DE4326416A1 - Aerodynamische Bremssysteme zur Gleitwinkelvergrößerung bei gewichtskraft-gesteuerten Luftfahrzeugen, wie Hängeleitern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugsystem mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei den heutigen Hängegleitern sind reine Gleitwinkel von 1 : 10 die Regel. Durch ihre aerodynamische Güte läßt sich, im Gegensatz zu früheren Drachenkon­ struktionen, der Gleitwinkel durch erhöhte Fluggeschwindigkeit kaum vergrößern. Der Gleitwinkel wird als Winkel zwischen der Horizontalen und der Flugbahn ver­ standen. Ein Fluggerät mit einem kleinen Gleitwinkel fliegt aus gleicher Höhe weiter, als ein Fluggerät mit einem größeren Gleitwinkel. Aufgrund der Gewichts­ kraftsteuerung besitzen Hängegleiter keine Ruder, die zur Widerstandserhöhung hergenommen werden könnten. Auch darf die Gleitwinkelerhöhung nicht über Auf­ triebsverluste erreicht werden, um die Fußlandefähigkeit des Gerätes und damit den sicheren Flugbetrieb zu gewährleisten.

Den Hängeleiterpiloten stehen heute Landegebiete zu Verfügung, die oftmals nur sehr klein und unzugänglich sind. Durch schwer erkennbare und schwierig aus der Luft voraussehbare Windströmungen, wie sie in hügeliger Landschaft und besonders im Gebirge vorkommen können, verschätzen sich die Piloten. Eine Außenlandung kann aber teuer und gefährlich sein; nämlich durch Flurschaden, Gefährdung von Gebäuden, Zuschauern, Weidetieren bzw. Eigengefährdung des Piloten durch Hindernisse wie Hochspannungsleitungen Wasserläufe und befah­ rene Straßen.

Wenn der Pilot auf Streckenflügen aufgrund nachlassender Aufwinde in unbe­ kanntem Gebiet landen muß, gehört die Gleitwinkelvergrößerung zu den besten Möglichkeiten, gefahrlos zu landen. Um dies zu erreichen, hat man schon vor einigen Jahren versucht, einen kleinen Bremsschirm am Hängegleiter zu befesti­ gen. Der Pilot warf ihn aus dem Behälter, der am Trapez des Gleiters befestigt war. Der Schirm entfaltete sich und rutschte an einem kleinen Ring die hintere Unterverspannung entlang, wie dies in der beiliegenden Fig. 1 veranschaulicht ist. Am Ende angekommen, übertrug der Schirm seine Luftwiderstandskraft auf den Hängegleiter, dessen Gleitwinkel sich nun vergrößerte. Die Luftwiderstands­ kraft beeinflußt aber das eigenständige Flugverhalten des Hängegleiters, so daß nur kleine Bremsschirme zur Anwendung kamen, die den Gleitwinkel nicht befrie­ digend vergrößerten, denn es lassen sich aerodynamische Kräfte nur bedingt über Gewichtskraftsteuerung ausgleichen. Als der Bremsschirm einmal von einem Pi­ loten im Landeanflug falsch ausgelöst und seitlich über die Tapezecke geworfen wurde (siehe Fig. 2), konnten die Luftkraftmomente nicht mehr durch Gewichts­ verlagerung ausgeglichen werden, und der Hängegleiter stürzte steuerlos ab. Seit diesem tragischen Unfall ist das oben erläuterte Bremsschirmsystem vom Deutschen Hängegleiter-Verband (DHV) nicht mehr geduldet und wird von kaum einem Pi­ loten in der Welt mehr eingesetzt.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine aerodynamisch sichere Bremsan­ ordnung für ein Flugsystem wie einen Hängegleiter mit seinem Piloten zu schaf­ fen, welches eine Vergrößerung des Gleitwinkels ohne Beeinträchtigung der Steu­ ermöglichkeiten des Pilotens erlaubt. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzei­ chenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Bremskraft resultierend aus dem Luftwider­ stand der Bremsanordnung am Piloten angreift, kann der Hängegleiter weiterhin frei fliegen und sich ohne Einschränkungen steuern lassen. Die Luftwiderstands­ kraft vergrößert nun den Gleitwinkel über das Pilotengewicht und damit über die Gewichtskraftsteuerung. Der Pilot ist dadurch in der Lage, auch große Luftwi­ derstandskräfte im Fluge gefahrlos auszusteuern, so daß nun der Einsatz auch großer Bremsschirme möglich wird. Theoretische Berechnungen haben ergeben, daß ein Bremsschirm von der Größe eines Rettungssystems für Hängegleiter in dieser Anordnung noch fliegbar ist.

