DE4311679A1

DE4311679A1 - Modular aufgebautes Flugzeug

Info

Publication number: DE4311679A1
Application number: DE4311679A
Authority: DE
Inventors: Von Braun Heiko Dr Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1994-10-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug, das durch eine Laderaumerweiterung erweitert werden kann, wobei die Laderaumerweiterung den Flugzeugrumpf aerodynamisch ergänzt.

Im allgemeinen werden Lasten durch Luken bzw. Heckklappen in das Flugzeug geladen bzw. aus diesem entladen. Dieses hat mehrere Nachteile. Zunächst entsteht ein Nachteil aus dem Beladen selbst. Ist das Flugzeug mit Last an Bord gelandet, so muß es für den Transport anderer Lasten zu nächst entladen werden, bevor es neue Ladung aufnehmen kann, was zumindest einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet. Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, daß das Be- und Entladen sehr zeitaufwendig ist, was eine schnellere Abfolge von Flugbewegungen eines Flugzeuges verhindert. Dies kann insbesondere bei zeitkritischen Einsätzen des Flugzeugs, wie Abwurf von Hilfsgütern aus der Luft bzw. Bekämpfung von Flächenbränden etc. zu Pro blemen führen. Aber auch längerfristige Standzeiten des Flugzeuges können die Folge sein, wenn größere Arbeiten am Laderaum vorgenommen werden müssen, wodurch wiederum hohe Kosten entstehen. Ein dritter Nachteil entsteht schließlich dadurch, daß durch die Ladeöffnungen des Flugzeuges unter anderem eine gewisse Beschränkung in bezug auf die Ausdehnung der zu ladenden Güter entsteht. Es ist daher nicht möglich, mit einem kleinen Flugzeug alle Güter zu transportieren, die zwar in den Laderaum des Flugzeuges passen, sich aber nicht durch die Lade luken ein- bzw. ausladen lassen.

Nach dem Stand der Technik werden diese Schwierigkeiten dadurch umgangen, daß Lasten entweder als Container unter das Flugzeug gehängt oder mit einem Gestell oben auf dem Flugzeug befestigt werden. Dies hat jedoch beträchtliche Auswirkungen auf den Luftwiderstand des Flugzeuges mit entsprechenden Folgen für den Treibstoffverbrauch.

Es wurden auch Flugzeuge vorgeschlagen, die einen zweiten Flugkörper aufnehmen können bzw. mit diesem zusammenge koppelt werden können. Diese Flugkörper enthalten dann aber noch flugtechnisch wesentliche Elemente wie Höhen-, Seitenruder oder sonstige Stabilisatoren, was Mehrauf wand bei der Konstruktion bedeutet. Dies beschränkt außer dem die möglichen Formen des Laderaums und damit die Flexibilität des Flugzeuges.

Für höhere Anforderungen in bezug auf Flexibilität des Flugzeuges bietet es sich jedoch an, ein Flugzeug zu bauen, dessen eigentlicher Rumpf nur aus der Pilotenkanzel be steht und dessen Laderaum in einem weiten Bereich verän derbar ist. Dies ist insbesondere interessant, wenn sich die Einsatzanforderungen sehr kurzfristig und sehr grund legend ändern. So ist es beispielsweise denkbar, daß ein Beobachtungsflugzeug umgerüstet werden soll zu einem Trans portflugzeug. In diesem Fall müßten alle fest eingebauten optischen und elektronischen Beobachtungsgeräte bzw. Sitz plätze für zusätzliche Flugbeobachter ausgebaut werden, so daß für Krankentransport, Treibstofftransport, Lösch wassertransport, Hilfsgütertransport etc. ein größerer Lade/Stauraum und eventuell eine Heckklappe für den Ab wurf von Fracht aus der Luft zur Verfügung stünde. Dies macht es wünschenswert, daß der Laderaum unterschiedlichste Formen ohne Umbauten annehmen kann. In unbeladenem Zustand sollte das Trägerflugzeug außerdem eine aerodynamisch ideale Form annehmen.

