EP2855263A1 - Aircraft, preferably unmanned - Google Patents

Aircraft, preferably unmanned

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EP2855263A1
EP2855263A1 EP13725987.5A EP13725987A EP2855263A1 EP 2855263 A1 EP2855263 A1 EP 2855263A1 EP 13725987 A EP13725987 A EP 13725987A EP 2855263 A1 EP2855263 A1 EP 2855263A1
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EP
European Patent Office
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aircraft
rotors
wing
flight
electric motors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13725987.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Florian SEIBEL
Michael Wohlfahrt
Michael Kriegel
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QUANTUM-SYSTEMS GMBH
Original Assignee
Logo-Team UG (Haftungsbeschrankt)
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2855263A1 publication Critical patent/EP2855263A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft, preferably a UAV (Unmanned Aerial Vehicle), a drone and / or a Unmanned Aerial System (UAS).
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • UAS Unmanned Aerial System
  • drones and / or unmanned aerial systems different concepts are known, which relate to the takeoff and landing of such aircraft.
  • drones are known, which are started by means of a catapult and are designed in the form of a conventional plane aircraft with a rigid wing.
  • the achievable possible flight times of these aircraft are systemically quite high, as these aircraft have a high aerodynamic quality.
  • the preparations for the start are very complex due to the required infrastructure in the form of a catapult or a runway.
  • Also for landing arrangements are necessary here, since these aircraft either need a runway, or landed in a network or on a parachute.
  • drones which operate as rotorcraft.
  • the possible flight times that can be reached here are compared to the high energy input due to the system
  • Unmanned aerial vehicles and in particular so-called MAVs (Micro Aerial Vehicles), which can be used for surveillance and reconnaissance purposes, are both civilian and military
  • unmanned aerial vehicles can be used in civilian use for monitoring and control of gas and oil pipelines in order to detect the occurrence of leaks early and to be able to estimate the maintenance requirements of the pipeline.
  • Other civilian deployment scenarios include, for example, the works protection of port facilities or in the
  • unmanned aerial vehicles which may be of great importance in the area of precision farming
  • the growth of the respective crop can be measured on the field surface to be monitored, for example by means of infrared cameras.
  • the overall condition of a crop can be checked and thus determine the optimal harvest time.
  • a possibly occurring pest infestation can be noticed in time, so that appropriate
  • BOS security tasks
  • Tsunami Triggerami, volcanic activity
  • damage assessment in the case of technical-biological disasters (eg nuclear reactor accidents, chemical or oil spills)
  • support of operational coordination through live images monitoring of major events and demonstrations, on
  • Traffic monitoring as well as a communication relay to increase the range.
  • unmanned aerial vehicles are used for reconnaissance, are used to monitor objects such as base camps, to secure borders, to secure convoys, can be used in civil protection and are used for SAR (Search and Rescue) missions.
  • SAR Search and Rescue
  • Other military applications include CSAR (Combat Search and Rescue), use as communication relays (e.g.
  • CSAR CSAR forces to increase the range
  • material supply as escort (eg convoy protection), for patrol flights and reconnaissance flights, for tactical reconnaissance (eg in urban terrain or even inside buildings, BDA ), for surveillance, targeting, ordnance search (eg mine and IED detection, detection of ABC contamination), for electronic warfare, and for use of munitions (eg light guided missiles).
  • escort eg convoy protection
  • tactical reconnaissance eg in urban terrain or even inside buildings, BDA
  • surveillance eg in urban terrain or even inside buildings, BDA
  • ordnance search eg mine and IED detection, detection of ABC contamination
  • electronic warfare eg light guided missiles
  • the four rotors according to this concept are arranged such that two main rotors are arranged at the outermost ends of the main wing and two significantly smaller rotors are arranged at the extreme ends of the horizontal stabilizer.
  • Main wing, vertical and vertical stabilizer, and four rotors includes, which are arranged directly on the fuselage of the aircraft.
  • two rotors are arranged in front of and two rotors behind the main wing, so that there is an "H" arrangement of the rotors
  • an aircraft preferably an unmanned aerial vehicle (UAV), proposed, which includes a rigid wing that allows aerodynamic horizontal flight. Furthermore, at least four rotors driven by controllable electric motors are provided, which are pivotable by means of a pivot mechanism between a vertical start position and a horizontal flight position. According to the invention, all electric motors and rotors are arranged on the rigid wing.
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • the center of gravity of the aircraft coincides both at take-off and landing, as well as in the hover near flight conditions with the lift center of gravity of the four rotors.
  • the center of gravity of the aircraft still coincides with the main lift in dynamic horizontal flight.
  • the center of gravity of the aircraft can be aligned identically for the dynamic flight as well as for the hover.
  • the design of the rotors and the electric motors is simplified and it can be used identically sized rotors and electric motors, which provide a substantially identical thrust. Due to the identical design of the four rotors and the control can be simplified. This simplification of the control is particularly clear over concepts that use different sized rotors.
  • the root bending moment can be reduced at the wing root in the dynamic flight operation.
  • the spar of the wing can be dimensioned with the same design of the aircraft for a given load multiple with a lower strength. This results in a reduction of the mass of the spar, so that either the payload of the aircraft can be increased, or the efficiency of the use of the drive energy is increased.
  • the aircraft can be used on the one hand in dynamic flight operation for remote monitoring, and on the other in the identical
  • Configuration can also be used as a stationary monitoring platform. Especially at This is particularly advantageous for monitoring tasks since, for example, a pipeline can be flown off in dynamic operation over its length, but on the other hand, in critical areas a particularly precise control or monitoring can be achieved with the aid of the operation as a floating platform.
  • the proposed aircraft continues to provide a very wide range of speeds between 0km / h in hover and high dynamic
  • Range and long flight times can be combined by the dynamic flight characteristics with the simple take-off and landing characteristics.
  • An advantage of said aircraft is also that the rigid wing aerodynamically can be optimized so that he must provide the full, the aircraft carrying buoyancy only from relatively high speeds, and accordingly can have optimized for cruising very efficient wing profile. Because of the VTOL properties a start
  • the wing profile can be optimized accordingly only efficient cruise operation. This results in a very slim and highly efficient wing profile, which is an even more efficient Handling the drive energy allows.
  • a highly efficient aerodynamic design takes place without having to make the compromises that would have to be made for a conventional launch or landing, such as the provision of launch and landing flaps or high lift systems.
  • the aircraft can also be operated in a forwardly inclined aerodynamic flight in a "sawtooth trajectory" with short thrust phases and a corresponding altitude gain in combination with a longer sliding phase depending on the drive characteristic be achieved.
  • the aircraft preferably comprises an automatic control device which stabilizes the aircraft during vertical take-off and vertical landing, in hovering flight as well as in the transition to and from hovering into dynamic flight.
  • the rotors which are usually driven in opposite directions, are controlled with respect to their thrust or with respect to the torque applied via the electric motors in such a way that a stable attitude is provided during takeoff and landing, during hovering and in transition.
  • the ability to control all four engines in their thrust individually and to be able to pivot all four rotors independently of each other, the transition to the dynamic flight mode can be safely achieved.
  • the control device is preferably further designed so that a simple maneuvering of the aircraft in hovering is made possible.
  • a simple rotation about the vertical axis, as well as a movement of the entire aircraft forward, backward and sideways can be achieved by a corresponding control of the rotors.
  • Rotation can be achieved, for example, by varying the distribution of thrust between the four rotors. Since the rotors usually rotate in opposite directions, resulting from a change in the distribution of the thrust at constant total thrust a rotational moment corresponding to the relatively higher-powered rotor whose torque corresponding to the remaining Rotors is no longer caught.
  • This principle of the control of flight platforms or aircraft in hover is known in principle.
  • all the rotors of the aircraft are pivotable in one direction to reach the vertical start position.
  • all the rotors of the aircraft are pivotable in one direction to reach the vertical start position.
  • Rotors for starting and landing swivel upwards which can be dispensed with a landing gear or a landing gear and accordingly the aerodynamics in horizontal flight is not disturbed by this. This also results in a weight savings.
  • the aircraft is on the hull and the motor gondolas before take-off and after landing.
  • the rotors together with their electric motors are preferably arranged in a middle region of the rigid wing with respect to its length, particularly preferably in the first third of the
  • the electric motors with the rotors are in this case preferably arranged on the rigid wing via corresponding motor nacelles, so that there is no collision of the rotors in horizontal flight
  • Leverage ratios are achieved.
  • here by the "X" shape of the arrangement of the rotors is achieved that a particularly stable flight behavior can be achieved both in hover and in horizontal flight.
  • the rigid wing is preferably equipped with a profile which allows an aerodynamic flight only from higher ground speeds of at least 50 km / h, preferably from 100 km / h. Accordingly, the rotors are designed and the electric motors dimensioned so that they provide a vertical thrust component as long as in a transition phase until the rigid wing can take the lift from a certain predetermined speed. In this way, it is possible to design the aerodynamic rigid wing optimized for the flight phase and accordingly not take into account take-off and landing phases in the design of the wing.
  • the conventional use of a dynamic lift aircraft with a rigid wing typically comprises at least two
  • the conventional wing profiles are designed so that they allow for both low-speed flight with take-off and landing, as well as cruise flight safe flight characteristics.
  • a conventional one developed in this way is designed so that they allow for both low-speed flight with take-off and landing, as well as cruise flight safe flight characteristics.
  • wing profile can not be optimized exclusively for the trip flight, since the corresponding aircraft then could neither start nor land.
  • the slow-flight characteristics are correspondingly of minor importance.
  • the flight characteristics of the profile of the wing can advantageously be optimized.
  • the wing is optimized exclusively for cruising. This may imply that a slow aerodynamic forward flight with the correspondingly optimized wing is not possible.
  • the flight time or the range during the cruise are thereby from the
  • the profile polar can be designed specifically so that the smallest profile resistance occurs at the associated c A value.
  • Other c A values need not be given much attention in the proposed aircraft.
  • significantly smaller profile resistances can be achieved than with profile designs that also have to cover other areas (eg take-off and landing).
  • it allows the renunciation of slow flight conditions (with possibly accompanying
  • the aircraft proposed here thus makes possible by its combination of aerodynamic cruise with takeoff and landing in hover an extraordinary aerodynamic quality. This is all the more true because the propellers can be folded in the unpowered gliding flight as a folding propeller aerodynamically favorable to the motor gondolas.
  • the flight time can be optimized especially in dynamic flight.
  • a control device is preferably provided which monitors the state of charge of the on-board accumulators and at the same time monitors the distance for safe return to the starting point. If the state of charge of the accumulators reaches a value which just allows a return to the starting point and a vertical landing, the operator is informed, depending on the operating mode, or the aircraft is returned directly to the starting point and landed there automatically.
  • At least one pair of rotors is designed as a folding propeller or folding rotor, such that in dynamic flight at least this pair of rotors can be switched off and then folded in order to improve the aerodynamic properties.
  • all rotors are designed as Faltrotoren to collapse in a gliding or gliding flight after reaching a predetermined height all rotors can and accordingly further improve the aerodynamic properties in gliding. In this way, a gliding flight can be achieved over very long distances. Due to the above-mentioned optimization of the wing profile, very small sliding angles can be achieved here.
  • a controller is designed so that in dynamic flight after reaching a predetermined altitude above ground, the motors are turned off and automatically a sliding phase is initiated.
  • the control is further preferably designed so that in the gliding flight when a certain minimum height above ground is automatically started the engines and the aircraft is brought into a stable horizontal flight or a climb.
  • the control device is furthermore preferably designed such that, after receiving a corresponding control command, it automatically returns the aircraft to the launch site, carries out the transition there and the aircraft lands vertically.
  • the aircraft is modular.
  • different variants for the equipment of the aircraft and thus also different variants are used.
  • the aircraft can either be used only as a floating platform, in which case the necessary components for the dynamic forward flight can be exchanged, omitted or dismantled.
  • Hovering be achieved or transported a higher payload.
  • This can be achieved by removing the tail section with the tail units and the disassembly of the outer parts of the rigid wing, so that there is a very compact floating platform.
  • the floating platform can then be rebuilt into the aircraft described above, which is optimized for dynamic horizontal flight .
  • the components mentioned can also be combined to form a conventional surface aircraft, such that the suspension platform module has a
  • Outer wing modules are adapted to the floating platform the flight characteristics during dynamic flight operations to the respective task.
  • here can be different
  • Wing modules are grown with different wing profiles, which are optimized, for example, for different speed ranges or different altitudes.
  • the modular aircraft then comprises two different sets of
  • Outer wings wherein a first set is optimized exclusively for cruise and a second set also has sufficient slow-flying characteristics, so that a conventional take-off and a conventional slow-speed landing is possible. Due to the modular design can continue to be achieved a small pack size, so that the aircraft can be easily transported to its respective location. Furthermore, an exchange of damaged modules in this way is easily possible.
  • Rigid propellers which are preferably made foldable for aerodynamic reasons, allow a particularly simple and easy construction of the aircraft.
  • the electric drive is still compared to conventional reciprocating engines
  • brushless electric motors offer extremely high reliability, low complexity and are virtually maintenance-free. Furthermore, brushless electric motors very efficient and light and deliver high performance and high torques over a wide speed range with small dimensions. In this way, on the one hand the
  • FIG. 1 shows an aircraft according to an embodiment of the present invention in a schematic plan view in hover flight
  • FIG. 2 shows the aircraft of FIG. 1 in hover in a schematic side view
  • Figure 3 shows the aircraft of Figures 1 and 2 in hover in a schematic
  • Figure 5 shows the aircraft of Figure 4 in horizontal flight in a schematic side view
  • Figure 6 shows the aircraft of Figures 4 and 5 in horizontal flight in a schematic
  • Figure 7 is a schematic plan view of that shown in the preceding figures
  • FIG. 8 shows the aircraft from FIG. 7 in a schematic side view during the FIG
  • FIG. 9 is a schematic front view of the aircraft of FIGS. 7 and 8 during the transition from hover to aerodynamic forward flight;
  • Figure 10 is a schematic plan view of that shown in the preceding figures
  • Figure 1 the aircraft of Figure 10 in a schematic side view during the
  • FIG. 12 shows the aircraft of FIGS. 10 and 11 during the transition from aerodynamic
  • Figure 13 is a schematic representation of an aircraft of modular design showing a floating platform, an aircraft according to an embodiment of the invention and a surface aircraft;
  • Figure 14 is schematic diagrams of the engine thrust, the carrying capacity of the wing, the
  • Figure 15 shows schematic diagrams of the engine thrust, the carrying capacity of the wing, the
  • the aircraft 1 comprises a rigid aerodynamic wing 2, which is formed in a manner known in principle.
  • a rigid aerodynamic wing 2 is an optimized for aerodynamic flight wing, which provides so much buoyancy from a certain speed, for example, from 50 km / h, that the entire aircraft 1 can be dynamically operated in forward flight.
  • the wing 2 has an outer wing tip 20 and a connection region 22 to the fuselage 3 of the aircraft 1. Furthermore, ailerons 24 are provided, which serve to control the aircraft in aerodynamic forward flight about the roll axis. Landing flaps 26 are also provided, which act as an air brake.
  • the wing 2 has a span S, which is formed depending on the application and the desired buoyancy or flight weight. In one example, which corresponds to the schematic exemplary embodiment on which FIG. 1 is based, the aircraft 1 has a span S of approximately 3.4 m.
