positionen maßgebend, weil sie jeweils eine andere
Wirkung hervorrufen: a) Die Drehflügelblätter liegen in der Drehebene der Drehflügeleinheit.
Ihre Lage ist demnach unverwinkelt: Es wird weder ein Auftrieb noch ein Vorwärtstrieb
erzeugt. Diese Stellung ist für das Verharren des Flugzeuges am Boden, also vor
dem Start und nach der Landung wesentlich.
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b) Die Drehflügelblätter sind aus der unverwinkelten Lage um 900 verschwenkt.
Sie nehmen damit ihre größte Verwinkellage ein. Die Drehflügelblätter treffen mit
ihrer vollen Fläche rechtwinklig auf die von ihnen berührte Luft auf: Das Drehflügelblatt,
die Drehflügeleinheit sowie ihre Halterung zusammen mit dem Flugzeug erfahren einen
senkrechten Auftrieb.
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c) Die Drehflügelblätter liegen in einer Zwischenlage zwischen Position
1 und 2: Das Drehflügelblatt, die Drehflügelainheit sowie das Flugzeug erfahren
neben einem anteiligen Auftrieb gleichzeitig eine Antriebskomponente in der AuSerung
als VorwËrtstrisb.
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Allerdings ist zu beachten, daß die Verschwenkung der Drehflügelblätter
in die Position b) (900) oder c) (Zwischenlage) nicht auf der gesamten Kreisfläche
der Drehflügeleinheit erfolgt, sondern jeweils nur auf einem Teilsektor, d.h. bis
höchstens Lu einem Drehwinkel von 1800. im Bereich des restlichen Drehwinkels von
1800 kehren die Drehflügelblätter jedesmal in die Position 1, d.h. in die unverwinkelte
Ausgangslage, zurück. Dabei wird die Verschwenkung der Drehflügelblätter aus er
Position a) in die Position b) oder c) innerhalb eines vollen Umlaufes automatisch
durch Einrichtungen innerhalb des Haltekopfes für die Drehflügelblätter besorgt
und läuft i BerEich der Drehebene auf der Kreishälfte ab, in der sich die Drehflügel
von oben nach unten bewegen.
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Am gesamten Flugzeug sind insgesamt drei Drehflügeleinheiten vorgesehen
und über drei Wellen getrennt voneinander durch den gleichen Motor angetrieben.
Gegebenenfalls sind zwischen Motor und Drehflügeleinheit verstellbare Getriebe eingeschaltet.
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Die Steuerung der Drehflügelpositionen 1 bis 3 wird ueber Drahtseile
oder Gestänge vom Führersitz aus besorgt, wobei diese Verstellorgane (Seil oder
Gestänge) in den
Haltekopf jeder Crehflügeleinheit einmünden, in
dem die Drehflügelblätter über eine Schwenkwelle verschwenkbar gelagert sind.
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Im einzelnen besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß im Rahmen des
Antriebsaggregates für Flugzeuge Drehflügeleinheiten in der Weise benutzt werden,
daß an den beiden Tragflügelenden und an dem Rumpfende des Flugzeuges jeweils eine
angetriebene, in vertikaler Ebene kreisende Drehflügeleinheit angeordnet ist, wobei
jede Drehflügeleinheit zwei oder mehrere, von außen stufenlos einstall- und verschwenkbare
Drehflügelblätter aufweist.
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Dabei sind die Drehflügelblätter jeweils auf einer in der Drehebene
sich erstreckenden Schwenkachse schwenkbeweglich gehaltert, wobei die Lagerungen
der Schwenkachsen in einem am Ende der Antriebswelle mit dieser fest verbundenen
Haltekopf angeordnet sind.
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Weiterhin ist im Haltekopf für die einzelnen Schwenkachsen jeweils
ein Schlitz angeordnet, dergestalt, daß die einzelnen Drehflügelblätter zwischen
0 und 900 verechwenkbar sind und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Schwenkwinkel
zwischen 0 und 900 in den eingestellten Winkellagen arretieren.
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Außerdem sind für die an den Flügel enden des Flugzeuges angeordneten
beiden Drehflügeleinheiten vom Führersitz aus unabhängig voneinander bedienbare
Steuereinrichtungen für die Höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit
vorgesehen.
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Für die am Rumpfende angeordnete Drehflügeleinheit ist eine vom Führersitz
aus zu bedienende Steuereinrichtung für die Höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit
vorgesehen.
