DE3713249A1 - Antriebseinrichtung fuer ein flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Antriebseinrichtung für ein Flugzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Bei einer bekannten Antriebseinrichtung dieser Bauart ist die Längsachse der Motorabtriebswelle im wesentlichen paral­ lel zur Flugzeuglängsachse angeordnet. Die Motorabtriebswelle ist mit einer Fernwelle gekuppelt, die sich ebenfalls in Richtung der Flugzeuglängsachse bis in das Heck des Flugzeug­ rumpfs erstreckt. Das heckseitige Ende der Horizontalwelle ist über ein Winkelgetriebe mit einer Vertikalwelle verbun­ den, die bis in den oberen Bereich des Heckleitwerks geführt ist. Das obere Ende der Vertikalwelle ist ebenfalls über ein Winkelgetriebe mit der sich weitgehend parallel zur Flugzeuglängsachse erstreckenden Propellerwelle verbunden. Der Propeller ist, in Flugrichtung gesehen, vor dem Heckleit­ werk angeordnet.

Eine solche Antriebseinrichtung ermöglicht es, daß das Flug­ zeug mit einem vergleichsweise niedrig bauenden Fahrwerk und ohne die Gefahr einer Bodenberührung des Propellers mit großem Anstellwinkel starten und landen kann. Die damit verbundenen Kurzstart- und Landeeigenschaften erlauben es mithin auch weniger geübten Piloten, Flugplätze mit kurzen Landebahnen zu benutzen. Nachteilig an dieser Antriebsein­ richtung ist jedoch der lange, kompliziert gestaltete An­ triebsstrang zwischen dem Motor und dem Propeller. Mit einem solchen Antriebsstrang sind nicht nur erhebliche Gewichtspro­ bleme, sondern auch Schwierigkeiten, insbesondere mit der schwingungsfreien Integration der Lagerungen für die Wellen sowie die Umlenkgetriebe, verbunden. Die Störanfälligkeit ist infolge der Vielteiligkeit hoch. Ein weiterer Nachteil ist der Sachverhalt, daß die die Antriebsleistung um etwa 90° umlenkenden Getriebe einen ziemlich hohen Wartungsaufwand erfordern. In diesem Zusammenhang ist ferner die Wärmeent­ wicklung im Bereich der Winkelgetriebe zu berücksichtigen, welche zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich machen. Auch ist der Durchmesser des Propellers durch den Abstand zur Rumpfoberseite begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Antriebseinrichtung so zu ver­ bessern, daß unter Beibehaltung der heckseitigen Bodenfrei­ heit der getriebetechnische Aufwand zur Übertragung der Antriebsleistung vom Motor auf den Propeller erheblich ge­ senkt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ malen.

Die Erfindung erlaubt es nunmehr, die Motorleistung nahezu geradlinig auf den Propeller übertragen zu können, wie dies z. B. bei denjenigen Flugzeugbauarten üblich ist, bei denen der Propeller am Rumpfende liegt. Diesen Bauarten ist jedoch der Nachteil zu eigen, daß die heckseitige Bodenfreiheit sehr gering ist und im Prinzip auch nur mit extrem hohen Fahrwerken einigermaßen zufriedenstellend erreicht werden kann, ohne jedoch die Gefahr der Bodenberührung des Propel­ lers ganz vermeiden zu können.

Der geneigte Einbau der Fernwelle in Längsrichtung der Motor­ abtriebswelle und unter einem ziemlich kleinen Winkel zur Propellerwelle gestattet es ferner, das Heckleitwerk optimal aerodynamisch auszugestalten und dabei die Propellerwelle extrem hoch zu verlegen. Die hochliegende Propellerwelle eröffnet mithin die Möglichkeit, den Durchmesser des Propel­ lers sehr groß auszubilden und damit die Propellerdrehzahlen merklich zu senken. Der dadurch erzielbare hohe Propellerwir­ kungsgrad führt zu einer besseren Startleistung sowie zu einer höheren Reiseleistung und damit zu einer erheblichen Treibstoffersparnis. Ein weiterer Vorteil ist die durch die niedrigen Propellerdrehzahlen bedingte geringe Lärment­ wicklung. Der Lärmpegel kann um ca. 10 dBA gesenkt werden. Insgesamt wird also mit der erfindungsgemäßen Antriebsein­ richtung die Umwelt wesentlich geringer belastet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der überwiegende Teil des Propellers jetzt infolge der hohen Anordnung der Propellerwelle in der nur durch die Leitwerke gestörten aerodynamischen Strömung wirksam ist. Auch dies ist eine wesentliche Verbesserung im Vergleich zu denjenigen Flugzeugarten, bei denen die am Rumpfende vorgesehenen Heckpropeller in der Nachlaufströmung des gesamten Rumpfs arbeiten.

Die nahezu geradlinige Übertragung der Antriebsleistung vom Motor auf den Propeller führt zu erheblich vereinfachten Lagerungen und damit zu einem geringeren Wartungsaufwand. Das Umlenkgetriebe zwischen der Fernwelle und der Propeller­ welle braucht im Gegensatz zu der bekannten Bauart nur einen geringen Ablenkwinkel zu überbrücken, so daß es entsprechend einfach ausgebildet werden kann.

