DE3211039C2 - Unbemanntes ferngesteuertes Luftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein unbemanntes ferngesteuertes Luftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein auf die Anmelderin zurückgehendes, bekanntes unbemann­ tes Luftfahrzeug (GB-Buch: Jane′s All the World Aircraft, 1975/76, S. 532) weist einen sanduhrförmigen Körper mit drei vertikal übereinander angeordneten Abschnitten auf. Hierbei sind im obersten Körperabschnitt eine Antriebsma­ schine sowie im mittleren Körperabschnitt zwei vertikal im Abstand übereinander angeordnete und entgegengesetzt dre­ hende Rotoren vorgesehen. Darüber hinaus ist im unteren Körperabschnitt eine Einrichtung zur Aufnahme einer Nutz­ last, beispielsweise in Form von elektrooptischen Sensoren, vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das unbemannte ferngesteuerte Luftfahrzeug der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß es ein aktives Flug- und Stabilitäts­ steuerverhalten aufweist, um relativ große Momente zu er­ zeugen, die ausreichend groß sind, um demjenigen großen Mo­ ment entgegenzuwirken, das auf das Luftfahrzeug durch eine dieses festhaltende Halteleine ausgeübt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Luftfahrzeug ist vorgesehen, daß die Naben mit daran befestigten Rotorblät­ tern nahe dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs angeordnet sind, wobei sie über einen im mittleren Körperabschnitt an­ geordneten Getriebekasten von der Antriebsmaschine gemein­ sam angetrieben werden. Im mittleren Körperabschnitt ist zudem eine Einrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, daß die Steigung der Rotorblätter gleichzeitig und/oder einzeln steuerbar ist. Die hierbei zur Anwendung gelangenden gegen­ läufig rotierenden Rotorblätter sind starr ausgebildet und erlauben größere Steuermomente, mittels denen großen Un­ gleichgewichtsmomenten entgegengewirkt werden kann, die beispielsweise durch eine das Luftfahrzeug festhaltende Halteleine erzeugt werden.

Das erfindungsgemäß ausgestaltete Luftfahrzeug weist schließlich eine äußere Ausbildung derart auf, daß die ge­ genläufig rotierenden Propeller etwa auf mittlerer Höhe zwischen dem oberen und unteren Ende des Luftfahrzeuges an­ geordnet sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei ganz allgemein kugelförmige Oberflächen oberhalb und unterhalb der Propeller vorgesehen, was aufgrund der diesen Oberflächen eigenen Dispersionseigenschaft (Streueigen­ schaft) dafür sorgt, daß nur außerordentlich minimale An­ griffsflächen für eine Entdeckung durch Radarreflexion und dgl. vorhanden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das unbemannte Luftfahrzeug im vertikalen Schnitt und

Fig. 2 in auseinandergezogener Seitenansicht zur Darstellung des zur Anwendung gelangenden Modul- bzw. Bausteinkon­ zeptes;

Fig. 3 vergrößert sowie teilweise geschnitten in Seitenansicht eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform der Ver­ bindung von Propellern, Propellerblättern und Taumel­ scheibe sowie

Fig. 4 ein Detail dieser Verbindung in der Seitenansicht gemäß Linie 4-4 nach Fig. 3.

Das dargestellte ferngesteuerte, unbemannte Luftfahrzeug weist einen Körper auf, der symmetrisch zu einer vertikalen Achse ist. Dieser Körper besitzt vertikal übereinander angeordnete Abschnitte, die aus einem obersten Abschnitt 1, einem Zwischenabschnitt 2 und einem un­ tersten Abschnitt 3 bestehen. Jeder dieser Abschnitte 1, 2 und 3 bildet einen abtrennbaren Baustein, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er zu Wartungs- oder Austauschzwecken vom jeweils benachbarten Baustein leicht gelöst werden kann.

