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Propeller-Kippflügelflugzeug Die Erfindung betrifft ein Propeller-Kippflügelflugzeug
mit symmetrisch zur Flugzeuglängsachse an der um eine Flugzeugquerachse schwenkbaren
Tragfläche fest angeordneten Rotor-Einheiten, wobei jede Rotor-Einheit einen Propeller
für den Tragflächenflug und eine dazu koaxial angeordnete Hubschraube für den Hubschrauberflug
aufweist.
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Bei einem bekannten Flugzeug dieser Bauart bestehen die Tragflächen
aus einem am Rumpf des Flugzeuges fest angeordneten Innenabschnitt und aus zwei
an diesen Innenabschnitten schwenkbar gelagerten Außenabschnitten, die .die Rotor-Einheiten
tragen. Das Verschwenken der Außenabschnitte der Tragflächen in die jeweils erforderliche
Stellung für den Hubschrauberflug oder für den Tragflächenflug erfolgt bei diesem
bekannten Flugzeug über besondere mechanische Einrichtungen, die auf die Schwenkachse
der Außenabschnitte der Tragflächen ein Drehmoment ausüben.
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Derartige Konstruktionen haben den Nachteil, daß ein besonderer Motor
zum Verschwenken der Außenabschnitte der Tragflächen vorhanden sein muß. Das eigentliche
Triebwerk für den Rotorsatz kann nur dann zum Verschwenken der Tragflächen herangezogen
werden, wenn dieses innerhalb des Rumpfes angeordnet ist und die Rotoren über ein
Getriebe antreibt. Üblicherweise sind jedoch bei derartigen Flugzeugen die Triebwerke
an den Tragflächen angeordnet, wodurch eine Verwendung dieser Triebwerke zum Verschwenken
der Tragflächen auf außerordentliche technische Schwierigkeiten stößt. In diesem
Fall muß innerhalb des Flugzeugrumpfes eine besondere Antriebsmaschine montiert
werden, die das Verschwenken der Tragflächen bewirkt. Die Anbringung einer zusätzlichen
Antriebsmaschine im Flugzeugrumpf bringt aber den Nachteil eines zusätzlichen Gewichtes
sowie auch den Nachteil einer Nutzraumverminderung innerhalb des Flugzeugrumpfes
mit sich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auszuschalten
und ein Flugzeug der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Verschwenkung
der Tragflächen von einer Flugstellung in die andere ohne besondere mechanische
Antriebsvorrichtungen durchgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tragfläche
durch mittels der zyklischen Blattwinkelstellung erreichbaren Richtungsänderung
des Schubvektors der Hubschraube schwenkbar ist.
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Dies bietet den Vorteil, daß keine Kraftmaschinen zum Verschwenken
der Tragflächen erforderlich sind. Das zum Verschwenken der Tragfläche erforderliche
Drehmoment wird lediglich mit Hilfe der Steuereinrichtung für die zyklische Blattwinkelstellung
der Hubschraube erzeugt, welche sowieso vorhanden ist. Die Einsparung mechanischer
Antriebsvorrichtungen verbilligt die Herstellung eines derartigen Flugzeuges und
führt zu einer wesentlichen Gewichts- und Raumersparnis und bringt ferner Vorteile
bei der Wartung und ebenfalls konstruktive Vorteile mit sich.
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Um das Verschwenken der Tragflächen zu erleichtern, ist mit Vorteil
der gemeinsame Schwerpunkt der Tragfläche und der Motorgondeln mit An-und Einbauten
auf der Schwenkachse der Tragfläche angeordnet. Zur Erleichterung des konstruktiven
Aufbaus fällt in vorteilhafter Weise die Schwenkachse der Tragfläche mit dem Druckmittelpunkt
der Tragfläche zusammen.
