DE4211259A1 - Überschall-Flugzeug mit "Fahrrad"-Typ Fahrwerk - Google Patents

Description

Anmeldung: Überschall-Flugzeug mit Fahrrad-Typ Fahrwerk fällt in die Gruppe Kampfflugzeuge, Klasse B64C, Subklasse 25/02 - Fahrwerke. Das Flugzeug ist ein einmotoriger Jagdbomber mit Düsenantrieb.

Für Flugzeuge mit zweifacher Anwendung fordert man, daß gleichgut die Forderungen eines Jagdflugzeuges und eines Bombers erfüllt werden, d. h. daß in der Konfiguration eines Jagdflugzeuges, oder leeren Flugzeuges die bestmöglichste aerodynamische Eigenschaften, und in der Konfiguration mit Unterschall- Lasten, die höchste Tragfähigkeit in der besten Konfiguration hat, welche die höchste Geschwindigkeit und weitesten Aktionsradius ergibt.

Einmotorige Flugzeuge der Jagdbomber-Klasse verfügen über ein verhältnismäßig kleinen Raum für die Anordnung der Außenlasten unter dem Rumpf, vom Konzept abhängend. Das Konzept mit dem Lufteintritt unter dem Rumpf ist ein ausgeprägtes Beispiel kleines verfügbaren Raumes für die Anordnung der Lasten unter dem Rumpf. Dieser Nachteil hat die Folgen, daß ein Teil der Lasten unter dem Tragflügel angeordnet sein muß, was aerodynamische Eigenschaften des Flugzeuges ziemlich vermindert, d. h. die Geschwindigkeit wird im Falle der Außenlasten kleiner. Auf diese Weise wurde der natürliche Vorteil des Konzeptes mit dem Lufteintritt unter dem Rumpf verbunden.

Auf der anderen Seite, das Konzept mit dem "Drei-Bein"- Typ-Fahrwerk, gleichgültig ob die Hauptbeine im Tragflügel oder im Rumpf sind, machen die Anordnung größerer Überschall- Lasten unter dem Rumpf unmöglich. Das bedeutet, daß diese Lasten unter dem Tragflügel getragen sein müssen, was eine große Einbuße der aerodynamischen Eigenschaften eines Flugzeuges diesen Konzeptes zur Folge hat. Nach dem Abwurf der Lasten, bleiben unter dem Tragflügel noch die Träger, so daß auch das "leere" Flugzeug mit einem Zuschlag der Außenlasten zugeladen ist.

Der Beschluß folgt: es ist schwer, ein Flugzeug für die Verwendung als Jagdflugzeug, und besonders für zweifache Anwendung als Jagdbomber, zu optimieren.

Diese Probleme konzeptueller Natur werden durch diese Erfindung gelöst. Es ergibt sich ein Konzept, welches erfolgreich die entgegengesetzten Forderungen der Anwendung als Jagdflugzeug und als Jagdbomber löst, mit einem Resultat erhöhter gesamter aerodynamischer Eigenschaften des Flugzeuges.

Objekt der Erfindung ist ein neues Flugzeug-Konzept im Sinne des Lufteintrittes, Tragflügelstellung und Fahrzeug-Typs, als auch der Anbaustelle der Außenlasten-Träger für Unterschall- und Überschall-Flugregime.