Der oberste Baustein bzw. Abschnitt 1 weist einen Antrieb 4, bei­ spielsweise einen auf dem Rotationsprinzip beruhenden Verbrennungs­ motor oder eine Turbine, auf, der an einem Lagerbügel 5 befestigt ist. Um das Triebwerk 4 herum ist ein ganz allgemein ring- oder wulst­ förmiger Treibstofftank 6 angeordnet, der somit verwendet wird, um die heißen Teile des Triebwerks 4 vor Entdeckung durch Infrarotstrah­ len zu schützen. Die Außenseite des Luftfahrzeugkörpers ist mit einem Gehäuse 7 oder einer Schale versehen, das eine ganz allgemein kugel­ förmige Kontur aufweist und daher so wenig wie nur möglich durch Ra­ dar lokalisierbar ist. Dies beruht auf der den kugelförmigen Flächen innewohnenden hochdispersiven Eigenschaft gegenüber Radarwellen oder Radarreflexionen. Der Auspuff 8 des Triebwerks 4 ist am oberen Ende des obersten Abschnittes 1 und daher auch am oberen Ende des gesamten Körpers des Luftfahrzeuges angeordnet sowie nach oben gerichtet, so daß er vor einer Erfassung durch Infrarotstrahlung vom Erdboden her, d. h. von unten her, verborgen ist.

Der unterste Abschnitt oder Baustein 3 ist ebenfalls mit einem Gehäuse bzw. einer Gehäuseschale 9 von ganz allgemein kugelförmiger Kontur versehen, in dem die erforderlichen, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellten Flugsteuereinheiten 10 angeordnet sind. Innerhalb des un­ tersten Abschnittes 3 sind Hängebügel 11 mit ihrem oberen Ende festge­ legt, wobei diese Hängebügel 11 derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie lösbar eine Nutzlast 12 tragen, die in bekannter Weise mittels der Hängebügel 11 schwenkbar aufgehängt ist. Die Nutzlast 12 bildet in diesem Fall ein Datenanforderungspaket für die Fernsteuerung des Luft­ fahrzeuges und für die Überwachung der Erdoberfläche, beispielsweise für die Überwachung des Gegners auf einem Schlachtfeld, für die Über­ wachung des Straßenverkehrs oder für andere zivile Zwecke. Um die Nutzlast 12 herum sowie über dieser ist eine Schutzhaube 13 vorge­ sehen.

An der Außenseite des untersten Abschnittes 3 ist ein Landegestell 14 befestigt, das einen Landering 15 aufweist. Dieser ist mit dem untersten Abschnitt 3 über drei Beine 16 verbunden, die jeweils die Form von Stoßdämpferstreben aufweisen und an ihren beiden Enden gelenkig mit dem untersten Abschnitt 3 bzw. mit dem Landering 15 verbunden sind.

Der Zwischenabschnitt 2 des Fahrzeugkörpers weist zwei gegenläufig rotierende Propeller 17, 18 sowie die zugeordneten, im einzelnen näher aus Fig. 3 ersichtlichen Steuermechanismen auf. Hierbei ist am oberen Ende des Zwischenabschnittes 2 mittig ein Getriebekasten 19 angeordnet, der über eine entsprechende, nicht dargestellte Wellen- und Zahnradübertragung eine obere Propellernabe 20 in der einen Rich­ tung und eine untere Propellernabe 21 in der entgegengesetzten Rich­ tung antreibt. Jeder Propeller 17, 18 weist drei Propellerblätter 22 mit jeweils einem Propellerblattnabenteil 23 auf, das, wie aus Fig. 1 er­ sichtlich, drehbar in der entsprechenden Propellernabe 20 bzw. 21 angeordnet ist.