Die Ausbildung der Fernwelle kann beliebig sein. Sie kann durchgehend einstückig oder auch mehrteilig gestaltet werden. Insbesondere können Leichtbaustoffe zur Anwendung gelangen, welche mit zu einer Gewichtsreduzierung beitragen.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung kann bei einem reinen Motorflugzeug, beispielsweise einem geringsitzigen Reiseflugzeug, oder auch bei einem Motorsegler mit Erfolg eingesetzt werden.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 kann ein derartiges Um­ lenkgetriebe beispielsweise als homokinetisches Gelenk aus­ gebildet sein. Bevorzugt gelangt aber eine Doppelkreuzgelenk­ welle zur Anwendung. Bei einer Gesamtbeugung der Längsachse der Fernwelle zur Propellerwelle von etwa 24° brauchen also die beiden Teile einer Doppelkreuzgelenkwelle nur um ca. 12° gebeugt zu werden. Infolgedessen bietet sich eine derartige Welle besonders an.

Die Anordnung des Propellers am hinteren Ende des Heckleit­ werks (Anspruch 3) schafft im Vergleich zu der gattungsge­ mäßen Bauart die Möglichkeit, den Durchmesser des Propellers noch mehr vergrößern zu können.

Dieser Sachverhalt kann nach der Erfindung durch die Merk­ male des Anspruchs 4 weiter verbessert werden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung schließt es selbstverständ­ lich nicht aus, daß die Propellerwelle beispielsweise zu Trimmzwecken auch geringfügig von der horizontalen Flugzeug­ längsachse abweichen kann. Auch eine Verstellmöglichkeit der Propellerwelle ist denkbar.

Des weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn zur Dämp­ fung von Schwingungen und Drehmomentungleichförmigkeiten in den geeigneten Bereichen des Antriebsstrangs entsprechen­ de Kupplungselemente eingegliedert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist im Schema der Rumpf eines beispielsweise viersit­ zigen Reiseflugzeugs 2 bezeichnet. Die Tragflächen sind mit dem Bezugszeichen 3 und das Heckleitwerk ist allgemein mit dem Bezugszeichen 4 versehen.

Das Bugfahrwerk 5 sowie das Hauptfahrwerk 6 sind bevorzugt einziehbar.

Die Antriebseinrichtung des Flugzeugs 2 umfaßt zunächst einen Verbrennungsmotor 7, welcher schwerpunktsnah in den Flugzeugrumpf 1 eingebaut ist. Es ist zu erkennen, daß die Längsachse 8 der Motorabtriebswelle 9 in Richtung zum hochge­ zogenen Heckleitwerk 4 geneigt ansteigend zur Flugzeuglängs­ achse 10 angeordnet ist. Die Neigung kann beispielsweise 24° betragen.

Die Motorabtriebswelle 9 ist mit einer das Drehmoment ein­ wandfrei übertragenden Fernwelle 11 gekuppelt, die sich durch die Seitenleitwerksflosse 12 des Heckleitwerks 4 bis zur Wurzel der am oberen Ende des Heckleitwerks 4 angesetz­ ten Höhenleitwerksflosse 13 erstreckt.

Das obere Ende der Fernwelle 11 ist über eine Doppelkreuzge­ lenkwelle 14 mit der ebenfalls in der Wurzel der Höhenleit­ werksflosse 13 im wesentlichen parallel zur Flugzeuglängsachse 10 angeordneten Propellerwelle 15 verbunden. Der Propeller 16 ist am hinteren Ende des Heckleitwerks 4 auf der Propel­ lerwelle 15 befestigt. Trotz seines großen Durchmessers ragen die Propellerspitzen 17 nicht über das Rumpfende 18 in Richtung zum Boden 19 vor.

Beim Ausführungsbeispiel ist angedeutet, daß vor und hinter der Doppelkreuzgelenkwelle 14 Kupplungselemente 20 zur Dämp­ fung von Schwingungen und Drehmomentungleichförmigkeiten eingebaut sind. Solche Kupplungselemente 20 können bei Bedarf auch an anderen Stellen des Antriebsstrangs 9, 11, 14, 15 ein­ gegliedert sein.

Claims (4)

1. Antriebseinrichtung für ein Flugzeug, welche einen schwer­ punktsnah eingebauten Verbrennungsmotor und einen am hochge­ zogenen Heckleitwerk an der im wesentlichen parallel zur Flugzeuglängsachse verlaufenden Propellerwelle befestigten Propeller aufweist, der durch mindestens eine Fernwelle sowie ein Umlenkgetriebe mit dem Motor verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längsachse (8) der Motorabtriebswelle (9) in Richtung zum Heckleitwerk (4) geneigt ansteigend zur Flugzeuglängsachse (10) angeord­ net ist, daß sich die Fernwelle (11) koaxial zur Längsachse (8) der Motorabtriebswelle (9) erstreckt und daß die Propel­ lerwelle (15) über ein einziges Umlenkgetriebe (14) mit der Fernwelle (11) gekoppelt ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Umlenkgetriebe (14) als homokinetisches Gelenk, bevorzugt als Doppelkreuzgelenkwelle ausgebildet ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (16) am hinteren Ende des Heckleitwerks (4) angeordnet ist.

4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Propellerwelle (15) im oberen Längskantenbereich des Heck­ leitwerks (4) erstreckt.