DE3433945A1 - CARRIER FOR AIRCRAFT - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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Description
: ; Keil&Schaafhausen :; Keil & Schaafhausen
- PATENTANWÄLTE- PATENT LAWYERS
P 82 P 154 Frankfurt am MainP 82 P 154 Frankfurt am Main
14.9.1984September 14, 1984
Maria de Pilar BANOLAS DE AYALA
C. Ausias March, 26-28Maria de Pilar BANOLAS DE AYALA
C. Ausias March, 26-28
Barcelona (Spanien)
Tragrotor für LuftfahrzeugeBarcelona (Spain)
Carrying rotor for aircraft
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Tragrotoren für Luftfahrzeuge, die erheblich günstigere Flugbedingungen ermöglichen· ' · iThe present invention relates to improvements in support rotors for aircraft that have significantly more favorable flight conditions enable · '· i
Derartige Tragrotoren, und zwar sowohl die starren als auch die mit veränderlicher Steigung, werden gegenwärtig so gebaut, daß der Mittelpunkt der Flügelblattachsen mit dem aerodynamischen' Mittelpunkt übereinstimmt, womit Torsionskräfte, Materialermüdung, Schwingungen usw. vermieden werden. Wenn sich aber der Rotor dreht und gleichzeitig in waagerechter Richtung fortbewegt , erhält man dann eine Resultierende aus der Aufwärtsbewegung und der waagerechten Vorwärtsbewegung, die in dem Flügelblatt in Abhängigkeit von der Stellung des Flügels relativ zur Vorwärtsbewegung variiert. Unter diesen Bedingungen neigt der Rotor dazu, eine Schwingung quer zur Vorwärtsbewegung auszuführen, die man bisher mittels verschiedener mechanischer Lösungen ausgleicht, welche den Aufbau der Luftfahrzeuge aufwendig machen. Letztere werden dadurch teuer und bruchanfällig, und besitzen einen mäßigen .Leistungsgrad, eine beschränkte Sicherheit und eine schwierige Steuerung.Such support rotors, both the rigid and the variable pitch, are currently built so that the center of the blade axes coincides with the aerodynamic 'center, which means torsional forces, material fatigue, Vibrations etc. can be avoided. But if the rotor rotates and at the same time moves in a horizontal direction, one then obtains a resultant from the upward movement and the horizontal forward movement, which in the wing blade in Depending on the position of the wing relative to the forward movement varies. Under these conditions the rotor tends to execute an oscillation perpendicular to the forward movement, which up to now has been compensated for by means of various mechanical solutions, which make the construction of the aircraft complex. Latter become expensive and prone to breakage, and have one moderate performance, limited security and difficult control.
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KEIL& SCHAAFHAUSENKEIL & SCHAAFHAUSEN
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, die erwähnten Nachteile zu beheben, da die Flügelblätter des Rotors sich selbsttätig kompensieren.With the present invention it is possible to overcome the disadvantages mentioned to be remedied, as the blades of the rotor compensate themselves automatically.
Die erfindungsgemäßen Verbesserungen an Tragrotoren für Luftfahrzeuge bestehen im wesentlichen darin, :dä~ß'jedes der beiden in einer gemeinsamen Längsachse angeordneten . Flügelblätter sich relativ zur Längsachse um einen Punkt seines Querprofils dreht, der in einem bestimmten Abstand vom aerodynamischen Mittelpunkt des Querprofils entfernt liegt. Bei gleichzeitiger Dreh- und Vorwärtsbewegung des Rotors werden somit in jedem Flügelblatt gegenläufige Drehmomente erzeugt, die mit der selbsttätigen Veränderung des Anstellwinkels jedes Flügelblattes in Abhängig von der Stellung des Flügels relativ zur Vorwärtsbewegung sich gegenseitig kompensieren.The improvements according to the invention to support rotors for aircraft essentially consist of: that each of the two arranged in a common longitudinal axis. Wing blades move relative to the longitudinal axis around a point of its transverse profile rotates, which is at a certain distance from the aerodynamic center of the transverse profile. At the same time Rotational and forward movement of the rotor are thus generated in each blade opposite torques, which with the automatic change of the angle of attack of each wing blade depending on the position of the wing relative to the forward movement compensate each other.