Derzeitige einmotorige Flugzeuge und die Flugzeuge unter Entwicklung haben größtenteils ein "Dreibein"-Fahrwerk, außer z. B. der Flugzeuge HARRIER und JAK 28. Beim HARRIER-Flugzeug ist dieses Konzept durch die Antriebsweise bedingt, und beim JAK 28-Flugzeug die Ursache lag in der Benötigung einer sehr großen Last in dem Zentralteil des Rumpfes zu bergen. Bei diesen Flugzeugen wurde das "Fahrrad"-Konzept des Fahrwerkes genützt, bei welchem Hilfsbeine am Tragflügel eingeführt wurden. Die anderen Flugzeuge mit dem "Dreibein"-Fahrwerk haben, von der Stelle des Lufteintrittes und Tragflügels abhängend, verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der Außenlasten, abhängig von der Anwendung. Doch, bei allen ist eine Unmöglichkeit der Anordnung größerer Überschall-Lasten unter dem Rumpf ausgeprägt. Eine Version des F-16 Flugzeuges hat eine Anordnung solcher Lasten unter dem verlängerten Tragflügel-Ausgang vorgesehen. Große Flugzeug- Erzeuger in der Welt entwickeln zur Zeit zum größten Teil zweimotorige Flugzeuge, für spezielle oder vielfache Anwendung. Bei zweimotorigen Flugzeugen ist es möglich, ein ausreichendes Sortiment von Überschall- und Unterschall-Lasten anzuhängen, zusammen mit guten aerodynamischen Eigenschaften. In jedem Fall ist auch der Preis solcher Flugzeuge verhältnismäßig höher. So besteht heute eine kleine Anzahl von einmotorigen Überschall- Flugzeug in Entwicklung. Durch Lösung des Problemes der Lastanordnung können die einmotorigen Flugzeuge, zusammen mit einem verhältnismäßig niedrigen Preis, konkurrenzfähig den zweimotorigen Flugzeuge derselben Anwendung.

Objekt der Erfindung wird näher beschrieben werden unter Hilfe der beiliegenden Zeichnungen, wo:

Bild 1 die Seitenansicht des Überschall-Flugzeuges im Stillstand,

Bild 2 die Ansicht von oben des Überschall-Flugzeuges,

Bild 3 die Ansicht von vorne des Überschall-Flugzeuges im Stillstand, und,

Bild 4 die Seitenansicht des Hilfsbein-Gondel des Fahrwerkes, in der ausgefahrener und eingefahrener Stellung, darstellt.

Das Überschall-Flugzeug mit "Fahrrad"-Typ-Fahrwerk ist ein Düsenflugzeug, Jagdbomber, Tiefdecker mit Lufteintritt unter dem Rumpf. Das aerodynamische Konzept ist "Ente". Der Flugzeugrumpf 1 ist dem Konzept mit Lufteintritt unter dem Rumpf angepaßt und ist höchstmöglich schmal ausgeführt im Ziel der Luftwiderstand-Minderung. Die Tragflächen 2 sind in Doppeltpfeil-Ausführung und sind mit Querruder, Landeklappen und Flaperons 6 ausgerüstet. Die Tragflügel sind unter dem Grenzschicht-Abscheider, so daß das Flugzeug ein Tiefdecker ist.

Die Enten-Flächen 3 sind unmittelbar vor der Tragfläche angeordnet und hinter der Kabine, so daß dem Pilot ein entsprechendes Sichtfeld gewährleistet ist.

Der Lufteintritt 4 ist unter dem Rumpf, näher Kabine, und ist so geformt, daß das Hauptbein des Fahrwerkes im Mittelteil des Rumpfes, unter dem Lufteintritt, vorgesehen ist. Der Motor 5 ist unter Nullwinkel in Verhältnis zu der Rumpf-Referenzlinie, angestellt.

Das Fahrwerk besteht vom Hauptbein 9 mit zwei Rädern, des Bugbeines 8 mit zwei Rädern und zwei Hilfsbeine 11 an den Tragflügeln, mit je einem Rad 10, derselben Maße wie die Vorderräder. Die Hilfsbeine sind in eingefahrener Stellung in je eine gut geformte Gondel gebirgt, in welche auch der Antrieb 7 der Flaperons 6 einmontiert ist. Die Länge der Hilfsbeine ist so ausgewählt, daß dieselbe die Grundfläche dann berühren, wenn das Flugzeug ohne Außenlasten ist und die Hälfte des inneren Kraftstoffes beinhaltet.

Durch so ein Konzept ist die Verwirklichung von Seitenlinien 21 unter dem Rumpf, symmetrisch unter dem Tragflügelwurzel, ermöglicht, alternativ für Überschall- und Unterschall- Lasten.

Durch Einführung eines solchen Konzeptes ist eine Verengung des Rumpfes in der Zone vom Lufteintritt bis Hälfte der Flügeltiefe ermöglicht, wo der Rumpf bei dem "Dreibein"-Konzept ausgeweitet ist wegen der Anordnung zweier Hauptbeine des Fahrwerkes. Durch diese Verengung wird die Erhöhung des Flugzeug-Querschnittes wegen der Hilfsbeine am Tragflügel kompensiert, was eine teilweise Kompensation der Luftwiderstand- Erhöhung mit sich bringt.

