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Düsenrotor-Flugzeug Die Erfindung betrifft ein Düsenrotor-Flugzeug,
bei welchem um eine kreisrunde Kabine ein Rotor drehbar gelagert ist, der an seinem
Außenumfang Brennkammern mit Strahldüsen trägt, die unterhalb der Rotorebene münden
und den Rotor durch ihren Rückstoß in Umdrehung versetzen, wobei gleichzeitig am
Rotor Steuerungsflächen für eine Vertikalbewegung des Flugzeugs vorgesehen sind.
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Es wurde ein Flugzeug dieser Art bereits vorgeschlagen, bei welchem
für die Vorwärtsbewegung eine weitere Strahldüse unterhalb der Kabine vorgesehen
ist, deren Strahlrohr zwecks Änderung der Flugrichtung in die gewünschte Lage gebracht
werden kann. An Stelle dieser Art der Vorwärtsbewegung mittels direkten Düsenantriebes
tritt beim erfindungsgemäßen Düsenrotor-Flugzeug eine brennstoffmäßig wirtschaftlichere
Einrichtung, die darin besteht, daß der Rotor als Hohlscheibe mit sektorartigen,
am Innen- und Außenumfang ins Freie mündenden Luftkanälen ausgebildet ist, in denen
bei der Drehung der Scheibe eine von der Mitte nach außen gerichtete Luftströmung
erzeugt wird, wobei Mittel vorgesehen sind, diese Strömung innerhalb der in der
gewünschten Flugrichtung jeweils vorn befindlichen Hälfte der Scheibe zu unterbinden.
Es entsteht hierdurch ein einseitiger Zug oder Druck, welcher das Flugzeug bewegt.
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Erfindungsgemäß ist eine mit der Kabine fest verbundene Staukappe
vorgesehen, die den bei der Drehung des Rotors in den Luftkanälen entstehenden,
nach
außen gerichteten Luftstrom abfängt. An den äußeren Mündungen der Luftkanäle ist
ferner je eine drehbare Stauklappe angeordnet. Diese können automatisch so gesteuert
werden, daß sie die Luftkanäle der jeweils in der Flugrichtung vorn gelegenen Hälfte
des Rotors verschließen und an der anderen Hälfte freigeben.
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Erfindungsgemäß sind weiterhin die die Luftkanäle innerhalb des Rotors
bildenden Wände gegenüber der Drehrichtung des Rotors nach rückwärst gebogen. Außerdem
ist eine mit der Kabine fest verbundene halbkreisförmige Deckplatte vorgesehen,
durch welche die an der Innenseite des Rotors vorhandenen Lufteintrittsöffnungen
zu den Luftkanälen im Innern des Rotors auf der in der Flugrichtung vorn gelegenen
Hälfte verschlossen werden.
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Zwecks Luftversorgung der Brennkammern sind an den auf der Oberseite
des Rotors vorgesehenen Lufteintrittsöffnungen in die Kanäle, welche der Kabine
benachbart sind, verstellbare Drosselklappen angeordnet. Weiterhin sind an der Innenseite
des mit der Kabine fest verbundenen Staubogens verstellbare Stabilisierungsklappen
vorgesehen, welche von den aus den Düsen tretenden Gasstrahlen beaufschlagt werden
und je nach ihrer Einstellung dazu dienen, entweder eine Mitnahme der Kabine durch
den Rotor zu verhüten oder die Kabine mit dem Staubogen bei Veränderung der Flugrichtung
zu verstellen.
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Der Kraftstoffvorratsbehälter ist zweckmäßigerweise innerhalb des
Rotors untergebracht, wobei die Kraftstoffluftzufuhr zu den Brennkammern mit den
Strahldüsen durch die Fliehkraft erfolgt. Schließlich sind an verschiedenen gleichmäßig
verteilten Stellen des Rotors von der oberen zur unteren Wandung führende Luftdurchlaßkanäle
angeordnet, von denen der eine Teil einen positiven und der andere Teil einen negativen
Winkel zur Laufrichtung des Rotors besitzt. An den Mündungen dieser Kanäle sind
verstellbare Steuerflächen vorgesehen, durch die je nach Einstellung ein Ruf-oder
ein Abwärtstrieb des Rotor-Flugzeugs veranlaßt wird.