Vorteilhafterweise sind die Flügel mit je einer Ausgleichsfeder versehen, um sicherzustellen, daß die Flügelblätter zu Beginn der Drehbewegung den gleichen Anstellwinkel aufweisen. Die Flügelblätter weisen außerdem je einen mit der Feder zusammenwirkenden Dämpfer auf, um die Schwankungen und Vibrationen abzumildern.Advantageously, the wings are each provided with a compensating spring to ensure that the wing blades close Have the same angle of attack at the beginning of the rotary movement. The blades also each have one interacting with the spring Dampers on to reduce the fluctuations and vibrations.
Vorzugsweise ist der Rotor mit einer Einrichtung versehen, mit Hilfe derer man den Anstellwinkel jedes Flügelblattes sowohl im Ruhestand als auch während der Drehbewegung oder im Flug verändern kann.Preferably, the rotor is provided with a device by means of which the angle of attack of each blade both can change in retirement as well as while rotating or in flight.
Es ist auch vorteilhaft, wenn der Rotor mit einer Einrichtung versehen ist, mit welcher man die Flügelblätter in der zur Erzielung einer Seitwärtsbewegung gewünschten Richtung ausrichten kann.-It is also advantageous if the rotor is provided with a device with which one of the blades in the to achieve can align the desired direction with a sideways movement.
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Analog dazu ist der Rotor mit einer Einrichtung zum An- und Abkoppeln des Antriebsmotors ausgerüstet, damit der Rotor nach Wunsch als Flügelrad arbeiten kann.Similarly, the rotor is equipped with a device for on and off Disconnect the drive motor so that the rotor can work as an impeller if desired.
Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Rotors besteht darin, daß die waagerechte Achse im Mittelpunkt angelenkt ist, so daß die Flügelblätter sich nach der Resultierenden aus der. Tragkraft und der Zentrifugalkraft ausrichten. Auf diese Weise wird verhindert, daß Biegekräfte die Flügelblätter beanspruchen . -There is a further improvement of the rotor according to the invention in that the horizontal axis is hinged in the center, so that the blades are after the resultant from the. Align the load capacity and the centrifugal force. In this way prevents bending forces from stressing the blades. -
Es ist schließlich möglich, die Flügelblätter selbsttätig mittels eines Teleskopsystems zu verkürzen oder zu verlängern, wodurch man die vom Luftfahrzeug beanspruchte Fläche verkleinern kann .Finally, it is possible to shorten or lengthen the blades automatically using a telescopic system, whereby the area occupied by the aircraft can be reduced.
Zum besseren Verständnis der Beschreibung sind Zeichnungen beigefügt, in denen einige praktische Ausführungsformen schematisch und nur als nicht einschränkende Beispiele dargestellt sind. 'For a better understanding of the description, drawings are attached in which some practical embodiments are shown schematically and are presented as non-limiting examples only. '
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Kräfte und Geschwindigkeiten, die auf das Profil eines Flügelblattes des Rotors wirksam sind, ■Fig. 1 shows the forces and speeds acting on the profile of a blade of the rotor are effective, ■
Fig. 2 einen Zweiflügel-Rotor, in der Draufsicht dargestellt, 2 shows a two-blade rotor, shown in plan view,
Fig. 3 die auf das Profil eines Flügelblattes wirkenden Kräfte . und Geschwindigkeiten, wenn das Flügelblatt einer kombinierten Dreh- und Fortbewegung ausgesetzt ist,3 shows the forces acting on the profile of a wing blade. and speeds when the blade is exposed to combined turning and locomotion,
