WO2012113576A1 - Ultraleichtes luftfahrzeug - Google Patents

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WO2012113576A1
WO2012113576A1 PCT/EP2012/000825 EP2012000825W WO2012113576A1 WO 2012113576 A1 WO2012113576 A1 WO 2012113576A1 EP 2012000825 W EP2012000825 W EP 2012000825W WO 2012113576 A1 WO2012113576 A1 WO 2012113576A1
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WO
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aircraft
wing
rotors
fuselage
aircraft according
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/000825
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias WEISSENMAYER
Michael WEISSENMAYER
Matthias Enkelmann
Original Assignee
Weissenmayer Tobias
Weissenmayer Michael
Matthias Enkelmann
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Filing date
Publication date
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/02Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/08Aircraft not otherwise provided for having multiple wings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64U30/10Wings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B64U30/296Rotors with variable spatial positions relative to the UAV body
    • B64U30/297Tilting rotors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/10Propulsion
    • B64U50/19Propulsion using electrically powered motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/30Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/32Supply or distribution of electrical power generated by fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U60/00Undercarriages
    • B64U60/70Movable wings, rotor supports or shrouds acting as ground-engaging elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/60UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons

Definitions

  • the invention relates to an ultralight aircraft according to the preamble of claim 1.
  • US 2005/0178879 A1 shows an ultralight aircraft with a central elongated conical hull from which four wings protrude from a central fuselage axis. At the ends of the four wings each have a rotor is arranged. The rotors form a normal to the central
  • Fuselage axis arranged rotor plane.
  • the fuselage and the wings form at a trailing edge a landing plane parallel to the rotor plane, with which the aircraft can land with a vertically erected fuselage on a ground surface.
  • Two opposing wings form a pair of wings, the rotors of the first pair of wings opposite to the
  • Rotate rotors of the second pair of wings The wing pairs are arranged perpendicular to each other. By varying a speed ratio of two rotors of one of the wing pairs, the aircraft can be pivoted about a transverse between the two rotors of the one pair of wings and the central fuselage axis arranged transverse axis. In a starting phase, the fuselage axis also points vertically upwards, so that the rotors generate a buoyancy.
  • the fuselage axis is in one
  • a further disadvantage is that the hull is elongated relative to the wings, so that the
  • DE 10 2006 019 300 A1 shows a high-decker with a wing pair arranged above a fuselage, which consists of a front wing and a rear wing.
  • a support frame with four propeller devices arranged, each having four propellers.
  • additional propellers are also located immediately beside the fuselage or a container that forms part of the fuselage.
  • GB 851 916 shows an aircraft designed as a delta-wing, which has two lateral wings, wherein in a fuselage of the aircraft
  • Main engines are arranged. Further, in the hull are two pairs
  • Auxiliary engines arranged, which can be moved to reinforce the propulsion in a lateral position arranged to the fuselage.
  • DE 1 939 338 A1 shows an aircraft powered by turbines.
  • turbines are arranged between the vertical stabilizers. The turbines are either between the
  • US 2008/0173769 A1 shows an aircraft with a fuselage, rotatable main wings, as well as a rear wing arrangement with two further, offset from the main wings arranged lateral
  • the main wings each have a rotor.
  • the rotors are each rotatably mounted about an axis extending along the longitudinal extent of the main wings.
  • the rear wings also have rotors, but these are not pivotable, but only cause stabilization of the aircraft.
  • US 5,419,514 A relates to a method for improving the stability of a vertical takeoff and landing craft.
  • the illustrated embodiment shows a front and a rear wing pair, wherein at the ends of the
  • Each wing is arranged a rotor.
  • the propulsion vectors of the individual rotors converge at a common point above the center of gravity of the aircraft. This is intended to increase the static stability of the aircraft during a climb phase.
  • the rotors are also pivotable about an axis along the longitudinal extent of the respective wings, so that the rotors in one
  • Forward flight can produce a propulsion.
  • the rotors are surrounded to protect pipe sections.
  • US 2006/0054739 A1 shows a jet engine operated aircraft, which is arranged by a plurality of mutually parallel
  • Jet engines is driven in an interior of the aircraft.
  • US 2007/0187547 shows an aircraft for lifting and transporting other aircraft.
  • the aircraft has wings or laterally projecting linkages, on each of which propellers are arranged for generating lift.
  • An ultralight aircraft is an aircraft with low takeoff weight.
  • the takeoff weight is preferably below 1000 kg and in particular below 500 kg.
  • An ultralight aircraft according to the invention for transporting loads has a fuselage in a central area. On the hull at least three individually controllable rotors are arranged, wherein the
  • the arrangement of the rotors on the fuselage advantageously results in a compact and stable construction.
  • the rotor axes are aligned parallel to a central longitudinal axis of the fuselage.
  • the longitudinal axis of the fuselage defines the longitudinal axis of the aircraft, with the longitudinal axis during straight-ahead flight.
  • the aircraft further comprises at least one first wing disposed on the fuselage extending from the fuselage in at least one direction away from the fuselage.
  • the at least one wing extends from the fuselage in two, preferably opposite directions away from the fuselage axis.
  • the at least one wing generates a portion of one during the flight
  • the hull also generates a portion of the buoyancy.
  • the rotors may be configured as part of a turbine instead of a propeller shape described above, wherein a compressor and a combustion chamber of a turbine are connected upstream, and the compressor and the turbine each have at least one rotor.
  • a vertical axis of the aircraft is perpendicular to the longitudinal and
  • Transverse axis of the aircraft Each defined as a main axis Longitudinal, transverse and vertical axes have their origin in a center of gravity of the aircraft.
  • another second wing is provided, wherein the wing is arranged parallel to the first wing.
  • the wing is arranged parallel to the first wing.
  • at least a portion of the second is during the flight
  • the hull is in the form of a hollow cylinder, preferably an elliptical hollow cylinder, or a hollow one
  • the prism shape has one over one
  • the prism shape has a hexagonal or octagonal cross section. This advantageously allows rotors symmetrically about one of the longitudinal axis and the vertical axis of the aircraft
  • spanned page level can be arranged.
  • the rotors rotate in each case in a rotor plane, wherein preferably at least two, particularly preferably all rotor planes lie in one plane.
  • the wings form a landing plane, with which landing plane the aircraft can land on a ground surface during a landing.
  • the wings are advantageously directed perpendicular to the ground surface.
  • the landing plane may also be arranged on the fuselage or on a transport container or extend over the fuselage and the wings.
  • the landing plane is preferably formed by arranged at the wing tips landing surfaces.
  • the landing level is by on the wings and / or formed the trunk of attached landing skids.
  • the transport container which is designed, for example, as a swivel container, can advantageously be brought into an appropriate position in the attitude or in the landing position, so that, in particular, a favorable loading and unloading can be combined with a flight-optimized position.
  • the wings are rigidly mounted to the hull, so that an arrangement of joints between the wings and the hull can be avoided.
  • a transition from a wholly or at least predominantly horizontal attitude in a vertical attitude and vice versa by pivoting about the transverse axis and / or longitudinal axis of the aircraft are made possible.
  • the rotors are preferably each of a
  • rotor blades of the rotors can be pivoted about an axis along their longitudinal extent.
  • an angle of attack of the rotor blades can be advantageously changed.
  • a rotor blade only has a small angle of attack during a movement counter to the direction of flight, so that an air resistance in the direction of flight is small.
  • rotor axes of the rotors are arranged in a landing position substantially perpendicular to the ground surface, so that the aircraft can preferably start vertically. This requires a minimum take-off or landing area.
  • the aircraft is in the hull a
  • Transport container mounted so that loads can be transported safely with the ultralight aircraft.
  • the transport container is arranged pivotably about at least one axis, preferably about two axes, in particular about three axes in the hull and thereby preferably articulated at least at a pivot point, so that the transport container advantageously over the duration of
  • Flight can be held in the same position relative to an environment and compensates for movements of the aircraft by pivoting relative to the fuselage.
  • movement-sensitive objects can advantageously also be transported, wherein centrifugal forces are advantageously compensated by the storage.
  • Inner wall disposed in an interior of the aircraft, wherein the transport container is mounted with a pivotable relative to the aircraft storage rod in the pivot bearing. It is possible only one
  • a cardanic suspension is preferably arranged in an interior space of the aircraft.
  • a latching device is provided at the articulation points, in which Einklinkvorides the transport container can be inserted and locked, so that if necessary, the appropriate equipment for a mission in the aircraft can be stowed quickly.
  • the transport container has a profile shape, preferably a penguin shape, so that the transport container in flight has a low air resistance.
  • the profile shape is formed by a rounded or flat-edged outer shell of the transport container, wherein during a straight-ahead flight preferably only flat edges, in particular no edges of the outer shell, are "in the wind.”
  • the penguin shape is a special profile shape, wherein a forwardly viewed in the direction of flight area of the transport container has a greater thickness relative to a rear portion of the transport container has, wherein the transport container in the rear region has a tapered and advantageously rounded trailing edge.
  • the thickness is defined as the height of the transport container.
  • a cable is provided in the aircraft, which can abseilen or pull up loads during the flight. As a result, the aircraft can advantageously take or deliver loads during a mission.
  • the cable is advantageously arranged in the transport container and pulls loads in an inner region of the transport container. This will be the
  • Profile resistance of the aircraft during forward flight advantageously not increased, since the outer shell of the transport container directs a flow of air around the loads to be transported.
