DE3804561A1 - Flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug, insbesondere Ultraleichtflugzeug, mit einer Tragfläche und einem hin­ ter der Tragfläche angeordneten Höhenleitwerk.

Im Grenzbereich zwischen Luft und Wasser oder Luft und Festland, dem sogenannten "Bodeneffektbereich", ist Flie­ gen sehr wirtschaftlich, weil dort aufgrund eines höheren Auftriebs und geringeren Strömungswiderstands höhere Gleitzahlen als im freien Flug oberhalb des Bodeneffekt­ bereichs erreichbar sind.

Bei einem bekannten freiflugfähigen Flugzeug der gattungs­ gemäßen Art (US-PS 32 21 831) mit einer Stauflügeltrag­ fläche und einem dahinterliegenden Höhenleitwerk erfordert das Fliegen dicht über dem Boden eine hohe Geschicklich­ keit des Piloten oder zusätzliche Steuerorgane mit erheb­ lichem gerätetechnischem Mehraufwand. Es erweist sich im Freiflug als instabil und in Bodennähe als überschlagge­ fährdet.

Bei einem anderen bekannten Flugzeug (DE-PS 24 60 118), das einen selbststabilisierenden Bodeneffektflug ermög­ licht, sind zwei Tragflächen mit unterschiedlichen Profi­ len in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet (in soge­ nannter Tandem-Anordnung) . Die vordere Tragfläche hat auf der Unterseite ein gewölbtes Profil, dessen Auftrieb vorwiegend auf der Druckseite erzeugt wird, und die hin­ tere ein dickes, auf der Unterseite gerades Profil, dessen Auftrieb vorwiegend auf der Sogseite erzeugt wird.

Während bei dem gattungsgemäßen Flugzeug die Flughöhe zur Erzielung eines Bodeneffektflugs manuell gesteuert werden muß, ist dies bei dem zuletzt genannten bekannten Flug­ zeug nicht erforderlich, weil dort mit der Abnahme des Bodeneffektes die Auftriebskraft der vorderen Tragfläche schneller als die der hinteren abnimmt. Dadurch wird eine nach unten gerichtete Flugbewegung eingeleitet, die das Flugzeug selbsttätig in gleichbleibender Höhe im Boden­ effektbereich hält. Als reines Bodeneffektflugzeug hat sich diese Ausführungsform bewährt. Sie ist jedoch nicht freiflugfähig und unter bestimmten Bedingungen weiterhin überschlaggefährdet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeug der gattungsgemäßen Art anzugeben, das auf einfache Weise einen selbststabilisierenden Flug im Bodeneffektbereich unter selbsttätiger Einhaltung der hierfür erforderlichen Höhe und Verringerung der Überschlagsgefahr ermöglicht, jedoch im Bedarfsfalle durch manuelle Steuerung den Boden­ effektbereich verlassen kann, um in einen stabilen Frei­ flug überzugehen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der Tragfläche eine Stabilisierungsfläche angeordnet ist, deren Auftrieb überwiegend bodenabhängig durch ihre Druck­ seite erzeugt wird.

Bei dieser Lösung wird die selbsttätige Höhenhaltung im Bodeneffektflug nicht durch das Auftriebsgleichgewicht zweier Tandemflügel erreicht, sondern über das Momenten­ gleichgewicht einer herkömmlichen Flugzeugauslegung. Wäh­ rend das Flugzeug mit Tandem-Tragflächenanordnung kon­ struktionsbedingt instabil werden muß, sobald es den Bo­ deneffektbereich verläßt, kann bei der erfindungsgemäßen Lösung ein herkömmliches freiflugfähiges Flugzeug in ein solches mit selbststabilisierendem Bodeneffektflug nach­ träglich umgerüstet werden. Das Flugzeug wird dabei wei­ terhin von einer Tragfläche getragen, deren Auftriebsmit­ telpunkt hinter dem Gesamtschwerpunkt des Flugzeugs liegt.

Im Bodeneffektflug wird die selbststabilisierende Funktion durch die beiden vor und hinter der Tragfläche liegenden Flächen übernommen, wobei die vordere Stabilisierungsflä­ che Auftrieb bodenabhängig über die Druckseite und die hintere Fläche, das Höhenleitwerk, Auftrieb über die Sog­ seite erzeugt, etwa über ein tragendes Profil oder einfach dadurch, daß das Leitwerk nach unten ausgeschlagen wird.

Wenn die vordere Stabilisierungsfläche tiefer liegt als Tragflügel und Höhenleitwerk, ist sichergestellt, daß ihr Profil in Bodennähe auch bodenabhängig arbeitet. Der ge­ fährliche Überschlag nach hinten wird dadurch vermieden, daß bei einer Bö von vorn zugleich auch die Tragfläche getroffen und dadurch nur eine Versetzung nach oben mit anschließender Korrektur bewirkt wird.