Es wurde daher ein Vorschlag gemacht (DE-OS-23 06 811), ein Flugzeug aus mehreren Komponenten aufzubauen, näm lich dem Trägerflugzeug, einem Erweiterungselement, das den Rumpf verlängert, und einem Endstück des Rumpfes, was diesen aerodynamisch abschließt. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, daß nach dem Landen das Flugzeug vollständig in seine drei Teile zerlegt werden muß, wenn das Erweiterungselement ausgetauscht werden soll. Die Zerlegung in Vorder-, Mittel- und Rückteil muß in zwei Arbeitsgängen erfolgen. Ebenso erfordert der Zusammenbau des Flugzeuges wiederum zwei Arbeitsgänge. Dieses Ver fahren kann verkürzt und optimiert werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein modular aufge bautes Flugzeug zu schaffen, das die oben ausgeführten Nachteile umgeht und die genannten Anforderungen erfüllt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das modu lar aufgebaute Flugzeug aus Trägerstruktur und mindestens einer ankoppelbaren Laderaumerweiterung besteht, wobei die Trägerstruktur im wesentlichen nur die Tragflächen, Antriebsmittel (beispielsweise Turboprop-Maschinen bzw. Düsentriebwerke), das Heck, Fahrgestell und die Piloten kabine umfaßt und an der Pilotenkabine einen Verbindungs bereich für die anzukoppelnde Laderaumerweiterung hat, die somit eine Erweiterung des Flugzeuges um den Laderaum darstellt.

Es ist vorteilhaft, wenn das Flugzeug mit Doppelheck aus gestattet ist, da die Laderaumerweiterung leichter an das Trägerflugzeug angekoppelt werden kann und vor allem keine zusätzlichen Beschränkungen in bezug auf Form und Größe, insbesondere die Länge, der Laderaumerweiterung auferlegt werden. Möglich ist aber auch ein Flugzeug, das nur einen Rumpf und ein Heck hat. Bei diesem wird die Laderaumerweiterung dann entweder etwas oberhalb oder etwas unterhalb des Rumpfes angekoppelt, so daß aber im Gegensatz zu einer Last auf einem Gestell keine Turbu lenzen an der Außenhaut des Flugzeuges auftreten.

Die Laderaumerweiterung ist zweckmäßigerweise so geformt, daß sie sich bei geringem Volumen an die Form des Flug zeuges anpaßt und daß sie dessen Stirnfläche nicht oder nicht nennenswert vergrößert. Die Erweiterung kann an ihren Außenflächen Öffnungen aufweisen, die entweder eine Beladung zulassen oder als Beobachtungsfenster dienen. Im allgemeinen wird die Laderaumerweiterung jedoch durch die Öffnung be- und entladen, die die Verbindung zum Trä gerflugzeug darstellt. Bei größerem Volumen kann sie so geformt sein, daß die Stirnfläche des Flugzeuges beispiels weise nach unten fortgesetzt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Aufnahme von Löschwasser im Fluge. In dem nach unten vorstehenden Teil der Laderaumerweiterung können dann Klappen für die Beladung angebracht werden. Im allgemeinen sind für eine Trägerstruktur ein Satz ver schiedener Laderaumerweiterungen vorgesehen, die die Lade fläche für unterschiedlichste Einsätze des Flugzeuges beinhalten und eine Reserve für die entsprechenden Ein sätze des Flugzeuges darstellen.

Die Laderaumerweiterungen sind alle mit einem Fahrgestell für Bodenbewegungen ausgerüstet. Dieses Fahrgestell kann unabhängig von dem der Trägerstruktur eingezogen werden. Es besteht aus mindestens drei Stützen mit Rädern, so daß die Laderaumerweiterung stabil auf dem Fahrgestell stehen kann. Mindestens eines der Räder ist dabei lenk bar, so daß bei Bodenbewegungen die Laderaumerweiterung ohne Probleme in verschiedene Richtungen gedreht werden kann. Die Stützen werden im Flug mit einer Hydraulik ein geklappt. Die Versorgung der Hydraulik ist mit Schläuchen von außen anschließbar, so daß die Zahl der notwendigen Einrichtungen in der Laderaumerweiterung reduziert und damit Gewicht eingespart werden kann. Mit dieser Hydraulik kann auch die Höhe der Laderaumerweiterung über dem Boden reguliert werden und somit wird ein problemloses Ankoppeln der Laderaumerweiterung an die Trägerstruktur des Flug zeuges gewährleistet. Sollten schwerere Lasten mit der Laderaumerweiterung transportiert werden müssen, so kann auch ein Hilfselektromotor für den Antrieb des Fahrwerks vorgesehen werden.