  • the hull 3 has a rear part 34 with a tail unit 30, which is formed in the embodiment shown as a V-tail.
  • the nose 32 of the aircraft 1 may include, for example, a camera or other optical and electronic monitoring devices. These monitoring devices can also be arranged in other areas of the fuselage 3, for example between the wings 2.
  • On the wing 2 of the aircraft 1 four rotors 4, 4 'are provided, which are each driven by a separate electric motor 5.
  • the rotors are arranged in pairs, so that there are two forward rotors 4 in the direction of flight and two rotors 4 'in the direction of flight.
  • the motor nacelles 6 extend parallel to the hull 3 and provide at their front and rear ends each have a pivot mechanism 7 and thereon recordings for the motors 5 with the rotors 4, 4 'attached thereto.
  • the motor nacelle 6 is arranged in the inner third of the wing 2 with respect to its lateral extent and correspondingly with respect to the span S of the aircraft 1. Due to the relatively far-lying arrangement of the engine nacelle 6 on the wing 2, the moment of inertia of the aircraft 1 can be reduced.
  • the spar of the wing 2 can be dimensioned with the same design of the aircraft 1 for a given load multiple with a lower strength. This results in a reduction of the mass of the spar, so that either the payload of the aircraft 1 can be raised, or the efficiency with respect to the use of drive energy is increased.
  • the rotors 4 together with the electric motors 5, as can be seen particularly well in FIG. 2, can be pivoted upward via a pivoting mechanism 7.
  • the pivoting mechanism 7 can be continuously operated, for example, in each case via servo motors.
  • Electric motor 5 and rotor 4, 4 ' are pivoted together, so that can be dispensed with a vulnerable transmission.
  • the aircraft 1 is correspondingly shown in a state in which it can perform a hovering flight and accordingly all the rotors 4 are pivoted upwards into a vertical start position, so that the aircraft 1 can start and land vertically as well can perform a hover.
  • the aircraft 1 can be maneuvered by being able to rotate in the air about its vertical axis (yaw axis) by, for example, operating in pairs two of the rotors with an increased thrust and correspondingly reducing the other two rotors by this thrust in total , As a result, the torque applied by the high-thrust rotors is no longer balanced by the other two rotors, so that a corresponding total torque acts on the aircraft 1.
  • a movement of the aircraft 1 in the hover flight in the forward and backward direction can by appropriate pairwise raising or lowering of the thrust of the front rotors 4 and the rear rotors 4 'and correspondingly complementary lowering
  • Torques of the front pair of rotors 4 and the rear pair of rotors 4 cancel accordingly and applied over the rotors on the aircraft 1 total torque in hover equal to zero, so that here a stable hovering position can be assumed.
  • the rotors are always operated diagonally in opposite directions.
  • Mass center of the aircraft 1 reached.
  • the main focus is in In terms of flight mechanics, the area around the center of lift of the wings 2, so that the center of gravity of the lift in dynamic flight coincides with the center of lift in the hover flight to a few millimeters. In this way, the rotors 4, 4 'with the
  • Electric motors 5 correspondingly dimensioned identically.
  • the motor nacelle 6 accordingly has an extension in the longitudinal direction which, on the one hand, serves to prevent a collision of the two front and rear rotors 4, 4 'arranged on the motor nacelle 6 with one another.
  • Electric motors 5 registered area corresponds, which allows the most stable flight operation with varying payloads.
  • FIGS. 4 to 6 the aircraft 1 known from the preceding figures is now shown in a state in which it is set for forward aerodynamic flight. Accordingly, the front rotors 4 are now folded over the pivot mechanism 7 completely forward and the rear rotors 4 'folded over their pivot mechanism 7 to the rear, so that the thrust is directed so that the aircraft 1 is driven forward.
  • the required power for the forward flight is only about 5% of the power that is necessary for the hover flight.
  • the folding in of the rear rotors 4 improves the aerodynamic properties in forward flight.
  • the front rotors 4 may be formed as folding rotors, so that they can also fold in sliding phases. In this way, both the hovering position shown in FIGS. 1 to 3, which results in a stable hovering platform, and a highly efficient dynamic flying in the position shown in FIGS. 4 to 6 can be achieved.
  • FIGS. 7 to 9 a specific position of the rotors 4, 4 'of the aircraft 1 during the transition from hover to forward flight is shown.
  • the front rotors 4 are pivoted together with their electric motors 5 via the pivot mechanism 7 gradually forward to apply a forward thrust to the aircraft 1.
  • the aircraft 1 sets from the hover out in a forward movement in motion and the dynamic buoyancy on the rigid wing 2 takes over from a certain speed the entire lift until the dynamic horizontal flies shown in Figures 4 to 6 due to the aerodynamic buoyancy of rigid wing 2 is achieved.
  • the rear rotors 4 ' can be switched off and pivoted backwards via the pivot mechanism 7 in an aerodynamically favorable position.
  • the flaps 26 are both in the hover, as shown in Figures 1 to 3, as well as in parts of the transition still folded in the braking position, inter alia, to the rear rotors 4 'as possible to oppose any turbulence. Accordingly, the thrust generated by the front rotors 4 and rear rotors 4 'in the vertical direction is substantially equal and is not affected by the rigid wing 2.
  • FIGS. 10 to 12 show a specific position of the rotors 4, 4 'of the aircraft 1 during the transition from the forward flight into the hover flight.
  • the front rotors 4 are pivoted together with their electric motors 5 via the pivot mechanism 7 upwards in order to raise buoyancy can.
  • the rear rotors 4 ' are first pivoted in an obliquely rearward facing position so that they can muster both buoyancy, as well as a braking thrust.
  • the aircraft 1 is braked and the rotors 4, 4 'gradually take over the buoyancy until the aircraft 1 is completely in hover and the hover behavior shown in Figures 1 to 3 is achieved.
  • FIG. 13 shows a further preferred embodiment of the present invention in that the aircraft 1 has a modular construction.
  • the modular construction of the aircraft 1 is designed so that, as shown for example in Figure 13a, the inner region of the aircraft 1 can be used as a separate floating platform 10.
  • On a rear part of the fuselage 3 is omitted and instead mounted again a nose 32 for more batteries and sensors.
  • the floating platform 10 shown in Figure 13a corresponds in principle to the X-shaped inner region of the aircraft 1 shown in Figures 1 to 12, which is again shown schematically in Figure 13b, but with the aforementioned modifications. Accordingly, both the drive in the form of the electric motors 5 and the rotors 4, 4 'can be used, as well as the entire control electronics and the power supply, which is used in the aircraft 1.
  • the wings 2 may be at least three parts, so that in each case outer wing 210 can be attached to the wing center part 200, if an aerodynamic forward flight is to be achieved again.
  • outer wings 210 and the rear part 34 can furthermore be connected in the embodiment shown in FIG. 13 c to the fuselage module 300, which likewise has the wing center part 200, in order to produce a conventional surface aircraft from the outer wings 210 and the rear part 34 , which then has to be started and landed accordingly in a conventional manner.
  • the modularly constructed aircraft 1 comprises two different sets of outer wings 210, wherein a first set is optimized exclusively for cruising flight and a second set also has sufficient low-speed flight characteristics, so that a conventional take-off and a conventional low-speed landing is also possible.
  • FIG. 13d shows a variant of the modular aircraft in which the motor gondolas 6 'are not equipped with motors and rotors on their rear side, but merely a sleeve for improving the aerodynamics is attached here. Also, this version of the aircraft shown in Figure 13d must be started and landed conventionally.
  • Electric motors 5 and rotors 4 in the motor nacelles 6 ' can be provided, which allows the trunk module 300 and the nose 32 from a clear view to the front. This may be important in certain applications of cameras or other sensors. Such a clear view to the front is not given in the variant shown in Figure 13c due to the rotor.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of an engine thrust diagram
  • a pivoting of the front rotors 4 begins in the forward direction, such that in addition to the thrust of the rotors, which provide for the lift, simultaneously
  • the lift above the wing only increases significantly after a certain speed after about 2 seconds. Accordingly, the wing profile of the rigid wing 2 is optimized here so that only from a certain
  • Speed is a sufficient buoyancy.
  • the wing profile is designed accordingly for higher speeds and accordingly a very efficient wing profile with respect to the range of the aircraft. 1
  • Figure 15 shows schematically the transition from aerodynamic forward flight in the hover.
  • the brake flaps are extended to achieve a quick stopping of the aircraft.
  • the front rotors 4 of the Horizontal flight position namely the forward position in which the thrust provides only for forward movement, in the hover position or

Abstract

The invention relates to an aircraft (1), preferably an unmanned aircraft (UAV), drone, or unmanned aerial system (UAS), comprising a rigid wing (2), which enables aerodynamic horizontal flight, and at least four rotors (4, 4'), which are driven by means of controllable electric motors (5) and which can be pivoted between a vertical starting position and a horizontal flight position by means of a pivoting mechanism (7), wherein all electric motors (5) and rotors (4) are arranged on the wing (2).

Description

FLUGGERÄT, BEVORZUGT UNBEMANNT  AIRPLANE, PREFERRED UNMANUFACTURED
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluggerät, bevorzugt ein UAV (Unmanned Aerial Vehicle - unbemanntes Fluggerät), eine Drohne und/oder ein UAS (Unmanned Aerial System - unbemanntes Flugsystem). The present invention relates to an aircraft, preferably a UAV (Unmanned Aerial Vehicle), a drone and / or a Unmanned Aerial System (UAS).
Stand der Technik State of the art
Im Bereich der unbemannten Fluggeräte, Drohnen und/oder unbemannten Flugsysteme sind unterschiedliche Konzepte bekannt, welche den Start und die Landung solcher Fluggeräte betreffen. Beispielsweise sind Drohnen bekannt, welche mittels eines Katapults gestartet werden und in Form eines herkömmlichen Flächenflugzeuges mit starrem Tragflügel ausgebildet sind. Die erreichbaren möglichen Flugzeiten dieser Fluggeräte sind systembedingt recht hoch, da diese Fluggeräte eine hohe aerodynamische Güte aufweisen. Die Vorbereitungen für den Start sind jedoch aufgrund der benötigten Infrastruktur in Form eines Katapults oder einer Startbahn sehr aufwändig. Auch zur Landung sind hier Vorkehrungen notwendig, da diese Fluggeräte entweder eine Landebahn benötigen, oder in einem Netz oder an einem Fallschirm gelandet werden. In the field of unmanned aerial vehicles, drones and / or unmanned aerial systems different concepts are known, which relate to the takeoff and landing of such aircraft. For example, drones are known, which are started by means of a catapult and are designed in the form of a conventional plane aircraft with a rigid wing. The achievable possible flight times of these aircraft are systemically quite high, as these aircraft have a high aerodynamic quality. The preparations for the start, however, are very complex due to the required infrastructure in the form of a catapult or a runway. Also for landing arrangements are necessary here, since these aircraft either need a runway, or landed in a network or on a parachute.
Weiterhin bekannt sind Drohnen, welche als Drehflügler operieren. Die hier erreichbaren möglichen Flugzeiten sind aufgrund des systembedingten hohen Energieeinsatzes im Vergleich zu Also known are drones, which operate as rotorcraft. The possible flight times that can be reached here are compared to the high energy input due to the system
Starrflüglern relativ kurz. Die Vorbereitungen für Start und Landung sind jedoch schneller abgeschlossen, so dass diese Fluggeräte schnell einsetzbar sind und insbesondere weder den Aufbau eines Katapults bzw. einer Start- und Landebahn, noch den Aufbau von Auffangnetzen erfordern. Unbemannte Fluggeräte und insbesondere sogenannte MAV (Micro Aerial Vehicles - kleine unbemannte Fluggeräte), welche zu Überwachungszwecken und zu Aufklärungszwecken eingesetzt werden können, sind sowohl im Bereich der zivilen als auch der militärischen Fixed-wing aircraft relatively short. However, the preparations for take-off and landing are completed faster, so that these aircraft are quickly deployable and in particular require neither the construction of a catapult or a runway, nor the construction of safety nets. Unmanned aerial vehicles, and in particular so-called MAVs (Micro Aerial Vehicles), which can be used for surveillance and reconnaissance purposes, are both civilian and military
Verwendung von großem Nutzen. Use of great benefit.
Beispielsweise können solche unbemannten Fluggeräte im zivilen Einsatz zur Überwachung und Kontrolle von Gas- und Ölpipelines eingesetzt werden, um das Auftreten von Lecks frühzeitig erkennen zu können und den Wartungsbedarf der Pipeline abschätzen zu können. Weitere zivile Einsatzszenarien umfassen beispielsweise den Werkschutz von Hafenanlagen oder in der For example, such unmanned aerial vehicles can be used in civilian use for monitoring and control of gas and oil pipelines in order to detect the occurrence of leaks early and to be able to estimate the maintenance requirements of the pipeline. Other civilian deployment scenarios include, for example, the works protection of port facilities or in the
Großindustrie, die Überwachung und Wartung von Offshore-Anlagen wie beispielsweise Windparks, Bohr- und Förderplattformen, die Überwachung von Überlandleitungen, Aufgaben im Bereich des Umwelt- und Naturschutzes, die Überwachung des Waldbestandes und des Waldzustandes, Erkundungen des Schadensausmaßes nach Naturkatastrophen, Überwachungen und Erkundungen im Bereich des Artenschutzes zur Ermittlung von Tierbeständen, die Überwachung der Einhaltung von Fischerei-Fangquoten, den Denkmalschutz sowie die Überprüfung der Struktur von Gebäuden, die Überwachung von Großveranstaltungen wie beispielsweise Regatten, Rallyes und anderen Sportveranstaltungen, den Einsatz im Bereich der Luftbildfotographie und der Luftfilmaufnahmen, sowie zur Kartographierung. Im wissenschaftlichen Bereich können solche unbemannten Fluggeräte beispielsweise weiterhin zur Erkundung von Ollagerstätten und anderen geologischen Formationen, bei der Erforschung von Vulkanen und der entsprechenden Vorhersage von Vulkanausbrüchen, oder zur Kartographierung archäologischer Fundstätten dienen. Im Bereich der Landwirtschaft können mit solchen Large-scale industry, the monitoring and maintenance of offshore installations such as wind farms, drilling and production platforms, supervision of overhead power lines, environmental and nature protection tasks, monitoring of forest and forest condition, damage assessment after natural disasters, surveillance and reconnaissance in the field of species protection for the identification of livestock, the monitoring of compliance with fishing quotas, the preservation of monuments and the review of the structure of buildings, the supervision of major events such as regattas, rallies and other sporting events, the use in the field of aerial photography and aerial filming , as well as for mapping. In the scientific field such unmanned aerial vehicles may continue to be used, for example, to explore oil deposits and other geological formations, to study volcanoes and to predict volcanic eruptions, or to map archaeological sites. In the field of agriculture can be with such
unbemannten Fluggeräten landwirtschaftliche Flächen überwacht werden, was im Bereich des so genannten„precision farming" von großer Bedeutung sein kann, um den entsprechenden unmanned aerial vehicles, which may be of great importance in the area of precision farming
Maschineneinsatz planen und überwachen zu können. Darüber hinaus kann auch das Wachstum der jeweiligen Feldfrucht auf der zu überwachenden Feldfläche gemessen werden, beispielsweise mittels Infrarotkameras. Auf diese Weise lässt sich auch der Gesamtzustand einer Feldfrucht überprüfen und damit der optimale Erntezeitpunkt bestimmen. Weiterhin kann ein möglicherweise auftretender Schädlingsbefall rechtzeitig bemerkt werden, so dass entsprechende  Planning and monitoring machine usage. In addition, the growth of the respective crop can be measured on the field surface to be monitored, for example by means of infrared cameras. In this way, the overall condition of a crop can be checked and thus determine the optimal harvest time. Furthermore, a possibly occurring pest infestation can be noticed in time, so that appropriate
Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Über die Überwachung aus der Luft können weiterhin auch unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten innerhalb einer Feldfläche bestimmt werden, so dass der Eintrag von Düngemitteln geplant und für bestimmte Bodenabschnitte optimiert werden kann. Weitere Einsatzszenarien betreffen den Einsatz im Aufgabenbereich der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), wie beispielsweise SAR (Search and Rescue), Katastrophenschutz, Schadensausmaßerkundung bei Naturkatastrophen (Unwetter, Countermeasures can be initiated. The monitoring from the air also allows different soil conditions within a field to be determined so that the input of fertilizers can be planned and optimized for certain soil sections. Further application scenarios concern the use in the area of responsibility of the authorities and organizations with security tasks (BOS), such as SAR (search and rescue), civil protection, damage assessment in case of natural disasters (severe weather,
Überschwemmungen, Schnee- und Schlammlawinen, Groß- und Flächenbränden, Erdbeben,Floods, snow and mud avalanches, large and large-scale fires, earthquakes,
Tsunami, Vulkanaktivität), Schadensausmaßerkundung bei Katastrophen technisch-biologischer Art (z. B. Kernreaktor-Unfälle, Chemie- oder Ölunfälle), Unterstützung der Einsatzkoordination durch Live-Bilder, Überwachung von Großveranstaltungen und Demonstrationen, zur Tsunami, volcanic activity), damage assessment in the case of technical-biological disasters (eg nuclear reactor accidents, chemical or oil spills), support of operational coordination through live images, monitoring of major events and demonstrations, on
Verkehrsüberwachung, sowie als Kommunikationsrelais zur Vergrößerung der Reichweite. Traffic monitoring, as well as a communication relay to increase the range.
