DE3231040A1

DE3231040A1 - Ringfluegelflugzeug

Info

Publication number: DE3231040A1
Application number: DE19823231040
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 7730 Villingen Vogt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1984-02-23

Description

Dr. F. Zumstein sen'.'- Or. E. Assmann"- DK R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BE'M EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE V 1833 AO/m

^AC"³⁰ Alfred Vogt, 7730 Villingen, Vogelbeerweg 6

RINGFLt)GELFLUGZEUG

Die Erfindung betrifft ein Ringflügelflugzeug mit einem auf jeder Seite des Rumpfes angeordneten Ringflügel und einer im Ringflügel angeordneten Luftschraube.

Bei den bekannten Ringflügelflugzeugen, bei denen der Ringflügel die Luftschraube vollständig umgibt, werden nur der Tunnelungseffekt der Luftschraube und die damit verbundene Luftschraubenschuberhöhung ausgenutzt. Dies ist bei den verschiedenen Ausführungsformen mehr oder weniger, meist aber unzureichend gelungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ringflügelflugzeug der eingangs angegebenen Art sowohl den Standschub zu erhöhen, als auch den Auftrieb zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Ebene der Luftschraube die schräg verlaufende Ebene der Ringflügelvorderkante derart schneidet, daß die Luftschraube im oberen Teil vor den Ringflügeloberteil zu liegen kommt. Hierdurch kann die Anströmung des oberen Abschnitts des Ringflügels oder damit dessen Auftrieb verbessert werden.

Diese Wirkung wird dadurch verstärkt, daß der Ringflügel im oberen Teil vorzugsweise elliptisch abgeflacht ist, so daß das Profil des Ringflügeloberteils innerhalb des von der Luftschraube beschriebenen Kreises liegt.

An jedem Ringflügel sind eine oder mehrere, lastausgeglichene Luftschrauben angeordnet, welche am Ringflügelunterteil im letzten Drittel des Ringflügelprofils laufen, den Ringflügel-

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Oberteil überragen und vor dem abgeflachten Ringflügeloberteil zur Wirkung kommen. Die Profile des flachen Ringflügeloberteils sind entsprechend der spezifischen Einsatzart mehr oder weniger, aber immer positiv gegenüber der Luftschraubenachse angestellt. Dadurch werden sowohl an der Unterseite wie auch an der Oberseite des Ringflügels Luftströmungen erzeugt, welche vertikale Auftriebskomponenten ergeben. An den seitlichen Profilsegmenten werden durch die Strömungsverhältnisse parallel zur Ringflügelachse nach vorne gerichtete Schubkomponenten wirksam, welche den horizontalen Luftschraubenschub erhöhen. Diese durch die laufenden Luftschrauben erzielten Effekte werden bereits im Stand ohne Vorwärtsgeschwindigkeit erzielt.

Jeder Ringflügel weist eine in seiner Achsmitte horizontal liegende Strahlumlenkfläche auf. Sie dient als Träger für die Luftschraube und die damit verbundenen Kraftübertragungselemente. Diese Strahlumlenkfläche hat eine bestimmte Grundeinstellung, welche je nach Verwendungsart (Schnell- oder Langsamflug) einige Grad über der Normalströmungsrichtung liegt und so einen weiteren Auftrieb auch schon bei Geschwindigkeit Null des Ringflügelflugzeuges erzeugt.

An jeder Strahlumlenkfläche ist eine anstellbare Wölbungsklappe zur verstärkten Strahlumlenkung im Stand vorgesehen, die eine weitere Standauftriebserhöhung ergibt. Diese Wölbungsklappen sind zusätzlich differenziert steuerbar und ermöglichen so Querlagenkorrekturen sowohl im Geschwindigkeitsbereich Null als auch im Vorwärtsflug.

Das Ringflügelflugzeug ist in der Startposition um bis 30° in der Längsrichtung anstellbar, so daß der durch den Tunnelungseffekt bereits vergrößerte Luftschraubenschub mit seiner Sinus komponente des Startwinkels als zusätzlicher Auftrieb wirksam wird.

Die gleichzeitige Wirkung aller Auftriebseffekte ergibt bereits bei Geschwindigkeit Null des Ringflügelflugzeugs so beachtliche Werte, daß bereits bei geringsten Geschwindigkeiten der Flugzustand erreicht wird.