Der Verbindungsbereich zwischen Laderaumerweiterung und Trägerstruktur ist so ausgelegt, daß eine schnelle Mon tage/Demontage des Flugzeuges möglich ist. Dies kann mit einer bekannten Schnellspannverschlußvorrichtung erreicht werden. Zur Vermeidung von Turbulenzen an der Außenhaut des Flugzeuges können die Verriegelungen im Innenraum des Verbindungsbereiches der Laderaumerweiterung und der Trägerstruktur eingebaut werden. Versorgungsleitungen vom Flugzeug zum Laderaum können als Steckkontakte ausge legt werden. Bei Transport von Flüssigkeiten im Laderaum bzw. bei Lasten, bei denen kein Zugang zum Laderaum not wendig oder möglich ist, kann die Erweiterung in sich abgeschlossen sein, so daß nur ein für die Verriegelungs einrichtung notwendiger Übergangsbereich in der Laderaum erweiterung zugänglich bleibt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf be vorzugte Ausführungsformen der Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh rungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert;
es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Flugzeug in einer Aus führungsform der Erfindung;

Fig. 2 die Seitenansicht eines Flugzeuges nach Fig. 1 mit einer abgekoppelten Laderaumerweiterung mit einem Volumen von 5 m³;

Fig. 3 die Seitenansicht eines Flugzeuges nach Fig. 1 mit einer angekoppelten Laderaumerweiterung mit 10 m³ Volumen und

Fig. 4 die perspektivische Darstellung einer Ausfüh rungsform des Verbindungsbereiches zwischen Trägerstruktur und Laderaumerweiterung,

Fig. 5 die perspektivische Darstellung einer Ausfüh rungsform der Laderaumerweiterung von unten ge sehen mit Fahrgestell.

In Fig. 1 bezeichnet 11 die Trägerstruktur mit Piloten kabine, Fahrgestell, Tragflächen mit Flugantrieb und Höhenruder. In dieser Ausführungsform hat das Flugzeug ein Doppelheck, was den Ein- und Ausbau des Containers in/an das Flugzeug sehr erleichtert. Die Kabine sowie das Seitenleitwerk und das Höhenruder sind so angeordnet, daß die einzuhängende Laderaumerweiterung ihren Schwer punkt in etwa an dem Schwerpunkt der Trägerstruktur hat. Die Erweiterung wird direkt hinter der Pilotenkanzel an gebracht. Mit 14 sind die beiden Hecks mit Seitenleitwerk und Höhenruder bezeichnet. Die Umrisse der Laderaumerwei terungen in Draufsicht sind mit 12 bzw. 13 bezeichnet.

Die Seitenansicht für ein Flugzeug mit einer kleineren Erweiterung, die in etwa 5 m³ beinhaltet, ist in Fig. 2 wiedergegeben. Hier wurde eine Form für die Laderaumer weiterung angenommen, die die Rumpfform der Pilotenkabine ideal fortsetzt, so daß die Stirnfläche des Flugzeuges insgesamt nicht vergrößert wird.

Die Seitenansicht bei einer größeren Erweiterung mit etwa 10 m³ Volumen ist in Fig. 3 wiedergegeben. Aufgrund beson derer Anforderungen an den Innenraum bzw. an die Lage des Schwerpunktes kann es erforderlich werden, daß durch die Laderaumerweiterung die Stirnfläche des Flugzeuges nach unten vergrößert wird. Eine Grenze für die Ausdehnung in dieser Richtung ist dann erreicht, wenn es beim Starten und Landen zu Bodenkontakten durch die Laderaumerweiterung kommen könnte.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Über gangsbereiches zwischen Trägerstruktur und Laderaumer weiterung. In dieser Ausführungsform wird die mechani sche Verbindung durch Schnellspannverschlüsse 41 herge stellt, die von der Trägerstruktur kommend hinter eine Schiene in der Laderaumerweiterung greifen und diese bei Niederdrücken des Spannhebels 41a anziehen. Führungs stifte 42a in der Außenhaut des Flugzeuges und entspre chende Buchsen 42b in der Außenhaut der Erweiterung ge währleisten die problemlose Ankopplung von Trägerstruktur und Erweiterung aneinander.