Im militärischen Bereich werden unbemannte Fluggeräte zur Aufklärung eingesetzt, dienen zur Überwachung von Objekten wie beispielsweise Basislagern, zur Sicherung von Grenzen, zur Sicherung von Konvoys, können im Katastrophenschutz eingesetzt werden und sind für SAR (Search and Rescue) Missionen einsetzbar. Weitere Einsatzbereiche im militärischen Umfeld betreffen CSAR (Combat Search and Rescue), den Einsatz als Kommunikationsrelais (z.B. zurIn the military sector unmanned aerial vehicles are used for reconnaissance, are used to monitor objects such as base camps, to secure borders, to secure convoys, can be used in civil protection and are used for SAR (Search and Rescue) missions. Other military applications include CSAR (Combat Search and Rescue), use as communication relays (e.g.
Anforderung von CSAR-Kräften, zur Vergrößerung der Reichweite), die Koordinierung des Material- Nachschubs, als Begleitschutz (z.B. Konvoi-Schutz), für Patrouillen-Flüge und Spähflüge, zur taktischen Aufklärung (z.B. in Urbanen Gelände oder sogar innerhalb von Gebäuden, BDA), zur Überwachung, Zielmarkierung, Kampfmittelsuche (z. B. Minen- bzw. IED-Detektion, Aufspüren von ABC-Verseuchung), zur elektronischen Kampfführung, sowie zum Einsatz von Kampfmitteln (z.B. leichten Lenkflugkörpern). Request of CSAR forces to increase the range), the coordination of material supply, as escort (eg convoy protection), for patrol flights and reconnaissance flights, for tactical reconnaissance (eg in urban terrain or even inside buildings, BDA ), for surveillance, targeting, ordnance search (eg mine and IED detection, detection of ABC contamination), for electronic warfare, and for use of munitions (eg light guided missiles).
Ein Beispiel für ein solches Fluggerät nach dem Drehflügelkonzept ist beispielsweise aus der WO 2009/1 15300 A1 bekannt, wobei dieses Fluggerät dazu geeignet ist, beispielsweise eine nach vorne gerichtete Überwachungskamera zu tragen. An example of such an aircraft according to the rotary vane concept is known, for example, from WO 2009/1 15300 A1, wherein this aircraft is suitable for carrying, for example, a surveillance camera pointing to the front.
Ein weiterer Ansatz ist die Verbindung aus dem Drehflügelkonzept und dem Starrflügelkonzept, so dass zum einen ein vertikaler Start und eine vertikale Landung (VTOL - Vertical Take-Off and Landing) erreicht werden kann, und zum anderen ein Horizontalflug aufgrund des aerodynamisch ausgeprägten starren Tragflügels durchgeführt werden kann. Another approach is the combination of the rotary wing concept and the fixed wing concept, so that on the one hand a vertical take-off and a vertical landing (VTOL - Vertical Take-off and Landing) can be achieved, and on the other hand carried out a horizontal flight due to the aerodynamically strong rigid wing can be.
Im Bereich der bemannten Fluggeräte wird dieses Konzept seit langem verwendet, hier ist als besonders herausragendes Beispiel die Beil-Boeing V-22 („Osprey") zu nennen. Im Bereich der unbemannten Fluggeräte ist beispielsweise aus der US 201 1/0001020 A1 ein Fluggerät bekannt, welches auf der Grundlage eines so genannten Quad-Tilt Rotor Fluggeräts (QTR) eine entsprechende Kombination aus einem Drehflügelfluggerät und einem This concept has been used for a long time in the field of manned aircraft, with the Beil-Boeing V-22 ("Osprey") being a particularly outstanding example. In the field of unmanned aerial vehicles, for example, from US 201 1/0001020 A1 an aircraft is known, which on the basis of a so-called quad-tilt rotor aircraft (QTR) a corresponding combination of a rotary wing aircraft and a
Starrflügelfluggerät offenbart. Die vier Rotoren gemäß diesem Konzept sind so angeordnet, dass zwei Hauptrotoren an den äußersten Enden des Hauptflügels angeordnet sind und zwei deutlich kleinere Rotoren an den äußersten Enden des Höhenleitwerks angeordnet sind. Fixed wing aircraft disclosed. The four rotors according to this concept are arranged such that two main rotors are arranged at the outermost ends of the main wing and two significantly smaller rotors are arranged at the extreme ends of the horizontal stabilizer.
Weiterhin ist aus dem Artikel von Gerardo Ramon Flores et al.:„Quad-Tilting Rotor Convertible MAV: Modelling and Realtime Hoover Flight Controf, Journal of Intelligent & Robotic Systems (2012) 65: 457-471 ein unbemanntes Fluggerät bekannt, welches einen Rumpf mit einem Furthermore, from the article by Gerardo Ramon Flores et al.: "Quad-Tilting Rotor Convertible MAV: Modeling and Real-Time Hoover Flight Controf, Journal of Intelligent & Robotic Systems (2012) 65: 457-471 an unmanned aerial vehicle known as a fuselage with a
Hauptflügel, Höhen- und Seitenleitwerk, sowie vier Rotoren umfasst, welche direkt am Rumpf des Fluggeräts angeordnet sind. Dabei sind zwei Rotoren vor und zwei Rotoren hinter dem Hauptflügel angeordnet, so dass sich eine„H"-Anordnung der Rotoren ergibt. Darstellung der Erfindung  Main wing, vertical and vertical stabilizer, and four rotors includes, which are arranged directly on the fuselage of the aircraft. In this case, two rotors are arranged in front of and two rotors behind the main wing, so that there is an "H" arrangement of the rotors
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluggerät mit VTOL-Eigenschaften, bevorzugt ein unbemanntes Fluggerät, anzugeben, welches weiter verbesserte Eigenschaften bezüglich unterschiedlicher Einsatzmöglichkeiten bietet. Based on the cited prior art, it is an object of the present invention to provide an aircraft with VTOL properties, preferably an unmanned aerial vehicle, which offers further improved properties with regard to different possible applications.
Diese Aufgabe wird durch ein Fluggerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by an aircraft with the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Entsprechend wird ein Fluggerät, bevorzugt ein unbemanntes Fluggerät (UAV), vorgeschlagen, welches einen starren Tragflügel umfasst, der einen aerodynamischen Horizontalflug ermöglicht. Weiterhin sind mindestens vier über regelbare Elektromotoren angetriebene Rotoren vorgesehen, welche mittels eines Schwenkmechanismus zwischen einer Senkrechtstartposition und einer Horizontalflugposition verschwenkbar sind. Erfindungsgemäß sind alle Elektromotoren und Rotoren an dem starren Tragflügel angeordnet. Accordingly, an aircraft, preferably an unmanned aerial vehicle (UAV), proposed, which includes a rigid wing that allows aerodynamic horizontal flight. Furthermore, at least four rotors driven by controllable electric motors are provided, which are pivotable by means of a pivot mechanism between a vertical start position and a horizontal flight position. According to the invention, all electric motors and rotors are arranged on the rigid wing.
Dadurch, dass alle Rotoren an dem starren Tragflügel angeordnet und verschwenkbar sind, ergeben sich verbesserte VTOL-Eigenschaften des Fluggerätes. Entsprechend wird ein Fluggerät angegeben, welches dazu in der Lage ist, sowohl senkrecht zu starten und zu landen und durch ein Transitionsmanöver in den Horizontalflug überzugehen. Dies ergibt stark verbesserte Eigenschaften bezüglich der Einsatzmöglichkeiten, da eine Start- und Landebahn bzw. eine Fallschirm- oder Netzlandung nicht mehr vorgesehen werden muss, gleichzeitig aber eine ernorme Steigerung in der Flugdauer und Reichweite aufgrund der effektiveren Auftriebserzeugung im Horizontalflug durch den Tragflügel möglich ist. The fact that all rotors are arranged on the rigid wing and pivotable, resulting in improved VTOL properties of the aircraft. Accordingly, an aircraft is specified, which is able to both start vertically and land and pass through a transition maneuver in the horizontal flight. This gives greatly improved properties in terms of applications, as a runway or a parachute or network landing no longer needs to be provided, but at the same time a tremendous increase in flight time and range due to the more effective lift generation in horizontal flight through the wing is possible.
Der Massenschwerpunkt des Fluggeräts fällt sowohl beim Starten als auch beim Landen, sowie in dem Schwebeflug nahen Flugzuständen mit dem Auftriebsschwerpunkt des Schubes der vier Rotoren zusammen. Je nach Stabilitätsauslegung fallen weiterhin der Massenschwerpunkt des Fluggeräts mit dem Auftriebsschwerpunkt im dynamischen Horizontalflug zusammen. Mit anderen Worten kann der Auftriebsschwerpunkt des Fluggeräts für den dynamischen Flug genauso wie für den Schwebeflug identisch ausgerichtet werden. Hierdurch ist die Auslegung der Rotoren sowie der Elektromotoren vereinfacht und es können gleich dimensionierte Rotoren und Elektromotoren verwendet werden, welche einen im Wesentlichen identischen Schub bereitstellen. Aufgrund der identischen Auslegung der vier Rotoren kann auch die Steuerung vereinfacht werden. Diese Vereinfachung der Steuerung ist besonders deutlich gegenüber Konzepten, welche unterschiedlich große Rotoren verwenden. The center of gravity of the aircraft coincides both at take-off and landing, as well as in the hover near flight conditions with the lift center of gravity of the four rotors. Depending on the stability design, the center of gravity of the aircraft still coincides with the main lift in dynamic horizontal flight. In other words, the center of gravity of the aircraft can be aligned identically for the dynamic flight as well as for the hover. As a result, the design of the rotors and the electric motors is simplified and it can be used identically sized rotors and electric motors, which provide a substantially identical thrust. Due to the identical design of the four rotors and the control can be simplified. This simplification of the control is particularly clear over concepts that use different sized rotors.
Darüber hinaus ergeben sich durch die Anordnung der Elektromotoren und der Rotoren am Tragflügel wesentliche strukturelle Vorteile in der Konstruktion des Fluggeräts. Dadurch, dass die Massen, welche von den Elektromotoren und den Rotoren auf das Fluggerät aufgebracht werden, an dem Tragflügel angeordnet sind, kann das Wurzelbiegemoment an der Flügelwurzel im dynamischen Flugbetrieb verringert werden. Entsprechend kann der Holm der Tragflügel bei gleicher Auslegung des Fluggeräts für ein vorgegebenes Lastvielfaches mit einer geringeren Festigkeit dimensioniert werden. Daraus ergibt sich eine Reduktion der Masse des Holms, so dass entweder die Nutzlast des Fluggeräts angehoben werden kann, oder aber die Effizienz bezüglich der Verwendung der Antriebsenergie erhöht wird. Diese Vorteile können mit einer herkömmlichen Anbringung der Motoren und Rotoren direkt am Rumpf nicht erreicht werden. In addition, resulting from the arrangement of the electric motors and the rotors on the wing essential structural advantages in the construction of the aircraft. Characterized in that the masses, which are applied by the electric motors and the rotors on the aircraft, are arranged on the wing, the root bending moment can be reduced at the wing root in the dynamic flight operation. Accordingly, the spar of the wing can be dimensioned with the same design of the aircraft for a given load multiple with a lower strength. This results in a reduction of the mass of the spar, so that either the payload of the aircraft can be increased, or the efficiency of the use of the drive energy is increased. These advantages can not be achieved with conventional attachment of the motors and rotors directly to the fuselage.
Weiterhin es ist durch die Anordnung der vier Rotoren am starren Tragflügel möglich, die Furthermore, it is possible by the arrangement of the four rotors on the rigid wing, the
Manövrierfähigkeit beziehungsweise die Manövriereigenschaften im Schwebeflug zu verbessern, so dass mit dem Fluggerät ein Schwebeflug möglich wird, welcher im Prinzip dem Schwebeflug einer herkömmlichen Schwebeplattform entspricht. Damit kann das Fluggerät zum einen im dynamischen Flugbetrieb zur Fernüberwachung verwendet werden, und zum anderen in der identischen Maneuverability or to improve the maneuvering properties in hover, so that the aircraft a hovering is possible, which corresponds in principle to the hovering of a conventional floating platform. Thus, the aircraft can be used on the one hand in dynamic flight operation for remote monitoring, and on the other in the identical
Konfiguration auch als stationäre Überwachungsplattform verwendet werden. Gerade bei Überwachungsaufgaben ist dies besonders vorteilhaft, da zum einen beispielsweise eine Pipeline über ihre Länge hinweg im dynamischen Betrieb abgeflogen werden kann, zum anderen aber in kritischen Bereichen eine besonders genaue Kontrolle beziehungsweise Überwachung mit Hilfe des Betriebs als Schwebeplattform erreicht werden kann. Configuration can also be used as a stationary monitoring platform. Especially at This is particularly advantageous for monitoring tasks since, for example, a pipeline can be flown off in dynamic operation over its length, but on the other hand, in critical areas a particularly precise control or monitoring can be achieved with the aid of the operation as a floating platform.