  • the transport container is a
  • the wings are foldable, so that the aircraft occupies little space on the ground or during transport and the rotors and the transport container are advantageously protected.
  • a wing is divided into at least two wing regions, wherein joints between the at least two wing regions are arranged.
  • Wing area defined as the wing root and a fuselage facing away from the fuselage as a wing tip.
  • At least one control device is provided, which control device controls the rotational speeds of the individual controllable rotors, wherein the control device is preferably designed to be redundant.
  • Electric motors of the rotors are preferably electronically controlled by one or more common control devices electronically by engine speed control, so that the rotor speed is controlled.
  • the control of the aircraft is advantageously carried out by a remote control, wherein a receiver, which is preferably arranged in the fuselage, receives signals from an external control unit and forwards the signals to the at least one control unit for the rotors.
  • the control unit calculates from the signals rotational frequencies of the rotors.
  • the aircraft has an automatic flight control.
  • a data memory is provided in or on the aircraft, in which predefined flight routes, residence times and speeds can be stored.
  • at least one sensor by means of radio relay,
  • Satellite signals or a comparison of recorded by the at least one sensor images of the environment with stored Terrainarian the position of the aircraft are calculated by the controller. From this data, the controller calculates the rotational frequencies of the rotors.
  • the wing has a larger
  • the wing on a trailing edge on a reinforcement, so that the wing is not damaged in a landing.
  • a collision sensor is provided, which advantageously passes on data to the control unit and thus acts on the regulation of the rotors, so that collisions during the start, the Landing and flight with objects in an environment of the aircraft can be avoided.
  • the aircraft in an advantageous embodiment of the invention, the aircraft
  • Fuel cells wherein a filled with a fuel cell fluid tank of the fuel cell is also used as a lift generating the solid body of the aircraft.
  • the fuel cell fluid has a lower density than air.
  • FIG. 1a shows a first embodiment in a side view
  • Fig. 1b shows the first embodiment in a frontal view
  • Fig. 1c shows the first embodiment in an isometric view
  • Fig. 2a shows a second embodiment in a front view with extended wings
  • 3a shows a third embodiment in a front view with unfolded wings
  • 3b shows the third embodiment in a front view with folded wings
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment in a front view
  • Fig. 5 shows a fifth embodiment in a front view
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment in perspective
  • Fig. 7a shows a fuselage of an aircraft with a
  • Fig. 7b shows the fuselage of Fig. 9a in a floating position
  • Fig. 7c shows a fuselage of Fig. 9a in a floating position and extended cable.
  • FIGS. 1 a to 1c schematically show a double-decker shape of an aircraft 100 in a first exemplary embodiment.
  • two wings 120 fastened to a fuselage 110 of the aircraft 100 are an upper one
  • the wings 120 are arranged and have a greater profile thickness d in a wing root area 121 than in a wing tip area 122, as can be seen in FIG. 1 b and FIG. 1 c.
  • the wings 120 are arranged one above the other in a vertical direction Z of the aircraft, resulting in the double-decker shape, wherein the upper wing 120a is arranged in the vertical direction Z above the lower wing 120b.
  • the wings 120 are swept, i. Starting from the wing root region 121, the wings 120 are displaced along their span against a longitudinal direction X of the aircraft 100. This provides advantageous at high air velocities for a lower profile resistance of
  • Wing tip 122 provided with a landing surface 123, with which
  • Land surface 123 the aircraft 100 can touch down on a floor surface 1 during landing, advantageously without damaging the hull 1 0.
  • Land surface may preferably be cushioned against the wing 120 by a suspension, whereby rough landings and uneven
  • the wings 120 have a longitudinal extent X of the aircraft 100 seen in the profile longitudinal extent, which corresponds to a longitudinal extension of the fuselage 110.
  • the wings tips 122 connecting webs 124 are provided, which connecting webs 124, the two wings 120th
  • the connecting webs 124 are thin and lightweight plastic plates, but may also be metal plates extending in a plane perpendicular to a transverse direction Y.
  • the connecting webs 124 a transverse flow in the transverse direction Y is advantageously prevented, furthermore a stability of the increases both wings and edge vortex formation at the wing tips 120 at least reduced, so that the induced resistance of the aircraft 100 is advantageously reduced.
  • winglets may be provided on the wing tips 120, the winglets advantageously being integral with the wings
  • Connecting webs 124 are formed.
  • the hull 10 has a cuboid shape, wherein the cuboid shape of the
  • Hull 110 from a front view, as shown in Fig. 1b, viewed from the transverse extent of the wings 120 in a transverse direction Y is tilted by 45 °.
  • the aircraft has a symmetry about a running through a center of the cuboid longitudinal plane XZ.
  • the hull 110 has four planar fuselage walls 111, which together form the cuboid shape of the hull 110.
  • the fuselage walls 11 are each centrally connected to one of the two wings 120 fixed in a connecting portion 112. Further, the fuselage walls 111 are fixed at their ends 113 at right angles to the adjacent fuselage walls 111, thereby causing the
  • a rotor 130 is rotatably supported in each case by means of its rotor shaft 135, so that eight rotors 130 drive the aircraft 100.
  • the rotor shaft 135 is driven by an electric motor (not shown).
  • the electric motor is powered by a voltage source and powered by a
  • Control unit regulated.
  • the control unit regulates the rotational speeds of each individual rotor, so that an individual control of the rotors 130 is provided.
  • the rotors 130 each have four rotor blades 131, but alternatively the rotors 130 may also have two, three, five or more rotor blades 131.
  • the aircraft 100 functions as follows: In Fig. 1a, the aircraft 100 is shown in a start position.
  • Aircraft 110 is located on a bottom surface 1, wherein a longitudinal axis of the aircraft 100 is directed perpendicular to the bottom surface 1.
  • the control unit initiates a uniform rotation of the rotors 130 via the electric motors. In each case, two adjacent rotors 131 are rotated in opposite directions. This advantageously forces due to the rotation of a single rotor 131 through the
  • Rotation of the adjacent rotor 131 in a direction perpendicular to the longitudinal direction X act compensated. As the rotor blades 131 reach a critical speed, the rotors generate a lift strong enough to accelerate the aircraft 100 and lift it off the ground. If the aircraft has reached a desired cruising altitude, the control unit reduces the rotational speed of at least one lower rotor 131 seen in the vertical direction, so that this lower rotor 131 produces less propulsion, and thus buoyancy. As a result, a tilting moment about the transverse axis in the transverse direction Y is achieved so that the aircraft tilts about the transverse axis.
  • the rotational speed of an upper rotor 131 seen in the vertical direction Z can also be increased. If the aircraft 100 has reached an attitude in which the total propulsion of the rotors 130 no longer makes any contribution to the buoyancy, the aircraft 100 is in the attitude. In the attitude only carry the wings 120 and the fuselage 110 directly to the
  • Aircraft 100 in a direction about the transverse axis, so that the rotors again contribute to the buoyancy of the aircraft.
  • the tilting movement is completed when the rotors 130 produce the entire lift of the aircraft.
  • the total feed to the Weight of the aircraft to be adjusted so that a floating position of the aircraft 100 is achieved.
  • Fig. 2a shows a second embodiment of an aircraft 200, wherein as in Fig. 1a, 1b, the embodiment is a biplane shape.
  • Two wings 220a, 220b are arranged parallel to each other with an upper wing 220a disposed in a vertical direction Z above a lower wing 220b.
  • the wings 220a, 220b each have two joints 226 about which the wing tips 222 are pivotable.
  • the wing tips 222 of the upper wing 220a are pivotable in the vertical direction Z, while the wing tips 222 of the lower wing 220b in a direction opposite to the vertical direction Z are pivotable.
  • the aircraft 200 has a cuboid fuselage 210, which is identical to the fuselage 110 described in FIGS. 1a, 1b.
  • a transport container 240 is pivotally mounted, wherein the
  • Transport container 240 hinges 241 connected to the fuselage 210.
  • the transport container 240 has a hexagonal shape, wherein the hexagonal shape an interior 201 of the aircraft 200 is designed accordingly.
  • the function of the rotors 231 during takeoff, landing and flight is identical to the operation of the rotors 131 of the first one
  • the wings 220a, 220b can be folded down as shown in FIG. 2b, so that the aircraft 200 takes up less space during transport.
  • the transport container 240 pivots relative to the fuselage 210 during flight about a transverse axis Y of the aircraft 200 due to the hinges 241, so that the transport container 240 opposite
  • Figures 3a and 3b show a third embodiment of an aircraft 400 having an oval hull 410, an upper wing 420a, and a lower wing 420b.
  • the upper wing 420a has a larger wing 425a than the lower wing 420b with a wing 425b.
  • a lower wing root corresponds to the
  • Wing 420b At the two end edges 427 of an upper wing root 421 a, joints 426 are arranged, on which wing tips 422 a are pivotably articulated, wherein the upper wing 420 a, the upper
  • Wing root 421a and the two wing tips 422a includes.
  • rotors 430 are provided on the airfoil 425a
  • the fuselage has an elliptical shape, with two rotors 430 each being arranged above and below in a vertical direction Z of the aircraft 400 with respect to a transport container 440.
  • Transport container 440 has a hexagonal shape with two end edges being rigidly connected transversely with oval trunk 410.
  • An ellipse underlying the elliptical shape of the fuselage 410 has a large semiaxis in a vertical direction Z of the aircraft 400.
  • a large and a small half-axis of the ellipse of equal size so that a circular shape of the fuselage 410 results. It is also possible that a major half-axis of the ellipse of the elliptical hull 410 lies in a transverse direction Y of the aircraft 400.