Fig. 4 die auf einen Zweiflügel-Rotor wirkenden Kräfte, wenn der Rotor einer kombinierten Dreh- und Fortbewegung ausgesetzt ist, in perspektivischer Darstellung, 4 shows the forces acting on a two-vane rotor, when the rotor is exposed to a combined rotation and movement, in a perspective view,
Fig. 5 die auf den Rotor nach Fig. 4 wirkenden' Kräfte mit der vom Maschinengewicht bewirkten Kompensierung,FIG. 5 shows the forces acting on the rotor according to FIG. 4 with the compensation brought about by the machine weight,
Fig. 6 das Profil eines erfindungsgemäß gebauten Flügelblattes, 6 shows the profile of a wing blade constructed according to the invention,
Fig. 7 die Kräfte, die auf zwei Flügelblätter des erfindungsgemäßen Rotors wirksam sind,Fig. 7 shows the forces acting on two blades of the invention Rotor are effective,
Fig. 8 die gegenseitig kompensierten Kräfte, die auf den Rotor, nach Fig. 7 bei veränderten Anstellwinkeln wirksam sind,FIG. 8 shows the mutually compensated forces acting on the rotor according to FIG. 7 with changed angles of attack are effective
Fig. 9 einen Zweiflügel-Rotor nach der Erfindung, in der Draufsicht dargestellt,Fig. 9 shows a two-vane rotor according to the invention, in which Top view shown,
Fig. 10 ein.mit einer Feder versehenes Flügelblatt, im Querschnitt dargestellt,10 shows a wing blade provided with a spring, in cross section shown,
Fig. 11 das Profil eines Flügelblattes, bei dem der Kolzmayr-Effekt wirksam ist,11 shows the profile of a blade in which the Kolzmayr effect is effective,
Fig. 12 einen Rotor dessen beiden Flügelblätter angelenkt sind, in schematischer Darstellung,12 shows a rotor, the two blades of which are articulated, in a schematic representation,
Fig. 13 einen als Flügelrad arbeitenden Zweiflügel-Rotor, in perspektivischer Darstellung,13 shows a two-vane rotor operating as an impeller, in FIG perspective representation,
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;: -'''■ Keil&Schaafhausen ;: - '''■ Keil & Schaafhausen
Fig. 14 den Rotor nach Fig. 13, im Querschnitt dargestellt, .14 shows the rotor according to FIG. 13, shown in cross section.
Fig. 15 den Rotor nach den vorherigen Figuren, als Fallbremse wirkend, im Querschnitt dargestellt, und15 shows the rotor according to the previous figures, acting as a fall brake, shown in cross section, and
Fig. 16Fig. 16
und 17 verschiedene Arten von Luftfahrzeugen, die mit dem erfindungsgemäßen Rotor versehen sind.and 17 different types of aircraft that go with the rotor according to the invention are provided.
Die Fig. 1 bis 5 betreffen einen Rotor herkömmlicher Bauart. Es wird dabei' angenommen, daß die auf ein Flügelblatt des Rotors wirkenden Kräfte und Geschwindigkeiten in dem sogenannten aerodynamischen Mittelpunkt angesetzt sind. Letzterer ist in der Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 0 gekennzeichnet. In dieser ist A der Auftrieb, w der Vortriebswiderstan, C^ der Anstellwinkel zwischen der Sehne des Profils und der Richtung der Luftströmung, LO die Winkelgeschwindigkeit, r der Urndrehungsradius, ν die Geschwindigkeit des Flügels relativ zum Fluidum und β der Winkel zwischen den zwei Geschwindigkeiten.Figs. 1 to 5 relate to a rotor of conventional design. It is assumed that the forces and speeds acting on a blade of the rotor are set in the so-called aerodynamic center point. The latter is identified by the reference numeral 0 in FIG. 1. In this A is the lift, w the propulsion resistance, C ^ the angle of attack between the chord of the profile and the direction of the air flow, LO the angular velocity, r the turning radius, ν the velocity of the wing relative to the fluid and β the angle between the two velocities .