Weiterhin ergibt sich durch die spezifische Auslegungsmöglichkeit dahingehend, dass für den Schwebeflug alle vier Rotoren benötigt werden, für den aerodynamischen Horizontalflug jedoch nur ein Bruchteil der Schwebeflugleistung nötig ist, die Möglichkeit, zwei der vier Rotoren im Furthermore, results from the specific design possibility to the effect that for the hover all four rotors are needed for the aerodynamic horizontal flight, however, only a fraction of the hovercraft performance is required, the possibility of two of the four rotors in
Horizontalflug abzuschalten. Dies bedeutet einen sehr effizienten Umgang mit der vorhandenen Antriebsenergie, da so die beiden vorderen Rotoren aerodynamisch auf den Horizontalflug optimiert werden können, die beiden hinteren Rotoren aber auf den Schwebeflug optimiert werden können. Im Horizontalflug können die beiden hinteren Rotoren dann beispielsweise abgeschaltet und aerodynamisch günstig nach hinten angeklappt werden. Damit ergibt sich mit dem vorgeschlagenen Fluggerät eine Kombination aus einer Turn off horizontal flight. This means a very efficient use of the existing drive energy, as the two front rotors can be aerodynamically optimized for horizontal flight, but the two rear rotors can be optimized for hovering. In horizontal flight, the two rear rotors can then be turned off, for example, and folded back aerodynamically favorable. This results in the proposed aircraft a combination of a
Schwebeplattform und einem aerodynamischen Fluggeräts, wobei entsprechend ein senkrechter Start und eine senkrechte Landung in jedem Gelände möglich sind. Damit ist das Fluggerät auch in sehr kurzer Zeit einsatzfähig. Insbesondere kann auf den aufwändigen Aufbau von Startbeziehungsweise Landevorrichtungen, beispielsweise in Form eines Katapults, oder von  Floating platform and an aerodynamic aircraft, with a vertical take-off and a vertical landing are possible in any terrain accordingly. Thus, the aircraft is operational in a very short time. In particular, on the complex structure of Startbeziehungsweise landing devices, for example in the form of a catapult, or of
Auffang netzen, vollständig verzichtet werden. Waste net, completely dispensed with.
Das vorgeschlagene Fluggerät stellt weiterhin ein sehr breites Geschwindigkeitsspektrum zwischen einer Geschwindigkeit von 0 km/h im Schwebeflug bis hin zu hohen dynamischen The proposed aircraft continues to provide a very wide range of speeds between 0km / h in hover and high dynamic
Fluggeschwindigkeiten im Bereich von beispielsweise 300 km/h bereit, wobei eine große Flying speeds in the range of, for example, 300 km / h ready, with a large
Reichweite und lange Flugdauern durch die dynamischen Flugeigenschaften mit den einfachen Start- und Landeeigenschaften kombiniert werden können. Range and long flight times can be combined by the dynamic flight characteristics with the simple take-off and landing characteristics.
Vorteilhaft an dem genannten Fluggerät ist auch, dass der starre Tragflügel aerodynamisch so optimiert werden kann, dass er den vollen, das Fluggerät tragenden, Auftrieb erst ab relativ hohen Geschwindigkeiten bereitstellen muss, und entsprechend ein für den Reiseflug optimiertes sehr effizientes Flügelprofil aufweisen kann. Da durch die VTOL-Eigenschaften ein Start An advantage of said aircraft is also that the rigid wing aerodynamically can be optimized so that he must provide the full, the aircraft carrying buoyancy only from relatively high speeds, and accordingly can have optimized for cruising very efficient wing profile. Because of the VTOL properties a start
beziehungsweise eine Landung ohne Hilfe des starren Tragflügels durchgeführt werden kann, kann das Flügelprofil entsprechend nur auf effizienten Reiseflugbetrieb hin optimiert werden. Hieraus ergibt sich ein sehr schlankes und hoch effizientes Flügelprofil, welches einen noch effizienteren Umgang mit der Antriebsenergie ermöglicht. Mit anderen Worten findet für den dynamischen Flug eine hoch effiziente aerodynamische Auslegung statt, ohne die Kompromisse eingehen zu müssen, welche für einen herkömmlichen Start oder eine herkömmliche Landung gemacht werden müssten, wie beispielsweise das Vorsehen von Start- und Landeklappen oder von Hochauftriebssystemen. or a landing without the help of the rigid wing can be performed, the wing profile can be optimized accordingly only efficient cruise operation. This results in a very slim and highly efficient wing profile, which is an even more efficient Handling the drive energy allows. In other words, for dynamic flight, a highly efficient aerodynamic design takes place without having to make the compromises that would have to be made for a conventional launch or landing, such as the provision of launch and landing flaps or high lift systems.
Weiterhin ist durch die Möglichkeit, den Tragflügel aerodynamisch auf einen einzelnen Furthermore, by the possibility of the aerodynamic wing on a single
Betriebspunkt hin optimieren zu können, das Erreichen einer ungewöhnlich hohen (auf die Größe des Fluggeräts bezogenen) Gleitzahl möglich, so dass auch ein vollkommen lautloser und vibrationsfreier Betrieb des vorgestellten Fluggerätes im Gleitflug über weite Strecken hinweg möglich ist. Dabei kann das Fluggerät im aerodynamischen Vorwärtsflug bevorzugt auch in einer „Sägezahnflugbahn" mit kurzen Schubphasen und einem entsprechenden Höhengewinn in Kombination mit einer längeren Abgleitphase je nach Antriebscharakteristik betrieben werden. Neben dem vorteilhaften Effekt der Steigerung der Reichweite kann hier auch der genannte vibrationsfreie Flug im Gleitflug erreicht werden. To be able to optimize operating point, the achievement of an unusually high (relative to the size of the aircraft) glide ratio possible, so that a completely silent and vibration-free operation of the proposed aircraft in gliding flight over long distances is possible. In this case, the aircraft can also be operated in a forwardly inclined aerodynamic flight in a "sawtooth trajectory" with short thrust phases and a corresponding altitude gain in combination with a longer sliding phase depending on the drive characteristic be achieved.
Bevorzugt umfasst das Fluggerät eine automatische Steuervorrichtung, welche das Fluggerät beim senkrechten Start und bei der senkrechten Landung, im Schwebeflug sowie in der Transition zum und vom Schwebeflug in den dynamischen Flug stabilisiert. Hierzu werden die üblicherweise gegenläufig angetriebenen Rotoren entsprechend bezüglich ihres Schubes beziehungsweise bezüglich des über die Elektromotoren aufgebrachten Drehmoments so angesteuert, dass eine stabile Fluglage bei Start und Landung, im Schwebeflug sowie in der Transition bereitgestellt wird. Durch die Möglichkeit, alle vier Motoren in ihrem Schub einzeln regeln zu können und alle vier Rotoren unabhängig voneinander verschwenken zu können, kann der Übergang in den dynamischen Flugmodus sicher erreicht werden. The aircraft preferably comprises an automatic control device which stabilizes the aircraft during vertical take-off and vertical landing, in hovering flight as well as in the transition to and from hovering into dynamic flight. For this purpose, the rotors, which are usually driven in opposite directions, are controlled with respect to their thrust or with respect to the torque applied via the electric motors in such a way that a stable attitude is provided during takeoff and landing, during hovering and in transition. The ability to control all four engines in their thrust individually and to be able to pivot all four rotors independently of each other, the transition to the dynamic flight mode can be safely achieved.
Die Steuervorrichtung ist bevorzugt weiterhin so ausgebildet, dass ein einfaches Manövrieren des Fluggerätes im Schwebeflug ermöglicht wird. Insbesondere kann ein einfaches Drehen um die Hochachse, sowie ein Bewegen des gesamten Fluggerätes vorwärts, rückwärts und seitwärts durch eine entsprechende Ansteuerung der Rotoren erreicht werden. Eine Drehung kann beispielsweise durch das Verändern der Verteilung des Schubes zwischen den vier Rotoren erreicht werden. Da die Rotoren üblicherweise gegenläufig rotieren, ergibt sich durch eine Veränderung der Verteilung des Schubes bei gleichbleibendem Gesamtschub ein Rotationsmoment entsprechend dem relativ mit höherem Schub betriebenen Rotor, dessen Drehmoment entsprechend von den verbleibenden Rotoren nicht mehr aufgefangen wird. Dieses Prinzip der Steuerung von Flug Plattformen beziehungsweise Fluggeräten im Schwebeflug ist prinzipiell bekannt. The control device is preferably further designed so that a simple maneuvering of the aircraft in hovering is made possible. In particular, a simple rotation about the vertical axis, as well as a movement of the entire aircraft forward, backward and sideways can be achieved by a corresponding control of the rotors. Rotation can be achieved, for example, by varying the distribution of thrust between the four rotors. Since the rotors usually rotate in opposite directions, resulting from a change in the distribution of the thrust at constant total thrust a rotational moment corresponding to the relatively higher-powered rotor whose torque corresponding to the remaining Rotors is no longer caught. This principle of the control of flight platforms or aircraft in hover is known in principle.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung sind alle Rotoren des Fluggeräts in eine Richtung schwenkbar, um die Senkrechtstartposition zu erreichen. Dabei sind beispielsweise sämtlicheIn a further preferred embodiment, all the rotors of the aircraft are pivotable in one direction to reach the vertical start position. In this case, for example, all
Rotoren zum Starten und zum Landen nach oben schwenkbar, wodurch auf ein Fahrwerk bzw. ein Landegestell verzichtet werden kann und entsprechend die Aerodynamik im Horizontalflug hierdurch nicht gestört wird. Hieraus ergibt sich auch eine Gewichtsersparnis. Das Fluggerät liegt vor dem Start und nach der Landung einfach auf dem Rumpf und den Motorgondeln auf. Rotors for starting and landing swivel upwards, which can be dispensed with a landing gear or a landing gear and accordingly the aerodynamics in horizontal flight is not disturbed by this. This also results in a weight savings. The aircraft is on the hull and the motor gondolas before take-off and after landing.
Die Rotoren mitsamt ihrer Elektromotoren sind bevorzugt in einem mittleren Bereich des starren Flügels bezüglich dessen Länge angeordnet, besonders bevorzugt im ersten Drittel der The rotors together with their electric motors are preferably arranged in a middle region of the rigid wing with respect to its length, particularly preferably in the first third of the
Flügellänge. Die Anordung im mittleren Drittel erfolgt aufgrund regelungstechnischer sowie Wing length. The arrangement in the middle third is due to regulatory technical as well as
Gründen der Strukturauslegung. Die Massen des Fluggerätes sind somit zentraler und kompakter angeordnet. Hieraus ergeben sich verringerte Trägheitsmomente und entsprechend ein besseres dynamisches Ansprechen sowie ein einfacheres Manövrieren im Schwebeflug. Prinzipiell wäre die Positionierung der Motoren/Rotoren auch weiter außen in Richtung Flügelende möglich. Reasons of structural design. The masses of the aircraft are thus arranged more central and compact. This results in reduced moments of inertia and correspondingly a better dynamic response and easier maneuvering in hover. In principle, the positioning of the motors / rotors would also be possible further outward in the direction of the end of the wing.
Die Elektromotoren mit den Rotoren sind dabei bevorzugt so über entsprechende Motorengondeln am starren Flügel angeordnet, dass es keine Kollision der Rotoren im Horizontalflug The electric motors with the rotors are in this case preferably arranged on the rigid wing via corresponding motor nacelles, so that there is no collision of the rotors in horizontal flight
beziehungsweise Schwebeflug gibt und auch keine übermäßige Abdeckung des or hovering there and also no excessive coverage of the
Vertikalschubanteiles durch den starren Tragflügel erfolgt. Gleichzeitig wird der starre Tragflügel beim Vorwärtsflug sehr effizient angeströmt. Weiterhin kann durch diese Ausführung der Motorengondeln erreicht werden, dass die Rotoren so weit voneinander beabstandet sind, dass die für eine Schwebeplattform charakteristischen Vertical thrust share done by the rigid wing. At the same time the rigid wing is flown very efficiently during forward flight. Furthermore, it can be achieved by this embodiment of the motor nacelles that the rotors are so far apart that the characteristic of a floating platform
Hebelverhältnisse erreicht werden. Insbesondere wird hier durch die„X"-Form der Anordnung der Rotoren erreicht, dass sowohl im Schwebeflug als auch im Horizontalflug ein besonders stabiles Flugverhalten erreicht werden kann. Leverage ratios are achieved. In particular, here by the "X" shape of the arrangement of the rotors is achieved that a particularly stable flight behavior can be achieved both in hover and in horizontal flight.
Der starre Tragflügel ist bevorzugt mit einem Profil ausgestattet, welches einen aerodynamischen Flug erst ab höheren Grundgeschwindigkeiten von mindestens 50 km/h, bevorzugt ab 100 km/h ermöglicht. Entsprechend sind die Rotoren so ausgebildet und die Elektromotoren so dimensioniert, dass sie auch in einer Transitionsphase solange eine vertikale Schubkomponente bereitstellen können, bis der starre Flügel den Auftrieb ab einer bestimmten vorgegebenen Geschwindigkeit übernehmen kann. Auf diese Weise wird es möglich, den aerodynamischen starren Flügel für die Flugphase optimiert auszubilden und entsprechend Start- und Landephasen beim Design des Flügels nicht zu berücksichtigen. The rigid wing is preferably equipped with a profile which allows an aerodynamic flight only from higher ground speeds of at least 50 km / h, preferably from 100 km / h. Accordingly, the rotors are designed and the electric motors dimensioned so that they provide a vertical thrust component as long as in a transition phase until the rigid wing can take the lift from a certain predetermined speed. In this way, it is possible to design the aerodynamic rigid wing optimized for the flight phase and accordingly not take into account take-off and landing phases in the design of the wing.
Im Vergleich dazu umfasst der herkömmliche Einsatz eines einen dynamischen Auftrieb erzeugenden Fluggeräts mit einem starren Tragflügel in der Regel mindestens zwei In comparison, the conventional use of a dynamic lift aircraft with a rigid wing typically comprises at least two
Einsatzschwerpunkte: Zum einen den Reiseflug, zum anderen aber auch den Langsamflug, welchem auch die Manöver Start und Landung zugeordnet werden. Um beiden Areas of application: On the one hand the cruising flight, on the other hand also the slow flight, to which also the maneuvers takeoff and landing are assigned. To both
Einsatzschwerpunkten Rechnung tragen zu können, müssen beim Design des Flügelprofils Kompromisse eingegangen werden. Entsprechend sind die herkömmlichen Flügelprofile so ausgestaltet, dass sie sowohl beim Langsamflug mit Start und Landung, als auch beim Reiseflug sichere Flugeigenschaften ermöglichen. Ein auf diese Weise entwickeltes herkömmliches In order to be able to take into account key areas of application, compromises have to be made in the design of the airfoil. Accordingly, the conventional wing profiles are designed so that they allow for both low-speed flight with take-off and landing, as well as cruise flight safe flight characteristics. A conventional one developed in this way
Flügelprofil kann aber nicht ausschließlich auf den Reisflug hin optimiert werden, da das entsprechende Fluggerät dann weder starten noch landen könnte. However, wing profile can not be optimized exclusively for the trip flight, since the corresponding aircraft then could neither start nor land.
