DE3328470A1

DE3328470A1 - Starrfluegel-flugkoerper

Info

Publication number: DE3328470A1
Application number: DE19833328470
Authority: DE
Inventors: Heinz 9061 Wölfnitz Jordan
Original assignee: TECH GERAETE ENTWICKLUNG GES
Current assignee: TECH GERAETE ENTWICKLUNG GES
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1983-08-06
Publication date: 1984-03-01
Also published as: AU1783283A; IT1172551B; AU564616B2; GB2126551A; FR2532272A1; MX158827A; SE8304281L; CA1240968A; GB2126551B; NL8302843A; SE8304281D0; FR2532272B1; CH664125A5; US4613097A; JPS5959596A; SE450480B; IT8304834A0; GB8321735D0; IT8304834A1

Description

f. «υ υ. poo

Starrflügel-Flugkörper

Die Erfindung betrifft einen Starrflügel-Flugkörper mit wenigstens einem Tragflügel und mit wenigstens einem Antriebsaggregat _D beispielsweise Propeller oder Turbine, sowie mit einer,, in bzw_o oberhalb der Tragflügelebene angeordneten Kabine zur Aufnahme der Last, von welcher sich der bzw» die Tragflügel vorzugsweise seitlich erstrecken, wobei das Antriebsaggregat bzw. dessen Achse in bezug auf den Tragflügel in zumindest eine Schräglage verschwenkbar gelagert ist«

Die bekannten senkrecht startenden Flächenflugzeuge benötigen zum Vertikalfiug hohe Triebwerksleistungen, da durch Schubumlenkung hohe Energieverluste auftreten. Der Triebwerksschub muß außerdem wesentlich höher als das Abfluggewicht sein» ' -

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits ein Flugkörper vorgeschlagen worden, bei dem der Propeller im Abstand oberhalb der Leitschaufelkränze angeordnet ist, wobei der obere Leitschaufelkranz nur an dem Antriebsaggregat ρ und der untere Leitschaufelkranz einerseits an dem Tragkörper und anderseits an einer Tragplatte od.dgl. für das Antriebsaggregat angebracht ist, wobei die Tragplatte od.dgl. in bezug auf das Antriebsaggregat drehbar gelagert ist (bekanntgemachte österr.Anmeldung A 537/80 bzw. DE-OS 31 2k 525).

Bei dem bekannten Flugkörper der eingangs genannten Art (DE-OS 15 06 048) ist das Antriebsaggregat mit der Man-

telschraube gegenüber dem Flugzeugrumpf bis zu etwa 60 um eine horizontale, quer zu der Luftschraubenachse verlaufende sowie bis zu etwa 4 5 um eine vertikale, quer zur Luftschraubenachse verlaufende Achse verschwenkbar am Flugzeugrumpf aufgehängt. Das Antriebsaggregat befindet sich hiebei vollständig außerhalb des Flugzeugrumpfes und die Schwenkachse für das Antriebsaggregat befindet sich außerhalb des Gehäuses für das Antriebsaggregat bzw, die Luftschraube« Auf Grund dieser Konstruktion kann das Flugzeug gemäß der DE-OS 15 06 0^8 nicht senkrecht starten und Xandeiio Außerdem erfordert dieses Flugzeug einen sehr hohen Energie aufwand j, da die Ansaugströmung der Luftschraube durch den Flugzeugrumpf bzw, die Tragfläche beeinträchtigt wird«

Bei einem anderen bekannten Flugkörper gemäß der DE-OS 15 56 4O3 sind getrennte Triebwerke für Vertikal- und Horizontalflug vorgesehen, weil der Energieaufwand sonst zu groß werden würde_β

