DE3713249C2 - - Google Patents

Description

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

Bei der bekannten Antriebseinrichtung gemäß "aero" Mai 1971, S. 108-110 ist die Längsachse der Motorabtriebswelle im wesentlichen parallel zur Flugzeuglängsachse angeordnet. Die Motorabtriebswelle ist mit einer Fernwelle gekuppelt, die sich ebenfalls in Richtung der Flugzeuglängsachse bis in das Heck des Flugzeugrumpfs erstreckt. Das heckseitige Ende der Horizontalwelle ist über ein Winkelgetriebe mit einer Vertikalwelle verbunden, 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 Heckleitwerk 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.

Eine gattungsgemäße Bauart wird durch die DE-PS 7 22 883 verkörpert. Ein wesentlicher Nachteil dieser Bauart ist der Sachverhalt, daß die Propellerwelle koaxial zur geneigten Fernwelle verläuft und unter einem relativ großen Neigungswinkel zur Flugzeuglängsachse angeordnet ist. Eine solche Propelleranordnung mag zwar während der Startphase eines Flugzeugs Vorteile haben, in der Fluphase jedoch, insbesondere aber in der im wesentlichen horizontal verlaufenden Reiseflugphase, sind die Anströmverhältnisse am Druckpropeller sehr ungenau und aerodynamisch außerordentlich ungünstig.

Nachteilig ist auch der Sachverhalt, daß der Verbrennungsmotor weit hinter dem Schwerpunkt des Flugzeugs angeordnet ist. Eine solche Integration eines Motors in ein Flugzeug ist unter Umständen bei der bekannten Bauart mit geneigter Propellerachse noch sinnvoll, führt jedoch dazu, daß bugseitig des Flugzeugs Ausgleichsgewichte angeordnet werden müssen, welche zwar die Schwanzlastigkeit des Flugzeugs ausgleichen, jedoch sein Gewicht erheblich erhöhen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauart besteht darin, daß aufgrund der vergleichsweise tief liegenden Propellerwelle ein nicht unwesentlicher Teil des Druckpropellers sowohl durch das Heckleitwerk als auch durch die Nachlaufströmung des Rumpfs gestört wird.

Eine Verlagerung der Propellerwelle in einen weitgehend ungestörten Bereich oberhalb der Flugzeuglängsachse ist im bekannten Fall kaum möglich, da eine solche Maßnahme mit einer noch größeren Neigung der Propellerwelle mit den damit verbundenen Nachteilen verbunden wäre. Das heißt, daß auch der Durchmesser des Druckpropellers relativ gering ist. Die Propellerdrehzahl muß mithin hoch sein. Hierdurch wird der Propellerwirkungsgrad gesenkt. Die Startleistung wird verschlechtert. Der Treibstoffverbrauch bei vergleichsweise hoher Lärmentwicklung ist hoch.

Ausgehend von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Antriebseinrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so zu verbessern, daß unter Beibehaltung eines vergleichsweise geringen getriebetechnischen Aufwands zur Übertragung der Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor auf den Druckpropeller die aerodynamischen Eigenschaften bei hohem Propellerwirkungsgrad, höherer Leistung und erheblicher Treibstoffersparnis wesentlich verbessert werden.

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

Obwohl der Verbrennungsmotor nun schwerpunktsnah, das heißt im Bereich des Tragflächenprofils in den Flugzeugrumpf integriert wird, kann bei im Vergleich zur Flugzeuglängsachse paralleler und mit Abstand hoher Anordnung der Propellerwelle die Motorleistung dennoch nahezu geradlinig auf den Druckpropeller übertragen werden. Der geneigte Einbau der Fernwelle unter einem relativ kleinen Winkel zur Propellerwelle gestattet es ferner, das Heckleitwerk optimal aerodynamisch auszugestalten. Durch die hohe Anordnung der Propellerwelle ist der überwiegende Teil des Druckpropellers in der nur durch die Leitwerke gestörten aerodynamischen Strömung wirksam. Eine negative Nachlaufströmung durch den Rumpf entfällt. Durch die hoch liegende Propellerwelle kann der Durchmesser des Druckpropellers auch sehr groß ausgebildet werden, ohne daß eine Bodenberührung des Druckpropellers selbst bei großem Anstellwinkel mit den damit verbundenen Kurzstart- und Landeeigenschaften befürchtet werden muß. Aufgrund der dadurch geringeren Propellerdrehzahlen wird der Propellerwirkungsgrad heraufgesetzt und mithin die Startleistung sowie insbesondere die Reiseleistung verbessert. Auch wird die Lärmentwicklung durch die jetzt niedrigeren Propellerdrehzahlen um ca. 10 dBA gesenkt.

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.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 kann das Umlenkgetriebe beispielsweise als homokinetisches Gelenk ausgebildet sein. Bevorzugt gelangt eine Doppelkreuzgelenkwelle zur Anwendung. Bei einer gesamten Beugung der Längsachse der Fernwelle zur Propellerwelle von etwa 24° brauchen also die beiden Teile einer Doppelkreuzgelenkwelle nur um ca. 12° gebeugt zu werden.

Die Möglichkeit, den Propellerdurchmesser mit den damit verbundenen Vorteilen vergrößern zu können, wird durch die Merkmale des Anspruchs 3 noch mehr verbessert.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, wenn zur Dämpfung von Schwingungen und Drehmomentungleichförmigkeiten in den geeigneten Bereichen des Antriebsstrangs zwischen Verbrennungsmotor und Druckpropeller entsprechende 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 (3)

1. Antriebseinrichtung für ein Flugzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Druckpropeller am hinteren Ende des Heckleitwerks, wobei die Längsachse der Motorabtriebswelle in Richtung zum Heckleitwerk geneigt ansteigend zur Flugzeuglängsachse angeordnet ist und eine mit dem Druckpropeller gekuppelte Fernwelle sich koaxial zur Längsachse der Motorabtriebswelle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (7) schwerpunktsnah eingebaut ist und daß sich die Propellerwelle (15) im wesentlichen parallel zur sowie mit Abstand oberhalb der Flugzeuglängsachse (10) erstreckt und 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 einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Propellerwelle (15) im oberen Längskantenbereich des Heck­ leitwerks (4) erstreckt.