Bei dem hier vorgeschlagenen Fluggerät, welches VTOL Eigenschaften aufweist und sowohl die Transition vom Schweben zum dynamischen Flug, als auch die Transition aus dem dynamischen Flug heraus zum Schwebeflug autark bewerkstelligen kann, sind die Langsamflugeigenschaften entsprechend von untergeordneter Bedeutung. Damit können für einen effizienten Umgang mit einer begrenzten Antriebsenergie und für die Optimierung der Reichweite oder der Flugdauer die Reiseflugeigenschaften des Profils des Tragflügels vorteilhaft optimiert werden. In the aircraft proposed here, which has VTOL properties and can accomplish both the transition from hovering to dynamic flight, as well as the transition from the dynamic flight to hover independently, the slow-flight characteristics are correspondingly of minor importance. Thus, for an efficient handling of a limited drive energy and for the optimization of the range or the duration of flight, the flight characteristics of the profile of the wing can advantageously be optimized.
Bevorzugt ist der Tragflügel ausschließlich auf den Reiseflug hin optimiert. Dies kann implizieren, dass ein langsamer aerodynamischer Vorwärtsflug mit dem entsprechend optimierten Tragflügel nicht möglich ist. Preferably, the wing is optimized exclusively for cruising. This may imply that a slow aerodynamic forward flight with the correspondingly optimized wing is not possible.
Die Flugzeit beziehungsweise die Reichweite während des Reisefluges werden dabei vom The flight time or the range during the cruise are thereby from the
Energiebedarf bestimmt, welcher neben dem Gewicht zentral von der reziproken Gleitzahl abhängig ist. Damit kann bei dem vorgeschlagenen Fluggerät die Profilpolare gezielt so gestaltet werden, dass beim zugehörigen cA-Wert der kleinste Profilwiderstand eintritt. Anderen cA-Werten muss bei dem vorgeschlagenen Fluggerät kaum Aufmerksamkeit gewidmet werden. Dadurch lassen sich deutlich kleinere Profilwiderstände erreichen, als bei Profilauslegungen, die auch andere Bereiche (z.B: Start und Landung) abdecken müssen. Weiterhin erlaubt es der Verzicht auf Langsamflugzustände (mit eventuell begleitenden Energy demand determined, which is in addition to the weight centrally dependent on the reciprocal glide ratio. Thus, in the proposed aircraft, the profile polar can be designed specifically so that the smallest profile resistance occurs at the associated c A value. Other c A values need not be given much attention in the proposed aircraft. As a result, significantly smaller profile resistances can be achieved than with profile designs that also have to cover other areas (eg take-off and landing). Furthermore, it allows the renunciation of slow flight conditions (with possibly accompanying
Reynoldszahlproblemen), die Flügelstreckung in weiten Bereichen zu optimieren. Eine deutliche Erhöhung der Streckung wird möglich und führt zu einer Reduktion des induzierten Widerstandes und damit zu einer weiteren Verbesserung der reziproken Gleitzahl. Reynolds number problems), to optimize the wing extension in a wide range. A significant increase in the elongation becomes possible and leads to a reduction in the induced resistance and thus to a further improvement in the reciprocal glide ratio.
Das hier vorgeschlagene Fluggerät ermöglicht also durch seine Kombination des aerodynamischen Reiseflugs mit Start und Landung im Schwebeflug eine außergewöhnliche aerodynamische Güte. Dies gilt umso mehr, weil die Propeller im antriebslosen Gleitflug als Klapppropeller aerodynamisch günstig an die Motorgondeln angeklappt werden können. The aircraft proposed here thus makes possible by its combination of aerodynamic cruise with takeoff and landing in hover an extraordinary aerodynamic quality. This is all the more true because the propellers can be folded in the unpowered gliding flight as a folding propeller aerodynamically favorable to the motor gondolas.
Als Energiequelle für das Fluggerät sind bevorzugt, neben Akkumulatorzellen, eine Brennstoffzelle oder eine Solarzelle vorgesehen. Auf diese Weise kann die Flugdauer besonders auch im dynamischen Flug optimiert werden. As an energy source for the aircraft are preferably provided in addition to battery cells, a fuel cell or a solar cell. In this way, the flight time can be optimized especially in dynamic flight.
Eine Steuervorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, welche den Ladezustand der bordeigenen Akkumulatoren überwacht und gleichzeitig die Entfernung zur sicheren Rückkehr zum Startpunkt überwacht. Wenn der Ladezustand der Akkumulatoren einen Wert erreicht, welcher eine Rückkehr an den Startort und eine vertikale Landung gerade noch erlaubt, wird - je nach Betriebsmodus - der Bediener darüber informiert, oder das Fluggerät direkt zum Startort zurückgeleitet und dort automatisch gelandet. A control device is preferably provided which monitors the state of charge of the on-board accumulators and at the same time monitors the distance for safe return to the starting point. If the state of charge of the accumulators reaches a value which just allows a return to the starting point and a vertical landing, the operator is informed, depending on the operating mode, or the aircraft is returned directly to the starting point and landed there automatically.
Um die Flugeigenschaften im dynamischen Flug noch weiter zu verbessern, ist zumindest ein Paar der Rotoren als Faltpropeller beziehungsweise Faltrotor ausgebildet, derart, dass im dynamischen Flug zumindest dieses Rotorenpaar abgeschaltet werden kann und dann zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften eingefaltet wird. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind sämtliche Rotoren als Faltrotoren ausgebildet, um bei einem Gleitflug beziehungsweise Segelflug nach Erreichen einer vorgegebenen Höhe sämtliche Rotoren einklappen zu können und entsprechend die aerodynamischen Eigenschaften im Segelflug noch weiter zu verbessern. Auf diese Weise lässt sich ein Gleitflug über sehr weite Strecken hinweg erreichen. Durch die oben genannte Optimierung des Flügelprofils lassen sich hier sehr kleine Gleitwinkel erreichen. In order to further improve the flight characteristics in dynamic flight, at least one pair of rotors is designed as a folding propeller or folding rotor, such that in dynamic flight at least this pair of rotors can be switched off and then folded in order to improve the aerodynamic properties. In a further preferred embodiment, all rotors are designed as Faltrotoren to collapse in a gliding or gliding flight after reaching a predetermined height all rotors can and accordingly further improve the aerodynamic properties in gliding. In this way, a gliding flight can be achieved over very long distances. Due to the above-mentioned optimization of the wing profile, very small sliding angles can be achieved here.
Im Gleitflug werden motorbedingte beziehungsweise rotorbedingte Vibrationen nicht mehr auf das Fluggerät übertragen, so dass hier eine Überwachung aus größeren Höhen mittels empfindlicher optischer Geräte möglich wird, ohne diese mit einer Vibrationskompensation oder einer In gliding engine-related or rotor-induced vibrations are no longer transmitted to the aircraft, so here is a monitoring from higher altitudes by means of sensitive optical devices is possible without this with a vibration compensation or a
Entkoppelung ausstatten zu müssen. Auf diese Weise können empfindliche optische Geräte relativ kostengünstig in dem Fluggerät eingebaut und aufgenommen werden, da beim Betrieb des Fluggeräts im Gleitflug auf eine Vibrationskompensation verzichtet werden kann. Damit eignet sich das vorgeschlagene Fluggerät besonders gut für die Anwendung zur Überwachung mit empfindlichen optischen Geräten. To equip decoupling. In this way, sensitive optical devices can be relatively inexpensively installed and recorded in the aircraft, since the operation of the aircraft in gliding flight on a vibration compensation can be dispensed with. Thus, the proposed aircraft is particularly well suited for the application for monitoring with sensitive optical devices.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Fluggeräts ist eine Steuerung so ausgebildet, dass im dynamischen Flug nach Erreichen einer vorgegebenen Flughöhe über Grund die Motoren abgeschaltet werden und automatisch eine Gleitphase eingeleitet wird. Die Steuerung ist weiterhin bevorzugt so ausgebildet, dass im Gleitflug bei Erreichen einer bestimmten Mindesthöhe über Grund automatisch die Motoren gestartet werden und das Fluggerät in einen stabilen Horizontalflug oder einen Steigflug gebracht wird. Die Steuervorrichtung ist weiterhin bevorzugt so ausgebildet, dass sie das Fluggerät nach Empfang eines entsprechenden Steuerbefehls automatisch an den Startplatz zurückleitet, dort die Transition durchführt und das Fluggerät vertikal landet. In a further preferred embodiment of the aircraft, a controller is designed so that in dynamic flight after reaching a predetermined altitude above ground, the motors are turned off and automatically a sliding phase is initiated. The control is further preferably designed so that in the gliding flight when a certain minimum height above ground is automatically started the engines and the aircraft is brought into a stable horizontal flight or a climb. The control device is furthermore preferably designed such that, after receiving a corresponding control command, it automatically returns the aircraft to the launch site, carries out the transition there and the aircraft lands vertically.
In einer besonders bevorzugten Variante ist das Fluggerät modular aufgebaut. Für den modularen Aufbau ergeben sich unterschiedliche Varianten zur Ausstattung des Fluggerätes und damit auch unterschiedliche Varianten zum Einsatz. Hierbei kann das Fluggerät entweder lediglich als Schwebeplattform verwendet werden, wobei dann die für den dynamischen Vorwärtsflug notwendigen Komponenten ausgetauscht, fortgelassen oder demontiert werden können. In a particularly preferred variant, the aircraft is modular. For the modular design, different variants for the equipment of the aircraft and thus also different variants are used. Here, the aircraft can either be used only as a floating platform, in which case the necessary components for the dynamic forward flight can be exchanged, omitted or dismantled.
Entsprechend kann das Startgewicht bei der Verwendung des Fluggeräts als reine Accordingly, the takeoff weight when using the aircraft as pure
Schwebeplattform reduziert werden und entsprechend entweder eine längere Flugzeit im Suspended platform and accordingly either a longer flight time in the
Schwebeflug erreicht werden oder eine höhere Nutzlast transportiert werden. Dies kann durch das Entfernen des Heckteils mit den Leitwerken sowie der Demontage der Außenteile des starren Tragflügels erreicht werden, so dass sich eine sehr kompakte Schwebeplattform ergibt. Durch einen entsprechenden erneuten Anbau der Außenflügel, beispielsweise der jeweils äußeren zwei Drittel der Flügellänge, sowie durch den erneuten Anbau eines Heckteils mit Höhen- und Seitenleitwerk, kann die Schwebeplattform dann wieder in das oben beschriebene Fluggerät umgebaut werden, welches für den dynamischen Horizontalflug optimiert ist. In einer weiteren Variante können die genannten Bestandteile auch zu einem herkömmlichen Flächenflugzeug kombiniert werden, derart, dass an das Schwebeplattformmodul eine Hovering be achieved or transported a higher payload. This can be achieved by removing the tail section with the tail units and the disassembly of the outer parts of the rigid wing, so that there is a very compact floating platform. By a corresponding renewed cultivation of the outer wing, for example, the respective outer two-thirds of the wing length, as well as the renewed cultivation of a rear part with vertical and vertical tail, the floating platform can then be rebuilt into the aircraft described above, which is optimized for dynamic horizontal flight , In a further variant, the components mentioned can also be combined to form a conventional surface aircraft, such that the suspension platform module has a
konventionelle Rumpfnase mit einem einzelnen Propeller angesteckt wird. Weiterhin werden die vier Motoren zusammen mit der linken und rechten Motorgondel entfernt. Die linken und rechten Außenflügel werden nun direkt an das Flügelmittelteil angesteckt. conventional fuselage nose is infected with a single propeller. Furthermore, the four engines are removed together with the left and right engine nacelle. The left and right outer wings are now directly attached to the wing middle part.
Beim modularen Aufbau können weiterhin durch das Anbauen unterschiedlicher In the modular structure can continue by growing different
Außenflügelmodule an die Schwebeplattform die Flugeigenschaften beim dynamischen Flugbetrieb an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. Insbesondere können hier unterschiedliche Outer wing modules are adapted to the floating platform the flight characteristics during dynamic flight operations to the respective task. In particular, here can be different
Flügelmodule mit unterschiedlichen Flügelprofilen angebaut werden, welche beispielsweise für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche oder unterschiedliche Flughöhen optimiert sind. Wing modules are grown with different wing profiles, which are optimized, for example, for different speed ranges or different altitudes.
Entsprechend können hier auch Langsamflugeigenschaften mit einem entsprechend ausgelegten Flügelprofil vorgesehen werden, so dass auch eine Überwachung im Langsamflug möglich wird. Bevorzugt umfasst das modular aufgebaute Fluggerät dann zwei unterschiedliche Sätze vonAccordingly, slow-flight characteristics can be provided with a correspondingly designed wing profile here, so that monitoring in slow flight is possible. Preferably, the modular aircraft then comprises two different sets of
Außenflügeln, wobei ein erster Satz ausschließlich für den Reiseflug optimiert ist und ein zweiter Satz auch ausreichende Langsamflugeigenschaften aufweist, so dass auch ein herkömmlicher Start und eine herkömmliche Landung im Langsamflug möglich ist. Durch den modularen Aufbau kann weiterhin ein geringes Packmaß erreicht werden, so dass das Fluggerät auf einfache Weise an seinen jeweiligen Einsatzort transportiert werden kann. Weiterhin ist ein Austausch eventuell beschädigter Module auf diese Weise einfach möglich. Outer wings, wherein a first set is optimized exclusively for cruise and a second set also has sufficient slow-flying characteristics, so that a conventional take-off and a conventional slow-speed landing is possible. Due to the modular design can continue to be achieved a small pack size, so that the aircraft can be easily transported to its respective location. Furthermore, an exchange of damaged modules in this way is easily possible.
Die Verwendung eines elektrischen Antriebs ist für die schnelle und präzise Regelbarkeit der Rotordrehzahlen vorteilhaft. Äußere Störungen können so effektiv ausgesteuert werden. Für das Konzept der schnellen Regelung des Schubes bzw. des Drehmoments mittels der Änderung der Rotordrehzahlen sind entsprechend keine verstellbaren Propeller nötig. Einfache The use of an electric drive is advantageous for the fast and precise controllability of the rotor speeds. External disturbances can be effectively controlled. For the concept of the rapid control of the thrust or the torque by means of the change in the rotor speeds are accordingly no adjustable propeller necessary. easy
Starrluftschrauben, welche bevorzugt aus aerodynamischen Gründen klappbar ausgeführt sind, erlauben einen besonders einfachen und leichten Aufbau des Fluggerätes. Rigid propellers, which are preferably made foldable for aerodynamic reasons, allow a particularly simple and easy construction of the aircraft.