  • the wing tips 422a are pivotable about the hinges 426 toward the fuselage, resulting in a square shape of the aircraft 400 as shown in FIG. 3b for easy transportation.
  • the aircraft 400 functions as follows:
  • the wing tips 422a of the upper wing 420a are unfolded and fixed to the wing root 421a. Then, the rotors 430 disposed on the wing roots 421a, 421b are started, thereby producing evenly distributed propulsion. Since there is load imbalance due to the weight of the upper wings, the rotors 430 disposed on the upper wing 420a must generate a greater thrust than the rotors 430 disposed on the lower wing 420b to prevent tilting of the aircraft 400 about a transverse axis Y. Alternatively, those in addition to the wing tips 422a
  • arranged rotors 430 are turned on to prevent the tilting by compensating the overturning moment. Tilting about the transverse axis to get from the floating position in the attitude takes place as in the first embodiment and the aircraft 100. For the transition to the attitude are in addition to the
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of an aircraft 600 with two parallel opposite wings 620 and one of a
  • Fuselage linkage 611 rigidly mounted in a wing root area 621 are arranged.
  • the wing root area 621 is connected to outer wing tips 622 of the wings 620 by hinges 626.
  • the wing tips 622 can be pivoted about the hinge axis of the joints 626.
  • an interior 614 of the trunk 610 is a
  • Transport container 640 arranged with hexagonal cross-section. Each two of the rods 613 converge at an articulation point 642 on a lateral edge 641 of the transport container 640, each of the rods 613 with the wing 620 to which it is attached forming an angle of 45 ° in a plane perpendicular to a longitudinal axis of the aircraft 600 includes.
  • the transport container 640 can pivot about the pivot point 642.
  • each wing root portion 621 there are disposed on each wing 620 two rotors 631a driven by an electric motor (not shown). Furthermore, in each case on one of the rods 613 of the fuselage linkage
  • a rotor 631 b arranged, wherein all the rotors 631 a, 631 b are arranged in a circle around a center of the fuselage circle portion 612, so that adjusts advantageously a uniform driving force distribution.
  • the aircraft 600 functions like the aircraft 100, with the
  • Wing tips 622 can be folded for transport.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of an aircraft 700, which aircraft has three wings 720 a, 720 b, 720 c, wherein the middle one Wing 720 b is divided into two halves and in a central region has a transport container 740.
  • the transport container 740 is rigidly attached to the wing 720 b.
  • the transport container 740 can also be pivoted to the wing 720b.
  • the three wings 720a, 720b, 720c are connected by a respective fuselage 710.
  • Each of the two hulls 710 consists of a circular hull portion 712 and a crossed to the wings 720 a, 720 b, 720 c in a 45 ° inclined position angled linkage 711 of two rods 713th
  • This design of the aircraft 700 with a triple Decker faces a
  • Biplane increased stability and more buoyant surfaces on.
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of an aircraft 800 with two superimposed delta wings 820, each having a substantially rectangular triangular shape in a transverse plane XY perpendicular to a vertical axis Z of the aircraft 800, wherein a vertex of the triangular shape with a right, preferably with a flat Angle in the longitudinal direction X at the front and in the transverse direction Y is arranged centrally.
  • the aircraft 800 is in an attitude or a
  • Aircraft 800 relate.
  • the two delta tag fins 820 are interconnected in a wing root area 821 of the delta wing 820 by a hull 810 and at two lateral tie bars 824 seen in the transverse direction Y, wherein a trailing edge 827 of the delta wing wings 820 is about three times larger
  • Transverse extent in the transverse direction Y has as the hull 810th Der
  • Wing root area 821 extends at trailing edge 827 measured approximately over a middle third 820a of a transverse extent of the delta wing 820.
  • the two connecting webs 824 are in each case at the trailing edge 827 an outer vertex of the triangular shape and thus increase the lateral stability of the Deltatrageriel 820, wherein forces are transmitted from one Deltatrageriel 820 on the other Deltatrageriel 820 in an imbalance of forces.
  • the hull 810 has an outer casing 811 designed as a circular cylinder, in the interior of which eight rotors 833 are arranged.
  • the delta tread wings 820 have a fold 828 extending in a substantially longitudinal direction X in the outer regions 822, the fold 828 also extending in the transverse direction Y from the midpoint 827a of an outer third of the trailing edge 827 to the central third 820a of the delta wing 820 ,
  • the fold 828 ends at an intersection of an outer edge of the wing root area 821 and a forward
  • the height of the fold 828 in the upright direction Z decreases from a maximum value at the trailing edge 822 until the height of the fold 828 is zero.
  • a transport container 840 In an interior of the hull 810 is a transport container 840
  • the landing and flight functions of the aircraft 800 correspond to the
  • Fig. 7a shows the hull 810 in a simplified schematic representation, wherein in an interior is shown schematically a cross section of the transport container 840 with an object to be transported.
  • the transport container has an outer shell 841, which in a plane XZ perpendicular to a transverse axis Y has a laminar profile, in particular a penguin profile.
  • the penguin profile on a lower side 842 and an upper side 843 opposite to the longitudinal direction X, initially shows a strongly increasing thickness in a front region 841a, then only a slightly increasing thickness in a central region 841b, and in a rear region 841c, which is itself extends over about half of the longitudinal extent of the transport container 840, one up to a tail of the penguin shape linearly decreasing thickness, wherein the bottom 842 and the top 843 in a rear curve 841 d merge into each other, so that a pressure difference between a flow along the bottom 842 and a flow along the
  • Top 843 can be steadily balanced.
  • the transport container 840 is articulated to the fuselage in a transition region from the middle region 841 b to the rear region 841 c at a fulcrum-forming fuselage rod 814.
  • an object to be transported 860 is indicated in an interior of the transport container 840.
  • the aircraft 800 is in an attitude, wherein the direction of flight is directed in a longitudinal direction X, so that the flow against the direction of flight flows around the aircraft 800.
  • the outer shell 841 of the transport container 840 is also flowed around, so that the transport container generates an overpressure on a lower side 842 and a negative pressure on an upper side 843 in the flow due to its penguin shape, so that the transport container contributes to a buoyancy of the aircraft 800.
  • the transport container 840 does not pivot so that the transport container 840 maintains its position and the hull 810 a
  • FIG. 7b shows the result of the relative movement of the transport container 840 around the fuselage 810 with the aircraft now in a hovering position.
  • the cable 870 has a cable 871, which cable 871 is fixed at one end to the rod 814 and at the other end to the underside 842 of the transport container 840 is articulated. From the floating layer can by the cable 871 a lower half 844 of the transport container 840th are released from an upper half 845 of the transport container 840 and lowered to a position shown in Fig. 7c.
  • FIGS. 7b and 7c can also be used in the other exemplary embodiments, wherein in each case the hull is advantageously hollow in the longitudinal direction. It is also possible to arrange at the trailing edges of the wings of the aircraft control flaps, which are drivable via an electric motor, via in each case an electric motor or via a motor-driven linkage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein ultraleichtes Luftfahrzeug (100) für einen Transport von Lasten, umfassend einen Rumpf (110), mindestens drei einzeln regelbare Rotoren (130), und zumindest ein an dem Rumpf angeordneter erster Tragflügel (120a), wobei Rotorachsen der Rotoren während eines Fluges in eine Flugrichtung (X) weisen. Ein Luftfahrzeug anzugeben, dass eine kompakte und leichte Bauweise aufweist und gegen Beschädigungen gut geschützt ist, wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Rotoren an dem Rumpf angeordnet sind.

Description

Ultraleichtes Luftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein ultraleichtes Luftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
US 2005/0178879 A1 zeigt ein ultraleichtes Luftfahrzeug mit einem zentralen länglichen kegelförmigen Rumpf, von dem vier Tragflügel von einer zentralen Rumpfachse fortweisend abstehen. An den Enden der vier Tragflügel ist jeweils ein Rotor angeordnet. Die Rotoren bilden eine normal zu der zentralen
Rumpfachse angeordnete Rotorebene. Der Rumpf und die Tragflügel bilden an einer Hinterkante eine zu der Rotorebene parallele Landefläche, mit der das Luftfahrzeug mit vertikal aufgerichtetem Rumpf auf einer Bodenfläche landen kann. Jeweils zwei gegenüberliegende Tragflügel bilden ein Tragflügelpaar, wobei die Rotoren des ersten Tragflügelpaares entgegengesetzt zu den
Rotoren des zweiten Tragflügelpaares rotieren. Die Tragflügelpaare sind senkrecht zueinander angeordnet. Durch Variation eines Drehzahlverhältnisses zweier Rotoren eines der Tragflügelpaare kann das Luftfahrzeug um eine zwischen den beiden Rotoren des einen Tragflügelpaares und zu der zentralen Rumpfachse senkrecht angeordnete Querachse geschwenkt werden. In einer Startphase weist die Rumpfachse ebenfalls vertikal nach oben, so dass die Rotoren einen Auftrieb erzeugen. Die Rumpfachse wird in einer
Übergangsphase um die Querachse gekippt, um schließlich in einer Flugphase horizontal ausgerichtet zu sein, wobei die Rotoren dann einen Vorwärtsschub erzeugen. Nachteilig sind die Rotoren exponiert an dem Luftfahrzeug
angeordnet, so dass während des Starts, der Landung oder sogar während des Fluges Beschädigungen bei Kontakt zu festen Objekten der Umgebung leicht auftreten können und das Luftfahrzeug ausfallgefährdet ist. Ferner nachteilig ist, dass der Rumpf länglich gegenüber den Tragflügeln ist, so dass der
Schwerpunkt des Luftfahrzeugs während des Starts oder der Landung weit von der Landefläche entfernt ist und so ein Kippen des Luftfahrzeug nachteilig begünstigt. Ferner nachteilig ist, dass der Rumpf geschlossen ist und kein
BESTÄTIGUNGSKOPIE Innenraum des Rumpfes vorgesehen ist, in dem Lasten transportiert werden können.