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Wenn die Hubschraube zwei Blätter aufweist, sind in vorteilhafter
Weise Verriegelungseinrichtungen vorgesehen, um die Blätter derart zu verriegeln,
daß die Vorderkanten der Blätter in bekannter Weise nach vorn weisen, wenn sich
das Flugzeug im Reiseflug befindet. Hierdurch wird eine erhebliche Widerstandsverminderung
erzielt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und nachfolgend erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Flugzeuges im Betriebszustand für den Hubschrauberflug, F i g. 2 eine Teildarstellung
des Flugzeuges im Betriebszustand für den Tragflächenflug, F i g. 3 eine ausschnittsweise
perspektivische Darstellung unter Wegbrechen von Teilen zur Veranschaulichung des
vorderen Teiles einer der Motorgondeln zur Darstellung der erforderlichen Mechanismen
für die Steuerung des Propeller- und Hubschraubensatzes,
der der
Motorgondel zugeordnet ist, in ihrer betrieblichen Beziehung zum gemeinsamen Antriebsmotor,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch die umlaufenden und betrieblichen Steuereinrichtungen
ähnlich der Fig.3, F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 nach F i g. 4, F
i g. 6, 7 und 8 schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Stellungen der Tragfläche
und einer der Hubschrauben- und Propellergruppen während des Überganges des Flugzeuges
vom Hubschrauberflug zum Tragflächenflug, F i g. 9 eine perspektivische schematische
Darstellung der kollektiven und zyklischen Steuereinrichtungen für den Propeller
und die ihm zugeordnete Hubschraube, F i g. 10 eine ausschnittsweise perspektivische
Darstellung der Einzelheiten eines Verriegelungsmechanismus für eine der beiden
Hubschrauben, F i g. 11 eine ausschnittsweise, teilweise weggebrochene Darstellung
im Schnitt, quer zum Rumpf, zur Veranschaulichung einer Art der Steuerung der Blattwinkelverstellung
der Hubschrauben und der Propeller von der Führerkabine des Flugzeuges, F i g. 12
eine schematische perspektivische Darstellung der Hubschrauben- und Propellersteuereinrichtungen
in ihrer Beziehung zu der zentralen Bedienungsstelle im Pilotenraum.
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Das Flugzeug 10 hat einen herkömmlichen Rumpf 11. Der Rumpf 11 hat
ein übliches Höhenleitwerk und ein Seitenleitwerk 13.
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Von den beiden Seiten des Rumpfes 11, symmetrisch vorspringend,
ist an diesen eine Tragfläche 14 mit Tragflächen 14 a und 14 b vorgesehen. Diese
Tragfläche besteht aus einer einstückigen Einheit, die um eine Achse X -X
in bezug auf den Rumpf 11 schwenkbar ist. Die Tragflächen 14a und 14b sind mit üblichen
Querrudern 14'a und 14'b ausgestattet. An symmetrisch angeordneten, voneinander
entfernten Punkten der Tragflächen ist je eine Motorgondel 15a und
15b angeordnet. Die Motorgondeln 15a
und 15b haben eine herkömmliche
stromEnienförmige Ausbildung und enthalten je einen Motor (z. B. 16 a in
F i g. 2) des Flugzeuges.
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Die Propeller 17a und 17b mit mehreren verstellbaren Schraubenflügeln
52 a und 52 b und Hubschrauben 18 a und 18 b mit zwei
winkelverstellbaren Schraubenflügeln 51a und 51b sind je einer Motorgondel
15 a und 15 b zugeordnet. Die Hubschraube 18 a bzw. 18b und
der Propeller 17a bzw. 17b bilden zusammen eine achsgleiche Rotor-Einheit. Jede
solche Einheit ist um eine gemeinsame Achse Y" -Y" bzw. Yb-Yb drehbar, so daß ein
Motor in der betreffenden Motorgondel15a bzw. 15b normalerweise zum Antrieb
je einer Einheit 17a, 18a bzw. 17b; 18b geeignet ist, der er zugeordnet ist. Die
Propellerhauben 19 a, 19 b bzw. 20 a, 20 b drehen sich mit
der zugeordneten Hubschraube bzw. dem zugeordneten Propeller in bezug auf die zugeordnete
Motorgondel 15 a
bzw. 15b. Zum Beispiel kann der Durchmesser des Propellers
ein Drittel des Durchmessers der Hubschraube betragen und die Betriebsdrehzahl des
Propellers dreimal so groß gewählt sein wie die Drehzahl der Welle der Hubschraube.