Der elektrische Antrieb ist weiterhin, verglichen mit herkömmlichen Kolbenmotoren The electric drive is still compared to conventional reciprocating engines
beziehungsweise Turbinen, ausgesprochen leise und ist zumindest am Ort des Einsatzes emissionsfrei. Gleichzeitig bieten bürstenlose Elektromotoren eine extrem hohe Zuverlässigkeit, eine geringe Komplexität und sind nahezu wartungsfrei. Weiterhin sind bürstenlose Elektromotoren sehr effizient und leicht und geben bei geringen Abmessungen über einen weiten Drehzahlbereich hohe Leistungen sowie hohe Drehmomente ab. Auf diese Weise können zum einen die or turbines, very quiet and is at least at the place of use emission-free. At the same time, brushless electric motors offer extremely high reliability, low complexity and are virtually maintenance-free. Furthermore, brushless electric motors very efficient and light and deliver high performance and high torques over a wide speed range with small dimensions. In this way, on the one hand the
Gesamtmasse des Fluggeräts als auch Trägheitsmomente um den Massenschwerpunkt klein gehalten werden. Zum anderen können die sehr zuverlässigen Elektromotoren innerhalb einer Motorengondel mit aerodynamisch vorteilhaften Abmessungen angeordnet werden. Total mass of the aircraft as well as moments of inertia around the center of gravity are kept small. On the other hand, the very reliable electric motors can be arranged within a motor nacelle with aerodynamically advantageous dimensions.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Preferred further embodiments and aspects of the present invention are explained in more detail by the following description of the figures. Showing:
Figur 1 ein Fluggerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Draufsicht im Schwebeflug; 1 shows an aircraft according to an embodiment of the present invention in a schematic plan view in hover flight;
Figur 2 das Fluggerät der Figur 1 im Schwebeflug in einer schematischen Seitenansicht; FIG. 2 shows the aircraft of FIG. 1 in hover in a schematic side view;
Figur 3 das Fluggerät der Figuren 1 und 2 im Schwebeflug in einer schematischen Figure 3 shows the aircraft of Figures 1 and 2 in hover in a schematic
Vorderansicht;  Front view;
Figur 4 das Fluggerät der vorhergehenden Figuren in einer schematischen Draufsicht im aerodynamischen Horizontalflug; 4 shows the aircraft of the preceding figures in a schematic plan view in aerodynamic horizontal flight;
Figur 5 das Fluggerät der Figur 4 im Horizontalflug in einer schematischen Seitenansicht; Figure 5 shows the aircraft of Figure 4 in horizontal flight in a schematic side view;
Figur 6 das Fluggerät der Figuren 4 und 5 im Horizontalflug in einer schematischen Figure 6 shows the aircraft of Figures 4 and 5 in horizontal flight in a schematic
Vorderansicht;  Front view;
Figur 7 eine schematische Draufsicht auf das in den vorhergehenden Figuren gezeigte Figure 7 is a schematic plan view of that shown in the preceding figures
Fluggerät während der Transition vom Schwebeflug in den aerodynamischen Vorwärtsflug;  Aircraft during the transition from hover to aerodynamic forward flight;
Figur 8 das Fluggerät aus Figur 7 in einer schematischen Seitenansicht während der FIG. 8 shows the aircraft from FIG. 7 in a schematic side view during the FIG
Transition vom Schwebeflug in den aerodynamischen Vorwärtsflug; Figur 9 das Fluggerät der Figuren 7 und 8 während der Transition vom Schwebeflug in den aerodynamischen Vorwärtsflug in einer schematischen Vorderansicht; Transition from hover to aerodynamic forward flight; FIG. 9 is a schematic front view of the aircraft of FIGS. 7 and 8 during the transition from hover to aerodynamic forward flight;
Figur 10 eine schematische Draufsicht auf das in den vorhergehenden Figuren gezeigte Figure 10 is a schematic plan view of that shown in the preceding figures
Fluggerät während der Transition vom aerodynamischen Vorwärtsflug in den Schwebeflug;  Aircraft during the transition from aerodynamic forward flight to hover;
Figur 1 1 das Fluggerät aus Figur 10 in einer schematischen Seitenansicht während der Figure 1 1, the aircraft of Figure 10 in a schematic side view during the
Transition vom aerodynamischen Vorwärtsflug in den Schwebeflug;  Transition from aerodynamic forward flight to hover;
Figur 12 das Fluggerät der Figuren 10 und 1 1 während der Transition vom aerodynamischen FIG. 12 shows the aircraft of FIGS. 10 and 11 during the transition from aerodynamic
Vorwärtsflug in den Schwebeflug in einer schematischen Vorderansicht;  Forward flight in the hover in a schematic front view;
Figur 13 eine schematische Darstellung eines Fluggerätes mit einem modularen Aufbau, welche eine Schwebeplattform, ein Fluggerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein Flächenfluggerät zeigt; Figure 13 is a schematic representation of an aircraft of modular design showing a floating platform, an aircraft according to an embodiment of the invention and a surface aircraft;
Figur 14 schematische Diagramme des Motorschubs, der Tragkraft des Flügels, der Figure 14 is schematic diagrams of the engine thrust, the carrying capacity of the wing, the
Geschwindigkeit des Fluggerätes sowie des Vortriebs des Fluggerätes bei der Transition vom Schwebeflug in den dynamischen Vorwärtsflug; und  Speed of the aircraft and propulsion of the aircraft during the transition from hover to dynamic forward flight; and
Figur 15 schematische Diagramme des Motorschubs, der Tragkraft des Flügels, der Figure 15 shows schematic diagrams of the engine thrust, the carrying capacity of the wing, the
Geschwindigkeit sowie des Vortriebs des Fluggerätes bei einer Transition vom dynamischen Vorwärtsflug in den Schwebeflug.  Speed and propulsion of the aircraft during a transition from dynamic forward flight to hover.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele Detailed Description of Preferred Embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figures. In this case, the same, similar or equivalent elements are denoted by identical reference numerals and a repeated description of these elements will be omitted in the following description in part in order to avoid redundancies.
In den Figuren 1 bis 3 ist schematisch in einer Draufsicht, einer Seitenansicht sowie einer In the figures 1 to 3 is a schematic plan view, a side view and a
Vorderansicht ein Fluggerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Fluggerät 1 umfasst dabei einen starren aerodynamischen Tragflügel 2, welcher in prinzipiell bekannter Art ausgebildet ist. Bei dem gezeigten starren Tragflügel 2 handelt es sich um einen für den aerodynamischen Flug optimierten Tragflügel, welcher ab einer bestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise ab 50 km/h, so viel Auftrieb liefert, dass das gesamte Fluggerät 1 dynamisch im Vorwärtsflug betrieben werden kann. Front view of an aircraft according to an embodiment of the present invention shown. The aircraft 1 comprises a rigid aerodynamic wing 2, which is formed in a manner known in principle. In the illustrated rigid wing 2 is an optimized for aerodynamic flight wing, which provides so much buoyancy from a certain speed, for example, from 50 km / h, that the entire aircraft 1 can be dynamically operated in forward flight.
Der Tragflügel 2 weist eine äußere Flügelspitze 20 sowie einen Anbindungsbereich 22 an den Rumpf 3 des Fluggerätes 1 auf. Weiterhin sind Querruder 24 vorgesehen, welche zur Steuerung des Fluggerätes im aerodynamischen Vorwärtsflug um die Rollachse dienen. Landeklappen 26 sind ebenfalls vorgesehen, welche als Luftbremse wirken. The wing 2 has an outer wing tip 20 and a connection region 22 to the fuselage 3 of the aircraft 1. Furthermore, ailerons 24 are provided, which serve to control the aircraft in aerodynamic forward flight about the roll axis. Landing flaps 26 are also provided, which act as an air brake.
Der Tragflügel 2 hat eine Spannweite S, welche je nach Anwendungsbereich und gewünschtem Auftrieb beziehungsweise Fluggewicht ausgebildet ist. In einem Beispiel, welches dem in Figur 1 zugrundeliegenden schematischen Ausführungsbeispiel entspricht, hat das Fluggerät 1 eine Spannweite S von ca. 3,4 m. The wing 2 has a span S, which is formed depending on the application and the desired buoyancy or flight weight. In one example, which corresponds to the schematic exemplary embodiment on which FIG. 1 is based, the aircraft 1 has a span S of approximately 3.4 m.
Der Rumpf 3 weist einen Heckteil 34 mit einem Heckleitwerk 30 auf, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als V-Leitwerk ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Heckleitwerks 30 als T-Leitwerk, nämlich mit einem separaten Höhenleitwerk und Seitenleitwerk ist ebenfalls möglich. Die Nase 32 des Fluggerätes 1 kann beispielsweise eine Kamera oder andere optische und elektronische Überwachungsvorrichtungen umfassen. Diese Überwachungsvorrichtungen können aber auch in anderen Bereichen des Rumpfes 3 angeordnet sein, beispielsweise zwischen den Tragflügeln 2. An dem Tragflügel 2 des Fluggerätes 1 sind vier Rotoren 4, 4' vorgesehen, welche jeweils über einen eigenen Elektromotor 5 angetrieben werden. Die Rotoren sind paarweise angeordnet, so dass sich zwei in Flugrichtung vordere Rotoren 4 und zwei in Flugrichtung hintere Rotoren 4' ergeben. Die Elektromotoren 5 und die Rotoren 4, 4' sind an dem Tragflügel 2 an entsprechenden Motorengondeln 6 angebracht. Die Motorengondeln 6 erstrecken sich parallel zum Rumpf 3 und bieten an ihrem vorderen und hinteren Ende jeweils einen Schwenkmechanismus 7 und daran Aufnahmen für die Motoren 5 mit den daran angebrachten Rotoren 4, 4'. Mit anderen Worten sind an jeder Motorgondel 6 zwei Elektromotoren 5 und entsprechend zwei Rotoren 4, 4' angeordnet. Die Motorengondel 6 ist im inneren Drittel des Tragflügels 2 bezüglich dessen seitlicher Erstreckung und entsprechend bezüglich der Spannweite S des Fluggerätes 1 angeordnet. Durch die relativ weit innen liegende Anordnung der Motorengondel 6 an dem Tragflügel 2 kann das Trägheitsmoment des Fluggerätes 1 reduziert werden. The hull 3 has a rear part 34 with a tail unit 30, which is formed in the embodiment shown as a V-tail. A design of the tailplane 30 as a T-tail, namely with a separate horizontal stabilizer and rudder is also possible. The nose 32 of the aircraft 1 may include, for example, a camera or other optical and electronic monitoring devices. These monitoring devices can also be arranged in other areas of the fuselage 3, for example between the wings 2. On the wing 2 of the aircraft 1 four rotors 4, 4 'are provided, which are each driven by a separate electric motor 5. The rotors are arranged in pairs, so that there are two forward rotors 4 in the direction of flight and two rotors 4 'in the direction of flight. The electric motors 5 and the rotors 4, 4 'are attached to the wing 2 on corresponding motor nacelles 6. The motor nacelles 6 extend parallel to the hull 3 and provide at their front and rear ends each have a pivot mechanism 7 and thereon recordings for the motors 5 with the rotors 4, 4 'attached thereto. In other words, two electric motors 5 and correspondingly two rotors 4, 4 'are arranged on each motor nacelle 6. The motor nacelle 6 is arranged in the inner third of the wing 2 with respect to its lateral extent and correspondingly with respect to the span S of the aircraft 1. Due to the relatively far-lying arrangement of the engine nacelle 6 on the wing 2, the moment of inertia of the aircraft 1 can be reduced.
Darüber hinaus ergeben sich durch die Anordnung der Motorengondeln 6 am Tragflügel 2 wesentliche strukturelle Vorteile in der Konstruktion des Fluggeräts 1. Dadurch, dass die Massen, welche von den Elektromotoren 5, den Rotoren 4, 4' sowie den Motorgondeln 6 auf das Fluggerät 1 aufgebracht werden, an dem Tragflügel 2 angeordnet sind, kann das Wurzelbiegemoment an der Flügelwurzel im dynamischen Flugbetrieb verringert werden. Entsprechend kann der Holm des Tragflügels 2 bei gleicher Auslegung des Fluggeräts 1 für ein vorgegebenes Lastvielfaches mit einer geringeren Festigkeit dimensioniert werden. Daraus ergibt sich eine Reduktion der Masse des Holms, so dass entweder die Nutzlast des Fluggeräts 1 angehoben werden kann, oder aber die Effizienz bezüglich der Verwendung der Antriebsenergie erhöht wird. In addition, resulting from the arrangement of the motor nacelles 6 on the wing 2 essential structural advantages in the construction of the aircraft 1. The fact that the masses applied by the electric motors 5, the rotors 4, 4 'and the motor nacelles 6 on the aircraft be arranged on the wing 2, the root bending moment can be reduced at the wing root in dynamic flight operation. Accordingly, the spar of the wing 2 can be dimensioned with the same design of the aircraft 1 for a given load multiple with a lower strength. This results in a reduction of the mass of the spar, so that either the payload of the aircraft 1 can be raised, or the efficiency with respect to the use of drive energy is increased.
Die Rotoren 4 mitsamt den Elektromotoren 5 sind, wie besonders gut in Figur 2 zu erkennen ist, über einen Schwenkmechanismus 7 nach oben verschwenkbar. Der Schwenkmechanismus 7 kann beispielweise jeweils über Servomotoren stufenlos betrieben werden. Durch die Verwendung von Elektromotoren 5, welche ein kleines Baumaß aufweisen, kann der gesamte Antrieb aus The rotors 4 together with the electric motors 5, as can be seen particularly well in FIG. 2, can be pivoted upward via a pivoting mechanism 7. The pivoting mechanism 7 can be continuously operated, for example, in each case via servo motors. By using electric motors 5, which have a small dimension, the entire drive can
Elektromotor 5 und Rotor 4, 4' gemeinsam verschwenkt werden, so dass auf ein anfälliges Getriebe verzichtet werden kann. Electric motor 5 and rotor 4, 4 'are pivoted together, so that can be dispensed with a vulnerable transmission.
In den Figuren 1 bis 3 ist entsprechend das Fluggerät 1 in einem Zustand gezeigt, in welchem es einen Schwebeflug ausführen kann und entsprechend alle Rotoren 4 in eine Senkrechtstartposition nach oben verschwenkt sind, so dass das Fluggerät 1 sowohl senkrecht starten und landen kann, als auch einen Schwebeflug ausführen kann. In FIGS. 1 to 3, the aircraft 1 is correspondingly shown in a state in which it can perform a hovering flight and accordingly all the rotors 4 are pivoted upwards into a vertical start position, so that the aircraft 1 can start and land vertically as well can perform a hover.
Über eine hier nicht dargestellte entsprechende Steuerung wird der Schwebeflug sowie der Start- und Landevorgang automatisch bezüglich der Lage des Fluggerätes 1 kontrolliert. Beim Aufbringen von externen Störungen, beispielsweise durch Windeinflüsse, wird das Fluggerät entsprechend sofort dadurch stabilisiert, dass der Schub der einzelnen Rotoren über eine Regelung ihrer Elektromotoren unmittelbar die aufgebrachte Störung ausgleicht. Da hier Elektromotoren 5 verwendet werden, sind sehr kurze Regelraten möglich, beispielsweise Regelraten, die im Bereich weniger Millisekunden liegen. Durch den Einsatz von 3-Achs Beschleunigungssensoren, 3-Achs Drehratensensoren, 3-Achs Magnetfeldsensoren, einer barometrischen Höhenmessung sowie GPS kann über eine Fusion aller Sensordaten eine automatische Steuerung den stabilisierten About a not shown here corresponding control of the hover and the start and landing process is automatically checked with respect to the position of the aircraft 1. When applying external disturbances, for example due to wind influences, the aircraft is correspondingly immediately stabilized by the fact that the thrust of the individual rotors compensates for the regulation of their electric motors directly applied the disorder. Since electric motors 5 are used here, very short control rates are possible, for example control rates which are in the range of a few milliseconds. Through the use of 3-axis acceleration sensors, 3-axis Rotation rate sensors, 3-axis magnetic field sensors, a barometric altimeter and GPS can stabilize the automatic control via a fusion of all sensor data
Schwebeflug regeln. Beim Lande- und Startvorgang wird der Schub der Rotoren 4 entsprechend so eingestellt, dass ein langsames Steigen beziehungsweise langsames Sinken des Fluggerätes 1 bei gleichzeitig stabiler Fluglage möglich wird. Regulate hover. When landing and starting the thrust of the rotors 4 is adjusted accordingly so that a slow rise or slow sinking of the aircraft 1 is possible with stable attitude.
