DE2726386A1

DE2726386A1 - Aerodynamischer auftriebserzeuger fuer flugzeuge

Info

Publication number: DE2726386A1
Application number: DE19772726386
Authority: DE
Inventors: Harry Shaw
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1976-06-16
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1977-12-22
Also published as: FR2354923A1; GB1566276A; US4113205A; JPS5327997A

Description

PATENTANWALT

ing. K. HOLZEB

WBLeEB-8TRA88B 14

8900 AUOSBUBO

S1647S TBLRX S33C02 paial i

M. 595

Augsburg, den 6. Juni 1977

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, Whitehall, London SWl, England

Aerodynamischer Auftriebserzeuger für Flugzeuge

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- Sr- G

Die Erfindung betrifft einen aerodynamischen Auftriebserzeuger für Flugzeuge.

Der Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich, auf kleine, vertikal startende und landende Flugzeuge.

Gegenwärtig finden für eine breite Vielfalt von Anwendungszwecken zahlreiche Formen von vertikal start- und landefähigen Flugzeugen Anwendung. Das bekannteste Beispiel eines vertikal start- und landefähigen Flugzeuges ist der Helikopter. Jedoch ist auch der kleinste Helikopter sehr lärmerzeugend, was seinen Grund darin hat, daß die den Auftrieb erzeugenden Rotorblätter sich an ihren Spitzen mit extrem großer Relativgeschwindigkeit gegenüber der Luft bewegen. Dies führt zu örtlichen Stoßwellen an den Rotorspitzen. Helikopterrotoren sind darüberhinaus extrem komplizierte Mechanismen und besitzen einen vergleichsweise schlechten V/irkungsgrad, da die inneren und äußeren Rotorblattteile wegen der relativ geringen Geschwindigkeit bzw. wegen der Blattspitzeneffekte vergleichsweise wenig zum Auftrieb beitragen. Die bekannteste der übrigen Bauarten vertikal start- und landefähiger Flugzeuge ist diejenige, bei welcher ein Gasturbinentriebwerk

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eines mehr oder weniger konventionell ausgebildeten Flugzeugs mit Schwenkdüsen ausgerüstet ist, welche die Möglichkeit der Erzeugung eines Vertikalschubes eröffnen. Diese Flugzeugbauart ist extrem laut und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Auftriebserzeuger zu schaffen, der den Bau kleiner und extrem geräuscharmer, vertikal start- und landefähiger Flugzeuge erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Die Tragflügel sind vorzugsweise zwischen den beiden Zahnriemen angeordnet. Sie können auch mindestens teilweise an der vom einen Zahnriemen abgewandten Seite des anderen Zahnriemens von diesem und vom einen Zahnriemen wegragend angeordnet sein.

Auch die andere Welle kann antreibbar sein und ist in diesem Fall drehfest mit den beiden ihr zugeordneten Zahnrollen verbunden. Alternativ dazu kann die andere Welle feststehen, wobei die ihr zugeordneten Zahnrollen

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frei drehbar auf dieser Welle angeordnet sind.

Die Zahnrollen beider Wellen können gleiche oder auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Die Zahnriemen können aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein, wobei beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern zur Verstärkung des Kunststoffs geeignet sind.

Die Tragflügel weisen aus nachstehend noch beschriebenen Gründen vorzugsweise keine Wölbung auf und bestehen beispielsweise aus leichtem Kunststoff.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines mit Auftriebserzeugern nach der Erfindung ausgerüsteten Flugzeugs sind zwei solche Auftriebserzeuger beiderseits des Rumpfes symmetrisch angeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Flugzeug nach der Erfindung,

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Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Flugzeugs,

Fig. 3 als Einzelheit eine Zahnrolle und

einen Abschnitt eines darübergeführten Zahnriemens, und

Fig. h im einzelnen die Befestigung eines

Tragflügels an den Zahnriemen und die Einrichtung zur Anstellwinkelverstellung der Tragflügel.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein vertikal startfähiges Flugzeug einen Rumpf 10 mit einem Cockpit 11, ein Triebwerk 12 und zwei Auftriebserzeuger 13 auf. Einer der Auftriebserzeuger 13 wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Eine erste, am Rumpf 10 angeordnete und vom Triebwerk 12 antreibbare Welle lh trägt eine erste Rolle und eine zweite Rolle 16 (Fig. 2). Eine zweite, am Rumpf 10 angeordnete Welle 17 verläuft parallel zur ersten Welle lh und trägt wiederum eine (nicht sichtbare) erste Rolle 18 und eine zweite Rolle 19 (Fig. 2). Die Rollen 15 und 18 und die Rollen 16 und 19 liegen

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- *r-/O

jeweils in der gleichen Ebene.