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Die einzelnen Tragflächen 14a und 14b sind an frei drehbaren koaxialen
Wellen 21a und 21b (s. auch F i g. 2) montiert, die sich seitlich von gegenüberliegenden
Seiten des Rumpfes 11 nach außen erstrecken und in geeigneter Weise in je einem
Lager gelagert sind, das im nicht dargestellten Rahmenwerk des Rumpfes 11 getragen
ist. Die gemeinsame Achse X-X der beiden fluchtend angeordneten Wellen 21a und 21b
bildet eine freie Schwenkachse für die Tragflächenkonstruktion 14 zum Schwenken
derselben als eine Einheit in bezug auf den Rumpf 11. Diese Schwenkachse X-X ist
in bezug auf die Tragflächen 14a, 14b derart angeordnet, daß sie mit jener Linie
zusammenfällt, die die Druckmittelpunktslinie der Flügelkonstruktion als Ganzes
(Tragflächen, Motorgondeln, Hubschrauben und Propeller) darstellt. Der Schwerpunkt
der aus Tragflächen, Motorgondeln, Motoren, Propellern und Hubschrauben bestehenden
Konstruktion als Ganzes soll ebenfalls nahe an der Schwenkachse liegen. Die erste
dieser Bedingungen ist deshalb gestellt, damit verhindert wird, daß ein auf dieTragflächen
wirkender Auftrieb eine Drehbewegung der Tragflächenkonstruktion um ihre freie Schwenkachse
X-X hervorruft. Die zweite Bedingung vermindert die erforderliche Steuerkraft zum
Ausrichten der Tragflächenkonstruktion als Ganzes in bezug auf den Flugzeugrumpf
11.
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Es sind mit Absicht außer den Hubschrauben 18 a und 18 b und
den Querrudern 14'a und 14'b keine anderen krafterzeugenden Einrichtungen
zum Schwenken der Tragflächenkonstruktion als Ganzes in bezug auf den Rumpf 11 um
die Schwenkachse X -X vorgesehen. Versuche haben gezeigt, daß eine in bekannter
Weise erfolgende Steuerung der Blattwinkelverstellung der Hubschraubenflügel mittels
einer Taumelscheibe dazu vollständig ausreicht .und außerdem den Vorteil hat, daß
sie auf den Rumpf 11 kein Reaktionsdrehmoment erzeugt, der, da er frei drehbar ist,
ohne zusätzliche konstruktive Ausrüstung Drehmomenten keinen Widerstand entgegenzusetzen
vermag.
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Da die beiden Motorgondeln 15a und 15b von gleicher
Konstruktion sind und die gleichen Bestandteile haben, ist nur die eine Gondel
15a im einzelnen in F i g. 3, 4 und 5 dargestellt und im folgenden beschrieben.
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In der Motorgondel 15 a (F i g. 2, 3 und 4) befindet sich ein Motor
16a. Dieser Motor ist in solcher Lage in der Motorgondel angeordnet und getragen,
daß die Bedingungen hinsichtlich des Schwerpunktes der Tragflächenkonstruktion als
Ganzes, wie sie oben beschrieben wurden, erfüllt sind. Dieser Motor hat eine nach
vorn vorspringende Antriebswelle 23 a.
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Am nicht dargestellten Rahmenwerk der Motorgondel 15a ist ein
Stutzen 25a vor dem Motor 16a starr befestigt und liegt mit der Antriebswelle
23 a axial fluchtend. Dieser Stutzen ist z. B. mittels Konsolen oder eines an dem
Rahmenwerk befestigten Spants 26a getragen. Durch diesen Stutzen 25a hindurch
erstreckt sich eine Hohlwelle 27a und ist darin frei drehbar. Die Welle 27a
ist in Kugellagern 28a gelagert und endet an der Innenseite in einem Armkreuz 29a,
das die Planetenräder 30a trägt. Diese Planetenräder 30a stehen beide mit einem
äußeren Zentralrad 31a und einem stirnverzahnten inneren Zentralrad 32a im Eingriff.