Das erfindungsgemäße System kann aber nicht nur zur wirkungsvollen Lande­ einteilung, sondern auch als Abstiegshilfe aus starken Aufwindfeldern und großen Höhen verwendet werden. Außerdem wird zweckmäßig der Abwurfbehälter außer­ halb der Unterverspannung angeordnet, so daß jede Fehlbedienung ausgeschlossen ist. Weiterhin läßt sich der Schirm ohne weiteres durch eine Ausklinkvorrichtung vom Piloten abwerfen und so die Gefahr des Zukurzkommens bannen. Sollte sich der Schirm an einem Bodenhindernis verhaken, so bewirkt eine Sollbruchstelle in der Verbindungsleine eine automatische Trennung des Schirmes vom Piloten, so daß Flugbetrieb auch dann nicht gefährdet wird.

Neben dem Bremsschirm lassen sich in Weiterbildung der Erfindung auch aus­ fahrbare Bremsklappen am Gurtsystem anbringen, die eine stufenlose Steuerung des Gleitwinkels ermöglichen.

Auch hier ist der Pilot in der Lage im Falle des Zukurzkommens die Spannseile zu lösen und die Bremsklappen sofort zum Einklappen zu bringen um dadurch die Bremswirkung aufzuheben.

Weitere Vorteile dieser beiden Bremssysteme liegen darin, daß die Bremskraft quadratisch mit der Fluggeschwindigkeit wächst, und sich dadurch für den Pi­ loten die Möglichkeit eröffnet, die Gleitwinkelvergrößerung nach Betätigung der Bremssysteme über die Fluggeschwindigkeit nahezu stufenlos zu beeinflussen.

Zusätzlich wird der Pilot auch in aufrechter Landeposition in keiner Weise von den Bremssystemen behindert, so daß diese Bremssystemanordnungen in jeder Situation aktiviert werden können.

Ein weiterer Sicherheitsaspekt bei der Verwendung dieser Bremssysteme liegt darin, daß der Gleitwinkel eines Hängegleiters dann dem eines Gleitschirmes ent­ spricht, was eine Kollisionsgefahr in der Landephase von Hängegleitern und Gleit­ schirmen stark verringert, da sich die Flugwege im Endteil vor dem Landeplatz nicht mehr kreuzen.

Nach tiefergehenden Überlegungen stellt es sich heraus, daß auch ungewollte in Strömungsrichtung liegende Luftwiderstandskräfte, wie sie beim Wimpel- und Bannerschlepp auftreten, am Piloten angreifen müssen und nicht am Tragwerk, um einen sicheren Flugbetrieb zu gewährleisten.

Im Folgenden seien zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der bei­ liegenden Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Hängegleiter mit einem nach dem Stande der Technik angeordneten Bremsschirm.

Fig. 2 zeigt einen Fall falschen Auswurfs des Bremsschirms mit Unfallfolge.

Fig. 3 zeigt die Anwendung eines Bremsschirms gemäß der Erfindung in liegender Pilotenposition.

Fig. 4 zeigt den Piloten in aufrechter Landeposition nach Auswurf des Bremsschirms gemäß der Erfindung.

Fig. 5a zeigt ein Bremsklappensystem montiert auf dem Gurtzeug in einge­ faltetem Zustand ohne Hängegleiter, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5b zeigt das Bremsklappensystem gemäß Fig. 5a jedoch in ausgefah­ renem Zustand.