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Die Merkmale der Erfindung sind im folgenden beschrieben und in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. I eine Ausführungsform des Düsenrotor-Flugzeugs
im Querschnitt, Fig. 2 dieselbe Ausführung von oben gesehen, Fig. 3 einen Querschnitt
in Richtung c-b durch Fig. 2 durch die Steig- und Senkkanäle, Fig. 4 einen Schnitt
in Richtung c-d durch Fig. 2, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Düsenrotor-Flugzeugs
von oben gesehen, Fig. 6 eine dritte Ausführungsform in Ansicht von oben.
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Die Maschine besteht in den Hauptteilen aus der kreisrunden in der
Mitte der rotierenden Tragfläche angeordneten Kabine A, den sich um diese Kabine
drehenden und von im Umfang angeordneten Düsen angetriebenen Rotor B und schließlich
dem die Halbseite des Rotors verdeckenden und mit der Kabine fest verbundenen Staubogen
C bzw. an Stelle des Staubogens dessen Funktion übernehmende verstellbare Stauklappen
D oder an deren Stelle die die Lufteinströmung des Rotors halbseitig abdeckende
Platte E. In den Figuren bezeichnen I den Führersitz in der Kabine A, die sämtliche
Bedienungseinrichtungen und den Nutzraum enthält, 2 die Plexiglashaube als oberen
Abschluß für die Kabine. Der Düsenrotor B ist horizontal in die Kabine A als kreisrunde
Tragfläche drehbar in dem Lager 3 gelagert. Der Rotor selbst besteht aus dem oberen
Rotorboden 4 und dem unteren Rotorboden 5. Die der Kabine zugewendete Seite wird
durch einen ringförmigen Kraftstofftank 6 abgeschlossen. Der obere und untere Rotorboden
sind durch Stegbleche 7 verbunden, wodurch in dieser Weise Luftleitschaufeln bzw.
Leitkanäle gebildet werden. Der obere Rotorboden weist an der der Kabine zugewendeten
Seite einen schmalen Ringspalt auf, der durch Schubluftregulierungsklappen 24 abdeckbar
ist. Im geöffneten Zustand kann die Luft in die Leitkanäle eintreten. Am äußeren
Umfang des Rotors sind gleichmäßig verteilt Brennkammern 8 jeweils innerhalb eines
Luftkanals derart untergebracht, daß die Luftkammern nach außen hin abgeschlossen
sind und die einströmende Luft nur durch die Brennkammern und die Strahldüsen 9
entweichen kann. Diese treten am unteren Rotorboden nach außen. Hubkanäle Io und
jeweils beigeordnete Senkkanäle II sind auf der Tragfläche gleichmäßig verteilt.
Die Kanäle liegen zwischen oberen und unteren Rotorboden 4, 5, und zwar weisen die
Hubkanäle eine Neigung in Drehrichtung, die Senkkanäle eine solche entgegen der
Drehrichtung der Tragfläche auf. Die Kanäle sind am oberen Rotorboden 4 durch steuerbare
Klappen I2, I5 und am unteren Rotorboden 5 durch Klappen 13, 14 verschließbar. Die
Steuerung der oberen Hub- 12, und unteren Senkklappen I4 erfolgt durch eine Scheibe
16, die mit Nocken 17 und 18 versehen ist. Der Nocken 18 steht mit der Hubkulisse
I9 im Eingriff, die über eine Stange 2o an einen der mit der oberen Hubklappe i2
verbundenen, in einer Öffnungskulisse 22 geführten Bolzen 2I angreift, so daß bei
der Öffnungsbewegung die Klappe I2 an die Innenseite des Kanals geführt wird. Über
den Nocken 17 läßt sich die Senkkulisse 23 und damit die untere Senkklappe 14 steuern.