Das äußere Zentralrad 31a ist in einer geeigneten Konsole 33a untergebracht
und befestigt. Das innere Zentralrad 32a ist in einem Lager 34a an einer axial gerichteten
Welle 35a gelagert, die an beiden Enden der drehbaren Hohlwelle 27a über diese hinaus
vorspringt. Ein
oberes Lager 36a hält die Wellen 27a und
35a
im Abstand voneinander. Das innere Zentralrad 32a ist über eine herkömmliche
Freilaufeinrichtung 37a mit einer Bremstrommel 38a verbunden, die von einem Bremsband
39a umgeben ist.
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Das innere Ende der Welle 35 a trägt ein daran befestigtes
Armkreuz 40 a. Dieses Armkreuz trägt Planetenzahnräder 41a, die einerseits mit einem
äußeren Zentralrad 42 a an der Trommel 38 a und andererseits mit einem
inneren Zentralrad 43a im Eingriff stehen. Das innere Zentralrad 43a ist mit der
Motorantriebswelle 23 a gemeinsam drehbar befestigt. Eine zweite Bremstrommel44a
ist an dem zweiten Armkreuz 40a befestigt. Ein Bremsband 45a umgibt die Trommel
44a. Die beiden Bremsbänder 39a und 45a sind in herkömmlicher Weise von der
Führerkabine aus drehbar. Die einzelnen Bremsband- und Trommelsätze wirken als Kupplungen
und können durch andere Kupplungsarten ersetzt werden.
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Bei Betriebsbeginn wird der Motor bei nicht angezogenen Bremsbändern
angelassen. Dann wird das Bremsband 45a straffgezogen. Die Drehung der Motorwelle
23a unter dem Einfluß des Motordrehmomentes versetzt das äußere Zentralrad 42a und
das innere Zentralrad 32a über die Freilaufeinrichtung 37a in Drehung. Da
jedoch das äußere Zentralrad 31a fest ist, versetzen die Planetenräder 30a das Armkreuz
29a und folglich auch die Welle 27a in Drehung. Die Hubschraube 18a dreht sich dann
mit der Welle 27a.
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Um den Propeller 17a für den Tragflächenflug in Drehung zu versetzen,
muß die Welle 35a angetrieben werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das
Bremsband 45a gelöst und das Bremsband 39a angezogen wird. Dies hat ein Verriegeln
des äußeren Zentralrades 42 a zur Folge und bewirkt, daß das Armkreuz 40a, das an
der Welle 35a befestigt ist, in Drehung versetzt wird und die Welle
35a antreibt. Die Welle 27a der Hubschraube rotiert nun frei, bis sie in
noch zu beschreibender Weise zum Stillstand gebracht wird. Die relativen Drehzahlen
der Wellen 35a und 27a sind nach Bedarf wählbar und können, je nach
den gewählten Übersetzungsverhältnissen der oben beschriebenen Zahnradgetriebe,
z. B. im Verhältnis 3 : 1 stehen, d. h. zum Beispiel für die Welle 35a 900
U/min und für die Welle 27a 300 U/min betragen.
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Das innere Zentralrad 32a ist außerdem vor der Freilaufeinrichtung
37a mit einem Kegelrad Ga verbunden, das mit einem entsprechenden Kegelrad
Ca
im Eingriff steht, das mit einer Welle S verbunden ist, die sich durch
die Tragflächenkonstruktion 14 hindurch erstreckt und mit ihrem anderen Ende mit
Zahnrädern gekoppelt ist, die den soeben beschriebenen entsprechen und innerhalb
der Motorgondel 15b angeordnet sind. Bei Versagen eines der beiden in den
beiden Motorgondeln enthaltenen Motoren ermöglicht immer noch der noch im Betrieb
befindliche Motor eine Zufuhr von Bewegungsenergie zu den betreffenden Wellen der
beiden Motorgondeln. Die Welle S bildet außerdem ein Mittel zum Synchronisieren
der Drehzahlen der in Betrieb befindlichen Wellen in beiden Motorgondeln.
