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Flugzeug mit kreisenden Tragflächen Um mit Landeflächen geringster
Ausdehnung auszukommen, ist die Erreichung senkrechten Auf- und Abstieges ein bekanntes
Ziel. der Flugtechnik. Hierfür sind schon eine große Reihe von Anordnungen sogenannter
Hubschrauben oder Schraubenflugzeuge angegeben worden. Alle diese Anordnungen zielen
in erster Linie darauf, ein möglichst großes Gewicht mit einer gegebenen Leistung
zu heben. - Dadurch besteht beim Versagen des Triebwerks die Gefahr eines Absturzes,
der durch den Luftwiderstand nur unwesentlich verzögert wird. Gerade die Möglichkeit
jedoch, im Falle einer Störung des Antriebes eine glatte Notlandung durchführen
zu können, ist die wichtigste Voraussetzung für derartige Versuche überhaupt.
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Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfit1-dung, eine Anordnung anzugeben,
bei der die senkrechte Sinkgeschwindigkeit des Schraubenflugzeuges den auch für
Drachenflugzeuge als zulässig erkannten Betrag nicht überschreitet. Mit der Erfüllung
dieser Bedingung ist das Schraubenflugzeug dem Drachenflugzeug in bezug auf Sicherheit
sogar überlegen, da es nicht mit der großen horizontalen Geschwindigkeit landen
muß, die, wie erwähnt, immer größere ebene Flächen zum Ausrollen bei der Notlandung
voraussetzt. Dieses Ziel wird nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung nur in der
Weise erreicht, daß man den Tragflügel eines freitragenden Eindeckers an dessen
Zelle nicht starr, sondern drehbar befestigt und ihm dadurch ermöglicht, die zum
Schweben erforderliche hohe Relativgeschwindigkeit zur Luft durch hohe Umlaufgeschwindigkeit
statt mit geradliniger Marschgeschwindigkeit zu ereichen.
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Bei einem Gleitflieger mit starrem Flügel muß man durch das Höhensteuer
einen bestimmten Anstellwinkel gegenüber der Bewegungsrichtung einhalten, um geringste
Sinkgeschwiudigkeit im Gleitflug zu erreichen. Die Lösung dieser Aufgabe ist für
den Segelflieger von hervorragender Bedeutung.
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Dieser Anstellwinkel läßt sich für jeden Flügelquerschnitt unter Berücksichtigung
der zusätzlichen Widerstände des Flugzeuges aus einer graphischen Darstellung dies
Widerstandes über dem Auftrieb leicht ermitteln, wenn man, statt des Widerstandes
selbst, das Quadrat der dritten Wurzel daraus über dem Auftrieb aufträgt. Die Ursprungsgerade,
die diese Kurve berührt, hebt den Punkt der Kurve und damit den Anstellwinkel heraus,
mit dem das Flugzeug sich durch geringste Vortriebsleitung schwebend erhalten läprt.
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Dieser Anstellwinkel ist immer größer als der Anstellwinkel geringsten
Gleitwinkels, denn bei diesem ist die Gleitgeschwindigkeit ziemlich hoch, so daß
trotz des kleinen Gleitwinkels eine größere lotrechte GeschwIndigkeits omponente
zustande kommt als bei dem größeren Anstellwinkel, der natürlich mit einer wesentlich
geringeren Gleitgeschwindigkeit verbunden ist.
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Gibt man nun jedem Element des umlaufenden Tragflügels zu der resultierenden
Bewegungsrichtung, die sich für jedes Element
aus der örtlichen
Umfangsgeschwindigkeit und der fürs ganze Flugzeug gleichen Abstiegsgeschwindigkeit
zusammensetzt, den Anstellwinkel geringster Vortriebsleistung, dessen Ermittlung
eben gezeigt wurde, so wird die ganze Schraube für die zum Schweben erforderliche
Umlaufgeschwindigkeit eine geringste Sinkgeschwindigkeit erreichen. Diese Sinkgeschwindigkeit
ist sogar noch geringer als bei einem Gleitflieger, weil bei diesem noch der erhebliche
Widerstand von Rumpf und Steuern bei der hohen Marschgeschwindigkeit hinzukommt,
während bei dem geschilderten Schraubenflugzeug nur der eigene Widerstand die Umlaufgeschwindigkeit
des Flügels verzögert, der Widerstand von Rumpf und Steuer die Sinkgeschwindigkeit
jedoch nur herabsetzt, statt sie, wie beim Gleitflieger, zu vergrößern. Auf diese
Weise allein ist es möglich, einem Schraubenflugzeug für den Fall des Versagens
des Triebwerks diejenige Sicherheit zu geben gegen Absturz mit unzulässig hoher
Fallgeschwindigkeit, die die wichtigste Voraussetzung für den Bau eines solchen
Flugzeuges überhaupt ist.
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Für den Anstieg erfolgt der Antrieb der kreisenden Tragfläche durch
ein an jede Flügelhälfte angebautes Triebwerk. Dabei können die Luftschrauben unmittelbar
von Motoren oder auch mittelbar durch Getriiehe von einem im Rumpf eingebauten Motor
ihren Antrieb empfangen.
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In Abb. r ist ein Schraubenflugzeug nach Maßgabe des Anspruchs dargestellt.
Die Steueroargane dienen der Gleichgewichtserhaltung. Infolge der geringen Sinkgeschwindigkeit
und verschwindenden Vorwärtsgeschwindigkeit genügt als Fahrwerk eine Kufenanordnung
von geringer Elastizität.
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Die Abb. z und 3 lassen das Kräftespiel in einem Flügelelement bei
verschiedenen Betriebszuständen erkennen. Beim Aufstieg ist die Bewegungsrichtung
des Elements durch die Linie c-c gekennzeichnet, deren Richtung sich aus einer großen
horizontalen Umfangsgeschwindigkeit und einer kleinen, vertikal nach oben gerichteten
Steiggeschwindigkeit ergibt. - Gegenüber dieser Richtung ist die j Resultierende
der Luftkraft d infolge des Flügelwiderstandes ein wenig nach rückwärts geneigt
und ergibt zusammen mit dem auf das Element entfallenden Gewichtsanteil f des Flugzeuges
eine Resultier-ende entgegen der Richtung der Umfangsgeschwindigkeit b, b.
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Zum Antrieb ist also eine Vortriebskraft e in dieser Richtung erforderlich,
die vom Triebwerk geliefert werden muß. Der kleine Winkel zwischen der Richtung
a, a und b, b ist dabei der meßbare Anstellwinkel des Flügels gegenüber
der Umfangsgeschwindigkeit.
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Abb. 3 zeigt dagegen Bewegungsrichtungen und Kräfte für den Abstieg
bei verschwindendem Vortrieb. Hierbei resultiert als Bewegungsrichtung des Flügels
gegen die Luft g, g aus der Zusammensetzung der Umfangsgeschwindigkeit in Richtung
b, b und der dazu senkrecht nach abwärts gerichteten Sinkgeschwindigkeit
des Flugzeuges. Dabei setzen sich die Luftkräfte aus zwei Komponenten i und h zusamruen,
deren Resultierende natürlich mit dem anfallenden Gewicht im Gleichgewicht stehen
muß.
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Als meßbarer Anstellwinkel gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit ist
hier natürjich wiederum der Winkel zwischen u, a und b, b gegeben;
wirksam jedoch wird für die Luftkräfte der Anstellwinkel zwischen a, a und
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