Vorteilhaft ist es, wenn Auslegung und Anordnung von Hö­ henleitwerk und Stabilisierungsfläche so gewählt sind, daß durch das Höhenleitwerk maximal erreichbare kopflasti­ ge Momente in Bodennähe durch die Stabilisierungsfläche kompensiert werden. Dadurch wird ein "Bohren" des Flug­ zeugs verhindert. Im Freiflug ist der Auftrieb der vorde­ ren Stabilisierungsfläche durch Wegfall des Staueffekts erheblich vermindert, so daß der Momentenhaushalt jeder­ zeit durch das Höhenruder dominiert werden kann. Der ver­ bleibende Auftriebsanteil der vorderen Stabilisierungs­ fläche wirkt sich im Freiflug noch insofern zusätzlich günstig aus, als sie damit ihr eigenes Gewicht trägt.

Wenn das vom Höhenleitwerk erzeugte kopflastige Moment fest einstellbar ist, kann der Bodeneffektflug nur über die einem Motor des Flugzeugs zugeführte Treibgasmenge reguliert werden, ohne zusätzliche manuelle Steuerung um die Querachse.

Besonders vorteilhaft ist es, die Stabilisierungsfläche gleichzeitig als Schwimmer für das Flugzeug auszubilden, da sich für einen wirtschaftlichen Bodeneffektflug in er­ ster Linie hindernisfreie ebene Wasserflächen anbieten.

Die Form der als Schwimmer ausgebildeten Stabilisierungs­ fläche kann im wesentlichen dem vorderen Teil der bewähr­ ten Tandemanordnung entsprechen, wobei zusätzliche Auf­ triebskörper hinter dem Flugzeugschwerpunkt vorgesehen sein können, die das hintere Gewicht des Flugzeugs im Was­ ser tragen.

Sodann kann die als Schwimmer ausgebildete Stabilisie­ rungsfläche aus Metall, Holz oder Kunststoff hergestellt sein. Gegebenenfalls kann der Schwimmer die Form herkömm­ licher Flugzeugschwimmer aufweisen, wobei zwischen zwei in Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten Schwimmern die bodenabhängige Stabilisierungsfläche montiert sein kann.

Eine andere, besonders für Ultraleichtflugzeuge vorteil­ hafte Ausbildung kann darin bestehen, daß der die Stabili­ sierungsfläche bildende Schwimmer aufblasbar aus flexiblem Material so ausgebildet ist, daß er den Pilotensitz schlauchbootartig wie eine Kanzel umgibt. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß sie ein geringes Gewicht aufweist und sowohl ihre Herstellung als auch ihr Transport einfach sind. Außerdem läßt sie sich auf einfache Weise an einem herkömmlichen Ultraleichtflugzeug nachträglich anbringen, und sie wirkt zusätzlich wie ein Prallkissen beim Landen, das die passive Sicherheit des Piloten erhöht.

Der Schwimmer kann ferner auf der Unterseite auswechsel­ bare Formteile aus Kunststoff aufweisen, die eine Stufe bilden. Diese Stufe bildet eine Abrißkante, die das Star­ ten vom Wasser aus erleichtert. Die Formteile dienen gleichzeitig als Schutz- und Gleitkufen bei Berührung mit festem Boden und verbessern außerdem wie herkömmliche Sei­ tenscheiben den Staueffekt unter der Stabilisierungsflä­ che.

Wenn die Tragfläche kleiner ausgelegt wird als für einen freien Flug erforderlich, ist zwar ein Freiflug nicht mehr möglich. Der Materialaufwand und damit auch das Gewicht des Flugzeugs werden jedoch geringer. Ferner kann es bei gleicher Motorleistung schneller fliegen, weil es einen geringeren Strömungswiderstand bietet. Vorteilhafterweise wird es dann so ausgebildet, daß jederzeit wieder eine größere Tragfläche montiert werden kann, die das Flugzeug wieder freiflugtauglich macht.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ultraleichtflugzeugs mit erfindungsgemäßer Stabilisierungsfläche in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbei­ spiels eines erfindungsgemäßen Flugzeugs in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Flugzeug nach Fig. 2 in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Flug­ zeugs, ähnlich dem nach den Fig. 2 und 3, jedoch mit ver­ ringerter Tragfläche ausschließlich für Bodeneffektflug,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stabilisie­ rungsfläche in Form eines Schwimmers mit Stufen aus Kunst­ stofformteilen,

Fig. 6 die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flugzeugs in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 7 die Vorderansicht des Flugzeugs nach Fig. 6 und

Fig. 8 eine Seitenansicht des Flugzeugs nach Fig. 6.