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Die Hubschraube 18a und ihre Nabenhaube 20a (F i g. 1), die für den
Antrieb durch die Hohlwelle 27a bestimmt sind, sind in der Nähe des äußeren Endes
dieser Welle angeordnet. Die Hubschraube 18a ist von der bekannten zweiflügeligen
Ausführungsform und von der hohlen Antriebswelle 27a über einen halbstarren Blattanschluß
getragen. Die Hubschraube hat eine Nabe, die aus einem äußeren Ring 46a besteht,
der auf von einem inneren Glied 48a vorspringenden Zapfen 47a schwenkbar getragen
ist. Dieses Innenglied 48a ist an der Hohlwelle 27a mit dieser gemeinsam drehbar
befestigt.
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Diametral angeordnet und in Abständen von 90° von den Zapfen 47a radial
vom äußeren Ring 46a vorspringend sind Zapfen 49a vorgesehen, die als Stützen für
die Hubschraubenflügelklammern 50a dienen. Nicht dargestellte Kugellager gewährleisten
die freie axiale Drehbarkeit dieser Flügelklammern 50 a auf
den Zapfen 49 a. An den Flügelklammern 50a sind die Hubschraubenflügel51a
befestigt.
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Der Propeller 17a, der von herkömmlicher, mehrflügeliger Bauart ist,
und seine Nabenhaube 19a (F i g. 1) sind am äußeren Ende der Antriebswelle
35a angeordnet. Die Propellerflügel 52a sind in getrennten Flügelhaltern
53 a drehbar getragen. Die Halter 53a sind von einer Nabe 54a, die
an der Welle 35 a befestigt ist, getragen. Diese Flügelhalter 53a sind einzeln
in herkömmlicher Weise axial drehbar zum Verstellen der Steigungswinkel der Flügel.
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Dies wird durch Kurbeln 55a erreicht, die seitlich von den
betreffenden Flügelhaltern 53 a vorspringen. Diese Kurbeln 55a sind mit je
einem Verbindungsglied 57 a über Kugelgelenke 56 a (F i g. 4) gekoppelt.
Diese Verbindungsglieder 57a sind ihrerseits mittels Kugelgelenken
58a mit dem äußeren, frei drehbaren Laufring eines Kugellagers 60a verbunden.
Dieses Lager 60 a ist seinerseits in dem ausgesparten Ende 61a eines in der
Längsrichtung oder in der Achsrichtung gleitfähigen gemeinsamen Steigungswinkelverstellrohres
62a getragen. Dieses Verstellrohr 62a ist um die Hohlwelle 27a herum konzentrisch
montiert und in bezug auf diese in der Längsrichtung beweglich. In der Wand des
Rohres sind Schlitze 62'a vorgesehen, durch die das Nabeninnenglied 48 a vorspringt.
Diese Schlitze gestatten eine Bewegung des Rohres 62 a in axialer Richtung. Das
Rohr 62 a erstreckt sich durch die axiale Öffnung in dem Stutzen 25a und
endet innen in einem seitlich vorspringenden ringartigen Flansch 63 a, der
mittels eines Kugellagers 64a mit einem Laufring 65a verbunden ist.
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Wie F i g. 3 zeigt, ist der Ring 65 a mit Klauen
66 a
eines gegabelten Armes eines Winkelhebels 67a verbunden. Der Hebel
67 a ist an einem Gelenk 68 a am Spant 26 a innerhalb eines Schlitzes 69 a in diesem
schwenkbar montiert. Der andere Arm 70a des Winkelhebels 67a ist mittels eines Kugelgelenkes
71a mit einer längsbeweglichen Stange 72a verbunden, die innerhalb der Welle 21
a der Tragfläche 14 a, an der die Motorgondel 15a angehängt ist, konzentrisch
mit dieser Welle liegt. Die Stange 72a ist in beiden Längsrichtungen von der Führerkabine
aus längsbeweglich, so daß eine Einstellbewegung oder Bewegung des Verstellrohres
62a zum gemeinsamen Einstellen des Steigungswinkels möglich ist.