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Flugkörper zu schaffen, der senkrecht starten und landen kann, wobei beim Starten der Triebwerksschub gleich oder kleiner dem Abfluggewicht sein kann.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Flugkörper der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß im wesentlichen im Flächen- bzw_o Auftriebsmittelpunkt des, vorzugsweise deltaförmigen, Tragflügels mindestens ein, den Tragflügel und bzw, oder die Kabine durchsetzender, Luftdurchlaß bzw« Luftkanal für den von dem Antriebsaggregat erzeugten Luftstrom vorgesehen ist, in dem bzw. an dessen Mündung wenigstens zwei, vorzugsweise mindestens drei oder mehrere, Steuerklappen für die Steuerung der Flugbewegungen schwenkbar gelagert sind, und daß das Antriebsaggregat, dem gegebenenfalls eine koaxiale Leitschaufelanordnung zur Ge-

gendrehmoraenterzeugung zugeordnet ist, und die Steuerklappen, zumindest teilweise innerhalb dieses Luftkanales bzw, Luftdurchlasses angeordnet und innerhalb desselben um eine zur Achse des Antriebsaggregates im weseitlichen senkrecht stehende, innerhalb des Luftkanales bzw. Luftdurchlasses verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert sind_a

Beim Erfindungsgegenstand ist somit der Luftkanal praktisch im Flächen- bzw, Auftriebsmittelpunkt des Tragflügels angeordnet, und das gesamte Antriebsaggregat ist innerhalb dieses Luftkanales schwenkbar. Diese Merkmale erbringen folgende Vorteile: Der erfindungsgemäße Flugkörper kann senkrecht starten und landen, und außerdem eine hohe Horizontalfluggeschwindigkeit erreichen. Der Erfindungsgegenstand kann außerdem mit einem einzigen Antriebsaggregat das Auslangen finden und benötigt wesentlich weniger Schubkraft als das Fluggerät nach der DE-OS 15 06 048.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung kann durch Schwenken der im Luftdurchlaß bzw. Luftkanal bzw. an der Mündung desselben vorgesehenen Steuerklappe(n) ein Vertikalstart erreicht ₉ bzw. ohne Schwenken des Antriebsaggregates der Übergang vom Vertikalstart zur horizontalen Reiseflugrichtung erzielt xirerden. Das Gegendrehmoment des Antriebsaggregates kann bei stehendem Tragflügel durch die Leitschaufelanordnung aufgenommen werden.

Es ist zweckmäßig, daß das Antriebsaggregat, die Steuerklappen und die koaxiale Leitschaufelanordnung innerhalb eines gemeinsamen, insbesondere kreisringförmigen, Mantels angeordnet sind, der dieselben mit Abstand umgibt, und der mittels der Schwenkachse in bezug auf den Tragflügel schwenkbar gelagert ist.

Zur Aufhebung des Gegendrehmomentes ist es günstig, wenn

die Leitsch.iufein der Leitschaufelanordnung, vorzugsweise gemeinsam, um zur Achse des Antriebsaggregates im wesentlichen senkrechte Achsen schwenkbar gelagert sind.

Die Steuerklappen zur Steuerung der Flugbewegung können gleichfalls um zur Achse des Antriebsaggregates im wesentlichen senkrechte Achsen schwenkbar gelagert sein.

Es ist vorteilhaft, daß die Leitschaufeln der zur Gegendrehmomenterzeugung dienenden Leitschaufelanordnung einerseits an dem Antriebsaggregat und anderseits an dem diese umgebenden Mantel schwenkbar gelagert sind, wogegen die Steuerklappen gegebenenfalls nur an dem Antriebsaggregat schwenkbar gelagert sind. Die Steuerklappen könnten auch am Mantel gelagert sein·

Zur optimalen Steuerung ist es günstig, wenn die zur Gegendrehmomenterzeugung dienende Leitschaufelanordnung mit einem;, insbesondere an der Heckseite des Tragflügels angeordneten, Leitwerks beispielsweise mittels einer Servoeinrichtung, funktionell gekoppelt ist. .

Es ist auch zweckmäßig, daß die Achse des Antriebsaggregates und die Achse des Luftkanales bzw. Luftdurchlasses in der Längsmittelebene des symmetrisch ausgebildeten Tragflügels angeordnet sind. Die Achse könnte auch höher oder tiefer liegen*

Eine strömungsmäßig günstige Ausbildung besteht darin, daß der Tragflügel von seiner Vorderseite bzw. in Flugrichtung weisenden Spitze in Richtung auf den Luftkanal bzw. Luftdurchlaß hin in seiner Höhe bzw«. Dicke abnimmt, wobei sich der Luftkanal bzw. Luftdurchlaß in Flugrichtung nach vorne erweitert»

Hiebei ist es günstig, wenn der heckseitige Rand des Luftkanales von einem abgerundet ausgebildeten Teil des Trag-

flügels gebildet ist.