Weitere Verminderung des Widerstandes bekommt man durch eine modifizierte Verlegung der Querschnitte, d. h. nach dem "Flächenregel" wurde die größte Querschnittsfläche in die Zone kleiner Querschnittsfläche des Flugzeuges verlegt. Das bringt eine Luftwiderstand-Minderung in der Mach-Nummer-Spanne von 0,8 bis 2. Noch ein Vorteil diesen Konzeptes ist daß die Gondel der Hilfsbeine mit denen der Flaperons vereinigt ist. Dieser Vergleich gilt für ein leeres Flugzeug. Beim Flugzeug mit Außenlasten ist der Vorteil noch stärker merkbar, besonders mit Überschall-Lasten.

Vorteil bei der Rumpf-Konstruktion 1 liegt in dem Fakt, daß der eine Bein des Fahrwerkes 9 den Rumpf in viel kleinerem Maß ausschneidet, so daß der Durchgang der tragender Struktur besser als bei dem "Dreibein"-Fahrwerk ist (die Seiten sind nicht aufgeschnitten). Auch die Verbindung Rumpf- Tragflügel ist vernünftiger.

In Bild 1 ist der Seitenansicht des Flugzeuges mit eingefahrenem und ausgefahrenem Fahrwerk dargestellt. Die Hauptlinien unter dem Rumpf für Aufhängung der Lasten sind unter dem Tragflügel angeordnet und sind der alternativen Typs: für Überschall- und Unterschall-Lasten. Wegen dem großen Abstand zwischen der Hilfsbeine ist die Stabilität gegen Umfallen hoch. Stabilität des Flugzeuges im Kontakt mit der Landebahn bei der Ladung ist besser denn bei den Flugzeugen mit "Dreibein"-Fahrwerk, weil das Hauptbein die Erde als erste berührt, so daß eine Asymmetrie wegen der Räderwiderstände nicht besteht.

Die Starteigenschaften des Flugzeuges sind wegen der Stellung der Hilfsbeine hinter dem Hauptbein nicht verschlechtert, da sie kürzer sind, und auch so gelöst daß sie die Erde berühren wenn das Flugzeug ohne Außenlasten und mit Hilfe des Innenkraftstoffes ist. Darum heben sich beim Start diese Beine als erste in die Luft, so daß sich das Flugzeug beim Nasenheben um das Hauptbeinrad dreht. So behindern die Hilfsbeine bei dem Start das Nasenheben des Flugzeuges nicht.

Auch ist die Stelle des Hauptbeines identisch wie beim "Dreibein"-Fahrwerk ausgeführt, d. h. die relative Position diesen Beines und des Schwerpunktes ist nicht verändert (ein Landewinkel von 16° ist gesichert), da daß die Umstände beim Starten und Landen nicht verändert sind und keine Zusatzmaßnahmen nötig sind.

Bei der Landung gefährden die Hilfsbeine des Längsgleichgewicht des Flugzeuges nicht, da sie höchstens um 5% der Flügeltiefe hinter dem Hauptbein angeordnet sind. Beim Landewinkel, kleinerem als 16°, und bei Querwinkel Null, berührt das Hauptbein die Erde als erstes, so daß das Längsgleichgewicht des Flugzeuges behalten wird. Im Falle einer asymmetrischen Landung, wenn ein Querwinkel besteht, berührt das Hilfsbein als erstes die Erde, aber wegen des langen Hebels bis der Zentralebene, ein hoher Quermoment wird erzeugt und dieser richtet das Flugzeug auf. Dieses Moment ist viel größer als das Aufrichtemoment (da der Hebel der Hilfsbeine in Vergleich zum Hauptbein klein ist), so daß die Verminderung der Stabilität des Flugzeuges im Moment der Berührung der Landebahn fast vernachlässigbar ist.