DE 10 2006 019 300 A1 zeigt einen Hochdecker mit einem über einem Rumpf angeordneten Tragflügelpaar, welches aus einem vorderen Tragflügel und einem hinteren Tragflügel besteht. In der Dachebene des Flugzeugs ein Traggestell mit vier Propellereinrichtungen angeordnet, welche jeweils vier Propeller aufweisen. Zur Unterstützung eines Starts und einer Landung sind ferner Zusatzpropeller unmittelbar seitlich neben dem Rumpf bzw. einem Container, der ein Teil des Rumpfes darstellt, angeordnet.
GB 851 916 zeigt ein als Deltaflügler ausgebildetes Luftfahrzeug, welches zwei seitliche Tragflügel aufweist, wobei in einem Rumpf des Flugzeugs
Haupttriebwerke angeordnet sind. Ferner sind in dem Rumpf zwei Paar
Hilfstriebwerke angeordnet, die zur Verstärkung des Vortriebs in eine seitliche zu dem Rumpf angeordnete Position verfahren werden können. Um die
Turbinen mit Luft zu versorgen, sind Lufteinlassschächte, die in einen vorderen Bereich des Rumpfes münden, vorgesehen. DE 1 939 338 A1 zeigt ein durch Turbinen angetriebenes Luftfahrzeug. An einem im wesentlichen tropfenförmigen Rumpf sind seitlich zwei gepfeilte Tragflügel mit Querrudern angebracht und in einem hinteren Bereich zwei parallel zueinander verlaufende Seitenleitwerke mit Seitenrudern angeordnet. In dem hinteren Bereich des Rumpfes sind zwischen den Seitenleitwerken Turbinen angeordnet. Die Turbinen sind entweder zwischen den
Seitenleitwerken als Reihe aneinandergeordnet oder in den Rumpf
eingelassen, wobei Lufteinlässe in einen vorderen Bereich des Rumpfes münden. US 2008/0173769 A1 zeigt ein Luftfahrzeug mit einem Rumpf, drehbaren Haupttragflächen, sowie eine hinteren Tragflächenanordnung mit zwei weiteren, zu den Hauptragflächen versetzt angeordneten seitlichen
Tragflächen. Die Hauptragflächen weisen jeweils einen Rotor auf. Die Rotoren sind jeweils um eine entlang der Längserstreckung der Haupttragflächen verlaufende Achse drehbar gelagert. Die hinteren Tragflächen weisen ebenfalls Rotoren, diese sind allerdings nicht schwenkbar, sondern bewirken lediglich eine Stabilisierung des Luftfahrzeugs.
US 5,419,514 A betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Stabilität eines vertikalen Start- und Landeluftfahrzeug. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt ein vorderes und ein hinteres Tragflügelpaar, wobei an den Enden der
Tragflügel jeweils ein Rotor angeordnet ist. Hierzu wird vorgeschlagen, die Vortriebsvektoren der einzelnen Rotorn in einem gemeinsamen Punkt über dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs zusammenlaufen zu lassen. Hierdurch soll die statische Stabilität des Luftfahrzeugs während einer Steigphase erhöht werden. Die Rotoren sind ferner um eine Achse entlang der Längserstreckung der entsprechenden Flügel verschwenkbar, so dass die Rotoren in einem
Vorwärtsflug einen Vortrieb erzeugen können. Die Rotoren werden zum Schutz von Rohrstücken umgeben.
US 2006/0054739 A1 zeigt ein Strahltriebwerk betriebenes Luftfahrzeug, welches durch eine Vielzahl an parallel zueinander angeordneten
Strahltriebwerken in einem Inneren des Luftfahrzeugs angetrieben wird.
US 2007/0187547 zeigt ein Luftfahrzeug zum Heben und Transportieren von anderen Luftfahrzeugen. Das Luftfahrzeug weist hierzu Flügel oder seitlich abragende Gestänge auf, an denen jeweils Propeller zur Auftriebserzeugung angeordnet sind.
Unter einem ultraleichten Luftfahrzeug versteht man ein Luftfahrzeug mit geringem Startgewicht. Das Startgewicht liegt dabei vorzugsweise unter 1000 kg und insbesondere unter 500 kg.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Luftfahrzeug anzugeben, das eine kompakte und leichte Bauweise aufweist und gegen Beschädigungen gut geschützt ist und das mittels mehrerer Rotoren besonders leise betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird von einem Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes ultraleichtes Luftfahrzeug für einen Transport von Lasten weist in einem mittleren Bereich einen Rumpf auf. An dem Rumpf sind mindestens drei einzeln regelbare Rotoren angeordnet, wobei die
Rotorachsenen der Rotoren während eines Fluges in eine Flugrichtung weisen und während eines Starts oder einer Landung senkrecht zu einer Bodenfläche ausgerichtet sind. Durch die Anordnung der Rotoren an dem Rumpf ergibt sich vorteilhaft eine kompakte und stabile Bauweise. Vorzugsweise sind die Rotorachsen parallel zu einer zentralen Längsachse des Rumpfes ausgerichtet. Die Längsachse des Rumpfes definiert die Längsachse des Luftfahrzeugs, wobei die Längsachse während eines Geradeausflugs in Flugrichtung zeigt. Das Luftfahrzeug umfasst ferner zumindest einen an dem Rumpf angeordneten ersten Tragflügel, der sich von dem Rumpf aus in zumindest eine Richtung von dem Rumpf weg erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich der zumindest eine Tragflügel von dem Rumpf aus in zwei, vorzugsweise entgegengesetzte Richtungen von der Rumpfachse fort. Dadurch werden der Rumpf und die Rotoren durch den Tragflügel zumindest in
Erstreckungsrichtung des Tragflügels vor Beschädigungen geschützt. Der zumindest eine Tragflügel erzeugt während des Fluges einen Anteil eines
Auftriebs. Der Rumpf erzeugt dabei ebenfalls einen Anteil des Auftriebs. Die Rotoren können anstelle einer oben beschriebenen Propellerform auch als Teil einer Turbine ausgestaltet sein, wobei ein Verdichter und eine Brennkammer einer Turbine vorgeschaltet sind, und der Verdichter und die Turbine jeweils mindestens einen Rotor aufweisen.
Eine Hochachse des Luftfahrzeugs steht senkrecht zu der Längs- und
Querachse des Luftfahrzeugs. Die jeweils als eine Hauptachse definierten Längs-, Quer- und Hochachsen haben ihren Ursprung in einem Massenschwerpunkt des Luftfahrzeugs.
Vorzugsweise wird ein weiterer zweiter Tragflügel vorgesehen, wobei der Tragflügel parallel zu dem ersten Tragflügel angeordnet ist. Vorzugsweise befindet sich während des Fluges zumindest ein Abschnitt des zweiten
Tragflügels oberhalb oder unterhalb des ersten Tragflügels, so dass der zweite Tragflügel zusammen mit dem ersten Tragflügel einen Doppeldecker bildet. Dadurch wird gegenüber einem Einfachdecker bei gleich bleibender
Längserstreckung des Luftfahrzeugs vorteilhaft eine zu einem Auftrieb beitragende Fläche vergrößert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rumpf als eine Hohlzylinderform, vorzugsweise als eine elliptische Hohlzylinderform, oder als eine hohle
Prismaform ausgeführt. Die Prismaform weist einen über eine
Längserstreckung des Rumpfes prismatischen und vorzugsweise konstanten Querschnitt auf. Vorzugsweise weist die Prismaform einen hexagonalen oder oktogonalen Querschnitt auf. Dadurch können vorteilhaft Rotoren symmetrisch um eine von der Längsachse und der Hochachse des Luftfahrzeugs
aufgespannten Seitenebene angeordnet werden. Die Rotoren rotieren jeweils in einer Rotorebene, wobei vorzugsweise zumindest zwei, besonders bevorzugt alle Rotorebenen in einer Ebene liegen.
Vorzugsweise bilden die Tragflügel eine Landeebene, mit welcher Landeebene das Luftfahrzeug bei einer Landung auf einer Bodenfläche aufsetzen kann. In einer Landeposition sind dabei vorteilhaft die Tragflügel senkrecht zu der Bodenfläche gerichtet. Dadurch werden der Rumpf und die Rotoren bei einer Landung bzw. einem Start sicher vor Beschädigungen, z.B. durch Kippen des Luftfahrzeugs oder durch seitliche Kollision, geschützt. Alternativ kann die Landeebene auch an dem Rumpf oder an einem Transportbehälter angeordnet sein oder sich über den Rumpf und die Tragflügel erstrecken. Die Landeebene ist vorzugsweise durch an den Tragflügelspitzen angeordnete Landeflächen gebildet. Alternativ dazu ist die Landeebene durch an den Tragflügeln und/oder dem Rumpf befestigter Landekufen gebildet. Der Transportbehälter, der beispielsweise als Schwenkcontainer ausgebildet ist, kann vorteilhaft in der Fluglage bzw. in der Landeposition jeweils in eine entsprechende Stellung gebracht werden, so dass insbesondere ein günstiges Be- und Entladen sich mit einer flugoptimierten Lage kombinieren lässt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Luftfahrzeugs sind die Tragflügel starr an dem Rumpf montiert, so dass eine Anordnung von Gelenken zwischen den Tragflügeln und dem Rumpf vermieden werden kann.