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Die Axialbewegung des gemeinsamen Verstellrohres 62a ist außerdem
dazu bestimmt, die gemeinsame Steigungswinkeleinstellung der Hubschraubenflügel
51a zu ermöglichen. Ein Ringglied 73a ist an dem Steigungswinkelverstellrohr
62a unterhalb der Hubschraubennabe befestigt. Zwei Hebel 74a und 75 a sind
in ihren Mittelpunkten vom Ring 73 a an schematisch gegenüberliegenden Seiten des
letzteren in scherenartiger Anordnung getragen. Der eine Arm
des
Hebels 74a ist mittels eines Kugelgelenks mit einem Verbindungsglied 76a verbunden,
dessen anderes Ende ebenfalls mittels eines Kugelgelenkes an einer Kurbel 77a angelenkt
ist, die an einer der Hubschraubenflügelklammern 50a angelenkt ist. In ähnlicher
Weise ist der eine Arm des Hebels 75 a mittels eines Kugegelenkes mit einem
Verbindungsglied 78 a verbunden, dessen anderes Ende gleichfalls mittels eines Kugelgelenkes
an der Kurbel 77 a der anderen Hubschraubenflügelklammer 50a angelenkt ist. Die
anderen Enden der beiden Hebel 74a, 75a sind mittels Kugelgelenken mit je
einem von Verbindungsgliedern 79a und 80a verbunden, deren andere Enden mittels
Kugelgelenken an dem drehbaren äußeren Ring 81a einer Taumelscheibe 82a angelenkt
sind. Der innere Ring 83 a der Taumelscheibe 82a ist mit dem äußeren Ring 81a durch
Kugellager 84a verbunden. Der innere Ring 83a ist in der Längsrichtung an einem
kugeligen Abschnitt 85 a des Stutzens 25a frei kippbar. Der äußere Ring 81a kippt
mit diesem mit.
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Die beiden Hebel 74a und 75a sind in scherenartiger Weise angeordnet
(F i g. 3 und 4), so daß Längsbewegungen der Verbindungsglieder 76a und 78a gewöhnlich
in entgegengesetzten Richtungen erfolgen, wenn die Taumelscheibe 82a auf ihrem kugelförmigen
Träger 85 a gekippt wird. Da der Ring 73 a an dem Steigungswinkelverstellrohr
62a befestigt ist, ruft eine Längsbewegung des letzteren eine entsprechende
Längsbewegung der gemeinsamen Schwenkachse der beiden Scherenhebel 74 a und 75 a
hervor, die von Kippbewegungen der Taumelscheibe 82a unabhängig ist. Folglich gestattet
die Längsbewegung des Steigungswinkelverstellrohres 62a die Einstellung des
kollektiven Steigungswinkels der Hubschraubenflügel51a zwischen 0 und 90°. Gleichzeitig
dienen die Verbindungsglieder 57a bei einer Längsbewegung des Rohres 62a
zum Einstellen des kollektiven Steigungswinkels der Propellerflügel 52a zwischen
0 und 45°.
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Zum Kippen der Taumelscheibe 82a sind Betätigungsmittel vorgesehen.
Am inneren Laufring 83 a der Taumelscheibe 82a ist ein Hebel 86a befestigt. Dieser
Hebel ist seinerseits über ein Verbindungsglied 87a (F i g. 3) mit Kugelgelenken
an beiden Enden an einer Kurbe188a befestigt, die an einer drehbaren Hülse 89a befestigt
ist, die wiederum die Welle 72a innerhalb der Tragflächenwelle 21a umgibt. Eine
Drehung dieser Hülse 89a im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn von der
Führerkabine aus dient also dazu, die Ebene der Taumelscheibe um die Längsachse
des Rumpfes zu kippen. Dieses Kippen der Ebene der Taumelscheibe wird durch die
Verbindungsglieder 79a, 80a, die Scherenhebe174a, 75a und die Verbindungsglieder
76a, 78a auf die zugeordneten Kurbeln77a der Klammern 50a der Hubschraubenflügel
in solcher Weise übertragen, daß die Rotationsebene der Hubschraubenflügel
51a nach Bedarf nach vorn und hinten (in der Längsrichtung) geneigt werden
kann, was i eine zyklische Steigungswinkeländerung der Hubschraubenflügel 51a ermöglicht.