Im Schwebeflug kann das Fluggerät 1 dadurch manövriert werden, dass es in der Luft um seine Hochachse (Gierachse) gedreht werden kann, indem beispielsweise paarweise zwei der Rotoren mit einem erhöhen Schub betrieben werden und entsprechend die anderen zwei Rotoren um diesen Schub in Summe reduziert werden. Dadurch wird das Drehmoment, welches von den mit erhöhtem Schub arbeitenden Rotoren aufgebracht wird, durch die anderen zwei Rotoren nicht mehr ausgeglichen, so dass ein entsprechendes Gesamtdrehmoment auf das Fluggerät 1 wirkt. In hover, the aircraft 1 can be maneuvered by being able to rotate in the air about its vertical axis (yaw axis) by, for example, operating in pairs two of the rotors with an increased thrust and correspondingly reducing the other two rotors by this thrust in total , As a result, the torque applied by the high-thrust rotors is no longer balanced by the other two rotors, so that a corresponding total torque acts on the aircraft 1.
Eine Bewegung des Fluggeräts 1 im Schwebeflug in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung kann durch entsprechendes paarweises Anheben beziehungsweise Absenken des Schubs der vorderen Rotoren 4 bzw. der hinteren Rotoren 4' und entsprechend komplementäres Absenken A movement of the aircraft 1 in the hover flight in the forward and backward direction can by appropriate pairwise raising or lowering of the thrust of the front rotors 4 and the rear rotors 4 'and correspondingly complementary lowering
beziehungsweise Anheben des Schubes des jeweils anderen Paares der hinteren Rotoren 4' bzw. der vorderen Rotoren 4 erreicht werden. Hierdurch findet eine leichte Neigung des Fluggeräts 1 um die Querachse statt und es bewegt sich aufgrund der durch die Neigung aufgebrachten or raising the thrust of the other pair of the rear rotors 4 'and the front rotors 4 can be achieved. As a result, a slight inclination of the aircraft 1 takes place about the transverse axis and it moves due to the applied by the inclination
Horizontalkomponente des Schubs in die Richtung, in welcher das Paar der Rotoren 4, 4' mit dem reduzierten Schub angeordnet ist. Die Rotoren 4, 4' werden bevorzugt zueinander gegenläufig betrieben, so dass sich die Horizontal component of the thrust in the direction in which the pair of rotors 4, 4 'is arranged with the reduced thrust. The rotors 4, 4 'are preferably operated in opposite directions, so that the
Drehmomente des vorderen Paares Rotoren 4 und des hinteren Paares Rotoren 4 entsprechend aufheben und das über die Rotoren auf das Fluggerät 1 aufgebrachte Gesamtdrehmoment im Schwebeflug gleich null ist, so dass hier eine stabile Schwebeposition eingenommen werden kann. Um die oben beschriebene Regelung realisieren zu können, werden die Rotoren immer diagonal gegenläufig betrieben.  Torques of the front pair of rotors 4 and the rear pair of rotors 4 cancel accordingly and applied over the rotors on the aircraft 1 total torque in hover equal to zero, so that here a stable hovering position can be assumed. In order to realize the control described above, the rotors are always operated diagonally in opposite directions.
Weiterhin wird durch die Anordnung der vier Rotoren in der beispielsweise aus Figur 1 sehr gut erkennbaren X-förmigen Anordnung eine gute Balancierung der Schübe bezüglich des Furthermore, by the arrangement of the four rotors in the example of Figure 1 very well recognizable X-shaped arrangement a good balance of the thrusts with respect to
Massenschwerpunktes des Fluggerätes 1 erreicht. Der Massenschwerpunkt liegt im flugmechanisch sinnvollen Bereich um den Auftriebsschwerpunkt der Tragflügel 2, so dass der Auftriebsschwerpunkt im dynamischen Flug mit dem Auftriebsschwerpunkt im Schwebeflug auf wenige Millimeter zusammenfällt. Auf diese Weise lassen sich die Rotoren 4, 4' mit den Mass center of the aircraft 1 reached. The main focus is in In terms of flight mechanics, the area around the center of lift of the wings 2, so that the center of gravity of the lift in dynamic flight coincides with the center of lift in the hover flight to a few millimeters. In this way, the rotors 4, 4 'with the
Elektromotoren 5 entsprechend identisch dimensionieren. Electric motors 5 correspondingly dimensioned identically.
Die Motorengondel 6 weist entsprechend eine Ausdehnung in Längsrichtung auf, welche zum einen dazu dient, eine Kollision der beiden an der Motorgondel 6 angeordneten vorderen und hinteren Rotoren 4, 4' miteinander zu verhindern. Zum anderen dient die Längsausdehnung der The motor nacelle 6 accordingly has an extension in the longitudinal direction which, on the one hand, serves to prevent a collision of the two front and rear rotors 4, 4 'arranged on the motor nacelle 6 with one another. On the other hand, the longitudinal extent of the
Motorengondel 6 jedoch auch dazu, über die entsprechende Hebelwirkung eine stabile Motor nacelle 6, however, also about the corresponding leverage a stable
Schwebeplattform bereitzustellen, welche im Prinzip durch die zwischen den Wellen der Suspended platform, which in principle by the between the waves of the
Elektromotoren 5 eingeschriebenen Fläche entspricht, welche einen möglichst stabilen Flugbetrieb bei variierenden Nutzlasten ermöglicht.  Electric motors 5 registered area corresponds, which allows the most stable flight operation with varying payloads.
In den Figuren 4 bis 6 ist das aus den vorhergehenden Figuren bekannte Fluggerät 1 nun in einem Zustand gezeigt, in welchem es für den aerodynamischen Vorwärtsflug eingestellt ist. Entsprechend sind die vorderen Rotoren 4 nun über den Schwenkmechanismus 7 vollständig nach vorne geklappt und die hinteren Rotoren 4' über ihren Schwenkmechanismus 7 nach hinten geklappt, so dass der Schub so gerichtet ist, dass das Fluggerät 1 vorwärts getrieben wird. Die Landeklappen 26, welche im Schwebeflug der Figuren 1 bis 3 in Bremsstellung ausgefahren waren um ein weitgehend ungestörtes Abströmen des Rotorschubes nach unten zu gewährleisten, sind nun eingefahren, um das Flügelprofil des Tragflügels 2 für den Vorwärtsflug zu optimieren. In FIGS. 4 to 6, the aircraft 1 known from the preceding figures is now shown in a state in which it is set for forward aerodynamic flight. Accordingly, the front rotors 4 are now folded over the pivot mechanism 7 completely forward and the rear rotors 4 'folded over their pivot mechanism 7 to the rear, so that the thrust is directed so that the aircraft 1 is driven forward. The landing flaps 26, which were extended in the hover position of Figures 1 to 3 in the braking position to ensure a largely undisturbed outflow of the rotor thrust down, are now retracted to optimize the airfoil of the wing 2 for the forward flight.
Bei dem in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Fluggerät 1 handelt es sich im Prinzip um ein In the aircraft 1 shown in Figures 4 to 6 is in principle a
konventionelles, starrflügeliges Fluggerät mit zwei Antriebsmotoren, nämlich den vorderen beiden Rotoren 4 mit ihren jeweiligen Elektromotoren 5. Conventional, rigid-wing aircraft with two drive motors, namely the front two rotors 4 with their respective electric motors. 5
Die beiden hinteren Rotoren 4' sind eingeklappt, da die benötigte Leistung für den Horizontalflug deutlich geringer ist, als für den Schwebeflug. Die benötigte Leistung für den Vorwärtsflug beträgt nur etwa 5% der Leistung, welche für den Schwebflug notwendig ist. The two rear rotors 4 'are folded, since the required power for horizontal flight is significantly lower than for the hover. The required power for the forward flight is only about 5% of the power that is necessary for the hover flight.
Durch das Einfalten der hinteren Rotoren 4' werden die aerodynamischen Eigenschaften im Vorwärtsflug verbessert. Bevorzugt können auch die vorderen Rotoren 4 als Klapprotoren ausgebildet sein, so dass auch diese in Gleitphasen anklappen können. Auf diese Weise kann sowohl die in Figuren 1 bis 3 gezeigte Schwebestellung, welche in einer stabilen Schwebeplattform resultiert, als auch ein hoch effizientes dynamisches Fliegen in der in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Stellung erreicht werden. The folding in of the rear rotors 4 'improves the aerodynamic properties in forward flight. Preferably, the front rotors 4 may be formed as folding rotors, so that they can also fold in sliding phases. In this way, both the hovering position shown in FIGS. 1 to 3, which results in a stable hovering platform, and a highly efficient dynamic flying in the position shown in FIGS. 4 to 6 can be achieved.
In den Figuren 7 bis 9 ist eine bestimmte Stellung der Rotoren 4, 4' des Fluggerätes 1 während der Transition vom Schwebeflug in den Vorwärtsflug gezeigt. Die vorderen Rotoren 4werden dabei zusammen mit ihren Elektromotoren 5 über den Schwenkmechanismus 7 nach und nach nach vorne verschwenkt, um einen Vorwärtsschub auf das Fluggerät 1 aufzubringen. Damit setzt sich das Fluggerät 1 aus dem Schwebeflug heraus in eine Vorwärtsbewegung in Bewegung und der dynamische Auftrieb über den starren Tragflügel 2 übernimmt ab einer bestimmten Geschwindigkeit den gesamten Auftrieb, bis das in den Figuren 4 bis 6 gezeigte dynamische horizontale Fliegen aufgrund des aerodynamischen Auftriebs des starren Tragflügels 2 erreicht wird. Dann können die hinteren Rotoren 4' abgeschaltet werden und über den Schwenkmechanismus 7 in eine aerodynamisch günstige Position nach hinten geschwenkt werden. In FIGS. 7 to 9, a specific position of the rotors 4, 4 'of the aircraft 1 during the transition from hover to forward flight is shown. The front rotors 4 are pivoted together with their electric motors 5 via the pivot mechanism 7 gradually forward to apply a forward thrust to the aircraft 1. Thus, the aircraft 1 sets from the hover out in a forward movement in motion and the dynamic buoyancy on the rigid wing 2 takes over from a certain speed the entire lift until the dynamic horizontal flies shown in Figures 4 to 6 due to the aerodynamic buoyancy of rigid wing 2 is achieved. Then the rear rotors 4 'can be switched off and pivoted backwards via the pivot mechanism 7 in an aerodynamically favorable position.
Die Landeklappen 26 sind sowohl im Schwebeflug, wie in Figuren 1 bis 3 gezeigt, als auch in Teilen der Transition noch in Bremsstellung abgeklappt, unter anderem auch, um den hinteren Rotoren 4' möglichst keine Verwirbelungsflächen entgegenzusetzen. Entsprechend ist der durch die vorderen Rotoren 4 und hinteren Rotoren 4' erzeugte Schub in vertikaler Richtung im Wesentlichen gleich und wird durch den starren Tragflügel 2 nicht beeinflusst. The flaps 26 are both in the hover, as shown in Figures 1 to 3, as well as in parts of the transition still folded in the braking position, inter alia, to the rear rotors 4 'as possible to oppose any turbulence. Accordingly, the thrust generated by the front rotors 4 and rear rotors 4 'in the vertical direction is substantially equal and is not affected by the rigid wing 2.
In den Figuren 10 bis 12 ist eine bestimmte Stellung der Rotoren 4, 4' des Fluggerätes 1 während der Transition vom Vorwärtsflug in den Schwebeflug gezeigt. Die vorderen Rotoren 4 werden dabei zusammen mit ihren Elektromotoren 5 über den Schwenkmechanismus 7 nach oben verschwenkt, um Auftrieb aufbringen zu können. Die hinteren Rotoren 4' werden zunächst in eine schräg nach hinten zeigende Stellung geschwenkt, so dass sie sowohl Auftrieb, als auch einen Bremsschub aufbringen können. Damit wird das Fluggerät 1 abgebremst und die Rotoren 4, 4' übernehmen nach und nach den Auftrieb, bis sich das Fluggerät 1 vollständig im Schwebeflug befindet und das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Schwebeflugverhalten erreicht wird. FIGS. 10 to 12 show a specific position of the rotors 4, 4 'of the aircraft 1 during the transition from the forward flight into the hover flight. The front rotors 4 are pivoted together with their electric motors 5 via the pivot mechanism 7 upwards in order to raise buoyancy can. The rear rotors 4 'are first pivoted in an obliquely rearward facing position so that they can muster both buoyancy, as well as a braking thrust. Thus, the aircraft 1 is braked and the rotors 4, 4 'gradually take over the buoyancy until the aircraft 1 is completely in hover and the hover behavior shown in Figures 1 to 3 is achieved.
Figur 13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dahingehend, dass das Fluggerät 1 einen modularen Aufbau aufweist. Der modulare Aufbau des Fluggeräts 1 ist so ausgebildet, dass, wie beispielsweise in Figur 13a gezeigt ist, der innere Bereich des Fluggeräts 1 als eigenständige Schwebeplattform 10 verwendet werden kann. Hierzu sind dann lediglich die vier Rotoren 4, 4' mit ihren jeweiligen Elektromotoren 5 vorgesehen, welche über die beiden Motorgondeln 6 an einem Flügelmittelteil 200 angebracht sind. Auf einen Heckteil des Rumpfes 3 wird verzichtet und anstelle dessen nochmals eine Nase 32 für weitere Akkus und Sensorik angebracht. FIG. 13 shows a further preferred embodiment of the present invention in that the aircraft 1 has a modular construction. The modular construction of the aircraft 1 is designed so that, as shown for example in Figure 13a, the inner region of the aircraft 1 can be used as a separate floating platform 10. For this purpose, only the four rotors 4, 4 'are then provided with their respective electric motors 5, which are attached via the two motor gondolas 6 to a wing middle part 200. On a rear part of the fuselage 3 is omitted and instead mounted again a nose 32 for more batteries and sensors.
Die in Figur 13a gezeigte Schwebeplattform 10 entspricht im Prinzip dem X-förmigen inneren Bereich des in den Figuren 1 bis 12 gezeigten Fluggerätes 1 , welches noch einmal schematisch in Figur 13b gezeigt ist, jedoch mit den vorgenannten Modifikationen. Entsprechend können sowohl der Antrieb in Form der Elektromotoren 5 und den Rotoren 4, 4' verwendet werden, als auch die gesamte Steuerelektronik und die Energieversorgung, welche im Fluggerät 1 verwendet wird. Die Tragflügel 2 können zumindest dreigeteilt sein, so dass an dem Flügelmittelteil 200 jeweils Außenflügel 210 angebracht werden können, wenn wieder ein aerodynamischer Vorwärtsflug erreicht werden soll. The floating platform 10 shown in Figure 13a corresponds in principle to the X-shaped inner region of the aircraft 1 shown in Figures 1 to 12, which is again shown schematically in Figure 13b, but with the aforementioned modifications. Accordingly, both the drive in the form of the electric motors 5 and the rotors 4, 4 'can be used, as well as the entire control electronics and the power supply, which is used in the aircraft 1. The wings 2 may be at least three parts, so that in each case outer wing 210 can be attached to the wing center part 200, if an aerodynamic forward flight is to be achieved again.