Bei gleichzeitiger Dreh- und Vorwärtsbewegung des Rotors ändern sich die Geschwindigkeiten an den Flügelblättern .wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In diesen Figuren ist v1 die Vorwärtsgeschwindigkeit, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Flügelblattes relativ zur Vorwärtsbewegung zu der Umdrehungsgeschwindigkeit <jjr addiert wird oder umgekehrt, d.h. von ihr substrahiert. Diese Geschwindigkeitsschwankungen an den Flügelblättern verursachen ihrerseits Schwankungen der Auftriebskraft - in der Fig. 4 mit den Buchstaben B und C gekennzeichnet - welche versuchen, den Rotor um einen Punkt M zu verdrehen und ihn zur senkrechten Ebene hin umzuschwenken. Diese Umschwenkung kann theoretisch bis zu 90° betragen, womitWhen the rotor rotates and moves forward at the same time, the speeds of the blades change, as shown in FIGS. In these figures, v 1 is the forward speed which, depending on the position of the blade relative to the forward movement, is added to the rotational speed <jjr or vice versa, ie subtracted from it. These speed fluctuations on the blades in turn cause fluctuations in the lift force - identified in Fig. 4 with the letters B and C - which try to turn the rotor about a point M and to pivot it to the vertical plane. This reversal can theoretically be up to 90 °, which means
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der Rotor eine senkrechte Ebene einnehmen und sich in einen Rotor zum seitlichen Antrieb verwandeln würde. In Wirklichkeit wird jedoch die Schwenkung durch das Gewicht P der mitschwenkenden Maschine begrenzt, wie in Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur ist mit C.G der durch die Schwenkung sich verschiebende Schwerpunkt der Maschine gekennzeichnet. Die Schräglage bleibt auf jeden Fall erhalten und muß kompensiert werden mit Hilfe verschiedener Methoden, welche den Aufbau des Luftfahrzeuges aufwendig machen und verteuern. Eine der am häufigsten angewandten Methoden zum Kompensieren der Schräglage ist bei Hubschraubern der Einbau eines seitlich am Rumpfheck plazierten, kleinen Zusatzrotors, dessen Antriebswelle senkrecht zur Achse des Tragrotors angeordnet ist.the rotor would assume a vertical plane and turn into a side drive rotor. In reality it will however, the pivoting is limited by the weight P of the pivoting machine, as shown in FIG. In this figure is C.G denotes the center of gravity of the machine that is shifting due to the swiveling. The inclination remains in any case received and must be compensated with the help of various methods, which make the construction of the aircraft expensive and make them more expensive. One of the most common ways to compensate for bank angle is installation on helicopters a small additional rotor placed on the side of the fuselage tail, the drive shaft of which is arranged perpendicular to the axis of the support rotor is.
Die erfindungsgemäßen Verbesserungen bestehen im wesentlichen darin, daß jedes einzelne Flügelblatt sich relativ zur Längsachse der Flügel um einen Punkt seines Querprofils dreht, welcher - wie in Fig. 6 ersichtlich - in einem bestimmten Abstand vom aerodynamischen Mittelpunkt entfernt liegt. In der Fig. 6 befindet sich die Flügelachse im Punkt G, der in einem Abstand d vom aerodynamischen Mittelpunkt 0 und in einem Abstand 1/x (wobei χ eine Zahl größer als 4 ist) von der Angriffskante entfernt ist. Da die Resultierende der Kräfte F im aerodynamischen Mittelpunkt 0 angesetzt ist, entsteht ein Drehmoment relativ zur Flügelachse G, welches versucht, das Flügelblatt zu verdrehen, womit der Anstellwinkel und infolge dessen der Auftrieb kleiner werden.The improvements according to the invention essentially exist in that each individual wing blade rotates relative to the longitudinal axis of the wing around a point of its transverse profile, which - how can be seen in Fig. 6 - is at a certain distance from the aerodynamic center. In Fig. 6 is located the wing axis is at point G, which is at a distance d from the aerodynamic center 0 and at a distance 1 / x (where χ is a number greater than 4) is away from the attacking edge. Since the resultant of the forces F is set at the aerodynamic center point 0, a torque is generated relative to the wing axis G, which tries to twist the blade, with which the angle of attack and consequently the lift become smaller.
In der Fig. 7 sind zwei paarweise miteinander verbundene und gegenüberliegend auf einer gemeinsamen Achse G montierte Flügelblätter ersichtlich, welche in einem Abstand d von den aerodynamischen Mittelpunkten 0 und 0·' beider Flügelblätter entfernt ist, wobei diese gleiche Anstellwinkel A=A1 aufweisen.In Fig. 7 two blades connected to one another in pairs and mounted opposite one another on a common axis G can be seen, which are at a distance d from the aerodynamic centers 0 and 0 'of both blades, these having the same angle of attack A = A 1 .
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Im Falle eines sich gleichzeitig drehenden und vorwärtsbewegenden Rotors sind die in den aerodynamischen Mittelpunkten beider Flügelblätter angesetzten Kräfte H und J unterschiedlich (siehe Fig. 7). Infolge dessen neigt der Anstellwinkel dazu, in dem einen Flügelblatt zu- und in dem anderen Flügelblatt abzunehmen, bis die Kräfte H und J sich ausgleichen. In der Fig. 8 kann man gleich große Kräfte H und J sowie unterschiedliche Anstellwinkel S und Λ ' erkennen, wobei β y- β ' ist.In the case of a rotor rotating and moving forward at the same time, the forces H and J applied in the aerodynamic centers of both blades are different (see FIG. 7). As a result, the angle of attack tends to increase in one blade and decrease in the other until the forces H and J equalize. In FIG. 8, forces H and J of equal magnitude and different angles of attack S and Λ 'can be seen, where β is y-β' .