Jede der Rollen 15, 16, 17 und 19, von denen die Rolle 15 in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist, ist an ihrem Umfang gezahnt, wie bei 20 gezeigt ist. Ein endloser Riemen 21 läuft über die Rollen 15 und 18 und ein weiterer endloser Riemen 22 läuft über die Rollen und 19. Jeder der beiden Riemen 21 und 22 ist mit einer zur Zähnung der Rollen 15 und 18 bzw. 16 und komplementären Zähnung 23 versehen. Außerdem sind an beiden Riemen 21 und 22 Ösen 24 gebildet, die entlang der Riemen gleichmäßige Abstände aufweisen, und die beiden Riemen 21 und 22 sind derart relativ zueinander positioniert, daß ihre ösen 24 jeweils miteinander fluchten.

In jedem ösenpaar 24 der beiden Riemen ist ein Drehzapfen 25 (Fig. 4) drehbar gelagert. Auf jedem Drehzapfen ist ein zwischen den beiden Riemen 21 und verlaufender, wölbungsloser Tragflügel 26 (Fig. 1) angeordnet, welcher der Klarheit halber in Fig. 4 weggelassen ist. Außerdem ist an der Außenseite des Riemens 22 jeweils ein weiterer, ebenfalls wölbungsloser Tragflügel 27 angeordnet. Die beiden Tragflügel 26 und 27 weisen vorzugsweise, jedoch nicht not-

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wendigerweise identische Querschnittsformen auf.

An einer über die Innenseite des Riemens 21 hinausragenden Verlängerung jedes Drehzapfens 25 ist ein Hebel 29 befestigt. An dem vom Drehazpfen 25 entfernten freien Ende dieses Hebels 29 ist drehbar ein Gleitstein befestigt, der in einem als im Querschnitt U-förmige Führungsschiene 31 ausgebildeten kontinuierlichen Teil gleitet, das im wesentlichen dem Verlauf der Riemen 21 und 22 folgt. Die Führungsschiene 31 wird von Halteelementen 32 getragen, die über ein in Fig. lediglich grob durch gestrichelte Linien 33 angedeutetes Steuersystem mit einem Steuerknüppel 3¹J in Verbindung stehen.

Im Betrieb treibt das Triebwerk 12 die Welle I¹* an, welche eine Drehung der Rollen 15 und 16 herbeiführt und so die Antriebsriemen 21 und 22 antreibt, wodurch die Tragflügel relativ zur Umgebungsluft bewegt werden. Durch entsprechende Bewegung des Steuerknüppels 3^ kann die Führungsschiene 31 relativ zu den Riemen 21 und 22 angehoben werden, wodurch die Hebel 29 geschwenkt und foglich die Drehzapfen 25 gedreht werden, wodurch die Tragflügel 26 und 27 auf einen positiven Anstellwinkel eingestellt werden. Infol-

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Hl

gedessen wird Auftrieb erzeugt, der mit zunehmendem Anstellwinkel der Tragflügel größer wird (sofern der kritische Anstellwinkel nicht überschritten wird). Es ist einzusehen, daß bei dieser Anordnung, bei welcher die Tragflügel wölbungslos sind, mit Ausnahme der jeweils gerade über die Rollen laufenden Tragflügel sämtliche Tragflügel Auftrieb erzeugen. Vorzugsweise ist die Führungsschiene 31 so ausgebildet, daß die jeweils über die Rollen laufenden Tragflügel den Anstellwinkel Null aufweisen. Schätzungsweise wird mit zwei Auftriebserzeugern 13, bei welchen die Rollen jeweils einen Durchmesser von 0,60 m und einen Mittenabstand von 3 m aufweisen und die gesamte Spannweite der Tragflügel 26 und 27 etwa 0,90 m und die Bewegungsgeschwindigkeit der Tragflügel etwa 30 m/s beträgt, eine Auftriebskraft von mehr als 180 kp erzielt.

Vorzugsweise sind die beiden Auftriebserzeuger schwach V-förmig am Rumpf 10 angeordnet, wobei die Steuerung um die Hochachse durch Konzentration der Auftriebskräfte an diagonal gegenüberliegenden Ecken möglich ist. Es leuchtet ein, daß der Steuermechanismus so ausgebildet sein sollte, daß ein Kippen der Führungsschienen 31 relativ zu den Riemen 21 und 22 möglich ist. Die Steuerung um die Längsachse kann durch asymme-

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4b

trische Auftriebssteuerung erfolgen.