Es ist auch vorteilhaft, daß der Schwenkwinkel des Antriebsaggregates um die Schwenkachse 90 beträgt. Dieser Schwenkwinkel ermöglicht es, mit einem einzigen Triebwerk senkrecht zu starten und zu landen und eine hohe Horizontalfluggeschwindigkeit erreichen zu können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist_s näher beschrieben.

Es zeigern

Fig» 1 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Flugkörper,,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Antriebsaggregat samt Luft kanal im vergrößerten Maßstab, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1, bei im wesentlichen lotrecht angeordneter Achse des Antriebsaggregates,

Figo 4 eine Darstellung analog Fig. 3» bei um etwa 90 in die Horizontale geschwenkter Achse des Antriebsaggregates, und

Fig„ 5 die Einzelheit A aus Fig. k im vergrößerten Maßstab.

Der dargestellte Flugkörper umfaßt einen in Draufsicht deitaförmigen Tragflügel 1 mit einer in bzw. oberhalb der Tragflügelebene angeordneten Kabine 2 zur Aufnahme der Last. Der dynamische Auftrieb wird durch Bewegung des gesamten Flugkörpers mit dem starren, an der Kabine angebrachten, Tragflügel relativ zur umgebenden Luft erzeugt. Der Flugkörper wird deshalb als Starrflügel-Flugkörper bezeichnet.

A.

Zum Antrieb des Flugkörpers dient ein Antriebsaggregat 3 mit einem Propeller k. Das Antriebsaggregat 3 mit dem Propeller 4 ist in einem den im Querschnitt gesehen als Tragflächenprofil ausgebildeten Tragflügel 1 durchsetzenden Luftkanal 5 angeordnet. Die Achse des Luftkanales 5 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Tragflügelebene, dohe bei Vertikalflugstellung im wesentlichen lotrecht· In Strömungsrichtung der Luft sind im axialen Abstand nach dem Propeller k eine Leitschaufelanordnung 6 mit mindestens zwei Leitschaufeln zur Aufhebung des Gegendrehmoinentes, und wieder im axialen Abstand von diesen drei Steuerklappen 7 zur Steuerung der Flugbewegungen vorgesehene Die Leitschaufeln der Leitschaufelanordnung 6 sind um zur Achse des Antriebsaggregates 3 im wesentlichen senkrechte Achsen 8 und die Steuerklappen 7 sind gleichfalls um zur Achse des Antriebsaggregates 3 im wesentlichen senkrechte Achsen 9 schwenkbar gelagert. Die Mittelachse der gesamten Leitschaufelanordnung 6 verläuft koaxial zur Achse 10 des Antriebsaggregates 3· Das Antriebsaggregat 3 ^mit dem Propeller k, die Leitschaufelanordnung 6 und die Steuerklappen 7 sind in einem gemeinsamen, diese Bauteile mit Abstand umgebenden, kreisringförmigen Mantel 11 angeordnet, und das Antriebsaggregat 3 mit dem Propeller 4, der Leitschaufelanordnung 6 und die Steuerklappen 7 sind als Ganzes um eine zur Achse 10 des Antriebsaggregates 3 im wesentlichen senkrechte Achse 12 schwenkbar. Der Schwenkwinkel ist in Fig. 5 mit <£ bezeichnet. Die Leitschaufeln 6 sind hiebei einerseits an dem Antriebsaggregat 3p und anderseits an dem Mantel 11 gelagertj wogegen die Steuerklappen 7 nur an dem Antriebsaggregat 3 gelagert sind. Letztere könnten z.B. auch am Mantel gelagert sein, wie in Fig. 5 mit strichlierten Linien angedeutet ist.

Die Leitschaufelanordnung 6 ist im axialen Abstand von den Steuerklappen 7 angeordnet und mittels einer nicht näher

dargestellten Servoeinrichtung mit einem an der Heckseite des Tragflügels 1 angeordneten Leitwerk 1 "j funktionell gekoppelt.