Weitere Komponenten, wie beispielsweise die Außenflügel 210 und das Heckteil 34, können weiterhin in dem in Figur 13c gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Rumpfmodul 300, welches ebenfalls das Flügelmittelteil 200 aufweist, verbunden werden, um aus den Außenflügeln 210 und dem Heckteil 34 ein herkömmliches Flächenflugzeug herzustellen, welches dann aber entsprechend auf herkömmliche Weise gestartet und gelandet werden muss. Further components, such as the outer wings 210 and the rear part 34, can furthermore be connected in the embodiment shown in FIG. 13 c to the fuselage module 300, which likewise has the wing center part 200, in order to produce a conventional surface aircraft from the outer wings 210 and the rear part 34 , which then has to be started and landed accordingly in a conventional manner.
Bevorzugt umfasst das modular aufgebaute Fluggerät 1 zwei unterschiedliche Sätze von Außenflügeln 210, wobei ein erster Satz ausschließlich für den Reiseflug optimiert ist und ein zweiter Satz auch ausreichende Langsamflugeigenschaften aufweist, so dass auch ein herkömmlicher Start und eine herkömmliche Landung im Langsamflug möglich ist. Preferably, the modularly constructed aircraft 1 comprises two different sets of outer wings 210, wherein a first set is optimized exclusively for cruising flight and a second set also has sufficient low-speed flight characteristics, so that a conventional take-off and a conventional low-speed landing is also possible.
Durch den modularen Aufbau kann mit einem zentralen Element, nämlich dem Rumpfmodul 300 und dem Flügelmittelteil 200, welche im Prinzip der in Figur 13a gezeigten Schwebeplattform entsprechen, sowie entsprechenden Anbaumodulen erreicht werden, dass auf der gleichen technologischen Basis sowohl ein sehr flexibles Schwebeplattformfluggerät bereit gestellt werden kann, als auch gleichzeitig ein hoch effizientes Fluggerät, welches die Eigenschaften einer Schwebeplattform mit einem herkömmlichen Flächenflugzeug vereint, so wie es in Figur 13b gezeigt ist. In Figur 13d ist eine Variante des modularen Fluggeräts gezeigt, in welcher die Motorgondeln 6' auf ihrer hinteren Seite nicht mit Motoren und Rotoren bestückt sind, sondern hier lediglich eine Hülse zur Verbesserung der Aerodynamik aufgesteckt ist. Auch diese in Figur 13d gezeigte Version des Fluggeräts muss herkömmlich gestartet und gelandet werden. Durch die Anordnung der Due to the modular structure can be achieved with a central element, namely the fuselage module 300 and the wing center part 200, which correspond in principle to the floating platform shown in Figure 13a, and corresponding add-on modules that are provided on the same technological basis both a very flexible floating platform aircraft can, as well as a highly efficient aircraft, which combines the properties of a floating platform with a conventional aircraft surface, as shown in Figure 13b. FIG. 13d shows a variant of the modular aircraft in which the motor gondolas 6 'are not equipped with motors and rotors on their rear side, but merely a sleeve for improving the aerodynamics is attached here. Also, this version of the aircraft shown in Figure 13d must be started and landed conventionally. By the arrangement of
Elektromotoren 5 und Rotoren 4 in den Motorgondeln 6' kann aber eine Variante bereitgestellt werden, welche vom Rumpfmodul 300 beziehungsweise der Nase 32 aus eine freie Sicht nach vorn ermöglicht. Dies kann bei bestimmten Anwendungen von Kameras oder anderen Sensoren von Bedeutung sein. Eine solche freie Sicht nach vorn ist bei der in Figur 13c gezeigten Variante aufgrund des Rotors nicht gegeben. Electric motors 5 and rotors 4 in the motor nacelles 6 ', but a variant can be provided, which allows the trunk module 300 and the nose 32 from a clear view to the front. This may be important in certain applications of cameras or other sensors. Such a clear view to the front is not given in the variant shown in Figure 13c due to the rotor.
In Figur 14 ist schematisch anhand eines Motorschubdiagrammes, eines FIG. 14 is a schematic diagram of an engine thrust diagram
Tragkraftflügeldiagrammes, eines Geschwindigkeitsdiagrammes sowie eines Vortriebsdiagrammes gezeigt, wie die Transition vom Schwebeflug in den Vorwärtsflug stattfindet. Zu Beginn beim Zeitpunkt 0 beginnt eine Verschwenkung der vorderen Rotoren 4 in die Vorwärtsrichtung, derart, dass neben dem Schub der Rotoren, welche für den Auftrieb sorgen, gleichzeitig eine  Carrier wing diagram, a speed diagram and a propulsion diagram shown how the transition from hover to forward flight takes place. At the beginning at time 0, a pivoting of the front rotors 4 begins in the forward direction, such that in addition to the thrust of the rotors, which provide for the lift, simultaneously
Vorwärtskomponente hinzugefügt wird. Dabei steigt die Geschwindigkeit langsam an, wie sich aus dem Geschwindigkeitsdiagramm ergibt. Der Motorschub muss dabei kurzfristig noch um ca. 15% angehoben werden, um sowohl die Höhe im Schwebeflug zu halten, als auch die entsprechende Vorwärtsbewegung aufzubringen, da der Auftrieb des starren Tragflügels 2 noch nicht dazu ausreicht, den Auftrieb zu übernehmen.  Forward component is added. The speed increases slowly, as can be seen from the velocity diagram. The engine thrust must be increased in the short term by about 15%, both to keep the altitude in hover, and to apply the corresponding forward movement, since the buoyancy of the rigid wing 2 is not yet sufficient to take the buoyancy.
Wie aus dem Tragkraftflügeldiagramm zu erkennen ist, steigt der Auftrieb über den Flügel erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit nach ca. 2 Sekunden signifikant an. Entsprechend ist das Flügelprofil des starren Tragflügels 2 hier so optimiert, dass erst ab einer bestimmten As can be seen from the load wing diagram, the lift above the wing only increases significantly after a certain speed after about 2 seconds. Accordingly, the wing profile of the rigid wing 2 is optimized here so that only from a certain
Geschwindigkeit ein hinreichender Auftrieb vorliegt. Das Flügelprofil ist entsprechend für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt und entsprechend ein sehr effizientes Flügelprofil bezüglich der Reichweite des Fluggerätes 1. Speed is a sufficient buoyancy. The wing profile is designed accordingly for higher speeds and accordingly a very efficient wing profile with respect to the range of the aircraft. 1
Aus dem Vortriebsdiagramm ergibt sich, dass das Fluggerät im Bereich von 2 Sekunden am stärksten beschleunigt wird, und dann diese Beschleunigung langsam wieder abnimmt. From the propulsion diagram it follows that the aircraft is accelerated in the range of 2 seconds at the strongest, and then this acceleration slowly decreases again.
Figur 15 zeigt schematisch den Übergang vom aerodynamischen Vorwärtsflug in den Schwebeflug. Hierzu werden unter anderem die Bremsklappen ausgefahren, um ein schnelles Abstoppen des Fluggerätes zu erreichen. Gleichzeitig werden die vorderen Rotoren 4 von der Horizontalflugposition, nämlich der nach vorne gerichteten Position, in welcher der Schub lediglich für eine Vorwärtsbewegung sorgt, in die Schwebeflugposition beziehungsweise Figure 15 shows schematically the transition from aerodynamic forward flight in the hover. For this purpose, among other things, the brake flaps are extended to achieve a quick stopping of the aircraft. At the same time, the front rotors 4 of the Horizontal flight position, namely the forward position in which the thrust provides only for forward movement, in the hover position or
Senkrechtstartposition nach oben geschwenkt und die hinteren Rotoren 4', welche im Vorwärtsflug abgeschaltet waren, werden hinzugezogen, um entsprechend ebenfalls Auftrieb zu liefern. Die hinteren Rotoren 4' können auch einen Bremsschub bereit stellen. Entsprechend bremst das Fluggerät 1 stark ab, die Tragkraft des Tragflügels 2 nimmt entsprechend ebenfalls stark ab, so dass der Auftrieb schlussendlich ausschließlich über die Rotoren 4, 4' erzeugt wird. Upstroke position pivoted upwards and the rear rotors 4 ', which were turned off in forward flight, are consulted to also provide lift accordingly. The rear rotors 4 'can also provide a brake boost. Accordingly, the aircraft 1 brakes sharply, the carrying capacity of the wing 2 also decreases accordingly, so that the buoyancy is ultimately exclusively on the rotors 4, 4 'is generated.
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. As far as applicable, all the individual features illustrated in the individual embodiments can be combined and / or exchanged without departing from the scope of the invention.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 Fluggerät 1 aircraft
10 Schwebeplattform  10 levitation platform
2 starrer Tragflügel  2 rigid wings
20 Flügelspitze  20 wing tip
22 Anbindungsbereich des Flügels 22 Connection area of the wing
24 Querruder 24 ailerons
26 Landeklappe  26 landing flap
200 Flügelmittelteil  200 wing middle part
210 Außenflügel  210 outer wings
3 Rumpf  3 hull
30 Heckleitwerk  30 tail unit
32 Nase  32 nose
34 Heckteil  34 rear section
300 Rumpfmodul  300 fuselage module
4 vorderer Rotor  4 front rotor
4' hinterer Rotor  4 'rear rotor
5 Elektromotor  5 electric motor
6 Motorgondel  6 engine nacelle
7 Schwenkmechanismus  7 swivel mechanism
S Spannweite S span

Claims

Ansprüche claims
1. Fluggerät (1 ), bevorzugt unbemanntes Fluggerät (UAV), Drohne und/oder unbemanntes Flugsystem (UAS), umfassend einen starren Tragflügel (2), welcher einen 1. aircraft (1), preferably unmanned aerial vehicle (UAV), drone and / or unmanned aerial vehicle (UAS), comprising a rigid wing (2), which a
aerodynamischen Horizontalflug ermöglicht, und mindestens vier über regelbare  aerodynamic horizontal flight, and at least four controllable
Elektromotoren (5) angetriebene Rotoren (4, 4'), welche mittels eines  Electric motors (5) driven rotors (4, 4 '), which by means of a
Schwenkmechanismus (7) zwischen einer Senkrechtstartposition und einer  Swing mechanism (7) between a vertical start position and a
Horizontalflugposition verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Elektromotoren (5) und Rotoren (4) an dem Tragflügel (2) angeordnet sind.  Horizontal flight position are pivotable, characterized in that all the electric motors (5) and rotors (4) on the wing (2) are arranged.
2. Fluggerät (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (5) und die Rotoren (4, 4') in einer X-förmigen Anordnung bezüglich der Längsachse des Fluggeräts vorgesehen sind. 2. aircraft (1) according to claim 1, characterized in that the electric motors (5) and the rotors (4, 4 ') are provided in an X-shaped arrangement with respect to the longitudinal axis of the aircraft.
3. Fluggerät (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (4, 4') in der Senkrechtstartposition alle in die gleiche Richtung verschwenkbar sind und bevorzugt alle Rotoren (4, 4') nach oben verschwenkbar sind. 3. aircraft (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotors (4, 4 ') in the vertical start position are all pivotable in the same direction and preferably all the rotors (4, 4') are pivotable upwards.
4. Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Elektromotoren (5) so vorgesehen ist, dass das Fluggerät (1 ) automatisch in einem stabilen Schwebeflug haltbar ist. 4. aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a control device for controlling the electric motors (5) is provided so that the aircraft (1) is automatically preserved in a stable hover.
5. Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer Rotor (4) und ein hinterer Rotor (4') mit den entsprechenden Elektromotoren (5) über je einen Schwenkmechanismus (7) an einer am Tragflügel (2) vorgesehenen Motorengondel (6) angeordnet sind. 5. Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a front rotor (4) and a rear rotor (4 ') with the corresponding electric motors (5) via a respective pivot mechanism (7) on one of the wing (2 ) provided motor nacelle (6) are arranged.
6. Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (4, 4') in einem Bereich des Tragflügels (2) bezüglich dessen Quererstreckung angeordnet sind, welcher zwischen der Flügelspitze (20) und der Anbindung (22) des Flügels (2) am Rumpf (3) des Fluggerätes (1 ) angeordnet ist, bevorzugt in einem inneren Drittel zwischen Anbindung (22) und Flügelspitze (20). 6. aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotors (4, 4 ') in a region of the wing (2) are arranged with respect to the transverse extent, which between the wing tip (20) and the connection (22 ) of Wing (2) on the hull (3) of the aircraft (1) is arranged, preferably in an inner third between the connection (22) and wing tip (20).
Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die hinteren Rotoren (4')und bevorzugt auch die vorderen Rotoren (4) als Klapprotoren ausgebildet sind. Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the rear rotors (4 ') and preferably also the front rotors (4) are designed as folding rotors.
Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Tragflügel (2) ein Profil derart aufweist, dass er den gesamten Auftrieb für das Fluggerät (1 ) im aerodynamischen Vorwärtsflug ab Geschwindigkeiten von 50 km/h, bevorzugt bei Geschwindigkeiten zwischen 70 km/h und 300 km/h, besonders bevorzugt bei Geschwindigkeiten zwischen 90 km/h und 180 km/h bereitstellt. Aircraft (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rigid wing (2) has a profile such that it increases the total lift for the aircraft (1) in aerodynamic forward flight from speeds of 50 km / h, preferably at speeds between 70 km / h and 300 km / h, particularly preferably at speeds between 90 km / h and 180 km / h.
Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragflügel (2) ausschließlich für den Reiseflug optimiert ist. Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wing (2) is optimized exclusively for cruising.
Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Energieversorgung der Elektromotoren (5) mindestens ein Akkumulator, mindestens eine Brennstoffzelle und/oder mindestens eine photovoltaische Solarzelle im Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that for the energy supply of the electric motors (5) at least one accumulator, at least one fuel cell and / or at least one photovoltaic solar cell in
beziehungsweise am Fluggerät (1 ) angeordnet ist. or on the aircraft (1) is arranged.
Fluggerät (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluggerät (1 ) modular aufgebaut ist und bevorzugt zumindest eine die Rotoren (4) und Elektromotoren (5) umfassende Schwebeplattform (10) umfasst, an welche Außenflügel (210) und/oder ein Heckteil (34) angebracht werden können. Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the aircraft (1) has a modular construction and preferably comprises at least one levitation platform (10) comprising the rotors (4) and electric motors (5), to which outer wings (210) and / or a rear part (34) can be attached.
Fluggerät (1 ) gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das modular aufgebaute Fluggerät (1 ) mindestens zwei Sätze von Außenflügeln (210) umfasst, wobei ein erster Satz an Außenflügeln (210) ausschließlich auf den Reiseflug optimiert ist und ein zweiter Satz an Außenflügeln (210) auch für den Langsamflug geeignet ist. Aircraft (1) according to claim 1 1, characterized in that the modularly constructed aircraft (1) comprises at least two sets of outer wings (210), wherein a first set of outer wings (210) is optimized exclusively for cruising flight and a second set Exterior wings (210) are also suitable for slow flight.
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