Vorzugsweise kann durch Rotieren mit unterschiedlichen Drehzahlen der regelbaren Rotoren ein Übergang von einer ganz oder zumindest überwiegend horizontalen Fluglage in eine vertikale Fluglage und umgekehrt durch ein Verschwenken um die Querachse und/oder Längsachse des Luftfahrzeugs ermöglicht werden. Die Rotoren werden bevorzugt jeweils von einem
Elektromotor angetrieben.
Vorzugsweise können Rotorblätter der Rotoren um eine Achse entlang ihrer Längserstreckung verschwenkt werden. Dadurch kann ein Anstellwinkel der Rotorblätter vorteilhaft geändert werden. Beispielsweise weist bei einer Flugrichtung in der Rotorblattebene ein Rotorblatt bei einer Bewegung entgegen der Flugrichtung nur einen geringen Anstellwinkel auf, so dass ein Luftwiderstand in Flugrichtung gering ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Rotorachsen der Rotoren in einer Landeposition im Wesentlichen senkrecht zu der Bodenfläche angeordnet, so dass das Luftfahrzeug bevorzugt senkrecht starten kann. Dadurch wird eine minimale Start- bzw. Landefläche benötigt. In einer bevorzugten Weiterbildung des Luftfahrzeugs ist in dem Rumpf ein
Transportbehälter montiert, so dass Lasten mit dem ultraleichten Luftfahrzeug sicher transportiert werden können. Bevorzugt ist der Transportbehälter um zumindest eine Achse, vorzugsweise um zwei Achsen, insbesondere um drei Achsen schwenkbar in dem Rumpf angeordnet und dabei vorzugsweise zumindest an einem Anlenkpunkt angelenkt, so dass der Transportbehälter vorteilhaft über die Dauer eines
Fluges in der gleichen Lage relativ zu einer Umgebung gehalten werden kann und Bewegungen des Luftfahrzeugs durch ein Verschwenken relativ zu dem Rumpf ausgleicht. Dadurch können vorteilhaft auch bewegungsempfindliche Objekte transportiert werden, wobei vorteilhaft Fliehkräfte durch die Lagerung ausgeglichen werden. Bei einer Verschwenkbarkeit um eine Achse werden vorzugsweise zwei Schwenklager gegenüberliegend an einer seitlichen
Innenwand in einem Innenraum des Luftfahrzeugs angeordnet, wobei der Transportbehälter mit einem gegenüber dem Luftfahrzeug schwenkbaren Lagerstab in dem Schwenklager gelagert ist. Es ist möglich, nur ein
Schwenklager vorzusehen. Bei Vorsehen einer Verschwenkbarkeit um drei Achsen wird vorzugsweise eine kardanische Aufhängung in einem Innenen- raum des Luftfahrzeugs angeordnet. Vorteilhaft ist an den Anlenkpunkten eine Einklinkvorrichtung vorgesehen, in welche Einklinkvorrichtung der Transportbehälter eingeschoben und arretiert werden kann, so dass im Bedarfsfall schnell die entsprechende Ausrüstung für eine Mission in dem Luftfahrzeug verstaut werden kann.
Vorzugsweise weist der Transportbehälter eine Profilform auf, vorzugsweise eine Pinguinform, so dass der Transportbehälter im Flug einen geringen Luftwiderstand aufweist. Dadurch können vorteilhaft größere Lasten bei geringem Energiebedarf transportiert werden. Die Profilform wird durch eine abgerundete oder flachkantige Außenhülle des Transportbehälters gebildet, wobei während eines Geradeausflugs vorzugsweise nur flache Kanten, insbesondere keine Kanten der Außenhülle„im Wind" liegen. Dadurch wird der Profilwiderstand des Transportbehälters und damit auch des gesamten
Luftfahrzeugs vorteilhaft reduziert. Die Pinguinform ist eine spezielle Profilform, wobei ein in Flugrichtung betrachtet vorderer Bereich des Transportbehälters eine größere Dicke gegenüber einem hinteren Bereich des Transportbehälters aufweist, wobei der Transportbehälter in dem hinteren Bereich eine spitz zulaufende und vorteilhaft abgerundete Hinterkante aufweist. Die Dicke ist dabei als die Höhe des Transportbehälters definiert. Vorteilhaft ist in dem Luftfahrzeug ein Seilzug vorgesehen, der Lasten während des Fluges abseilen oder heraufziehen kann. Dadurch kann das Luftfahrzeug vorteilhaft während einer Mission Lasten aufnehmen oder abgeben. Der Seilzug ist dabei vorteilhaft in dem Transportbehälter angeordnet und zieht Lasten in einen Innenbereich des Transportbehälters. Dadurch wird der
Profilwiderstand des Luftfahrzeugs während des Vorwärtsfluges vorteilhaft nicht erhöht, da die Außenhülle des Transportbehälters eine Luftströmung um die zu tranportierenden Lasten lenkt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Transportbehälter eine
Fahrgastzelle, so dass das Luftfahrzeug Personen transportieren kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Tragflügel faltbar, so dass das Luftfahrzeug am Boden oder bei Transport wenig Platz einnimmt und die Rotoren sowie der Transportbehälter vorteilhaft geschützt sind. Dabei ist ein Tragflügel in zumindest zwei Tragflügelbereiche unterteilt, wobei Gelenke zwischen den zumindest zwei Tragflügelbereichen angeordnet sind. Um
Gelenkachsen der Gelenke sind die zumindest zwei Tragflügelbereiche relativ zueinander verschwenkbar. Dabei ist ein dem Rumpf zugeordneter
Tragflügelbereich als Tragflügelwurzel und ein dem Rumpf abgewandter Tragflügelbereich als Tragflügelspitze definiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Steuergerät vorgesehen, welches Steuergerät die Drehzahlen der einzelnen regelbaren Rotoren regelt, wobei das Steuergerät vorzugsweise redundant ausgeführt ist. Die
Elektromotoren der Rotoren werden dabei vorzugsweise von jeweils einem oder einem oder mehreren gemeinsamen Steuergeräten einzeln elektronisch durch Motordrehzahlsteuerung geregelt, so dass die Rotordrehzahl geregelt wird. Die Steuerung des Luftfahrzeuges erfolgt vorteilhaft durch eine Fernsteuerung, wobei ein Empfänger, der vorzugsweise in dem Rumpf angeordnet ist, Signale einer externen Steuereinheit empfängt und die Signale an das zumindest eine Steuergerät für die Rotoren weitergibt. Das Steuergerät berechnet aus den Signalen Rotationsfrequenzen der Rotoren. Alternativ oder ergänzend dazu weist das Luftfahrzeug eine automatische Flugsteuerung auf. Dazu ist in oder an dem Luftfahrzeug ein Datenspeicher vorgesehen, in dem vorgegebene Flugrouten, Aufenthaltsdauern und Geschwindigkeiten gespeichert werden können. Ferner kann durch zumindest einen Sensor mittels Richtfunk,
Satellitensignalen oder einem Abgleich von durch den zumindest einen Sensor erfassten Aufnahmen der Umgebung mit gespeicherten Terraindaten die Position des Luftfahrzeugs von dem Steuergerät berechnet werden. Aus diesen Daten berechnet das Steuergerät die Rotationsfrequenzen der Rotoren.
Vorteilhaft können so auf das Flugzeug plötzlich auftretende wirkende Kräfte ausgeglichen werden und eine stabile Fluglage erreicht werden. Durch eine redundante Ausgestaltung der Elektronik durch zumindest funktional doppelt vorhandene Komponenten wird vorteilhaft die Wahrscheinlichkeit für einen Totalausfall des Luftfahrzeugs reduziert. Die Eingabe der Daten auf dem Datenspeicher erfolgt über Bussysteme mit Eingabegeräten oder
austauschbaren Datenträgern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Tragflügel eine größere
Erstreckung in Richtung der Längsachse auf als der Rumpf. Dadurch kann der zumindest eine Tragflügel den Rumpf während einer Kollision vor
Beschädigung schützen.
Vorzugsweise weist der Tragflügel an einer Hinterkante eine Verstärkung auf, so dass der Tragflügel bei einer Landung nicht beschädigt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Luftfahrzeugs ist ein Kollisionssensor vorgesehen, der vorteilhaft Daten an das Steuergerät weitergibt und so auf die Regelung der Rotoren einwirkt, so dass Kollisionen während des Starts, der Landung und des Fluges mit Objekten in einer Umgebung des Luftfahrzeuges vermieden werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Luftfahrzeug
Brennstoffzellen auf, wobei ein mit einem Brennstoffzellenfluid gefüllter Tank der Brennstoffzellen gleichzeitig als Auftriebserzeugender Volumenkörper des Luftfahrzeugs dient. Dabei weist das Brennstoffzellenfluid eine geringere Dichte als Luft auf.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht, Fig. 1b zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht, Fig. 1c zeigt das erste Ausführungsbeispiel in isometrischer Ansicht Fig. 2a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht mit ausgestreckten Flügeln,
Fig. 2b zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht mit zusammengefalteten Flügeln,
Fig. 3a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht mit ausgefalteten Flügeln,
Fig. 3b zeigt das dritte Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht mit zusammengefalteten Flügeln,
Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht, Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel in einer Frontalansicht, Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 7a zeigt einen Rumpf eines Luftfahrzeuges mit einem
Transportbehälter in einer Fluglage und eingezogenem Seilzug,
Fig. 7b zeigt den Rumpf aus Fig. 9a in einer Schwebelage und
eingezogenem Seilzug, Fig. 7c zeigt einen Rumpf aus Fig. 9a in einer Schwebelage und ausgefahrenem Seilzug.