Zur Erhöhung des Tunnelungeffektes liegt die Luftschraube auf dem Teil des Ringflügels, der den Umfang der^Luftschraube um-

gegenuber, gibt, einer Nut im Ringflügelprofil/, wodurch die Wirkung des zwischen Luftschraube und Ringflügel zwangsläufig vorhandenen Spaltes stark verringert wird.

E?.ne beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 bis 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Ringflügelflugzeugs in einer Seitenansicht, einer Vorderansicht und in einer Draufsicht, und

Figur 4 eine Einzelheit des Ringflügelprofils.

Die Zelle des Ringflügelflugzeugs ist ein konventionell konstruierter Rumpf 1 mit Leitwerksträger. Das Rumpfende trägt das Seiten- und Höhenleitwerk 2. Das Höhensteuer ist zusätzlich trimmbar. Damit werden Momentenänderungen um die Querachse entsprechend den jeweiligen Flugzuständen und Strahlumlenkungsgraden kompensiert. Eine Korrelationssteuereinrichtung sorgt beim Start für automatischen Momentenausgleich.

Symmetrisch beiderseits des Rumpfes 1 ist jeweils ein Ringflügel, . 3 angeordnet, der nach einem versuchsweise ermittelten Optimum schräg geschnitten und im oberen Drittel elliptisch abgeflacht ist (Fig. 2). In jedem Ringflügel 3 läuft eine Luftschraube 4, deren Ebene die schrägliegende Ebene der Ringflügelvorderkante derart schneidet, daß die Luftschraube 4 mit dem oberen Teil vor dem abgeflachten Ringflügeloberteil liegt und am unteren Teil im letzten Drittel des Ringflügelprofiles läuft, wie Fig. 1 zeigt. Das Profil des flachen Ring-

flügeloberteils 3', das innerhalb des von der Luftschraube 4 beschriebenen Kreises liegt, ist immer positiv gegenüber der Luftschraubenachse angestellt. Hierdurch werden durch die Anströmung am Ringflügeloberteil und durch die Absaugung der Luftströmung auf der Oberseite des Ringflügelunterteils Auftriebskomponenten erzeugt.

Durch die Achse jedes Ringflügels 3 verläuft eine horizontal liegende Strahlumlenkfläche 5, welche die Luftschraube 4 trägt. Durch die Anstellung dieser Strahlumlenkfläche gegenüber der Normalströmungsrichtung wird eine weitere Auftriebskomponente erzeugt. An jeder Strahlumlenkfläche 5 ist weiterhin eine anstellbare Wölbungsklappe 6 angebracht, mittels der der Strahl verstärkt umgelenkt und damit eine weitere Standauftriebserhöhung erzielt werden kann.

Die in den Ringflügeln 3 laufenden Luftschrauben 4 sind gekoppelt und werden durch einen oder mehrere im Rumpf 1 liegende Motore angetrieben, wie bei 7 in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.. Es ist auch möglich, die Antriebsmotore in den Ringflügeln 3 anzuordnen. Die Luftschrauben 4 können starr oder verstellbar ausgebildet sein.

An dem Ringflügelflugzeug ist ein hohes Bugfahrwerk 8 mit langem Federweg angeordnet, das in seiner Länge verstellt werden kann, um den gewünschten Startanstellwinkel für geringste Geschwindigkeiten vorzugeben. Zwei jeweils an einem Ringflügel angebrachte Fahrwerke 9 ergeben die notwendige Stabilität sowohl in der Startposition als auch bei der Landung. Diese Fahrwerke 9 sind bremsbar.

Durch die halbgetunnelte Luftschraube 4 in Verbindung mit dem unsymmetrischen Ringflügel 3 und der Strahlumlenkfläche 5 kann bereits bei geringsten Geschwindigkeiten der Flugzustand erreicht werden. Das dargestellte Ringflügelflugzeug zeichnet sich durch ceine Kurzstart- und Langsamflugeigenschaften aus.

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Die Fig. 4 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Nut 10 in dem Profil des Ringflügels 3, in welche die Luftschraube 4 derart eingreift, daß die Spitze der Luftschraube 4 die Profillinie des Ringfitigels 3 schneidet. Zwar ist zwischen Luftschraube 4 und Ringflügel 3 nach wie vor ein Spalt vorhanden, dieser Spalt ist aber versetzt zur Profillinie in der Nut 10 angeordnet, wodurch sich ein verstärkter Tunnelungseffekt ergibt. Zusätzlich wird durch die Zentrifugalkraft der laufenden Luftschraube 4 die Luft in dem Spalt der Nut 10 verdichtet, wodurch die Abdichtung am Umfang der Luftschraube 4, soweit sie vom Ringflügel 3 umgeben wird, und damit der Tunnelungseffekt verstärkt wird.

