DE3633055A1 - Rotorflugzeug: ro ii - Google Patents

Description

Mit der Patentanmeldung, über die Erfindung eines Rotorflug­ zeuges, genannt: ROTORFLUGZEUG RO II, vom 5. Aug. 1986, mit Tag der Anmeldung mit Weltpriorität zum 09. 08. 1986, unter der Patentanmeldenummer P 36 27 085.7 und der Gebrauchsmu­ ster Hilfsanmeldung zum gleichen Datum, unter der Nummer: G 86 21 472.1, beim Deutschen Patentamt in München, wurde die Erfindung eines Rotoflugzeuges angemeldet. Die erfindungsge­ mäße Beschreibung ist in den Blättern 1 bis 7 und die Patent­ ansprüche dazu in den Blättern - Patentansprüche, Blätter 9 und 10, mit 20 einzelnen Anspruchstiteln gegeben. Auf eine wiederholende Beschreibung der Ersterfindung kann also hier verzichtet werden. Grundsätzlich wird auch für diese Zusatzer­ findung, Bezug auf die vorgetragene Anmeldung genommen.

In der Erstanmeldung wird die Erfindung als solche in ihrer Natur beschrieben. Es werden die physikalischen Eigenschaften eines Rotorflugzeuges beschrieben, es werden die technisch- mechanischen Eigenschaften beschrieben, gekennzeichnet und es werden die Funktionen, die Eigenschaften, die Möglichkeiten eines Rotorflugzeuges beschrieben und gekennzeichnet.

Die Natur der Erfindung ist, daß sie neu ist, daß damit bisher unbekannte oder ungenutzte neue Möglichkeiten erschlossen wer­ den. Die weitere erfindungsgemäße Vertiefung, der Sache Rotor­ flugzeug brachte aus ihrer physikalischen Natur heraus, solche neuen Fakten, Möglichkeiten, welche als neue Bereiche für das Fliegen nunmehr zu gelten haben.

Die laminare Luftströmung ist ein natürliches Phänomen der Luft­ hülle um die Erde. Die eigentliche Laminare ist eine natürli­ che Aufeinanderschichtung von Luftmassen, horizontal zum Erd­ ball. Aus diesem Grunde spricht man auch darüber von der hori­ zontalen oder waagrechten Strömung der Luft in der Atmosphäre, die ihrer Natur nach geschichtet, fadenförmig verläuft.

Diese Laminarströmung der Lufthülle ist für alle Körper zur Erzeugung von Auftrieb in der Luft, von wesentlicher Bedeu­ tung. Alle Auftriebskörper, Flügelflächen, Tragflügel starr oder umlaufend, drehende Rotore, beziehen ihren Auftrieb in der Luft durch den Vortrieb gegen die laminare Luftschich­ tung. Diese physikalische Gegebenheit gilt für alle Auftriebs­ körper, in der fließenden Luft, im Bereich bis knapp unter Mach 1, von bewegter Luft oder in der Luft bewegten Körpern.

Innerhalb dieses Beschleunigungsbereiches, unter Mach 1, gilt für das Verhalten der Luft, der Faktor der Luftzähigkeit, also der natürlichen Viskosität. Diese Viskosität, gemeint ist da­ mit, die Fließ-und-Abrißneigung der Luft ändert sich geringfü­ gig bei den wechselnden Bodenlufttemperaturen. Es gilt daher für alle Flächenauftriebskörper, denen eine strömungsgünstiges Profil gegeben wird, z. B. Göttinger Profil, Hochtragprofil, Schnellflugprofil, daß es seine Auftriebseigenschaft nur so lange behält, als die fadenförmige laminare Strömung an der Unter- und Oberseite der Tragflächen, gleichgültig ob stehend oder umlaufend, erhalten wird, so lange diese Strömung auf Grund ihrer natürlichen Zähigkeit nicht abreißt. Je nach Profilform kann dieser Leistungszustand, also Tragzustand, nur zwischen einem Anstellwinkel von 0° zur Mitte Luftebene (MLE) bis max. 18°+ über MLE erhalten werden. Bei steilerer Anstellung reißt die tragende Strömung ab und der natürliche Auftrieb wird ge­ stört oder bricht als Bremseffekt ganz zusammen.