Fig. 1a bis Fig. 1c zeigen schematisch in einem ersten Ausführungsbeispiel eine Doppeldeckerform eines Luftfahrzeugs 100. Dabei sind zwei an einem Rumpf 110 des Luftfahzeugs 100 befestigte Tragflügel 120, ein oberer
Tragflügel 120a und ein unterer Tragflügel 120b, parallel zueinander
angeordnet und weisen in einem Tragflügelwurzelbereich 121 eine größere Profildicke d auf als in einem Tragflügelspitzenbereich 122, wie in Fig. 1 b und Fig. 1c zu erkennen ist. Die Tragflügel 120 sind in einer Hochrichtung Z des Luftfahrzeugs übereinander angeordnet, so dass sich die Doppeldeckerform ergibt, wobei der obere Tragflügel 120a in Hochrichtung Z über dem unteren Tragflügel 120b angeordnet ist. Die Tragflügel 120 sind gepfeilt, d.h. von dem Tragflügelwurzelbereich 121 ausgehend sind die Tragflügel 120 entlang ihrer Spannweite entgegen einer Längsrichtung X des Luftfahrzeuges 100 verschoben. Dies sorgt vorteilhaft bei hohen Luftgeschwindigkeiten für einen geringeren Profilwiderstand des
Luftfahrzeugs 100. Daneben ist aufgrund der Pfeilung vorteilhaft die
Tragflügelspitze 122 mit einer Landefläche 123 versehen, mit welcher
Landfläche 123 das Luftfahrzeug 100 bei der Landung auf einer Bodenfläche 1 aufsetzen kann, vorteilhaft ohne den Rumpf 1 0 zu beschädigen. Die
Landfläche kann dabei vorzugsweise gegenüber dem Tragflügel 120 durch eine Federung abgefedert sein, wodurch unsanfte Landungen und unebenes
Gelände ausgeglichen werden können. In dem Tragflügelwurzelbereich 121 weisen die Tragflügel 120 eine in Längsrichtung X des Luftfahrzeugs 100 gesehene Profillängserstreckung auf, die einer Längserstreckung des Rumpfes 110 entspricht. An den Tragflügelspitzen 122 sind Verbindungsstege 124 vorgesehen, welche Verbindungsstege 124 die beiden Tragflügel 120
verbinden. Die Verbindungsstege 124 sind dünne und leichte Kunststoffplatten, können aber auch Metallbleche sein, die sich in einer Ebene senkrecht zu einer Querrichtung Y erstrecken. Durch die Verbindungsstege 124 wird vorteilhaft eine Querströmung in die Querrichtung Y unterbunden, ferner eine Stabilität der beiden Tragflügel erhöht und Randwirbelbildung an den Tragflügelspitzen 120 zumindest reduziert, so dass der induzierte Widerstand des Luftfahrzeugs 100 vorteilhaft verringert wird. Alternativ oder ergänzend können Winglets an den Tragflügelspitzen 120 vorgesehen sein, wobei die Winglets vorteilhaft einstückig mit den
Verbindungsstegen 124 ausgebildet sind.
Der Rumpf 10 weist eine Quaderform auf, wobei die Quaderform des
Rumpfes 110 von einer Frontansicht, wie in Fig. 1b dargestellt, aus betrachtet gegenüber der Quererstreckung der Tragflügel 120 in eine Querrichtung Y um 45° gekippt ist. Das Luftfahrzeug weist dabei eine Symmetrie um eine durch einen Mittelpunkt der Quaderform verlaufende Längsebene XZ auf. Der Rumpf 110 weist vier ebene Rumpfwände 111 auf, die gemeinsam die Quaderform des Rumpfes 110 bilden. Die Rumpfwände 11 sind jeweils mittig mit einem der beiden Tragflügel 120 fest in einem Verbindungsabschnitt 112 verbunden. Ferner sind die Rumpfwände 111 an ihren Enden 113 mit den benachbarten Rumpfwänden 111 rechtwinklig fest verbunden, wobei sich dadurch die
Quaderform ergibt.
In einem Bereich der verbundenen Enden 113 sowie der Verbindungsabschnitte 112 ist jeweils ein Rotor 130 mittels seiner Rotorwelle 135 drehbar gelagert, so dass acht Rotoren 130 das Luftfahrzeug 100 antreiben. Die Rotorwelle 135 wird durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben. Der Elektromotor wird von einer Spannungsquelle mit Strom versorgt und durch eine
Steuereinheit geregelt. Die Steuereinheit regelt dabei die Drehzahlen jedes einzelnen Rotors, so dass eine individuelle Ansteuerung der Rotoren 130 vorgesehen ist. Die Rotoren 130 weisen jeweils vier Rotorblätter 131 auf, alternativ können die Rotoren 130 aber auch zwei, drei, fünf oder mehr Rotorblätter 131 aufweisen.
Das Luftfahrzeug 100 funktioniert wie folgt: In Fig. 1a ist das Luftfahrzeug 100 in einer Startposition gezeigt. Das
Luftfahrzeug 110 befindet sich dabei auf einer Bodenfläche 1 , wobei eine Längsachse des Luftfahrzeugs 100 senkrecht zu der Bodenfläche 1 gerichtet ist. Das Steuergerät veranlasst über die Elektromotoren eine gleichmäßige Drehung der Rotoren 130. Dabei werden jeweils zwei benachbarte Rotoren 131 in jeweils entgegengesetzter Richtung gedreht. Dadurch werden vorteilhaft Kräfte, die aufgrund der Drehung eines einzelnen Rotors 131 durch die
Drehung des benachbarten Rotors 131 in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung X wirken, kompensiert. Erreichen die Rotorblätter 131 eine kritische Geschwindigkeit, so erzeugen die Rotoren einen Auftrieb, der stark genug ist, das Luftfahrzeug 100 zu beschleunigen und vom Boden abheben zu lassen. Hat das Luftfahrzeug eine gewünschte Reisehöhe erreicht, so reduziert das Steuergerät die Drehzahl zumindest eines in Hochrichtung gesehenen unteren Rotors 131 , so dass dieser untere Rotor 131 weniger Vortrieb - und damit Auftrieb - erzeugt. Dadurch wird ein Kippmoment um die Querachse in Querrichtung Y erreicht, so dass das Fluggerät um die Querachse kippt.
Alternativ kann auch die Drehzahl eines in Hochrichtung Z gesehenen oberen Rotors 131 erhöht werden. Hat das Luftfahrzeug 100 eine Fluglage erreicht, in der der Gesamtvortrieb der Rotoren 130 keinen Anteil mehr an der Auftriebskraft leistet, befindet sich das Luftfahrzeug 100 in der Fluglage. In der Fluglage tragen nur noch die Tragflügel 120 sowie der Rumpf 110 direkt zu der
Auftriebskraft bei, wobei der Auftrieb abhängig ist von der
Vortriebsgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs 100 und damit indirekt von der Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren 131.
Um von der Fluglage in eine Schwebelage zu gelangen, wird zumindest die Drehzahl eines der oberen Rotoren 130 reduziert, so dass sich ein Kippmoment um die Querachse des Luftfahrzeugs 100 ergibt. Dadurch kippt das
Luftfahrzeug 100 in eine Richtung um die Querachse, so dass die Rotoren wieder einen Anteil am Auftrieb des Luftfahrzeugs leisten. Die Kippbewegung ist beendet, wenn die Rotoren 130 den gesamten Auftrieb des Luftfahrzeugs erzeugen. Durch eine Drehzahlregelung kann der Gesamtvorschub an das Gewicht des Luftfahrzeugs angepasst werden, so dass eine Schwebelage des Luftfahrzeugs 100 erreicht wird.
Durch die oben beschriebene Flugregelung mittels Anpassen der Rotor- drehzahlen durch das Steuergerät kann das Luftfahrzeug 100 ohne Ruder gesteuert werden. Vorteilhaft können aber zur Unterstützung von Flugmanövern Ruder an den Tragflügeln angeordnet werden, so dass eine Beweglichkeit des Luftfahrzeugs 100 noch einmal gesteigert wird. Aus der Schwebelage kann das Luftfahrzeug 100 durch Verringerung des Vorschubs kontrolliert und sanft auf der Bodenfläche 1 aufsetzen. Dazu wird die Drehzahl aller Rotoren 130 gleichmäßig reduziert, bis die Rotoren 130 nur noch einen Vorschub erzeugen, der gerade kleiner ist als das Gewicht des Luftfahrzeugs 100.
Fig. 2a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs 200, wobei wie in Fig. 1a, 1 b die Ausführungsform eine Doppeldeckerform ist. Zwei Tragflügel 220a, 220b sind parallel zueinander angeordnet, wobei ein oberer Tragflügel 220a in eine Hochrichtung Z oberhalb eines unteren Tragflügels 220b angeordnet ist.