Die in Fig. 1 und 3 dargestellten Steuermechanismen zur gleichsinnigen und zyklischen Verstellung des Propellerblattanstellwinkels sind, mit Ausnahme lediglich nachrangiger Unterschiede, gleich ausgebildet. Hier­ bei ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Blattwinkelsteuer­ mechanismus mit den Propellerblättern 22 verbunden, damit der Anstell­ winkel jedes Propellerblattes 22 um dessen durch das entsprechende Propellerblattnabenteil 23 definierte Blattwinkelsteuerachse wahlweise verändern zu können. Zwischen den beiden gegenläufig rotierenden Pro­ pellern 17, 18 ist eine Taumelscheibe 24 angeordnet, die durch nicht dargestellte geeignete Mittel in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschwenkbar ist, und zwar entsprechend den gewählten Fluglagen und Krängungsrichtungen des Luftfahrzeuges. An der Taumelscheibe 24 sind drehbar zwei Ringe 25 befestigt, und zwar derart, daß sie koaxial um die Taumelscheibe 24 drehen können. Für jedes Propellerblatt 22 ist ein Betätigungsarm 26 zur Verstellung des Propellerblattanstellwinkels vorgesehen, wobei jeder Betätigungsarm 26 mit seinem einen Ende am entsprechenden Propellerblattnabenteil 23 und mit seinem anderen Ende am entsprechenden Ring 25 angelenkt ist, so daß einerseits zum Zweck der zyklischen Blattwinkelsteuerung der Propellerblattanstellwinkel durch körperliches Verschwenken bzw. Kippender Taumelscheibe 24 und der Ringe 25 variiert werden kann und andererseits zum Zweck der gleich­ sinnigen Blattwinkelsteuerung der Propellerblattanstellwinkel durch körperliches nach oben oder nach unten Verschieben der Taumelschei­ be 24 sowie der Ringe 25 verändert werden kann.

Die aus Fig. 3 ersichtliche, gegenüber Fig. 1 geringfügig abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung zur gleichsinnigen und zyklischen Blattwinkelsteuerung zeigt im einzelnen, wie die Propellernaben 20, 21 und die Taumelscheibe 24 im Körper des Luftfahrzeuges angeordnet bzw. festgelegt sind. Hierbei ist der Körper des Luftfahrzeuges mit einer orts­ fest angeordneten mittigen Achse 27 versehen, an der Speichenräder 28 befestigt sind, wobei die Propellernaben 20 bzw. 21 drehbar um diese Speichenräder 28 herum angeordnet sind. Jede Propellernabe 20, 21 trägt einen Zahnkranz 29, der durch das Triebwerk 4 über ein nicht dar­ gestelltes, Ritzel, Zahnräder und Welle usw. aufweisendes Getriebe an­ getrieben wird. Bei der dargestellten Ausführungsform weist jedes Pro­ pellerblatt 22 ein Nabenteil 30 auf, das drehbar in einen radialen Vor­ sprung 31 der jeweiligen Propellernabe 20 bzw. 21 eingreift. Genau wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist an jedem Propellerblattnaben­ teil 30 ein Hebel 32 befestigt, der in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise zur Verbindung mit dem Betätigungsarm 26 für die Blattwinkelsteuerung dient.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Taumelscheibe 24 kippbar an einem Kugelgelenk 33 gelagert, das an einem hülsenförmig ausgebil­ deten, entlang der Achse 27 verschiebbaren Support 34 befestigt ist. Es wird daher durch die vertikale Verschiebebewegung des Supportes 34 dieselbe, zuvor schon beschriebene Verstellung der Taumelscheibe 24 und somit die gleichsinnige Steuerung der Propellerblattanstellwinkel bewirkt.