Die Schwenkachse 12 für das Antriebsaggregat 3 ist innerhalb des Tragflügels 1_? d.h« zwischen dessen Oberseite und Unterseite5 angeordnet und verläuft zumindest annähernd parallel zu der Unterseite des Tragflügels 1. Der Luftkanal 5 ist im Flächen- bzw. Auftriebsmittelpunkt des Tragflügels 1 ausgebildet, wobei der vordere Rand des Luftkaraales 5 von einem im wesentlichen spitz auslaufenden Tragflügelabschnitt und der heckseitige Rand des Luftkanales 5 von einem abgerundet ausgebildeten Teil des Tragflügels 1 gebildet sind»

Beim Betrieb des Flugkörpers wird von dem Antriebsaggregat die Luft von der Oberseite des Tragflügels abgesaugt und durch den Luftkanal nach unten gedrückt. Durch den Unterdruck an der Tragflächenoberseite und durch die erzeugte Luftströmung ist diese Fläche auch beim Senkrechtstart tragend« Durch die Leitschaufeln kann das Gegendrehmoment des Antriebsaggregates aufgehoben werden, so daß der Tragflügel keine Bewegung um die Achse des Antriebsaggregates ausführt» Durch Verstellen dieser Leitschaufeln kann das Gegendrehmoment mehr oder weniger aufgehoben werden, wobei eine Steuerung des Flugkörpers über die Hochachse möglich ist.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten möglich. Insbesondere braucht das Antriebsaggregat nicht unbedingt schwenkbar sein; es genügt auch, daß das Antriebsaggregat mit seiner Achse schräg nach vorne geneigt ist; diese Stellung ist in Figo 3 mit strichpunktierten Linien dargestellt und der Neigungsxfinkel ist mit ß bezeichnet. In diesem Falle kann das Antriebsaggregat starr in bezug auf den Tragflügel angeordnet werden,

Die Kabine kann mit dem Tragflügel einstückig ausgebildet Werdern, z,B. in einem Hohlraum des Tragflügels untergebracht werden. Die Kabine könnte aber auch als schwenkbar gelagerte Gondel ausgeführt werden. Die Kabine und/oder der Tragflügel können mit einem Fahrwerk versehen sein. Der Tragflügel kann auch beliebige andere Form aufweisen, ζ.B₀ im wesentlichen dreieckig oder viereckig, und kann auch gewölbt bzw. gekrümmt sein.

Als Antriebsaggregat kommen Fantriebwerke oder auch Turboprop», Benzin- oder Elektromotoren in Betracht. Der Propeller soll zumindest zweiblättrig ausgebildet sein.

Die Anordnung der Leitschaufelanordnung und der Steuerklappen in bezug auf das Antriebsaggregat könnte auch geändert werden; diese könnten auch an der Saugseite des Antriebsaggregates angeordnet sein bzw. könnte das Antriebsaggregat in Strömungsrichtung der Luft zwischen LeitSchaufelanordnung und Steuerklappen angeordnet werden. Vorzugsweise werden vier oder mehr Steuerklappen vorgesehen»

Die Höhe des Luftkanales kann gleich oder größer oder kleiner als die Dicke des Tragflügels sein. Es kann auch bloß nur ein Luftdurchlaß vorhanden sein.

Das Antriebsaggregat kann mittels einer Tragkonstruktion an dem Tragflügel bzv/„ der Kabine befestigt sein.

Der erfindungsgemäße Flugkörper besitzt Senkrechtstart- und -landeeigenschaften wie Helikopter, daher sind keine Start- und Landebahnen nötig, und größere Sicherheit und höhere Nutzung der Motorleistung im Vergleich zu bisherigen Flugkörpern. Der Erfindungsgegenstand bewältigt mit einem einzigen Motor Senkrechtstart (und -landung) und Horizontalflug (Wegfall der Motorausgleichsprobleme und Nutzung dieser zusätzlichen Energie'in Vertikal- bzw. Ho-

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rizontalgeschwindigkeit),, und besitzt optimale Horizontalflugeigenschaften.