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Eines der Erfordernisse bezüglich der Hubschrauben 18 a und
18 b besteht darin, daß sie in nicht drehbarer Stellung feststellbar und
verriegelbar sein sollen, wenn das Flugzeug im horizontalen Vorwärtsflug betrieben
wird, d. h. in der Stellung nach F i g. 2, bei der die Motorleistung ausschließlich
an die Propeller 17a ung 17b abgegeben wird. Dies wird dadurch erreicht, daß Einrichtungen
zum Verriegeln und Entriegeln der hohlen Antriebswelle 27a für die Hubschraube vorgesehen
sind.
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Am Flansch 63 a ist eine Verlängerung 92 a vorgesehen, die mit axial
gerichteten Zapfen 92'a (F i g. 4 und 10) ausgestattet ist. Die Verlängerung und
die Zapfen sind gemeinsam mit dem Verstellrohr 62a gegen eine ortsfeste Nockenfläche
93a mit zwei erhabenen Abschnitten, die am oberen Ende einer Konsole 33 a befestigt
sind, bzw. von dieser Nockenfläche fort hin- und herbeweglich. Die Zapfen 92'a sind
auf der Nockenfläche 93 a mit zwei Auslenkungen gleitfähig. Wenn die Zapfen an den
niedrigsten Teilen der Nockenflächen 93a angreifen, wird das Rohr 62 a zum kollektiven
Verstellen der Steigungswinkel um ein genügendes Maß in axialer Richtung bewegt,
so daß der Hubschraubenflügel-Steigungswinkel auf einen Wert etwas oberhalb der
gewünschten 90°-Stellung für Horizontalflug, z. B. etwa auf 95°, gebracht wird und
die Hubschraubenflügel 51a einen leicht negativen Steigungswinkel einnehmen,
während sie sich ihrer Querstellung nähern. Dieser leicht negative Steigungswinkel
hat zur Folge, daß die Hubschraube 18a zum Stillstand kommt und dann in der Rückwärtsrichtung
umläuft, bis sie in die Stellung zurückkehrt, bei der die Zapfen 92'a an den höchsten
Nockenteil angreifen und so das Rohr 62a für die kollektive Steigungswinkeleinstellung
nach oben verschieben (F i g.10) und somit die Hubschraubenflügel in einen Steigungswinkel
von etwa 85° einstellen, worauf anschließend die Drehrichtung der Hubschraubenflügel
sich abermals umkehrt, bis sie endlich unter einem Steigungswinkel von 90° (also
0° in bezug auf den Gegenwind) zur Ruhe kommen, in welchem Steigungswinkel die Hubschraube
18a zu verbleiben bestrebt ist. Die Zapfen 92'a greifen dann an je einem Abschnitt
der Nockenfläche zwischen den höchsten und den niedrigsten Abschnitten an. In diesem
Augenblick tritt ein Verriegelungsstift 94 a in Tätigkeit und greift in einem in
der Verlängerung 92a vorgesehenen Schlitz 95a ein. Dieser Verriegelungsstift kann
in beliebiger geeigneter Weise betätigbar sein und dient zum Verriegeln der Hubschraube
18a in ihrer Querstellung. Auf diese Weise wird ein negativer Steigungswinkel der
Hubschraubenflügel51a gerade bei ihrem Erreichen der Querstellung dazu verwendet,
die Hubschraube zum Stillstand zu bringen und ihr Eintreten in die Querstellung
und ihre Verriegelung durch den Verriegelungsstift 94a zu erleichtern. Natürlich
wird diese Tätigkeit des Stiftes 94a erst nach Lösen des Bremsbandes 45a
herbeigeführt, so daß eine Kraftübertragung von der Motorwelle 23 a auf die Hubschraubenwelle
27a ausgeschlossen ist.
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Wie schon oben erwähnt, ist die Propeller- und Hubschraubengruppe
jeder Motorgondel mit einer Steuereinrichtung für kollektive Steigungswinkeländerung
von 0 bis 45° für die Propellerflügel und von 0 bis 90° für die Hubschraubenflügel
ausgestattet. Außerdem sind die Hubschraubenflügel mit einer Anordnung zum Steuern
der zyklischen Steigung einschließlich einer Taumelscheibe ausgestattet. Diese Steuereinrichtungen
in jeder Motorgondel sollen gleichzeitig und in aufeinander abgestimmter Weise von
der Führerkabine aus betätigbar sein. Eine solche Anordnung ist schematisch in F
i g. 11 und 12 dargestellt.