Fig. 5c zeigt das Bremsklappensystem in ausgefahrenem Zustand gemäß Fig. 5b in Vorderansicht.

Fig. 1 zeigt einen Hängegleiter 2, in dem ein Pilot 4 in seinem Gurtzeug 6 liegt. Das Gurtzeug 6 wird in der Fachsprache immer und nur als die Einrichtung bezeichnet, die den Piloten mit dem Hängegleiter verbindet. Durch die Piloten­ gewichtskraftsteuerung wird der Pilot beweglich unter dem Hängegleiter, ähnlich einem Pendel, aufgehängt. Die Bauformen der Gurtzeuge können sehr unter­ schiedlich ausfallen. Angefangen von einer Sitzschaukel; einem sitzenden, aufrecht hängenden und liegenden Pilotengurtsystem; einer Schürze; eines Sackes; bis hin zu dem Piloten vollumschließenden Integralgurt. Mit der Bezeichnung Gurtzeug 6 ist stets von dem Verbindungsglied von Pilot und Hängegleiter die Rede.

Vom Trapez 8 bis zum Kielrohr 10 verläuft die hintere Unterverspannung 12. An dieser ist nach Stand der Technik mittels Gleitöse 14 über eine Verbindungs­ leine 16 ein Bremsschirm 18 angehängt. Dieser Schirm 18 ist vor seinem Auswurf in seinem Behälter 20 am Trapez 8 angebracht. Nach seinem Auswurf fällt der Schirm 18 mit Hilfe der Schwerkraft nach unten und entfaltet sich über die mit 18′ in die mit 18′′ bezeichnete Position. Dabei rutscht er an der Unterverspannung 12 nach hinten. Am Ende der Unterverspannung 12 entfaltet er sich vollständig, wie mit Position 18′′ veranschaulicht ist und überträgt seine Bremskraft auf den Hängegleiter 2.

Die aerodynamische Bremskraft des Schirms 18 greift an dem Kielrohr 10 des Hängegleiters an. Nachteilig ist dabei, wie gesagt, daß man den Gleitwinkel nur unzureichend vergrößern kann.

Fig. 2 zeigt den fehlerhaften Auswurf des Bremsschirms 18 nach vorne über das Trapez 8 aus seinem Behälter 20. Der Bremsschirm 18 kann jetzt nicht mehr nach hinten über die Unterverspannung 12 rutschen und überträgt nun seine Brems­ kraft auf das untere Ende des Trapez 8. Weil das Trapez 8 vom Kielrohr 10 nach unten hin in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks auseinanderläuft und den Piloten umschließt, wirkt nun bei dem fehlerhaften Auswurf des Bremsschirms 18 die Bremskraft außermittig zur Flugrichtung. Dort kann die aerodynamische Bremskraft nicht mehr vom Piloten ausgeglichen werden und der Hängegleiter 2 wird steuerlos und stürzt in Form eines immer steiler werdenden Spiralsturzes ab.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Angriff der Bremskraft des Bremsschirmes 18 am Piloten 4 anstatt am Kielrohr 10. Der Behälter 20 ist nicht mehr am Trapez 8 und der Bremsschirm 18 nicht mehr über die Verbindungsleine 16 und der Gleitöse 14 an der Unterverspannung 12 befestigt, sondern sind jetzt ein Teil des Gurtzeuges 6 des Piloten 4 geworden, und kommen mit dem Hängegleiter 2 nicht mehr in Berührung. Die Gleitöse 14 entfällt jetzt, weil der Bremsschirm 18 über die Verbindungsleine 16 direkt mit dem Gurtzeug 6 verbunden ist.

Zusätzlich besteht jetzt die Möglichkeit, die Verbindungsleine 16 über eine vom Piloten 4 betätigbare Ausklinkvorrichtung 22 mit dem Gurtzeug 6 zu verbinden, und in der Verbindungsleine 16 eine Sollbruchstelle 24 vorzusehen, um dem Piloten 4 bei Gefahr eines Zukurzkommes oder bei Verhaken des Bremsschirmes 18 an einem Grundhindernis ein Freikommen zu ermöglichen.