Das Flugzeug nach Fig. 1 hat eine vordere Stabilisierungs­ fläche 1, eine mittlere Tragfläche 2 und am Heck ein Hö­ henleitwerk 3, die an einem Kielrohr 4 befestigt sind. Ferner sind auf dem Kielrohr 4 ein Pilotensitz 5 und ein weiterer Sitz 6 befestigt. Der Antrieb des Flugzeugs er­ folgt durch einen Motor 7 mit Druckpropeller 8 hinter der Tragfläche 2.

Das Gewicht des Flugzeugs wird im wesentlichen von der an der Tragfläche 2 erzeugten Auftriebskraft 9 getragen, während die durch die vordere Stabilisierungsfläche 1 er­ zeugte Auftriebskraft 10 und die durch das Höhenleitwerk 3 erzeugte Auftriebskraft 11 in Bodennähe ein selbststabi­ lisierendes Momentengleichgewicht nach dem Prinzip der bewährten Tandemanordnung bewirken.

Bei dem Flugzeug nach den Fig. 2 bis 4 bildet der Boden eines schlauchbootartigen Schwimmers 12 die Stabilisie­ rungsfläche 1. Unter den parallelen Seitenschläuchen 13, 14 angebrachte Formteile 15 aus Kunststoff bilden an ihrer Abrißkante 16 eine Stufe etwa in Höhe des Flugzeugschwer­ punkts. Auch dieses Flugzeug wird aerodynamisch durch die Tragfläche 2 getragen. In Bodennähe erzeugt die vordere Stabilisierungsfläche 1 zusammen mit der Wasseroberfläche 17 und den wie Seitenscheiben wirkenden Formteilen 15 ein aufgestautes Luftkissen, das in Bodennähe beträchtlichen Zusatzauftrieb liefert. Das dadurch entstehende schwanz­ lastige Moment wird durch den vom Höhenleitwerk 3 erzeug­ ten Auftrieb kompensiert. Verläßt die vordere Stabilisie­ rungsfläche 1 den Bodeneffektbereich, so nimmt ihr Auf­ trieb schneller ab als der Auftrieb am Höhenleitwerk 3, so daß ein rückführendes Moment erzeugt wird.

Bei dem Ultraleichtflugzeug nach Fig. 4 ist die Spannwei­ te der Tragfläche 2′ so weit gegenüber der nach den Fig. 1 bis 3 verringert worden, daß das Flugzeug den Bodenef­ fektbereich nicht mehr verlassen kann.

In Fig. 5 ist die Unterseite der als schlauchbootartiger Schwimmer 12 ausgelegten vorderen Stabilisierungsfläche 1 dargestellt, wobei die Formteile 15 auswechselbar ange­ bracht sind.

Das Flugzeug nach den Fig. 6 bis 8 ist besonders für Bo­ deneffekt- und Freiflug geeignet, weil es einen günstigen Kompromiß zwischen Tandem- und Freiflugkonfiguration dar­ stellt. Die vordere Stabilisierungsfläche 1 und das hin­ tere Leitwerk 3 arbeiten dabei im Bodeneffektflug strö­ mungsgünstig dicht über dem Boden, wie bei der bewährten Tandemkonfiguration, doch kann das Flugzeug jederzeit den Bodeneffektflug verlassen und in einen stabilen Freiflug übergehen.

Claims (10)

1. Flugzeug, insbesondere Ultraleichtflugzeug, mit einer Tragfläche (2; 2′) und einem hinter der Tragfläche ange­ ordneten Höhenleitwerk (3), dadurch gekennzeichnet, daß vor der Tragfläche (2; 2′) eine Stabilisierungsfläche (1) angeordnet ist, deren Auftrieb überwiegend bodenabhän­ gig durch ihre Druckseite erzeugt wird.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfläche (1) tiefer liegt als Trag­ fläche (2; 2′) und Höhenleitwerk (3).

3. Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenleitwerk (3) auftriebserzeugend ausgelegt ist.

4. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Auslegung und Anordnung von Höhenleitwerk (3) und Sta­ bilisierungsfläche (1) so gewählt sind, daß durch das Hö­ henleitwerk (3) maximal erreichbare kopflastige Momente in Bodennähe durch die Stabilisierungsfläche (1) kompen­ siert werden.

5. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Höhenleitwerk (3) erzeugte kopflastige Mo­ mente fest einstellbar sind.

6. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfläche (1) zugleich als Schwimmer für das Flugzeug ausgebildet ist.

7. Flugzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfläche (1) aus Metall, Holz oder Kunststoff hergestellt ist.

8. Flugzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfläche (1) aufblasbar aus flexib­ lem Material so ausgebildet ist, daß sie schlauchbootartig wie eine Kanzel den Pilotensitz umgibt.

9. Flugzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer auf der Unterseite auswechselbare Form­ teile (15) aus Kunststoff aufweist, die eine Stufe (16) bilden.

10. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (2′) eine geringere Gesamtfläche auf­ weist als für einen freien Flug erforderlich ist.