Das oben rait Bezug auf die Fig. 1 bis ¹J beschriebene Ausführungsbeispiel kann in vieler Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Welle drehbar im Rumpf 10 gelagert und die Rollen 18 und können drehfest mit ihr verbunden sein. Alternativ dazu kann die Welle 17 feststehend sein und die Rollen und 19 können frei drehbar auf dieser Welle sitzen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, so einfach wie möglich gehalten. Es ist ersichtlich, daß mit zusätzlichem Aufwand und komplizierterer Gestaltung beträchtlich größere und kompliziertere Flugzeuge gebaut werden können. Beispielsweise könnte eine am Rumpf 10 befestigte und die vorderen und hinteren Teile des Mechanismus verkleidende Konstruktion eine außerhalb der Tragflügel 27 gelegene Versteifung tragen. Alternativ dazu kann eine Mehrzahl von Auftriebserzeugern 13 in Ausschnitten herkömmlicher Tragflügel eingebaut werden, was den Bau größerer Flugzeuge ermöglicht.

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Der Vortrieb kann bei einem Plugzeug nach der Erfindung einfach durch Neigung des gesamten Plugzeugs relativ zum Erdboden erzielt werden, wie es auch bei Helikoptern der Fall ist, oder es können zusätzliche Vortriebsorgane wie beispielsweise ein Propeller Anwendung finden, die vom Triebwerk 12 oder einem Zusatztriebwerk oder sogar vom Abgas des Triebwerks angetrieben werden.

Es ist einzusehen, daß, da die Tragflügel mit vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeiten arbeiten, sehr wenig aerodynamische Geräusche erzeugt werden. Auch das Triebwerk 12 kann weitgehend schallgedämpft werden, insbesondere, wenn bei kleinen Flugzeugen Antriebsmaschinen mit innerer Verbrennung verwendet werden.

Zur Erleichterung der Herstellung der Auftriebserzeuger und der Wartung des Flugzeugs, an welchem die Auftriebserzeuger angeordnet sind, können die Wellen 14 und 17 an einem starren Teil 50 (Fig. 2) befestigt sein, welches am Rumpf 10 montiert oder von diesem abgenommen werden kann.

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/ir

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Iy Aerodynamischer Auftriebserzeuger für Flugzeuge, gekennzeichnet durch zwei zueinander parallele Wellen (14, 17), von denen eine (14) angetrieben ist und auf denen jeweils mit gegenseitigem Axialabstand zwei Zahnrollen (I5, 16, 18, 19) angeordnet sind, von denen jeweils eine Rolle der einen Welle mit einer Rolle der anderen Welle koplanar ist, weiter durch zwei endlose Zahnriemen (21, 22), die jeweils über ein koplanares Rollenpaar der beiden Wellen geführt sind, und durch eine Vielzahl von an jedem der beiden Zahnriemen angeordneten Tragflügeln (26, 27) mit veränderlichem Anstellwinkel sowie durch Mittel (29, 31) zur Anstellwinkelveränderung der Tragflügel.
2. Auftriebserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (26) mindestens teilweise zwischen den beiden Zahnriemen (21, 22) angeordnet sind.
3. Auftriebserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (26, 27) mindestens teilweise an der vom einen Zahnriemen (21) abgewandten Seite des anderen Zahnriemens (22) von diesem wegragend angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (29, 31) zur Anstellwinkelveränderung der Tragflügel (26, 27) ein kontinuierliches, im wesentlichen dem Verlauf der Zahnriemen (21, 22) folgendes und relativ zu den Zahnrollen (15, 16, 18, 19) bewegbares Teil (31) sowie die Tragflügel mit diesem Teil verbindende Glieder (29) aufweisen.
5. Auftriebserzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tragflügel (26, 27) an einem Drehzapfen (25) befestigt ist, der in einer mit dem jeweils betreffenden Zahnriemen (21, 22) einstückig ausgebildeten öse (2¹I) drehbar gelagert ist und an welchem ein Hebel (29) befestigt ist, dessen freies Ende durch das genannte kontinuierliche Teil (3D zwangsläufig geführt ist.
6. Auftriebserzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierliche Teil (31) als im Querschnitt U-förmige Führungsschiene ausgebildet ist und daß der am Drehzapfen (25) befestigte Hebel (29) jedes Tragflügels (26, 27) an seinem freien Ende einen drehbar befestigten, in der Führungsschiene gleitenden Gleitstein (30) trägt.

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7. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die andere Welle (17) angetrieben und drehfest mit den ihr zugeordneten Zahnrollen (18, 19) verbunden ist.
8. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die andere, nicht

angetriebene Welle (17) feststeht und die beiden ihr

zugeordneten Zahnrollen (18, 19) drehbar auf der Welle gelagert sind.
9. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnrollen (15, 16, 18, 19) beider Wellen (I¹I, 17) gleiche Durchmesser haben.
10. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemen (21, 22) aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
11. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemen (21, 22) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen.

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-H-
12. Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügel (26, 27) nicht gewölbt sind.
13. Flugzeug mit einem aerodynamischen Auftriebserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

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