DE2540865A1

DE2540865A1 - Antriebsaggregat fuer flugzeuge

Info

Publication number: DE2540865A1
Application number: DE19752540865
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Med Haeusser
Original assignee: HAEUSSER WILHELM DR MED DENT
Current assignee: HAEUSSER WILHELM DR MED DENT
Priority date: 1975-09-13
Filing date: 1975-09-13
Publication date: 1977-03-17
Also published as: FR2323578A1

Description

PATENTANWALT 48 BIELEFELD/WESTF.

Detmolder Straße 2S -1/We-

Dr. Idilhelm Haeusser, ^930 Detmold 17. Hiddeser Str. 188

Antrisbsaggregat Für Flugzeuge

Der Begenatand der Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsaggregat für Flugzeuge, bestehend aus Motor und von diesem über Getriebe und Antriebswelle angetriebenen ürehflügeleinheit.

Flugzeuge finden Einsatz als BBfordBrungsmittsl zur Fortbelüsgung in der Luft, üabei steht das Luftfahrzeug untBr dem Einfluß eines Auftriebes und eines VoruärtstriBbes.

Das flugzeug erhält bekanntlich seine Tragfähigkeit durch den auf die Tragflügel wirkenden dynamischen Auftrieb, der zusätzlich 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. Beim Flugzeug wird dieser Vorwärtstrieb durch den Zug oder Schub einer TrBibschrauba (Prapeller) mit horizontaler Antriebswelle bewirkt, die gleichzeitig auch indirekt durch die Querschnittsgestaltung der FlügBlform den dynamischen Auftrieb erzeugt. Dabei besteht das Antriebsaggregat für die Treibschraube aus einem Motor mit Getriebe und einer oder mehreren Antriebswellen entsprechend der Anzahl der Treibschrauben (Propeller).

Die vorliegende Erfindung verfolgt für die Erzeugung des Auftriebes und des uOrwärtstriebes einen gegenüber den bekannten Ausführungen neuartigen üieg, zur Lösung der Aufgabe, ein vorteilhaftes Antriebsaggregat für Luftfahrzeuge zu schaffen, das auch bei einem Tragflügelflugzeug einen senkrechten Aufstieg ermöglicht, wobei im Falle des Vorwärtsfliegens dia übliche Geschwindigkeit gewährleistet ist.

Im einzelnen besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß an den beiden Tragflügelendsn, quer zu denselben und an dem Rümpfende in Längsrichtung desselben jeweils eine angetrisbens, in vertikaler Ebens krBissnde DrEhflügeleinheit angeordnet ist, wobei jede DrehflügeleinhBit zwei odsr mehrere stufenlos einstsll- und verschwenkbare DrBhflügBlblättsr aufweist.

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Dabei sind die Drehflügelblättar 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.

Weiterhin ist im Haltekc-pf für die einzelnen Schwenkachsen jeweils ein Schlitz angeordnet, dergestalt, daß die einzelnen Drehflügelblätter zwischen G und 90° verschwenkbax sind und tuabei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Snhwenkwinkel zwischen D und 90 in den eingestellten Idinkellagen arretieren.

Außerdem sind für die an den Flügelenden des Flugzeuges angeordneten beiden Drehflügeleinheiten vom Führersitz aus unabhängig voneinander bedienbare Steuereinrichtungen für die Höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit vorgesehen.

Für die am Rumpfende angeordnete Drehflügeleinheit ist eine vom Führersitz aus zu bedienende Steuereinrichtung für die höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit vorge~ sehen.

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Schließlich wird bemerkt, daß die in dem Haltekopf untergebrachten Steuerbrgane für die Verdrehung der Schuenkwel-Ie einschließlich ihrer Flügelblätter durch innerhalb der Antriebswelle geführte Seilzüge oder Betätigungsstangen bis zum Führersitz angeordnet sind.

Die konstruktive Verwirklichung eines solchen neuartigen Lösungsweges besteht darin, daß ein Flugkörper in Gestalt eines Flugzeuges jeweils drei Antriebsaggregate aufweist und diese Antriebsaggregate außerdem als verstellbare Drehflügeleinheiten ausgebildet sind. Dabei bieten und verwirklichen diese Drehflügeleinheiten zusätzlich die Eigenart und den Vorteil, daß ihre Drehflügelblätter von außen durch Verschwenken verstellbar sowie in jeder gewünschten Lage feststellbar sind. Je eine Drehflügeleinheit ist mit waagerechter Achse an den äußeren Enden der beiden Tragflügel angeordnet, eine dritte Einheit achsmittig zum Flugzeug am Ende seines Rumpfes.