Die Fig. 9 zeigt die Draufsicht eines Flügelblattpaares mit der gemeinsamen Achse G und den beiden aerodynamischen Mittelpunkten 0 und Ο', die in einem Abstand d von der Flügelblattachse entfernt sind. Es ist also ersichtlich, daß die Kräfte an den Flügelblättern sich selbsttätig' kompensieren. Es ist zudem zu berücksichtigen, daß diese Selbstkompensierung ständig während der Drehbewegung des Rotors stattfindet, da der Anstellwinkel der Flügelblätter während einer ganzen Umdrehung zwischen einem Mindestwert und einem Höchstwert gleichzeitig mit der Veränderung der Flügelblattstellung relativ zur Vorwärtsbewegung variiert.Fig. 9 shows the plan view of a pair of blades the common axis G and the two aerodynamic centers 0 and Ο ', which are at a distance d from the blade axis are away. It can therefore be seen that the forces on the wing blades automatically compensate themselves. It is also take into account that this self-compensation takes place continuously during the rotation of the rotor, since the Angle of attack of the blades during a complete revolution between a minimum value and a maximum value simultaneously varies with the change in blade position relative to forward movement.
Um sicherzustellen, daß zu Beginn der Drehbewegung des Rotors die Anstellwinkel der Flügelblätter gleich groß sind, werden an der Angriffskante Federn N angeordnet, wobei die Auftriebskraft A versucht, die Feder N zusammenzudrücken (Fig. 10).To ensure that the angle of attack of the blades are the same at the beginning of the rotary movement of the rotor arranged on the attack edge springs N, the buoyancy force A tries to compress the spring N (Fig. 10).
Der Kolzmayr-Effekt besagt, daß der Vortriebswiderstand w gleich Null ist, wenn ein Flügelblattprofil an der Flügelblattkante einem Luftstrom ausgesetzt ist, dessen Strömungsrichtung um eine Ebene ständig variiert. Genau dies geschieht an jedem Flügelblatt des Rotors während einer vollständigen Umdrehung (siehe Fig. 11). Infolge dessen ist der- Leistungsgrad des er-The Kolzmayr effect says that the propulsion resistance w is equal to zero if a blade profile on the blade edge is exposed to an air flow whose direction of flow varies continuously around a plane. This is exactly what happens to everyone Blade of the rotor during one complete revolution (see Fig. 11). As a result, the performance level of the
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findungsgemäßen Rotors sehr gut.inventive rotor very well.
Die bisher aufgeführten Verbesserungen bilden das Wesen der vorliegenden Erfindung. Zur optimalen Nutzung des Rotors kommen jedoch andere, bereits erwähnte Verbesserungen hinzu, nämlich die Möglichkeit, den Anstellwinkel der Flügelblätter beliebig zu verändern, den Motor an- oder abzukoppeln, die Flügelblätter relativ zueinander anzulenken sowie die Flügelblattlänge teleskopisch zu verkürzen bzw. zu verlängern. Die Fig. 12 zeigt ein Paar Flügelblätter, die an den Punkten K und L angelenkt sind. Sie können sich dadurch mit einem Winkel fS in Richtung der Resultierenden R aus der Auftriebskraft A und der Zentrifugalkraft F ausrichten. Mit dieser Anordnung werden Biegekräfte an den Flügelblättern und deren Achsen vermieden .The improvements listed so far form the essence of the present invention. For optimal use of the rotor, however, there are other improvements already mentioned, namely the possibility of changing the angle of attack of the blades as desired, connecting or disconnecting the motor, articulating the blades relative to each other and telescopically shortening or lengthening the blade length. Fig. 12 shows a pair of blades which are hinged at points K and L. This allows you to align yourself with an angle fS in the direction of the resultant R from the buoyancy force A and the centrifugal force F. With this arrangement, bending forces on the blades and their axes are avoided.
Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Verbesserungen kann man wie folgt zusammenfassen:The main advantages of the improvements according to the invention can be summarized as follows:
1 . Dank der Eigenschaft der Flügelblätter, sich ständig selbst zu kompensieren, werden die Störungen behoben, welche die Fortbewegung bzw. waagerechte Vorwärtsbewegung der Rotoren mit sich bringt.1 . Thanks to the property of the wing blades, constantly changing to compensate yourself, the disturbances are corrected, which brings about the movement or horizontal forward movement of the rotors.
2 . Die Trag- und Belastungsfähigkeit ist stets gleich bei allen Flügeln, unabhängig von deren Stellung während der Drehbewegung des Rotors, und zwar sowohl bei Senkrechtflügen als auch bei Waagerechtflügen oder bei Flügen, die sich aus der Kombination beider Flugrichtungen ergeben.2. The load and load capacity is always the same all wings, regardless of their position during the turning movement of the rotor, both during vertical flights and also for horizontal flights or for flights that result from a combination of both flight directions.
3. Da keine zu korrigierenden Störungen entstehen, wird eine völlige Stabilität im Flugraum erzielt, cjhne daß der Pilot3. Since there are no disturbances to be corrected, complete stability in flight space is achieved without the need for the pilot
eingreifen muß, oder daß man dafür eine besondere Einrichtungmust intervene, or that a special facility is required for this
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einbauen muß. Aus diesem Grund ist die Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor sehr leicht steuerbar.must install. For this reason, the machine with the invention Very easy to control rotor.
Schließlich ist der aerodynamische Leistungsgrad hoch, da keine Störungen entstehen und der Vortriebswiderstand minimal ist (Kolzmayr-Effekt).After all, the aerodynamic level of performance is high, as there are no disruptions and the propulsion resistance is minimal (Kolzmayr effect).
Es sei zudem angemerkt, daß die Flügelblätter auch als Flügelrad arbeiten können, wenn sie gleichzeitig mit der waagerechten Vorwärtsbewegung frei, d.h. ohne Motor, durch die Vorwärtsbewegung -selbst gedreht werden. Dies ist in den Fig. 13 und 14 dargestellt. In diesen Figuren zeigt der dicke Pfeil die Vorwärtsbewegung und die dünnen Pfeile die aerodynamische Wirkung auf die Flügel.It should also be noted that the blades can also be used as an impeller can work if they are rotated freely, i.e. without a motor, by the forward movement at the same time as the horizontal forward movement. This is in FIGS. 13 and 14 shown. In these figures the thick arrow shows the forward movement and the thin arrows show the aerodynamic effect on the wings.
Bei Hubschraubern kann die Tangentialgeschwindigkeit der Flügelblätter nicht die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung unterschreiten, da die Flügelblätter sich stets schneller als deren Vorwärtsbewegung drehen müssen. Im Unterschied dazu kann beim erfindungsgemäßen Rotor die Vorwärtsbewegung schneller sein. Dadurch ist es möglich, höhere Fluggeschwindigkeiten zu erzielen. Die mittlere Flügelblattgeschwindigkeit wäre dann - ein Vortriebswiderstand w gleich Null (integraler Kolzmayr-Effekt) vorausgesetzt -, gleich der Geschwindigkeit der Fortbewegung oder der heranströmenden Luftströmung, und zwar ohne andere Einschränkungen als die, welche durch die von den hohen Tangentialgeschwindigkeiten.erzeugten Turbulenzen bedingt sind. Diese Turbulenzen nehmen in dem Maße zu, wie die Tangentialgeschwindigkeit sich dem Wert Mach 1 annähert.In helicopters, the tangential speed of the blades can do not fall below the speed of the forward movement, since the blades are always faster than theirs Need to rotate forward movement. In contrast to this, the forward movement can be faster in the rotor according to the invention. This makes it possible to achieve higher flight speeds. The mean blade speed would then be - a propulsion resistance w equal to zero (integral Kolzmayr effect) assuming - equal to the speed of the movement or the incoming air flow, without any other restrictions than those produced by the high tangential velocities Are caused by turbulence. These turbulences increase as the tangential velocity increases Value approximates Mach 1.
Die Geschwindigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgerüsteten Luftfahrzeuge ist also abhängig von seinem Antriebssystem (Rotoren oder Düsentriebwerke) und dessen Leistung, sowieThe speed of the equipped with the rotor according to the invention Aircraft is therefore dependent on its propulsion system (Rotors or jet engines) and its performance, as well
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vom' Widerstandskoeffizient der Gesamtheit Maschine-Tragelemente, den man nur experimentell für jeden Maschinentyp ermitteln kann.the 'drag coefficient of the whole of the machine-supporting elements, which can only be determined experimentally for each type of machine.