Fig. 5 zeigt die perspektivische Darstellung einer Lade raumerweiterung von unten gesehen. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet die Laderaumerweiterung. Das Fahrwerk der Lade raumerweiterung ist auf dieser Darstellung ausgeklappt. Es besteht in dieser Ausführungsform aus Stützen 52 mit je einem Rad. Das hintere Rad 55 ist dabei um die Achse der Stütze drehbar (mit Pfeil angedeutet), damit die Lade raumerweiterung bei Bodenbewegungen lenkbar ist. Die starren Räder sind mit 54 bezeichnet. Alle Stützen 52 können je weils mittels eines hydraulischen Armes 53 eingeklappt werden (mit Pfeilen angedeutet). Die Stützen und Räder sind während des Fluges dann vorzugsweise in Vertiefungen der Bordwand der Laderaumerweiterung untergebracht (nicht gezeigt). Das Fahrgestell ist in dieser Ausführungsform so aufgebaut, daß durch einfaches Ändern des Ausklappwin kels der Stützen 52 die Höhe der Laderaumerweiterung ge regelt werden kann und somit das problemlose Ankoppeln an die Trägerstruktur des Flugzeuges gewährleistet wird.

Das in den Figuren dargestellte Grundprinzip läßt sich natürlich auch mit anderen Ausführungsformen erreichen. So kann beispielsweise die Form der Laderaumerweiterung auch seitlich oder nach oben über die Stirnfläche der Pilotenkabine hinausragen. Alle Ausführungsformen sind lediglich eingeschränkt durch die Anforderungen an die Stabilität des Flugzeuges auf der Rollbahn und in der Luft, also durch die Lage seines Schwerpunktes, und die Bedingung der Bodenfreiheit bei Starten und Landen des Flugzeuges. Außerdem sind alle Laderaumerweiterungen mit einem eigenen Fahrwerk ausgestattet. Statt des Doppel rumpfflugzeuges kann auch ein Flugzeug mit Einfachrumpf verwendet werden. Im unbelasteten Zustand kann anstelle der Laderaumerweiterung mit voller Ausstattung eine Haube an das Flugzeug angekoppelt werden, die die Rumpfform der Pilotenkanzel aerodynamisch ideal fortsetzt.

Claims

1. Flugzeug, mit einer Trägerstruktur, die Pilotenkabine, Fahrgestell, Tragflächen mit Flugantrieb und Höhenruder und mindestens einem Heck mit Seitenleitwerk und Höhenruder umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Laderaumerweiterung an einen dafür vorgesehenen Verbindungsbereich der Trägerstruktur ankoppelbar ist,
diese Laderaumerweiterung ein geschlossenes Gehäuse darstellt, das die Trägerstruktur aerodynamisch geeignet fortsetzt,
diese Laderaumerweiterung ein von der Trägerstruktur unabhängiges einziehbares Fahrgestell mit wenigstens 3 Rädern hat, von denen wenigstens eines lenkbar ist.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente für das Fahrgestell der Laderaum erweiterung von außen, d. h. vom Trägerflugzeug und von Bodeneinrichtungen aus versorgt werden.

3. Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Laderaumerweiterung am Boden mit dem Fahrgestell der Laderaumerweiterung stufenlos einstell bar ist, so daß die Laderaumerweiterung die für das Ankoppeln an die Trägerstruktur erforderliche Höhe über dem Boden erreicht.

4. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung in wenigstens einer Außen fläche Fenster bzw. Öffnungen für Beobachtungsgeräte der Photogrammetrie hat.

5. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung in ihrem Boden Vorrichtungen und Öffnungen hat, die es erlauben, bei Wassern des Flugzeuges Wasser in die Laderaumerweiterung aufzu nehmen.

6. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung einen Passagierraum mit der Möglichkeit des Druckausgleichs darstellt.

7. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung außer dem Verbindungsbereich weitere Öffnungen für die Beladung aufweist.

8. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung aus mehreren Komponenten zusammengesetzt wird.

9. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung im wesentlichen aus einem abgeschlossenen eigentlichen Laderaum und einem Ver bindungsteil besteht, in dem sich die Verbindungsele mente befinden.

10. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderaumerweiterung durch den Verbindungsbereich von der Pilotenkabine aus zugänglich ist.

11. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselemente für die Verbindung zwischen Trägerstruktur und Laderaumerweiterung innerhalb der Außenhaut des Verbindungsbereiches angebracht sind.

12. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur einen Rumpf und ein Heck aufweist.

13. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flugzeug zwei Rümpfe und zwei Hecks aufweist, die die Laderaumerweiterung an wenigstens drei Seiten umschließen.

14. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergrößern des Verbindungsbereiches und damit der Ladeluke der Laderaumerweiterung der Verbindungs bereich von Flugzeug und Laderaumerweiterung schräg, d. h. in einem Winkel zwischen 90° und 10°, zur Flug richtung ausgelegt ist.