Dieses Verhalten setzt jedem Tragflächenflugzeug natürliche Grenzen. Ein Überziehen, also eine Anstellung des Tragflächen­ winkels zur Erdhorizontale von über 18°+ bringen einen Flug­ apparat zum Absturz. Kunstflugfiguren wie Looping, Turn usw. sind nur Ergebnisse der momentanen Zentrifugalkraft und einer höchst minimierten Auftriebsleistung. Solche kritischen Zu­ stände zu vermeiden, also deutlich mehr Flugsicherheit zu ha­ ben ist der Erfolgt der neuen Erfindung, des drehenden Rotors in der laminaren Luftströmung. Ein sich gegen die Strömung drehender Rotor, als Auftriebskörper, kennt keinen An­ stellwinkel. Gleichgültig in welcher Lage sich der getragene Körper eines Flugapparates befindet, das bedeutet, welche Win­ kelposition der Flugapparatekörper, in welcher Anstellung zur MLE (Mitte Luft-Ebene) innterhalb des möglichen Vollkreises von 360° auch immer einnimmt, an der Anstellung des tragenden Ro­ tores zur umgebenden Luftlaminare ändert sich nichts. Theore­ tisch kann also ein Rotorflugapparat ohne Nachteil auf dem Rücken, in der Senkrechten oder in einer Schräglage fliegen. Dieser bedeutende Sicherheitsfaktor ist nur dem Rotorzylinder als Auftriebselement eigen. Diese in sich naturstabile Situati­ on ist in der Fig. 2 der Anlage dargestellt. Für den Fall, daß sich Extremfluglagen ergeben, die durch Winkel Fig. 2, Pos. 3 dargestellt werden, wird keine Strömung abreißen, welche den Auftrieb unterbricht; der Flugapparat wird dann in sich selbst durch seine Gewichtszentrierung lagestabilisieren.

Es bedeuten in Fig. 1 Pos. 1 die Linie einer Fluglagensimulierung, mit Anzeige der dabei möglichen Flugrichtung. Um theoretische Fluglagen im 360° Kreis zur MLE ausführen zu können, muß das Höhenruder diesem Verhalten anpaßbar sein. Pos. 2 zeigt das um 90° schwenkbare Heckhöhenruder. Pos. 3 stellt das ebenfalls um 90° schwenkba­ re Fronthöhenruder dar. Alle Einstellungen sind jeweils fixier­ bar. Beide Höhenruder der Pos. 2 und 3 haben zusätzlich Ruder­ klappen mit Trimmkanten und bringen damit die volle Manövrier­ barkeit, immer analog zur bestehenden Neigungseinstellung. Die Pos. 4 zeigt die mögliche Winkelveränderung in der Fluglage zur MLE an. Die Pos. 5 und 6 stellen die Stellung der Höhenleit­ werke im Horizontalflug dar. Die Pos. 7 und 8 stellen die Ein­ zelruder mit den Trimmkanten dar. Die Pos. 9 stellt den Propel­ ler, die Luftschraube dar. Diese Luftschraube hat erstmals im Flugapparatebau, die Eigenschaft einer Schiffsschraube. Im Nor­ malflug arbeitet die Luftschraube als Druckschraube, im Senk­ rechtflug wird durch die geänderte Schaufelanstellung, die Luft­ schraube zur Zugschraube und wird damit unterstützender Trag­ teil im Senkrechtflug. Der Außenring ist dabei ein leistungs­ erhöhendes Teil. Mit Pos. 10 wird die variable Anordnung der Rotorzylinder dargestellt.