Die unteren Hubklappen 13 und die oberen Senkklappen 15 werden durch Federkraft
in Ruhestellung geschlossen gehalten. Sie öffnen sich selbsttätig unter dem Druck
der durch den Hub- bzw. Senkkanal strömenden Luft.
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Die die Einströmöffnungen der Luftkanäle des Rotors abdeckenden Schubluftregulierungsklappen
24 werden mittels Regulierstangen 25 und dem Regulierungssteuerring 26 eingestellt,
und zwar dadurch, daß der Steuerring in horizontaler Richtung verdreht oder in senkrechter
Richtung bewegt wird.
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Der Luftstaubogen C wird durch Haltestreben 27 von der Kabine A getragen.
Die Luftstaukappe 28 verdeckt die Luftkanäle des Rotors an ihrem Austritt halbseitig.
Regulierbare
Stabilisierungsklappen 29 sind auf der unteren Seite des Staubogens innen in gleichmäßigen
Abständen angebracht, in der Weise, daß sie von dem aus den Düsen 9 ausströmenden
Gasstrahl getroffen werden.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Die Reaktionskraft der
aus den Düsen ausstrahlenden Brenngasen gibt dem Rotor eine Drehung entgegen der
Ausströmrichtung der Gase. Der sich drehende Rotor gewährleistet wegen seiner Kreiselwirkung
eine unveränderliche horizontale Lage der Maschine. Die Kraftstoffluftzuführung
wird hierbei durch die entstehenden Fliehkräfte bewirkt. Nunmehr läßt sich ein Aufsteigen
der Maschine dadurch erreichen, daß durch Drehung der Scheibe 16 die oberen Hubklappen
12 der Hubkanäle Io geöffnet werden. Hierdurch wird die auf der Oberseite des Rotors
mitgerissene Luft durch die Hubkanäle auf die Unterseite des Rotors geführt. Es
entsteht auf der Oberseite des Rotors ein Unterdruck, auf der unteren Seite ein
Überdruck gegenüber der umgebenden Luft. Dieser Druckunterschied hebt die Maschine.
Je weiter die Klappen der Hubkanäle geöffnet werden, um so größer wird der Druckunterschied
und um so schneller hebt sich die Maschine. Entsprechendes gilt für die Senkbewegung.
Hier wird nach Schließen der Hubkanäle die Luft von der Unterseite des Rotors durch
die geöffneten Senkkanäle II nach oben geführt,. so daß nunmehr auf der Oberseite
Überdruck, auf der Unterseite Unterdruck entsteht. Da das Senken der Maschine durch
deren Eigengewicht gefördert wird, dagegen das Heben wesentlich größere Druckunterschiede
benötigt, weisen die Hubkanäle einen längeren Querschnitt auf. Durch Anordnung der
Öffnungskulisse 22 wird außerdem erreicht, daß bei Öffnung der oberen Hubklappe
12 des Steigkanals Io kein unnötiger Luftwiderstand und damit Verringerung der Drehgeschwindigkeit
und Druckdifferenz des Rotors entsteht. Diese Kulisse ermöglicht nämlich, die Klappen
zu einem Teil in das Innere des Hubkanals hineinzuziehen.
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Die Bewegung in horizontaler Richtung erfolgt folgendermaßen: Durch
die zentrifugale Beschleunigung der Luft in den Luftkanälen des Rotors entsteht
ein Sog, so daß nach Öffnung der Schubluftregulierungsklappen 2,4 de Luft durch
den Ringspalt in die Eintrittsenden der Luftkanäle einströmt. In diesen Kanälen
wird sie durch Drehung des Rotors. nach außen beschleunigt. Diese Luft trifft nun
auf die Luftstaukappe 28, soweit diese die Luftkanäle des Rotors abdeckt, und erzeugt
einen Staudruck auf der mit der Kabine fest verbundenen Kappe. Somit wird der ganzen
Maschine eine Bewegung in horizontaler Richtung verliehen. Vollwirksam wird allerdings
nur der Staudruck, der durch die in den mit Fahrtrichtung gleichgerichteten Luftkanälen
strömenden Luft erzeugt wird. Da die Staukappe nur die eine Hälfte des Rotors abdeckt,
vermag die Luft aus der anderen Hälfte der Leitkanäle frei auszutreten. Die Reaktionskraft
dieser ausströmenden Luft wirkt in derselben Richtung wie der auf die Staukappe
wirkende Staudruck, d. h. in Flugrichtung. Es liegt auf der Hand, daß der Staudruck
um so größer ist, je weiter die Eintrittsöffnungen der Luftkanäle geöffnet sind
und je schneller der Rotor sich dreht.