Hilfsbein Bild 4 ist auf gleicher Entfernung von der Symmetrieebene wie der Flaperon-Antrieb 7 angebracht und ist in derselben Gondel. Hilfsbein 11 mit Rad 10 und Dämpfer 17 ist über Schulteranschlag 18 gegen den Träger 20 angelehnt, um dessen Achse es rotiert. Hilfsbein-Antrieb 16 ist gegen den Träger 19 angelehnt. Die Anschläge 19 und 20 sind mit dem Tragflügel 2 verbunden. Die bewegliche Abdeckung des Hilfsbeines 15 ist mit dem unteren Teil des Beines verbunden und über Führungen und Gleitbahnen mit der beweglichen Abdeckung 14, welche mit dem unbeweglichen Teil des Beines, in welchem der Dämpfer 17 loziert ist, verbunden. Die rotierende Abdeckung 13 ist durch Scharniere mit der Hauptabdeckung 12 verbunden und über die Führungen und Gleitbahnen mit der Abdeckung 14. Abdeckung 15 ist mit der Radhaube in derselben Ebene, so daß die untere Seite des Rades offen ist und in der ausgefahrenen Stellung sich derselbe dreht. Das bedeutet, daß im Kontakt des Flugzeuges mit der Landebahn ein Widerstand an den Hilfsbeinen nicht entsteht, sondern nur am Hauptbein, so daß die Landung stabil ist.

Im Bild 4 ist das Hilfsbein in eingefahrener und ausgefahrener Stellung dargestellt. Bei Drehen des Hilfsbeines um die Achse des Trägers 20, als auch durch die Form selbst, es ist gelungen den Hilfsbein unter den Flaperon-Antrieb 7 zu stellen, und die Hälfte des Rades 10 ist über der unteren Kontur des Antriebs 7. Das bedeutet, daß sich der Flugzeug-Querschnitt nur um die Hälfte des Querschnittes des Hilfsrades vergrößert, durch welches der Zuschlag des Widerstandes wegen der Hilfsbeine 11 des Fahrwerkes, vermindert wird.

Die ganze Gondel der Hilfsbeine 12 ist gut geformt und stört minimal den Luftstrom unter dem Tragflügel im vorderen Teil. Unter dem Tragflügel sind zwei übliche Linien für Außenlasten, innere 22 und äußere 23.

Claims (4)

1. Überschall-Flugzeug mit "Fahrrad"-Typ Fahrwerk, dadurch gekennzeichnet, daß der Rumpe (1) mit Lufteintritt (4) unter dem Rumpf, daß die Tragflächen (2) in Stellung eines Tiefdeckers sind, daß das Fahrwerk mit einem Bugbein (8) welches nach rückwärts eingefahren wird ausgeführt ist, mit einem Hauptbein im Zenter (9) welches nach vorne eingefahren wird und zwei Hilfsbeine (11) auf der Tragfläche, welche nach rückwärts eingefahren werden, daß die Hilfsbeine (11) auf höchstens 5% der Flügeltiefe nach rückwärts angeordnet sind, daß das Hauptbein (9) so angeordnet ist um ein Landewinkel von 16° zu versichern und daß zwei Hauptlinien zur Anhängung von Unterschall- und Überschall- Lasten (21) unter der Flügelwurzel angeordnet sind, was Tragen von großen Unterschall- und Überschall-Außenlasten mit guten aerodynamischen Eigenschaften ermöglicht.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbeine des Fahrwerkes (11) in dieselbe Gondel mit den Flaperons-Antrieben (7) gestellt sind, daß das Hilfsbein mit Schulteranschlag (18) und Spreize (16) ausgeführt ist, die Spreize (16) durch den Schulteranschlag (18) gehend, daß die Träger (19) und (20) des Hilfsbeines vor dem Flaperons-Antrieb (7) gestellt sind, und daß das Rad (10) des Hilfsbeines (11) in der ausgefahrenen Stellung teilweise von der Abdeckung (15) gedeckt ist.

3. Flugzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Abdeckung (15) mit dem Fahrwerkbein (11) und unbeweglicher Abdeckung (14) verbunden ist, daß die rotierende Abdeckung (13) mit dem Dämpfergehäuse (17) und die Hauptabdeckung (12) verbunden ist, und daß die Abdeckungen (13) und (15) in gleitender Verbindung mit der Abdeckung (14) sind.

4. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbeine des Fahrwerkes (11) so ausgeführt sind, daß die Räder (10) die Landebahn berühren wenn das Flugzeug mit einer Hälfte des Innenkraftstoffes und ohne Außenlasten ist.