Läßt man den Rotor als Flügelrad arbeiten, kann man dann Luftfahrzeuge bauen, deren Geschwindigkeit höher als die bisher erreichte bei Hub- Tragschraubern ist, nämlich vergleichbar der Geschwindigkeit, die mit Klein- oder Leichtflugzeugen mit Propeller- oder Düsenantrieb erreicht wird.If you let the rotor work as a vane, you can then make aircraft build, the speed of which is higher than that previously achieved with helicopters, namely comparable to Speed that with small or light aircraft with Propeller or jet propulsion is achieved.
Der als Flügelrad arbeitende erfindungsgemäße Rotor ist auch als Freie-Fall-Bremse mit Landungsbremse verwendbar, indem man die Flügelblätter so ausrichtet, wie in Fig. 15 dargestellt. Dank dieser Eigenschaft kann eine mit einem erfindungsgemäßen Rotor versehene Maschine in jedem beliebigen Gelände landen. Damit steigt die Flugsicherheit im Vergleich zu_ herkömmlichen Flugzeugen bzw. Kleinflugzeugen, da diese Maschinen bei Motorschaden sich den Landungsort nur durch einen Segelflug aussuchen können.The working as a vane rotor according to the invention is also as Free fall brake can be used with landing brake by aligning the blades as shown in FIG. thanks to this property can land a machine provided with a rotor according to the invention in any terrain. In order to flight safety increases compared to conventional aircraft or small airplanes, as these machines can only choose the landing site by gliding in the event of engine failure.
Der erfindungsgemäße Rotor ist bei zwei verschiedenen Arten von Maschinen verwendbar, nämlich zum einen bei. Hubschraubern, deren Rotor als Antriebsrotor arbeitet, und zum anderen bei Tragschraubern, deren Rotor aerodynamisch angetrieben wird (d.h. als Flügelrad). . -The rotor according to the invention is in two different types of Machines can be used, namely on the one hand. Helicopters, the rotor of which works as a drive rotor, and on the other hand, gyroscopes, whose rotor is aerodynamically driven (i.e. as an impeller). . -
Bei Hubschraubern wird eine völlige Stabilität erreicht, ohne daß der Pilot eingreifen muß, oder daß man dafür besondere Korrektureinrichtungen einbauen muß. Man erreicht ferner eine Unempfindlichkeit gegen Windstöße. Arbeitet der Rotor als Flügelrad, ist es dann außerdem im Notfall möglich, eine Landung mit Fallbremse durchzuführen. Wie schon erwähnt, ist die Steuerung vielIn the case of helicopters, complete stability is achieved without the pilot having to intervene or special correction devices must install. An insensitivity is also achieved against gusts of wind. If the rotor works as an impeller, it is then also possible to land with the fall brake in an emergency perform. As mentioned, the controls are a lot
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leichter als bei einem herkömmlichen Hubschrauber. Der Flug ist zudem sehr viel sicherer.lighter than a conventional helicopter. The flight is also much safer.
Bei Tragschraubern kann ein höherer Leistungsgrad (nämlich durch ■ die bessere Ausnutzung des Kolzmayr-Effektes) und außerdem eine höhere Geschwindigkeit erreicht werden.In the case of gyroscopes, a higher degree of efficiency (namely through ■ the better utilization of the Kolzmayr effect) and also a higher speed can be achieved.
Der erfindungsgemäße Rotor ist auch bei Kombimaschinen verwendbar , welche nach Wunsch sowohl als Hubschrauber als auch als Tragschrauber fliegen können. In diesem Fall kann die Maschine' von den Vorteilen beider Flugsysteme profitieren. Als Hubschrauber kann sie in jedem beliebigen Punkt des Luftraumes schweben sowie im 'Senkrechtflug auf- und absteigen. Ferner kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit sehr klein und die zu hebende Last größer sein. Als Tragschrauber ist -die Fortbewegungsgeschwindigkeit wiederum höher.The rotor according to the invention can also be used in combination machines , which can fly as a helicopter as well as a gyroplane if desired. In this case the machine can ' benefit from the advantages of both flight systems. As a helicopter, it can be in any point in the airspace float as well as ascend and descend in vertical flight. Furthermore, the speed of movement can be very small and that to be lifted Load be bigger. As a gyroplane, -the speed of movement again higher.