Am unteren Ende des Luftfahrzeuges ist eine Halteleine 35 befestigt, wobei im speziellen das eine Ende der Halteleine an einem Ring 36 fest­ gelegt ist, der auf Kugellagern gelagert ist, damit er frei gegenüber dem Körper des Luftfahrzeuges drehen kann. Die Halteleine 35 ist auf eine Spule 37 aufgewickelt, die vom Luftfahrzeug während des Fluges lösbar getragen wird. Zu diesem Zweck ist daher auch ein, durch Fernsteuerung auslösbares, Verriegelungssystem vorgesehen, das die Spule 37 während des Fluges des Luftfahrzeuges lösbar an Bord hält. Wenn dann das Luftfahrzeug landen soll, wird die Spule 37 durch Fernsteuerung entriegelt oder gelöst, so daß sie auf den Erdboden fallen kann, von wo aus dann die Halteleine 35 angezogen wird, damit das Luftfahrzeug unabhängig von ungünstigen Wetterbedingungen und übermäßig genauen Steuerleistungen sicher und geführt landen kann.

Claims (6)

1. Unbemanntes ferngesteuertes Luftfahrzeug mit einem um eine vertikale Achse symmetrischen Hauptkörper mit drei trennbaren, vertikal übereinander angeordneten Körperab­ schnitten (1, 2, 3), einer im obersten Körperabschnitt (1) angeordneten Antriebsmaschine (4), einem Paar vertikal im Abstand übereinander angeordneter, entgegengesetzt drehen­ der Naben (20, 21) mit daran befestigten Rotorblättern (22), die am mittleren Körperabschnitt (2) angeordnet sind, und mit einer im unteren Körperabschnitt (3) angeordneten Ein­ richtung zur Aufnahme einer Nutzlast (12), dadurch gekennzeichnet daß im obersten Körperabschnitt (1) ein Kraftstofftank (6) angeordnet ist, der wenigstens einen Hauptabschnitt der An­ triebsmaschine (4) seitlich umgibt, daß der mittlere Kör­ perabschnitt (2) eine Einrichtung zur mittigen Aufnahme eines mit der Antriebsmaschine (4) verbundenen Getriebeka­ stens (19) zum gemeinsamen Antrieb der Propellernaben (20, 21) aufweist, daß die Propellernaben (20, 21) in einem die horizontale Fahrzeugschwerpunktsebene einschließenden Bereich angeordnet sind und daß im mittleren Körperab­ schnitt (2) eine mit den Rotorblättern (22) verbundene Steuerungseinrichtung (24, 25, 26) vorhanden ist, mittels der die Steigung aller Rotorblätter (22) gleichzeitig und/oder einzeln steuerbar ist.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der oberste als auch der unterste Körperab­ schnitt (1, 3) jeweils mit dem mittleren Körperabschnitt (2) durch eine Schnellschlußverbindung verbunden sind, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß jeder Abschnitt vom benachbarten Abschnitt leicht und schnell lösbar ist.

3. Luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebekasten (19) an seiner Oberseite offen zu­ gänglich ist und daß die den mittleren Körperabschnitt (2) mit dem obersten Körperabschnitt (1) verbindende Schnell­ schlußverbindung in Wirkverbindung mit dem Getriebekasten (19) steht und den mittleren Körperabschnitt (2) fest mit dem obersten Abschnitt (1) verbindet.

4. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der oberste Abschnitt (1) einen Auspuff (8) aufweist, der mit dem Antrieb (4) verbunden ist und an der Oberseite des Luftfahrzeugkörpers, verborgen vor einer Infrarotentdeckung vom Erdboden her, nach außen mün­ det.

5. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge­ kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Erzeugung ei­ ner unterschiedlichen Geschwindigkeit der beiden Rotoren (17, 18), um zur Steuerung und Stabilisierung der Ausrich­ tung des Luftfahrzeugkörpers um die Symmetrieachse Drehmo­ mentreaktionen am Luftfahrzeugkörper zu erzeugen.

6. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch eine Halteleine (35) mit einer vom Luft­ fahrzeugkörper lösbaren Aufwickelspule (37), wobei das eine Ende der Halteleine (35) in Wirkverbindung mit dem Luft­ fahrzeugkörper verbleibt und die Halteleine (35) zur Fes­ sellandung des Luftfahrzeuges mittels Ziehen an der abge­ wickelten Halteleine (35) dient.