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SchlieBlich wird bemerkt, daB die in dem Haltekopf untergebrachten
Steuerorgane für die Verdrehung der Schwenkwelle einschließlich ihrer Flügelblätter
durch innerhalb der Antriebswelle geführte Seilzüge oder Betätigungsstangen bis
zum Führersitz angeordnet sind.
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Die Vorteile des erfindungsgemäsen Gegenstandes gegenüber den zur
Zeit üblichen Antriebsaggregaten für Luftfahrzeuge bestehen darin, daß in ihr das
dynamische Flugprinzip des durch Motor mit Propeller oder Düsen angetriebenen Flugzeuges
mit den typischen Eigenarten des Hubschrauberprinzipes - Senkrechtstart - vereinigt
ist. So wird die Flug-und Schwebefähigkeit des Flugzeuges mit dem erfindungsgemäßen
Antriebsaggregat einerseits durch das Vorhandensein
von Tragflügeln
sowie andererseits durch das Vorhandensein eines mehrteiligen Vorwärtstriebes sichergestellt.
Dabei resultiert der Vorwärtstrieb bevorzugt aus dem Antriebsanteil der em Rumpfende
angebauten Drehflügeleinheit, sobald deren Drehflügel in die Verschwenkstellung
gesteuert wird. Zusätzlich hierzu entsteht - als Summand aus der mehrteiligen Wirkung
-ein axialer Worwärtstrieb auch durch die beiden an den Flügel enden angebauten
Drehflügeleinheiten, sobald deren Drehflügelblätter sich ebenfalls in der verstellbaren
Position 3 befinden. Der Vortrieb wird auf diese Weise durch drei Vortriebquellen
verwirklicht, wobei die Drehflügeleinheit am Rumpfende den Hauptanteil der axialen
Vorwärtstriebkraft liefert, zu dem die entsprechenden Anteile der seitlichen Drehflügeleinheiten
an den äußeren Enden der Tragflächen hinzukommen. Eine solche Summierung von Antriebskraften
in axialer Richtung ermöglicht es entweder, besonders schnell zu fliegen oder bei
Verzicht auf Geschwindigkeit, mit kleinen Drehflügeleinheiten auszukommen.
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Dies letztere ist nicht unwesentlicht, weil der Durchmesser der Drehflügeleinheiten
mit der Bauhöhe des Flugzeuges in Relation steht und sich auf die Entstehungakosten
ausS t.
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Als vorteilhaft ist bei der Erfindung weiterhin anzusehen, daß durch
die beiden Drehflügeleinheiten an den Flügelenden sich dann die Möglichkeit zur
Kurvensteuerung des Flugzeuges ergibt, wenn beide Drehflügeleinheiten mit verschiedenen
Schwenkwinkeln der Flügelblätter gefailren werden. In einem solchen Falle wird die
Rumpfspitze nach rechts oder links ausgelenkt, also die Flugrichtung gesteuert.
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Neben den geschilderten Vorteilen für den Vorwärtsflug, resultierend
aus der dynamischen, auf die Tragflügel wirkenden Tragkräften der atmosphärischen
Luft, liegt in der Erfindung auch die Möglichkeit zum Senkrecht-Start eingeschlossen,
analog den Vorgängen bei einem Hubschrauber.
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So bietet summarisch die vorliegende Erfindung für den Flugverkehr
einen beachtenswerten Vorteil, indem er Senkrechtstart, wie bei Hubschraubern, und
schnellen Uorwärtsflug, wie bei Tragflügelflugzeugen, in einer Baueinheit zusammenfaßt.
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Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung des erfindungagemäßen
Gegenstandes, von dem ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Flugzeug in Draufsicht mit den angebauten
Drehflügeleinheiten, Fig. 2 das Flugzeug nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 3 die
Drehflügeleinheit mit drei Drehflügelblättern als Seitenansicht und Fig. 4 die Drehflügeleinheit
mit drei Drehflügelblättern als Ansicht von vorn, in Flugstellung, d.h. mit verwinkelten
Drehflügelblättern.
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An den Enden 1 der beiden Tragflügel (Fig. 1) einerseits sowie am
Rumpfende 2 des Flugzeuges andererseits sind jeweils eine Drehflügeleinheit 3 fest
angebaut. Uon dem Rumpfinnenraum 11 des Flugzeuges führt zu jeder der drei Drehflügeleinheiten
3 eine Antriebswelle 4. Sämtliche drei Antriebswellen erhalten über die zentrale
Antriebswelle 4 ihren Antrieb von dem nicht dargestellten Flugzeugmotor, eingebaut
in den Rumpf 10/11 des Flugzeuges.