Nach seinem Auswurf aus seinem Behälter 20 fällt der Bremsschirm über die Positionen 18′ und 18′′ frei nach unten weg und entfaltet sich vollständig wie Po­ sition 18′′′ zeigt. Hier wird die Bremskraft über das Gurtzeug 6 auf den Piloten 4 übertragen, der dann diese Bremskraft als Teil seiner Steuerkraft ansieht. Der Hängegleiter bleibt dann unter voller Kontrolle des Piloten 4.

Fig. 4 zeigt den Piloten 4 in seinem Gurtzeug 6 in aufrechter Landeposition. Hier wird verdeutlicht, daß der Pilot 4 auch jetzt nicht durch das Bremsschirm 18 beeinträchtigt wird. Nur von dem stärkeren Sinken her merkt der Pilot, daß er den Bremsschirm 18 ausgelöst hat.

Fig. 5a-c zeigen Bremsklappen 26, die genauso wie der Bremsschirm 18 in den Gurt integriert worden sind. Die Funktion und Wirkungsweise ist die gleiche wie beim Bremsschirm 18, wie schon unter den vorherigen Absätzen beschrieben worden ist. Auch in dieser Ausführung wird die Bremskraft über das Gurtzeug 6 auf den Piloten 4 übertragen. Die Luftwiderstandskraft wird in diesem Fall aber nicht über einen Bremsschirm 18 erzeugt, sondern über Bremsklappen 26, die direkt am Gurtzeug 6 montiert sind. Diese Bremsklappen 26 bestehen aus einem Segel 28, Spannseilen 30 und Stäben 32, die frei drehend am Fußteil des Gurtzeuges 6 befestigt sind.

In Fig. 5a sind die Bremsklappen 26 im Normalflug eingeklappt dargestellt. Das Segel 28 liegt seitlich am Gurtzeug 6 an und erzeugt keinen Bremswiderstand.

In Fig. 5b hat der Pilot 4 die Bremsklappen 26 ausgelöst. Der Fahrtwind klappt die Bremsklappen 26 auf, bis die Spannseile 30 gestrafft sind. Die Stäbe 32 halten die Segel 28 offen. Um die Bremswirkung wieder aufzuheben, braucht der Pilot 4 nur die Spannseile 30 zu lösen, und die Bremsklappen 26 falten sich nach hinten. Dies käme dem Abwurf des vorher erläuterten Bremsschirmes 18 gleich. Zur besseren Verdeutlichung sind die Bremsklappen 26 in Fig. 5c in Vorderansicht ausgefahren dargestellt.

Claims (8)

1. Durch Gewichtsverlagerung steuerbares Flugsystem aus einer Tragflächen­ anordnung und einem an dieser hängenden Piloten der durch Verlagerung seines Körpergewichts die Steuerfunktionen bewirkt, und mit einer aerody­ namischen Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems­ vorrichtung (18, 26) derart angeordnet ist, daß die Bremskraft zumindest näherungsweise am Schwerpunkt des Piloten (4) angreift.

2. Flugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems­ vorrichtung (18, 26) am Piloten (4) befestigt ist.

3. Flugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvor­ richtung (18, 26) an dem Gurtzeug (6), in dem der Pilot (4) hängt, befestigt ist.

4. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsvorrichtung durch einen Bremsschirm (18) gebildet wird.

5. Flugsystem nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungsleine (16) zum Bremsschirm (18) eine Sollbruchstelle (24) aufweist.

6. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vom Piloten (4) betätigbare Ausklinkvorichtung (22) zum Ab­ wurf der Bremsvorrichtung.

7. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsvorrichtung Bremsklappen (26) aufweist.

8. Flugsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mehrere, vorzugs­ weise symmetrisch angeordnete Bremsklappen (26).