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Um nun zu verhindern, daß durch die Drehung des Rotors wegen der Lagerreibung
die Kabine mitgenommen wird, sind die Stabilisierungsklappen 29 an der Innenseite
des Staubogens C angebracht. Wenn der Gasstrahl der Düsen g auf sie trifft, erzeugt
er eine Reaktionskraft, d. h., er treibt den Staubogen entgegen der Drehrichtung
des Rotors. Durch Verstellung der Klappen läßt sich die Wirkung der Lagerreibung
so, ausgleichen, daß die Lage der Kabine zur Flugrichtung entweder unverändert bleibt
oder der Staubogen und damit die Kabine in eine neue Flugrichtung verdreht wird.
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Bei Ausfall der Antriebsaggregate kann eine Notlandung dadurch herbeigeführt
werden, daß durch Öffnung der Senkklappen I4 die Drehbewegung des Rotors aufrechterhalten
wird. Die durch die Senkkanäle auf die Oberseite strömende Luft verleiht wegen der
Neigung des Senkkanals dem Rotor eine Drehung und sichert dadurch die Gleichgewichtslage
der Maschine. Gleichzeitig kann die Drehbewegung zum Vorschub der Maschine in gewissen
Grenzen ausgenutzt werden, so daß sich noch ein geeigneter Landeplatz ansteuern
läßt. Kurz vor Ansetzen zur Landung werden dann wiederum die Senkklappen I4. geschlossen,
und der-noch vorhandene Schwung des Rotors ermöglicht, durch Öffnen der Hubklappen
so viel Auftrieb zu erzeugen, wie für ein sanftes Aufsetzen notwendig ist.
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Nach einer anderen Ausführungsart kann die Luftstaukappe 28 ersetzt
werden durch: verstellbare Stauklappen D, die die Luftkanäle abdecken und automatisch
so gesteuert werden, daß sie jeweils die in Flugrichtung vordere Hälfte des Rotors
abdecken, während die Stauklappen der Kanäle der anderen Hälfte sich sämtlich parallel
zur Flugrichtung einstellen und dadurch bewirken, daß die Luft aus den hinteren
Kanälen parallel entgegen der Flugrichtung ausströmt. Hierdurch wird die in dem
Luftstrom enthaltene Energie besonders vorteilhaft ausgenutzt.
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Nach einer dritten Ausführungsart sind die Luftkanäle gegenüber der
Drehrichtung nach rückwärts gebogen und an Stelle der Luftstaukappe 28 des oberen
Teils des Staubogens C, der Schubluftregulierungsklappen 2q. und der Luftstauklappen
D' ist eine fest mit dar Kabine verbundene halbkreisförmige Deckplatte E so@ angeordnet,
daß die Lufteinströmung halbseitig geschlossen bleibt. Der Vortrieb wird hier dadurch
erreicht, daß auf der Seite der abgedeckten Luftkanäle in Flugrichtung ein Unterdruck
erzeugt wird. Dieser Unterdruck entsteht dadurch., d.aß in. diesen. Kanälen die
Luft nach außen geschleudert wird, ohne daß neue Luftmengen zuströmen können. Es
entsteht in Flugrichtung also ein Sog, andererseits erzeugt der Luftstrom in den
hinteren frei durchströmtenr
Kanälen, unterstützt durch die Kanalkrümmung,
einen Rückstoß, der die durch den Sog entstandene Zugkraft unterstützt.
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Bei den beiden letzteren Ausführungen kann auch an Stelle des Staubogens
C und der Stabilisierungsklappen 24 ein deren Funktion übernehmender Motor in der
Kabine A angeordnet werden.