Die beiden an den Enden der Tragflügel senkrecht und im gleichen Abstand von der Flugachse mit zur Flugzeug-Längsachse paralleler Drehebene angebauten Drehflügeleinheiten mit verschwenkbaren Drehflügelblättern sowie die am Wumpfende angeordnete Drehflügeleinheit werden vom gleichen Motor, jedoch

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unter Zwischenschaltung υαη gesonderten Untersetzungsgetrieben, gegebenenfalls sogar veränderlichen, angetrieben und vom Führersitz aus gesteuert.

Dabei ist jede der drei Drehflügeleinheiten sowohl für die Erzeugung des Auftriebes wiB des Uorwärtstriebes bestimmt und hierzu mit den verschwenkbaren Drehflügelblättern ausgestattet.

An jeder Drehflügeleinheit läßt sich die Stellung der Drehflügel von außen unabhängig von einer anderen Drehflügeleinheit verstellen und feststellen. Dabei sind drei Positionen maßgebend, weil sie jeweils eine andere üJirkung hervorrufen:

a) Die Drehflügelblätter liegen in der Drehebene der Drehflügeleinheit. Ihre Lage ist demnach unverwinkelt. Ls wird weder ein Auftrieb noch ein Vorwärtstriä) erzeugt. Diese Stellung ist für das Uerharren des Flugzeuges am Boden, also vor dem Start und nach der Landung, wesentlich.

b) Die Drehflügelblätter sind aus der unverwinkelten Lage um yO^D verschuienkt. Sie nehmen damit ihre größte Verwinkellage ein. Die Drehflügelbiätter treffen mit ihter vollen Fläche rechtwinklig auf die von innen be-

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rührte Luft auf. Das Drehflügelblatt, die Drehflügeleinheit sowie ihre Halterung zusammen mit dem Flugzeug erfahren einen senkrechten Auftrieb.

c) Die Drehflügelblätter liegen in einer Zwischenlage zwischen Position 1 und 2. Das Drehflügelblatt, die Drehflügeleinheit sauie das Flugzeug erfahren neben einem anteiligen Auftrieb gleichzeitig eine Antriebskompanente in der Äußerung als Vorwärtstrieb.

Allerdings ist zu beachten, daß die Verschwenkung der Drehflügelblätter in die Position b) (90 ) oder c) (Zwischenlage) nicht auf der gesamten Kreisfläche der Drehflügeleinheit erfolgt, sondern jeweils nur auf einem Teilsektor, d.h. bis höchstens zu einem Drehwinkel von 180°. Im Bereich dES restlichen Drehwinkels von 180° kehren die DrehflügelblättBr jedesmal in die Position 1, d.h. in die unverwinkelte Ausgangslage,zurück. Dabei wird die Verschwenkung der DrehflügelblättBr aus der Position a) in die Position b) oder c) innerhalb eines wallen Umlaufes automatisch durch Einrichtungen innerhalb des Haltekopfes besorgt und läuft im Bereich der DrBhebene auf der Kreishälfte ab, in der sich die Drehflügel uon oben nach unten bewegen.

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Am gesamten Flugzeug sind insgesamt drei Drehflügeleinheiten vorgesehen und über drei Uellen getrennt voneinander durch den gleichen Motor angetrieben, ggf. sind zwischen Motor und Drehflügeleinheit verstellbare Getriebe eingeschaltet.

Die Steuerung der Drehflügelposition 1 bis 3 wird über Drahtseile oder Gestänge vom Führersitz aus besorgt, uobei diese Verstellorgane (Seil Dder Gestände) in den Haltekopf jeder Drehflügeleinheit einmünden, in dem die Drehflügelblätter über eine Schuenkuelle verschwenkbar gelagert sind.

Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung des erfindungsgemäßen 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 diB Drehflügeleinheit mit drei Drehflügelblättern als Seitenansicht und

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Fig. k die DrehflügEleinheit mit drei Drehflügelblättern ala Ansicht van vorn, in Flugstellung, d.h. mit verwinkelten QrehflügelblättBrn.

An den Enden 1 dBr beiden Tragflügel einerseits sowie am RumpfBndB 2 dea Flugzeuges andererseits sind jeweils eine Drehflügeleinheit 3 fest angebaut. Uon dem Rumpfinnenraum 11 des Flugzeuges führt zu jeder der drei Drehflügeleinheiten 3 eine Antriebswelle U. Sämtliche drei Antriebswellen erhalten über diB zentrale Antriebswelle k ihren Antrieb von dem nicht dargestellten Flugzeugmotor, eingebaut in dem Rumpf 1D/11 des Flugzeuges. Alle Drehflügeleinheiten 3 haben eine gemeinsame Drehrichtung, und zwar in Flugrichtung.

