SE0801636A0 - Rotorvinge för VTOL flygplan - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 2 kommer att hamna upp-och-ner med denna lösning. Vi är alltså hänvisade till symmetriska profiler med de nackdelar detta för med sig.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen har till ändamål att erbjuda en bättre kompromiss av VTOL-plan än vad som tidigare varit möjligt, med fokus på räckvidd och användbarhet. Detta ändamål uppnås genom planet förses med två stycken motroterande tvåbladiga rotorer på gemensam geometrisk axel där var och en av dessa två rotorer kan ändra vinkel mellan bladens längdaxlar från ca 180 grader i hovringsläge till ca 30..40 grader i flyglåge. Vidare har varje rotorblad ett roder som kan styras på olika sätt beroende på hovringslåge eller flygläge. Hovringsläget består av två motroterande rotorvingar där vingroder ersätter den normala pitchfunktionen hos en helikopter. Vid övergång till flygläget stoppas först ena rotorhalvan i ca 90 graders vinkel mot flygriktning, därefter inväntas att andra rotorhalvan når ca l20..l30 graders vinkel mot flygriktning innan denna stoppas. Detta sker simultant för båda rotorema och resulterar i två stationära vingpar som har rätt orientering i förhållande till flygriktning. Övriga fördelar uppfinningen-framgår av den efterfölj ande beskrivningen av utföringsexempel.

FIGURFÖRTECKNING Beskrivningen av utföringsexempel sker med hänvisning till figurer. i vilka: Figur l, visar uppfmningsenlig VTOL-plan i flyglåge.

Figur 2, visar uppfinningsenlig VTOL-plan i hovringsläge.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXENLPEL 10 15 20 25 30 35 3 Ett flygplan avbildat i hovringsmode på figur 2 och flygmode i figur l har förutom den uppfinningsenliga rotorvingen en kropp (6) och normalt höjdroder(lO) och sidoroder(9). På flygplanskroppen(6) är anordnat två drivande propelleraggregat(7,8) som företrädesvis är eldrivna.

I hovringsmode har den första rotorn (1,2) medurs rotation medan den andra rotorn (3,4) roterar moturs. Alla rotorhalvor (1,2,3,4) har i detta exempel var sin drivmotor och var sitt roder som i denna mode agerar som pitchkontrollen på en helikopter. Det finns dock stora skillnader mot en konventionell helikopterrotor, t.ex. är spännvidden större, varvtalet lägre och vingprofilen mer lik en flygplansvinge än en helikopterrotor. Propelleraggregaten(7,8) används i denna mode främst för orientering av hela flygplanet och arbetar åt var sitt håll , den ena driver framåt då den andra driver bakåt och vice versa, vilket ersätter stjärtrotorn i analogin med helikoptern En konsekvens av det låga varvtalet är att ljudnivån vid hovring kommer att bli förhållandevis låg. Övergång till flygmode kan t.ex. ske enligt följande sekvens : 1. Maximal hastighet framåt intas genom kombination av pitch och samverkande propelleraggregat(7,8). 2. Rotorhalvoma (1) och (3) stoppas med maximal retardation till sina respektive lägen enligt figur l. 3. Rotorhalvoma (2) och (4) fortsätter sin rotation tills de uppnår sina respektive lägen enligt figur 1. 4. Propelleraggregaten(7,8) ges full effekt tills marchfarten i flygmode är uppnådd.

I flygrnoden övergår rotorhalvornas roder (12) till skevroderfunktion. Stjärtpartiet fyller normal funktion med höj droder(l0) och sidoroder(9).

Detta ger två vingpar med rätt profil för bra prestanda i flygmode. Vinghalvomas vinkel i förhållande till flygkroppen kan lätt ändras för att optimera flygegenskaper i olika situationer eftersom varje vinghalva har sin egen drivning.

Detaljer kring arrangemang med drivning och lagring av vinghalvor i rotomavet (5) samt mekanik för styming av roder på nämnda vinghalvor är inte del av denna ansökan, utan kan varieras fritt utan att frångå den uppfinningsenliga rotorvingen.