Pos. 11 stellt die Kabine dar. Pos. 12 stellt das Flugzeug­ gehäuse, die Zelle dar. Pos. 13 stellt das Fahrwerk dar. Pos. 14 stellt das Bugrad dar. Mit Pos. 15 wird die Umstellung der Luftschraube auf Zug und Druck angezeigt.

Es bedeuten in der Fig. 2 die vier Pos. 1 die Auftriebslinie des rotierenden Zylinders, wir sprechen vom Rotor, in der strömenden Luft. Mit der Pos. 2 wird die Drehrichtung der Rotore angezeigt, welche Auftrieb und Vortrieb gleichzeitig erzeugen.

Die Pos. 3 ist die Darstellung eines Fluglagen-Neigungswinkels zur MLE. Die Pos. 4 zeigt die Fluglagenveränderung in einem Winkel von 90° und der graphischen Darstellung, daß dabei die laminare Anströmung und damit der Auftrieb nicht unterbrochen werden. Die Pos. 5 zeigt den fadenförmigen Verlauf der lamina­ ren Anströmung, eines drehenden Zylinders im Luftstrom, nach einer Darstellung der ehemaligen DVL (Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt).

Die Eigensicherheit von drehenden Rotorzylinders in strömender Luft ist gegenüber jeder Tragfläche deutlich höher. Ein auf Arbeitsdrehzahl gebrachter Rotor erreicht bereits bei einer An­ strömung von v = 80 m/s 82% seiner Tragleistung. Bei v = 12 m/s erreicht der Rotor seine rechnerische Tragleistung durch Auf­ trieb. Diese besondere Eigenschaft gestattet dem Rotorflugzeug verglichen zum Flächenflugzeug, extrem niedrige Start- und Lan­ degeschwindigkeiten. Bei Überschreitung der rechnerisch mög­ lichen Hochstgeschwindigkeit, also für einen simulierten Absturz fängt sich der Rotorauftriebskörper immer selbst wieder und bleibt bei seiner sich einstellenden Maximalgeschwindigkeit stehen. Diese ist ein Faktor aus: Rotordurchmesser, Umlaufzahl, Anströmgeschwindigkeit, Luftgewicht.

Claims (9)

1. Rotorflugzeug, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ver­ wendung, eines sich um die Achse drehenden Rotorzylinders anstellen von Tragflächen, ein Hochauftrieb erzeugt wird, ausreichend für ein sicheres fliegen in der Luft.

2. Rotorflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich um den drehenden Rotorzylinder, ein stabiler gleichge­ richteter Auftrieb und Vortrieb bildet, welcher die Lage der Flugzeugzelle unabhängig von einer horizontalen, verti­ kalen oder Schrägposition macht (Fluglagenwinkel).

3. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flugapparat, ohne Störung der Auftriebskräfte in allen Fluglagen eines Vollkreises fliegen läßt.

4. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitslage der Höhenleitwerke, die Winkelposition zur Flugzeug-Horizontallinie, in einem Schwenkbereich von 90°, zur MLE veränderbar und einstellbar ist.

5. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rotorachsenposition, variabel gestalten läßt und damit die Zentrierung des Flugapparates, jeweils der vorgesehenen Flugverwendung angepaßt werden kann.

6. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vergleichbar einem Schiffsschrauben-Antrieb, eine Ver­ stelluftschraube eingesetzt wird, welche je nach Flugzustand als Druckschraube oder als Zugschraube eingestellt werden kann.

7. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Veränderung, wie z. B. veränderbarer Tragflächenan­ stellwinkel, ohne besondere Senkrechtflug-Auftriebs- oder Schubaggregate, die Fluglage in der Luft, als stabile Flug­ lage, im Bereich eines Vollkreises gehalten werden kann.

8. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß aus einer vertikalen oder horizontalen Fluglage ohne Einbuße von Auftriebskraft, sowohl nach oben als nach unten Steilwinkel-Flugmanöver geflogen werden können.

9. Rotorflugzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß Flugfiguren nach Anspruch 8 durch eine um in sich 60° schwenkbare Zug-Druck-Luftschraube wirksam unterstützt werden.