Jede der drei Drehflügeleinhsiten 3 besteht aus ihrer Antriebswelle h. Diese erstreckt sich für die seitlichen Drehflügeleinheiten 5 vom Rumpfinnenraum 11 in unmittelbarer Nähe dBS Pilotensitzes 1D bis in den Innenraum des HaI-tekopfes 9 der seitlichen Drehflügeleinheit 3 und ist dort drehbar gelagert. Sie überträgt ihre van dem nicht dargestellten Motor erzeugte Drehbewegung durch Uermittlung von im Haltekopf 9 eingebauten, nicht dargestellten urehmoment-Ubertragungsgliedern und hteuerorganB auf die drei Schwenk-

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wellen 8 Für die DrehflügelblMtter 7, die im Haltekopf 9 in .gleichem üJinkBlabstand gehalten und gelagert sind. Mit jeder Schuenkujelle 8 ist das Drehflügelblatt 7 fest verbunden. Die Kraftübertragung zur heckseitigen Urehflügeleinheit 3 ist anders gelagert, und zwar unter Veruendung van Übersetzungsgetrieben bekannter Art.

jedBs Drehflügelblatt 7 ist um 90° aus der horizontalen bis in die vertikale Lage verschuiBnkbar. Vom Innern des Haltekopfes 9 aus uiird diese bchiuenkbeujegung eingeleitet und gesteuert, uiDbei der in jedes DrBhflügelblatt 7 eingebaute VerschuiBnkstift 12 als Beugungselement für das Drehflügelblatt 7 dient und in einem auf dem Mantel des Haltekopfes 9 eingebrachten, bogenförmigen Schlitz 13 geführt uiird.

Im Innern des Haltekopfes 9 sind nicht dargestellte einstellbare Raetereinrichtungen vorgesehen, die einerseits den Uerschuienkungeujinkel der Drehflügelblätter 7 von dem Größtausschlag von für den Auftriebsvargang auf einen maximalen Vortriebseffekt, beispielsweise von *+5^D, begrenzen und andererseits dafür sorgen, daß im Verlauf einer vollen Umdrehung der DrehflügeleinhBit 3 um J6ü° die Verschwenkung der DrBhflügelblStter 7 von einem Verschuienkuinkel von 90 für den senkrechten Auftrieb

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des Flugzeuges auf max. k5^a für seinen horizontalen Uorwärtstrieb ausschließlich und lediglich im Ablauf einer halben Umdrehung der Drehflügeleinheit 7, d.h. entsprechend einem Drehminkel von 180°, vor sich geht und aufrechterhalten uird. Während der restlichen Drehbewegung der Drehflügeleinheit um 160° kehren die Drehflügelblätter 7 in ihre unter Position a) beschriebene Ausgangslage zurück, d.h. sie verschwenken zurück in die DrehBbene der Drehflügeleinheit 3 und verharren in dieser bis zum nächsten Ausschlag. Auf diesB Weise ist irn l/erlauf einer vollen Umdrehung der Drehflügeleinheit 3, ausgeführt durch die Antriebswelle 4, ein Aus- und Einschwenken der DrBhflügelblätter vermittels ihrer SchwBnkwelle 8 bemerkbar.

l/am Rumpfinnenraum 11 führen aus unmittelbarer Nähe des Pilotensitzes 10 Steuerkabel bzw. Steuerstangen bis in den Innenraum des Haltekopfes 9, um vom Pilotensitz 10 aus Steuerbewegungen zur Verwirklichung des VerschwBnkungsvorgangea ausüben zu können. Da der Uerschuenkungsvorgang innerhalb des Haltekopfes 9 im Takt der Umdrehung der Drehflügeleinheit 3 an sich automatisch abläuft, sind solche zusätzliche Bteuerungsmaßnahmen als Steuerungseingriffe nur erforderlich, wenn an den Drehflügeleinheiten 3 der Flügelenden 1 des Luftfahrzeuges eine Korrektur erforderlich wer den sollte.

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Eine solche Korrektur würde bei einem üeradeaueflug zur Folge haben, daß im Falle einer unterschiedlichen Veruinkelung der DrehflügelblMtter 7 auf der rechten und linken Flugzeugaeite eine Kurvensteuerung für das Flugzeug zusätzlich geschaffen wird. Diese Zusatzsteuerung dürfte im Hinblick auf die Beweglichkeit des Flugzeuges eine vorteilhafte, zusätzliche Lösung SBin.