Die Tragflügel 220a, 220b weisen jeweils zwei Gelenke 226 auf, um die die Flügelspitzen 222 verschwenkbar sind. Die Flügelspitzen 222 des oberen Tragflügels 220a sind in die Hochrichtung Z verschwenkbar, während die Tragflügelspitzen 222 des unteren Tragflügels 220b in einer Richtung entgegengesetz der Hochrichtung Z verschwenkbar sind.
Das Luftfahrzeug 200 weist einen Quaderförmigen Rumpf 210 auf, der identisch zu dem in Fig. 1a, 1 b beschriebenen Rumpf 110 ist. In dem Rumpf 210 ist ein Transportbehälter 240 verschwenkbar angeordnet, wobei der
Transportbehälter 240, Drehgelenke 241 mit dem Rumpf 210 verbunden ist. Der Transportbehälter 240 weist eine hexagonale Form auf, wobei die hexagonale Form einem Innenraum 201 des Luftfahrzeugs 200 entsprechend gestaltet ist.
Die Funktion der Rotoren 231 während des Starts, der Landung und des Fluges identisch zu der Funktionsweise der Rotoren 131 des ersten
Ausführungsbeispiel ist:
Soll das Luftfahrzeug 200 transportiert werden, so können die Tragflügel 220a, 220b wie in Fig. 2b dargestellt abgefaltet werden, so dass das Luftfahrzeug 200 bei einem Transport weniger Raum einnimmt.
Der Transportbehälter 240 verschwenkt sich gegenüber dem Rumpf 210 während des Fluges um eine Querachse Y des Luftfahrzeugs 200 aufgrund der Drehgelenke 241 , so dass der Transportbehälter 240 gegenüber einer
Bodenfläche 1 stets, von temporär auftretenden Verschwenkungen abgesehen, die gleiche Neigung aufweist. Dadurch können vorteilhaft
bewegungsempfindliche Objekte innerhalb des Transportbehälters 240 sicher transportiert werden. Fig. 3a und 3b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs 400, mit einem ovalen Rumpf 410, einem oberen Tragflügel 420a und einem unteren Tragflügel 420b. Der obere Tragflügel 420a hat dabei eine größere Tragfläche 425a als der untere Tragflügel 420b mit einer Tragfläche 425b. Als Tragfläche wird hier die während eines Geradeausflugs einem höheren Druck ausgesetzte Tragflügelseite bezeichnet. Eine untere Flügelwurzel entspricht dabei dem
Tragflügel 420b. An den beiden Endkanten 427 einer oberen Tragflügelwurzel 421a sind Gelenke 426 angeordnet sind, an denen Tragflügelspitzen 422a schwenkbar angelenkt sind, wobei der obere Tragflügel 420a die obere
Tragflügelwurzel 421a sowie die beiden Tragflügelspitzen 422a umfasst. An den Tragflügelspitzen 422a sind an der Tragfläche 425a Rotoren 430
angeordnet, die von Haltern (nicht gezeigt) an der Tragfläche 425a befestigt sind. Vorliegend sind an jeder Flügelspitze 422a des Tragflügels 420a 2
Rotoren angeordnet. Der Rumpf weist eine elliptische Form auf, wobei jeweils zwei Rotoren 430 oberhalb und unterhalb in eine Hochrichtung Z des Luftfahrzeugs 400 gegenüber einem Transportbehälter 440 angeordnet sind. Der
Transportbehälter 440 weist eine hexagonale Form auf, wobei zwei Endkanten in Querrichtung starr mit dem ovalen Rumpf 410 verbunden sind.
Eine der elliptischen Form des Rumpfes 410 zugrunde liegende Ellipse weist eine große Halbachse in eine Hochrichtung Z des Luftfahrzeugs 400 auf.
Alternativ dazu ist es möglich, eine große und eine kleine Halbachse der Ellipse gleich groß auszuführen, so dass sich eine Kreisform des Rumpfes 410 ergibt. Es ist auch möglich, dass eine große Halbachse der Ellipse des elliptischen Rumpfes 410 in einer Querrichtung Y des Luftfahrzeugs 400 liegt. Die Flügelspitzen 422a sind um die Gelenke 426 in Richtung auf den Rumpf verschwenkbar, so dass sich eine wie in Fig. 3b gezeigte quadratische Form des Luftfahrzeugs 400 für einen einfachen Transport ergibt.
Das Luftfahrzeug 400 funktioniert wie folgt:
Für den Start werden die Tragflügelspitzen 422a des oberen Tragflügels 420a ausgefaltet und an der Flügelwurzel 421a fixiert. Dann werden die an den Tragflügelwurzeln 421a, 421b angeordneten Rotoren 430 gestartet, wobei ein gleichmäßig verteilter Vortrieb erzeugt wird. Da aufgrund des Gewichts der oberen Tragflügel ein Lastenungleichgewicht vorliegt, müssen die an dem oberen Tragflügel 420a angeordneten Rotoren 430 einen höheren Schub erzeugen als die an dem unteren Tragflügel 420b angeordneten Rotoren 430, um ein Kippen des Luftfahrzeugs 400 um eine Querachse Y zu verhindern. Alternativ können auch die zusätzlich an den Tragflügelspitzen 422a
angeordneten Rotoren 430 eingeschaltet werden, um das Kippen durch ausgleichen des Kippmoments zu verhindern. Ein Kippen um die Querachse, um von der Schwebelage in die Fluglage zu gelange erfolgt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem Luftfahrzeug 100. Zum Übergang in die Fluglage werden die zusätzlich an den
Tragflügelspitzen 422a angeordneten Rotoren 430 eingeschaltet, um
zusätzlichen Schub zu erzeugen.
Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs 600 mit zwei parallel gegenüberliegenden Tragflügeln 620 und einem aus einem
Rumpfgestänge 611 und einem Rumpfkreisabschnitt 612 bestehenden Rumpf 610, wobei die beiden Tragflügel 620 an jeweils zwei Stangen 613 des
Rumpfgestänges 611 starr befestigt in einem Tragflügelwurzelbereich 621 angeordnet sind. Der Tragflügelwurzelbereich 621 ist mit außen liegenden Tragflügelspitzen 622 der Tragflügel 620 durch Gelenke 626 verbunden. Dabei können die Tragflügelspitzen 622 um die Gelenkachse der Gelenke 626 verschwenkt werden. In einem Innenraum 614 des Rumpfes 610 ist ein
Transportbehälter 640 mit hexagonalem Querschnitt angeordnet. Jeweils zwei der Stangen 613 laufen an einem Anlenkpunkt 642 an einer seitlichen Kante 641 des Transportbehälters 640 zusammen, wobei jede der Stangen 613 mit dem Tragflügel 620, an dem sie befestigt ist, einen Winkel von 45° in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse des Luftfahrzeugs 600 einschließt. Der Transportbehälter 640 kann um den Anlenkpunkt 642 schwenken.
In dem Flügelwurzelbereich 621 sind an jedem Tragflügel 620 zwei Rotoren 631a angeordnet, die von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben werden. Ferner sind jeweils an einer der Stangen 613 des Rumpfgestänges
611 ein Rotor 631 b angeordnet, wobei alle Rotoren 631a, 631b kreisförmig um einen Mittelpunkt des Rumpfkreisabschnitts 612 angeordnet sind, so dass sich vorteilhaft eine gleichmäßige Vortriebskraftverteilung einstellt.
Das Luftfahrzeug 600 funktioniert wie das Luftfahrzeug 100, wobei die
Tragflügelspitzen 622 für einen Transport gefaltet werden können.
Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs 700, welches Luftfahrzeug drei Tragflügel 720a, 720b, 720c aufweist, wobei der mittlere Tragflügel 720b in zwei Hälften unterteilt ist und in einem mittleren Bereich einen Transportbehälter 740 aufweist. Der Transportbehälter 740 ist dabei starr an dem Tragflügel 720b befestigt. Alternativ dazu kann der Transportbehälter 740 auch an dem Tragflügel 720b schwenkbar angelenkt sein. In einem in Querrichtung y gesehenen seitlichen Bereich sind die drei Tragflügel 720a, 720b, 720c durch jeweils einen Rumpf 710 verbunden. Jeder der beiden Rümpfe 710 besteht aus einem kreisförmigen Rumpfabschnitt 712 und einem überkreuzten zu den Tragflügeln 720a, 720b, 720c in einer 45°-Schräglage angewinkelten Gestänge 711 aus jeweils zwei Stangen 713. Diese Bauform des Luftfahrzeugs 700 mit einem dreifach Decker weist gegenüber einem
Doppeldecker eine erhöhte Stabilität sowie mehr auftriebserzeugende Flächen auf.
Das Luftfahrzeug 700 funktioniert wie das Luftfahrzeug 100.
Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeug 800 mit zwei übereinanderliegenden Deltatragflügeln 820, die in einer Querebene XY senkrecht zu einer Hochachse Z des Luftfahrzeugs 800 jeweils eine im wesentlichen rechtwinklige Dreiecksform aufweisen, wobei ein Scheitelpunkt der Dreiecksform mit einem rechten, vorzugsweise mit einem flachen Winkel in Längsrichtung X vorne und in Querrichtung Y mittig angeordnet ist. In Fig. 6 befindet sich das Luftfahrzeug 800 in einer Fluglage bzw. einem
Geradeausflug, so dass sich die Achsenangaben auf diese Lage des
Luftfahrzeugs 800 beziehen.