Hinsichtlich der Bedienung ist es wichtig, die Einfachheit der Steuerung sowie die Automatisierung der Flugbedingungen herauszustreichen. Dadurch ist jedermann in der Lage, die Maschine zu steuern, selbst wenn er noch nicht in die Flugtechnik eingeführt ist. Die mechanische und aufbaumäßige Einfachheit machen es möglich, den Anschaffungspreis niedrig zu halten.In terms of operation, it is important to emphasize the simplicity of the controls and the automation of the flight conditions. This means that anyone is able to control the machine, even if they have not yet learned how to fly is. The mechanical and structural simplicity make it possible to keep the purchase price low.
Ein geeignetes Einsatzfeld findet sich bei leichten Sport-, Nutzoder Familienmaschinen und insbesondere bei Lufttaxis und Aerobussen, was weder mit Hubschraubern noch mit Kleinflugzeugen erreichbar war, und zwar bei ersteren, weil ihre Herstellung teuer ist und bei letzteren, weil sie nur auf Landepisten und Flughafen landen können.A suitable field of application can be found in light sports, utility or Family machines and especially with air taxis and aerobuses, which neither with helicopters nor with small planes was achievable, namely with the former because their production is expensive and with the latter because they can only be found on airstrips and Airport.
Die Möglichkeit, die Flügelblattlänge selbsttätig durch ein Teleskopsystem zu verkürzen, erlaubt schließlich die bean-The possibility of automatically shortening the blade length using a telescopic system finally allows the required
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spruchte Abstellfläche zu verringern, womit eines der wichtigsten Probleme für den Einsatz als Transportmittel gelöst wird. Ein Tragschrauber von 20 m Durchmesser würde durch Verkürzung der Flügelblattlänge nunmehr eine Fläche von 4 m Breite und 12 bis 14 m Länge, also kaum mehr als ein Omnibus mit gleicher Förderleistung, in Anspruch nehmen.to reduce the required storage space, which is one of the most important Problems for use as a means of transport is solved. A gyroplane 20 m in diameter would be shortened the blade length is now an area of 4 m wide and 12 up to 14 m in length, i.e. hardly more than a bus with the same transport capacity.
Ein Flughafen für Trag- oder Hubschrauber mit einem Fassungsvermögen von 100 Maschinen ä je 40 Fluggäste pro Maschine würde nicht mehr als ein 1 ha großes Gelände beanspruchen.An airport for gyroscopes or helicopters with one capacity of 100 machines with 40 passengers per machine would not take up more than 1 hectare of land.
Fig. 16 zeigt den Einbau des erfindungsgemäßen Rotors in einem BEACH-Einsitzer ohne Tragflügel. Mit dieser einfachen und schnellen Umwandlung der Maschine ist eine wirtschaftliche Anwendung der Erfindung erzielbar.16 shows the installation of the rotor according to the invention in one BEACH single-seater without hydrofoil. With this simple and quick conversion the machine is an economical application the invention achievable.
Die Fig. 17 zeigt den Einbau des erfindungsgemäßen Rotors in einem als Tragschrauber arbeitenden Aerobus, der mit zwei Düsentriebwerken versehen ist.17 shows the installation of the rotor according to the invention in an aerobus that works as a gyroplane and is equipped with two jet engines.
In beiden Fällen können Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 500 km/Std. erreicht werden.In both cases, speeds of the order of 500 km / h can be achieved. can be achieved.
Aus der bisherigen Beschreibung ist zu entnehmen, daß mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen ein Tragrotor für Luftfahrzeuge geschaffen wurde, welcher möglich macht, die Flugbedingungen in einem beträchtlichen Umfang zu verbessern.From the previous description it can be seen that with the improvements according to the invention, a support rotor for aircraft which makes it possible to improve the flight conditions to a considerable extent.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf konkrete Ausführungsformen der Erfindung. Diese ist aber selbstverständlich auch in vielen anderen Varianten, alle nach den erfindungsgemäßen Merkmalen, ausführbar.The above description relates to specific embodiments of the invention. But this is of course also can be carried out in many other variants, all according to the features according to the invention.
ASAS
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