Die Vorteile des erfindungsgemäBBn Gegenstandes gegenüber dBm zur Zeit üblichen Antrisbsaggregaten für Luftfahrzeuge bestehen darin, daB in ihr das dynamische Flugprinzip des durch Motor mit Propeller oder Düsen angetriebenen Flugzeuges mit den typischen Eigenarten dsB Hubschrauberprinzipes - Senkrechtstart - vereinigt ist. Bo wird die Flug- und Schuiebefähigkait des Flugzeuges mit dem erfindungsgemMBen Antriebsaggregat einerseits durch das Vorhandensein von Tragflügeln sowie andererseits durch das Vorhandensein eines mehrteiligen Varuärtstriebes sichergestellt. Dabei resultiert der Uarwärtstrieb bevorzugt aus dem Antriebsanteil der am Rumpfende angebauten Drehflügeleinheit, sobald daren Drehflügel in die Uerschuienkstellung gesteuert wird. Zusätzlich hierzu entsteht - als Summand aus der mehrteiligen Wirkung - ein axialer Voruärtstrieb auch durch die beiden an den Flügslenden angebauten

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DrBhflügelsinheiten, sobald deren Drehflügelblätter sich ebenfalls in der verstellbaren Position 3 befinden. Der Vortrieb wird auf diese Weise durch drei VortriebsquellBn verwirklicht, wobei die DrehflügeleinhBit am Rumpfende den Hauptantsil der axialen Vorwärtstriebkraft liefert, zu dem die entsprechenden AntBile der seitlichan Drahflügeleinheiten an den äußeren Enden der Tragflächen hinzukommen.Eine solche Summieru*-ng von Antriebakräften in axialer Richtung ermöglicht es, entweder besonders schnell zu fliegen oder bei Verzicht auf Geschwindigkeit mit kleinen Drehflügel-Binheiten auszukommen. Dies letztere ist nicht unwesentlich, üjeil der Durchmesser der Drehflügeleinheiten mit der Bauhöhe des Flugzeuges in Relation steht und sich auf diB Entstehungskosten auswirkt.

Als vorteilhaft ist bei der Erfindung weiterhin anzusehen, daB durch die beiden DrehflügslBinheltsn an den Flügelinden sich dann die Möglichkeit zur Kurvensteuerung des Flugzeuges ergibt, wenn beide Drehflügeleinheiten mit verschiedenen Schwenkwinkeln der Flügelblätter gefahren werden. In einem solchen Fall wird die Rumpfspitze nach rechts oder links auBgelenkt, also die Flugrichtung gesteuert.

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dan 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 üenkrBcht-Start eingeschlossen, analog den Vorgängen bei einem Hubschrauber.

ao bietet summarisch die vorliegende trfindung für den Flugverkehr Binen beachtenswerten Vorteil, indem er üankrechtstart, mis bei Hubschraubern, und schnellen Vorwärtsflug, uiie bei Tragflügelflugzeugen, in einer Baueinheit zusammenfaßt.

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Claims

Patentansprüche

(j/ Antriebsaggregat für Flugzeuge, bestehend aus Motor und von diesem über Getriebe und Antriebswelle angetriebenen Drehflügeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Tragflügelenden (1) quer zu denselben und an dem Rumpfende (2) in Längsrichtung desselben jeweils eine angetriebene, in vertikaler Ebene kreisende Drehflügeleinheit (3) angeordnet ist, wobei jede Drehflügeleinheit (3) zwei oder mehrere stufenlos einstell- und verschwenkbare ürehflügelblätter (7) aufweist.

2) Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehflügelblätter (.7) jeweils auf einer in der Drehebene sich erstreckende Schwenkachse (ü) schwenkbeweglich gehaltert sind, wobei die Lagerungen dBr Schwenkachsen (8) in einem am Ende der Antriebswelle (O mit dieser fest verbundenen Haltekopf (9) angeordnet sind.

3) Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, -dadurch gekennzeichnet, daß im Haltekopf (9) für die einzelnen Schwenkachsen (8) jeweils ein

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Schlitz (13) angeordnet ist, dergestalt, daß die einzelnen Drehflügelblätter (7) zwischen d und 90° verschwenkbar sind und uiabai Einrichtungen vorgesehsn sind, die die Schwenkwinkal zwischen ο und 90° in dsn eingestellten ülinkellagen arretieren.

if) Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 biB 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die an den Flögelenden (1) des Flugzeuges angeordneten beiden DrBhflügeleinheiten (3) vom Führersitz (10) aus unabhängig voneinander bedfenbare Steuereinrichtungen für diB Höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit vorgesehen sind.

5) Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB für die am Rümpfende (2) angeordnete DrehflügBleinheit (3) eine vom Führersitz (1Ü) aus zu bedienende Steuereinrichtung für die Höhen- und Seitensteuerung sowie Fluggeschwindigkeit vorgesehen ist.

6) Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Haltekopf (9) untergebrachten Steusrorgane für die l/erdrehung dBr Schiuenkwelle (8) einschließlich ihrer FlügelblMtter (7) durch innerhalb der Antriebswelle (*t) geführte Seilzüge oder Betätigungsstangen bis zum Führersitz (10) angeordnet'sind.

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