För att återgå till hovringsmode används t.ex. följ ande sekvens : 1. Flyghastigheten minskas till ett minimum. 2. Främre vinghalvor (1) och (3) startas i sin respektive rotationsriktning tills rotorhalvorna år parallella med motsvarande bakre vinghalvor (2) och (4). 3. Bakre vinghalvor (2) och (4) startar i sin respektive rotationsriktning.

F* Propelleraggregaten(7,8) återgår till styming av orientering.

Resultatet är ett VTOL-plan som har flygprestanda i närheten av ett konventionellt flygplan - men med kapacitet för vertikal start och landning samt hovring. 10 15 20 25 Beroende på vilken egenskap som prioriteras, kan vingprofilen anpassas för optimal hovring eller optimal flygning eller någon kompromiss däremellan. Om profilen t.ex. optimeras med utgångspunkt från hovringsmode måste profilen närmast navet anpassas för låg lufthastighet medan profilen närmast vingspets anpassas för avsevärt högre lufthastighet. I flygmoden har ju hela vingen i stort sett samma lufthastighet - och kommer således inte att fungera lika effektivt. I någon mån kan roderarrangemanget bidra till att lindra negativa effekter av profil-relaterade kompromisser. Även lösningar med mer än ett roder per vinghalva är möjliga.

I figur 3 visas en utföringsforin, i flygmode, som inte kräver separat drivning av alla fyra vinghalvor. Drivningen av rotorema är reducerat till de två rotorhalvorna (l) och (3) som i hovringsmode drivs i var sin rotationsriktning. De andra rotorhalvorna (2) och (4) är ledade i förhållande till rotorhalvorna (1) och (3) på ett sådant sätt att maximal vinkel mellan rotorhalva (l) och (2) respektive (3) och (4) är 180 grader. Vid övergång till flygmode, då rotorhalvoma (1) och (3) intar sina stationära lägen ca 90 grader mot flygriktning enligt figur 3 - kommer rotorhalvoma (2) och (4) helt enkelt att av luftmotståndet inta ett neutralt läge rakt bakåt. Denna utföringsforin har den enda fördelen att rotomavet (5) och drivningen av rotorerna blir något enklare.

Uppfinningen är inte begränsad av det ovan beskrivna utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Således inses att beskrivna metoder för framdrivning i flygmode och styrning av orientering i hovringsmode kan varieras utan att den uppfinningsenliga rotorvingen frångås.

Ej heller år det nödvändigt att roder för manövrering i flygmode år utförda med höjd och sidoroder enligt det konventionella stjärtpartiet , såsom det angetts i exemplen ovan.

Ej heller år roder arrangemangen på rotorhalvoma nödvändigtvis till antalet ett per vinghalva. En minimal konfiguration kan begränsas till två roder på en komplett rotorvinge med fyra rotorhalvor, medan en maximal konfiguration kan tänkas ha flera roder per vinghalva ~ vilket skulle ge större möjligheter att anpassa rotorvingens profil till olika driftsfall.

Claims (4)

10 15 PATENTKRAV

1. En flygplanskropp (6) förses med två rotorvingar (1,2) och (3,4) utgående från ett rotornav(5) k ä n n e t e c k n a t a v att rotorhalvorna (1,2,3,4) dels kan inta stationära lägen for flygning så att rotorvingen (1,2) utgör planets vänstra vingpar medan rotorvingen (3,4) utgör planets högra vingpar, dels kan rotera fór vertikal start och landning genom att rotorhalvoma (1,2) ställs parallellt med varann och roterar medurs och rotorhalvorna (3,4) ställs parallellt med varann och roterar moturs.

2. Rotorvingar enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att varje rotorhalva (l,2,3,4) har egen drivmotor.

3. Rotorvingar enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att minst två av rotorhalvoma (l,2,3,4) har åtminstone ett styrbart roder (12).

4. Flygplan med rotorvingar enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att flygplanskroppen förses med ett propelleraggregat (7) på vänster sida och ett propelleraggregat (8) på höger sida som dels kan samverka fór framdrivning av planet, dels kan driva åt var sitt håll för orientering och styrning vid hovring.