Die beiden Deltatragfügel 820 sind in einem Tragflügelwurzelbereich 821 der Deltatragflügel 820 durch einen Rumpf 810 und an zwei in Querrichtung Y gesehenen seitlichen Verbindungsstegen 824 miteinander verbunden, wobei eine Hinterkante 827 der Deltatragflügel 820 etwa eine dreimal größere
Quererstreckung in Querrichtung Y aufweist als der Rumpf 810. Der
Tragflügelwurzelbereich 821 erstreckt sich an der Hinterkante 827 gemessen etwa über ein mittleres Drittel 820a einer Quererstreckung des Deltatragflügels 820. Die beiden Verbindungsstege 824 sind jeweils an der Hinterkante 827 an einem äußeren Scheitelpunkt der Dreiecksform angeordnet und erhöhen so die Querstabilität der Deltatragflügel 820, wobei Kräfte von einem Deltatragflügel 820 auf den anderen Deltatragflügel 820 bei einem Kräfteungleichgewicht übertragen werden. Der Rumpf 810 weist eine als Kreiszylinder ausgebildete Außenhülle 811 auf, in deren Innenraum acht Rotoren 833 angeordnet sind. Die Deltatragflügel 820 weisen in den Außenbereichen 822 eine sich in im wesentlichen in Längsrichtung X erstreckende Falte 828 auf, wobei sich die Falte 828 von einem Mittelpunkt 827a eines äußeren Drittels der Hinterkante 827 auch in Querrichtung Y zu dem mittleren Drittel 820a des Deltatragflügels 820 hin erstreckt. Die Falte 828 endet dabei in einem Schnittpunkt einer Außenkante des Tragflügelwurzelbereichs 821 und einer nach vorne
gewandten Außenkante 829 der Dreiecksform des Deltatragflügels 820. Mit zunehmender Längsrichtung X nimmt die Höhe der Falte 828 in Hochrichtung Z von einem maximalen Wert an der Hinterkante 822 ab, bis die Höhe der Falte 828 null beträgt.
In einem Innenraum des Rumpfes 810 ist ein Transportbehälter 840
angeordnet, dessen Aufbau und Funktionsweise anhand der Fig. 7a bis 7c erläutert werden.
Die Lande- und Flugfunktionen des Luftfahrzeugs 800 entsprechen den
Funktionen des Luftfahrzeugs 100.
Fig. 7a zeigt den Rumpf 810 in vereinfachter schematischer Darstellung, wobei in einem Inneren schematisch ein Querschnitt des Transportbehälters 840 mit einem zu transportierenden Objekt gezeigt ist. Der Transportbehälter weist eine Außenhülle 841 auf, die in einer Ebene XZ senkrecht zu einer Querachse Y ein Laminarprofil, insbesondere ein Pinguinprofil aufweist. Das Pinguinprofil weist auf einer Unterseite 842 und einer Oberseite 843 entgegen der Längsrichtung X betrachtet in einem vorderen Bereich 841a zunächst eine stark zunehmende Dicke, in einem mittleren Bereich 841 b eine daraufhin nur noch leicht zunehmende Dicke, und in einem hinteren Bereich 841c, der sich etwa über die Hälfte der Längserstreckung des Transportbehälters 840 erstreckt, eine bis zu einem Schwanz der Pinguinform linear abnehmende Dicke auf, wobei die Unterseite 842 und die Oberseite 843 in einer hinteren Rundung 841 d ineinander übergehen, so dass ein Druckunterschied zwischen einer über Strömung entlang der Unterseite 842 und einer Strömung entlang der
Oberseite 843 stetig ausgeglichen werden kann. Der Transportbehälter 840 ist in einem Übergangsbereich von dem mittleren Bereich 841 b zu dem hinteren Bereich 841c an einer einen Anlenkpunkt bildenden Rumpfstange 814 an dem Rumpf angelenkt. In einem Innenraum des Transportbehälters 840 ist ein zu transportierendes Objekt 860 angedeutet.
In der Fig. 7a befindet sich das Luftfahrzeug 800 in einer Fluglage, wobei die Flugrichtung in eine Längsrichtung X gerichtet ist, so dass die Strömung entgegen der Flugrichtung um das Luftfahrzeug 800 strömt. Dadurch wird die Außenhülle 841 des Transportbehälters 840 ebenfalls umströmt, so dass der Transportbehälter aufgrund seiner Pinguinform einen Überdruck an einer Unterseite 842 und einen Unterdruck an einer Oberseite 843 in der Strömung erzeugt, so dass der Transportbehälter zu einem Auftrieb des Luftfahrzeugs 800 beiträgt.
Bei einem Verschwenken des Luftfahrzeugs 800 um die Querachse Y des Luftfahrzeugs 800 in eine Schwenkrichtung B, das heißt in Fig. 7a im
Uhrzeigersinn, schwenkt der Transportbehälter 840 nicht mit, so dass der Transportbehälter 840 seine Lage beibehält und der Rumpf 810 eine
Relativbewegung um den Transportbehälter 840 ausführt. Fig. 7b zeigt das Ergebnis der Relativbewegung von dem Transportbehälter 840 um den Rumpf 810, wobei sich das Luftfahrzeug nunmehr in einer Schwebeposition befindet.
Um die Stange 814 ist Seil eines in dem Transportbehälter angeordneten Seilzugs 870 angeordnet. Der Seilzug 870 weist ein Seil 871 auf, welches Seil 871 einenends an der Stange 814 befestigt ist und anderenends an der Unterseite 842 des Transportbehältes 840 angelenkt ist. Aus der Schwebelage kann durch den Seilzug 871 eine untere Hälfte 844 des Transportbehälters 840 von einer oberen Hälfte 845 des Transportbehälters 840 gelöst werden und in eine in Fig. 7c gezeigte Position herabgelassen werden.
Es versteht sich, dass der in den Fig. 7b und 7c erläuterte Seilzug auch zur Anwendung in den anderen Ausführungsbeispielen kommen kann, wobei jeweils der Rumpf in Längsrichtung vorteilhaft durchgehend hohl ausgebildet ist. Es ist ferner möglich, an den Hinterkanten der Flügel des Luftfahrzeugs Steuerklappen anzuordnen, die über einen Elektromotor, über jeweils einen Elektromotor oder über ein von einem Motor angetriebenes Gestänge antreibbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ultraleichtes Luftfahrzeug (100, 200, 400, 600, 700, 800) für einen
Transport von Lasten, umfassend
einen Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810),
mindestens drei einzeln regelbare, als Propeller ausgebildete
Rotoren (130, 230, 430, 630, 730, 830),
zumindest ein an dem Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810) angeordneter erster Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820), wobei Rotorachsen der Rotoren (130, 230, 430, 630, 730, 830) während eines Fluges in eine Flugrichtung (X) weisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotoren (130, 230, 430, 630, 730, 830) an dem Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810) angeordnet sind.
2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Tragflügel (120b, 220b, 420b, 620, 720c, 820) parallel zu dem ersten Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820) angeordnet ist, und dass der erste Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820) und der zweite Tragflügel (120b, 220b, 420b, 620, 720c, 820) zumindest einen Doppeldecker bilden.
3. Luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820) und der zweite Tragflügel (120b, 220b, 420b, 620, 720c, 820) eine Landeebene, mit welcher Landeebene das Luftfahrzeug bei einer Landung auf einer Bodenfläche aufsetzen kann, bilden.
4. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820) an einer Hinterkante eine Beschädigungen vorbeugende
Verstärkung aufweist.
5. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810) eine Hohlzylinderform, vorzugsweise eine elliptische Hohlzylinderform, oder eine hohle Prismaform, vorzugsweise eine hexagonale oder oktogonale Prismaform, aufweist.
6. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Tragflügel (120a, 220a, 420a, 620, 720a, 820) in einer Landeposition senkrecht zu einer Bodenfläche (1) angeordnet sind.
7. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die regelbaren Rotoren (130, 230, 430, 630, 730, 830) durch Rotieren mit unterschiedlichen Drehzahlen einen Übergang von einer horizontalen Fluglage in eine vertikale Fluglage und umgekehrt durch ein Verschwenken um eine Hauptquerachse ermöglichen.
8. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass Rotorachsen der Rotoren (130, 230, 430, 630, 730, 830) in einer Landeposition im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenfläche (1) angeordnet sind.
9. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Transportbehälter (140, 240, 440, 640, 740, 840) in dem Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810) montiert ist, dass der Transportbehälter (140, 240, 440, 640, 740, 840) schwenkbar in dem Rumpf (110, 210, 410, 610, 710, 810) anordenbar ist, und dass der Transportbehälter (840) eine Profilform, vorzugsweise eine Pinguinform, aufweist.
10. Luftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seilzug (870) vorgesehen ist, der die Lasten während des Fluges abseilen oder heraufziehen kann.
11. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Erstreckung der Tragflügel (120a; 120b, 220a; 220b, 420a; 420b, 620, 720a; 720b, 820) in eine Richtung der Längsachse (X) größer ist als eine Erstreckung des Rumpfes (130, 230, 430, 630, 730, 830) in eine Richtung der Längsachse (X).
12. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Tragflügel (220a; 220b, 420a; 420b, 620) faltbar sind.
13. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Steuergerät zur Steuerung der Rotoren vorgesehen ist.
14. Luftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät mit einem Datenspeicher verbunden ist.
15. Luftfahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollisionssensor vorgesehen ist, der Daten an das Steuergerät weitergibt und so auf die Regelung der Rotoren einwirkt.
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