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Jede der drei Drehflügeleinheiten 3 besteht aus ihrer Antriebswelle
4 Diese erstreckt sich vom Rumpfinnenraum 11 in unmittelbarer Nähe des Führersitzes
10 bis in den Innenraum des Haltekopfes 9 einer jeden Drehflügeleinheit
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und ist dort drehbar gelagert. Sie überträgt ihre von dem nicht dargestellten Motor
erzeugte Drehbewegung durch Vermittlung von im Haltekopf 9 eingebauteq' nicht dargestellte*Drehmoment-ÜbertragungsgliedeIltund
Steuerorgane auf die drei Schwenkwellen 8 für die Drehflügelblätter 7, die im Haltekopf
9 in gleichem Winkelabstand gehalten und gelagert sind, Mit jeder Schwenkwelle 8
ist das Drehflügelblatt 7 fest verbunden.
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Jedes Drehflügelblatt 7 ist um 900 aus der horizontalen bis in die
vertikale Lage verschwenkbar. Vom Innern des Haltekopfes 9 aus wird diese Schwenkbewegung
eingeleitet und gesteuert, wobei der in jedes Drehflügelblatt 7 eingebaute Verschwenkstift
12 als Bewegungselement für das Drehflügelblatt 7 dient und in einem auf dem Mantel
des Haltekopfes 9 eingebrachten, bogenförmigen Schlitz 13 geführt wird.
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Im Innern des Haltekopfes 9 sind nicht dargestellte, einstellbare
Rastereinrichtungen vorgesehen, die einerseits den Verschwenkungswinkel der DrehflügelblStter
7 von dem Größtausschlag von 900 für den Auftriebavorgang auf einen maximalen Vortriebseffekt,
beispielsweise von 450, begrenzen und andererseits dafür sorgen, daß im Verlauf
einer
vollen Umdrehung der Drehflügeleinheit 3 um 360° die Verschwenkung der Drehflügelblätter
7 von einem Verschwenkwinkel von 900 für den senkrechten Auftrieb des Flugzeuges
auf max. 450 für seinen horizontalen Vorwärtstrieb ausschließlich und lediglich
im Ablauf einer halben Umdrehung der Drehflügeleinheit 7, d.h. entsprechend einem
Drehwinkel von 1800, vor sich geht und aufrechterhalten wird. Während der restlichen
Drehbewegung der Drehflügeleinheit um 1800 kehren die Drehflügelblätter 7 in ihre
unter Pos. a) beschriebene Ausgangelage zurück, @.h. sie versehwenken zurück in
die Drehebene der Drehflügeleinheit 3 und verharren in dieser bis zum nächsten Ausschlag.
Auf diese Weise ist im Verlauf einer vollen Umdrehung der Drehflügeleinheit 3, ausgeführt
durch die Antriebswelle 4, ein Aus- und Einschwenken der Drehflügelblätter 7 vermittels
ihrer Schwenkwelle 8 bemerkbar.
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Vom Rumpfinnenraum 11 führen aus unmittelbarer Nähe des Führersitzes
10 Steuerkabel bzw. Steuerstangen bis in den Innenraum des Haltekopfes 9, um vom
Führersitz 10 aus Steuerbewegungen zur Versirklichung des Verschwenkungsvorganges
ausüben zu können. Da der Verschwenkungsvorgang innerhalb des Haltekopfes 9 im Takte
der Umdrehung der Drehflügsleinheit 3 an sich automatisch abläuft, sind solche zusätzliche
Steuerungsmaßnahmen als Steuerungeeingriffe nur erforderlich, wenn an den Drehflügslein
heiten
3 der Flügelenden 1 des Luftfahrzeuges eine Korrektur erforderlich werden sollte.
Eine solche Korrektur würde bei einem Geradeausflug zur Folge haben, daß im Falle
einer unterschiedlichen Verwinkelung der Drehflügelblätter 7 auf der rechten und
linken Flugzeugseite eine Kurvensteuerung für das Flugzeug zusätzlich geschaffen
wird Diese Zusatzateuerung dürfte im Hinblick auf die Beweglichkeit des Flugzeuges
eine vorteilhafte,zusätzliche Lösung sein.