Das beschriebene Ringflügelflugzeug kann auch als Modell ausgeführt werden, wobei die Steuerung mit handelsüblichen Servos und einer Funkfernsteuerung erfolgen kann.

Der Antriebsmotor ist zweckmäßigerweise luftgekühlt und er wird im Flug durch den Fahrtwind, im Stand durch Absaugkanäle an den Ringflügeln gekühlt.

Der Ausdruck "schräg geschnittener" Ringflügel ist so zu verstehen, daß nicht nur die Ringflügelvorderkante schräg zur senkrechten Ebene der Luftschraube liegt, sondern auch die Ringflügelhinterkante schräg dazu verläuft, wobei die Ebene der Hinterkante eine geringere Neigung hat, wie Fig. 1 zeigt.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist nicht nur bei einem Ringflüge If lug zeug nach den Fig. 1 bis 3 mit halbgetunnelter Luftschraube von Vorteil, sondern vor allem auch bei einem herkömmlichen Ringflügelflugzeug mit vollständig getunnelter Luftschraube, wobei der Ringflügel die Luftschraube auf dem ganzen Umfang umgibt.

Bei der "beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 4 taucht die Spitze der Luftschraube 4 in die Nut 10 ein. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der von der Luftschraubenspitze beschriebene Kreis bündig mit der Profillinie bzw. berührt diese, wobei an dieser Stelle eine Nut 10 im Profil ausgebildet ist, welche den hinsichtlich Schwingungs- und Belastungsdeformationen erforderlichen Spalt zwischen Ringflügel und | Luftschraube gewährleistet. Wie Versuche ergaben, wird durch diese Ausgestaltung eine wesentliche Verbesserung des Tunnelungseffektes erzielt. Diese Ausführungsform ist in Fig. 4a gezeigt.

Das beschriebene Ringflügelkonzept mit schräg geschnittenem Ringflügel kann bei verschiedenen Ringflügelflugzeugen Anwendung finden, beispielsweise bei einem einzigen Ringflügel mit wenigsten^' zwei gegenläufigen Luftschrauben oder auch mehr als zwei Ringflügeln, beispielsweise in Tandemanordnung.

Claims

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Alfred Vogt, 7730 Villingen

Ansprüche

Ringflügelflugzeug , insbesondere mit einem auf jeder Seite des Rumpfes angeordneten Ringflügel und wenigstens einer im Ringflügel laufenden Luftschraube, dadurch. gekennzeichnet, daß die Ebene der Luftschraube (4) die schräg verlaufende Ebene der Ringflügelvorderkante derart schneidet, daß die Luftschraube im oberen Teil vor dem Ringflügeloberteil liegt.
2. Ringflügelflugzeug nach Anspruch 1,

■ dadurch gekennzeichnet,

j daß der Ringflügel (3) im oberen Teil so abgeflacht ist, '< daß der Ringflügeloberteil innerhalb des von der Luftschraube (4) beschriebenen Kreises liegt.
3. Ringflügelflugzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Ringflügel (3) im oberen Drittel elliptisch abgeflacht ist.
4. Ringflügelflugzeug nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der abgeflachte Ringflügeloberteil positiv gegenüber der Luftschraubenachse angestellt ist.
5. Ringflügelflugzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Luftschraube (4) am Ringflügelunterteil im letzten Drittel des Ringflügelprofils läuft.
6. Ringflügelflugzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

daß an jedem Ringflügel (3) eine horizontal durch die Achse des Ringfitigels verlaufende Strahlumlenkfläche (5) vorgesehen ist.
7. Ringflügelflugzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß an der Strahlumlenkfläche (5) eine einstellbare Wölbungsklappe (6) angebracht ist.
8. Ringflügelflugzeug, insbesondere nach den vorhergehenden Ansprüchen,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftschraube (4) auf dem Teil des Ringflügels (3), der den Umfang der Luftschraube umgibt, eine Nut (10) im Ringflügelprofil gegenüberliegt.