5 Fig.
10 Ansprüche

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

1o Starrflügel-Flugkörper mit wenigstens einem Tragflügel und mit wenigstens einem Antriebsaggregat, beispielsweise Propeller oder Turbine, sowie mit einer, in bzw. oberhalb der Tragflügelebene angeordneten Kabine zur Aufnahme der Last, von welcher sich der bzw. die Tragflügel vorzugsweise seitlich erstrecken, wobei das Antriebsaggregat bzw. dessen Achse in bezug auf den Tragflügel in zumindest eine Schräglage verschwenkbar gelagert istp dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen im Flächen- bzw. Auftriebsmittelpunkt des, vorzugsweise deltaförmigen, Tragflügels (i) mindestens ein, den Tragflügel (1) und bzw, oder die Kabine (2) durchsetzender, Luftdurchlaß bzw. Luftkanal (5) für den von dem Antriebsaggregat (3j ^) erzeugten Luftstrom vorgesehen ist, in dem bzw. an dessen Mündung wenigstens zwei, vorzugsweise mindestens drei oder mehrere, Steuerklappen (7) für die Steuerung der Flugbewegungen schwenkbar gelagert sind, und daß das Antriebsaggregat (3» *0 9 dem gegebenenfalls eine koaxiale Leitschaufelanordnung (6) zur Gegendrehmomenterzeugung zugeordnet ist_s und die Steuerklappen (7)> zumindest teil- \tfeise innerhalb dieses Luftkanales bzw. Luftdurchlasses (5) angeordnet und innerhalb desselben um eine zur Achse (10) des Antriebsaggregates (3, ^) im wesentlichen senkrecht stehende, innerhalb des Luftkanales bzw. Luftdurchlasses

(5) verlaufende Schwenkachse (12) schwenkbar gelagert sind.

2„ Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (3» Ό» die Steuerklappen (7) und die koaxiale Leitschaufelanordnung (6) innerhalb eines gemeinsamen,, insbesondere kreisringförmigen, Mantels (11) angeordnet sind, der dieselben mit Abstand umgibt und der mittels der Schwenkachse (12) in bezug auf den Tragflügel (1) schwenkbar gelagert ist.

_ -Η—a

3· Flugkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln der Leitschaufelanordnung (β), vorzugsweise gemeinsam,, um zur Achse ( 10) des Antriebsaggregates (3, 4) im wesentlichen senkrechte Achsen (8) schwenkbar gelagert sind.

4. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (7) zur Steuerung der Flugbewegungen um zur Achse (1O) des Antriebsaggregates (3d 4) im wesentlichen senkrechte Achsen (9) schwenkbar gelagert sind,,

5o Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln der zur Gegendrehmomenterzeugung dienenden Leitschaufelanordnung (6) einerseits an dem Antriebsaggregat (3» 4) und anderseits an dem diese umgebenden gemeinsamen Mantel (11) schwenkbar gelagert sind, wogegen die Steuerklappen (7) gegebenenfalls nur an dem Antriebsaggregat (3i 4) schwenkbar gelagert sind.

6. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zur Gegendrehmomenterzeugung dienende Leitschaufelanordnung (6) mit einem, insbesondere an der Heckseite des Tragflügels (1) angeordneten, Leitwerk (13)s beispielsweise mittels einer Servoeinrichtung, funktionell gekoppelt ist.

7· Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1O) des Antriebsaggregates (3, 4) und die Achse des Luftkanales bzw. Luftdurchlasses (5) in der Längsmittelebene des symmetrisch ausgebildeten Tragflügels (1) angeordnet sind.

80 Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflügel (i) von seiner Vorderseite bzw. in Flugrichtung weisenden Spitze in Richtung auf den Luftkanal bzw, Luftdurchlaß (5) hin in seiner

Höhe bzw. Dicke abnimmt, wobei sich der Luftkanal bzw. Luftdurchlaß in Flugrichtung nach vorne erweitert.

9· Flugkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der heckseitige Rand des Luftkanales (5) von einem abgerundet ausgebildeten Teil des Tragflügels (l) gebildet ist.

10» Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel (oC) des Antriebsaggregates (3» ^) um die Schwenkachse (12) 9O be-

trägtο