Die Steuerung der Taumelscheiben für
beide Hubschrauben zum Verstellen derselben in der Längsrichtung erfolgt von der
Führerkabine aus mittels eines Handrades 100, das am Ende eines Steuerknüppels 101
drehbar montiert ist. Der Steuerknüppel 101 ist mittels einer Welle 102 schwenkbar
getragen, und die Rotationsachse des Handrades 100 steht zur Rotationsachse des
Steuerknüppels 101 um die Achse der Welle 102 unter rechtem Winkel. Ein Seil 103
ist um eine Rolle 104 und eine zweite Rolle 105 geführt, von denen die erstere mittels
des Handrades drehbar ist und deren letztere am unteren Ende des Steuerknüppels
101 angeordnet ist. Eine weitere Rolle 106 ist mit der Rolle 105 achsgleich
montiert und mit ihr gemeinsam drehbar. Diese Rolle 106 ist mittels eines endlosen
Seiles 107 mit einer Rolle 108 verbunden, die an einer im Rumpf 11 drehbar getragenen
Welle 109 montiert ist. Die auf der Welle 109 montierten Rollen 110 a und
110 b
sind mittels je eines endlosen Seiles oder Kabels 1,11
a,111 b mit Rollen 112 a bzw. 112 b verbunden, die an je einer
Hohlwelle 89a bzw. 89b befestigt sind. Wie bereits beschrieben und
in F i g. 3 gezeigt, ist die Welle 89 a mit der Taumelscheibe 82 a verbunden. Eine
Drehung des Handrades 100 in einer der beiden Richtungen führt also gleichzeitige
und gleiche Kippbewegungen der Taumelscheibe nach Bedarf in der Längsrichtung herbei.
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Die Welle 102 des Steuerknüppels 101 ist mit einem Kurbelarm
113 ausgestattet, an dessen gegenüberliegenden Seiten je ein Seil
114 a bzw. 114 b befestigt ist. Diese Seile sind ihrerseits
um Rollen 115a
bzw. 115 b,116 a bzw. 116 b und 117
a bzw. 117 b
geführt und an Punkten 118 a bzw. 118
b einer quer angeordneten Platte 119 befestigt, die in der Seitenrichtung
auf Führungsrollen 119'a und 119'b in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung des
Steuerknüppels um die Achse der Welle 102 nach rechts oder links in der Seitenrichtung
verschiebbar ist. Die Platte 119 trägt zwei gegenüberliegend angeordnete
gleichartige Winkelhebel 120 a,120 b, die an Gelenken 121 a bzw. 121
b an der Platte 119 angelenkt sind. Ein Arm jedes solchen Hebels ist durch
ein aus einem Stift und einem Schlitz bestehendes Gelenk 122a bzw.
122b an je einer in der Längsrichtung beweglichen Stange 72 a, 72 b
angelenkt, die, wie bereits beschrieben, zum Betätigen des in der Längsrichtung
beweglichen Rohres 62a zum Verstellen des kollektiven Steigungswinkels, dienen.
Die anderen Arme der Winkelhebel 120 a,120 b sind an Gelenken 123 a bzw.
123 b an einem Verbindungsglied 124 angelenkt. Dieses Verbindungsglied 124
ist in vertikaler Richtung beweglich, und sein anderes Ende ist am Punkt 125 an
dem einen Arm eines Winkelhebels 1.26 angelenkt, der von einer querliegenden tragenden
Welle 127 schwenkbar getragen ist, die im Rumpf befestigt ist. Der andere
Arm des Winkelhebels 126 ist am Punkt 128 an einem Verbindungsglied 129 gelenkig
befestigt, dessen anderes Ende am Punkt 130 an einem Kurbelarm 131 angelenkt ist.
Der Kurbelarm 131 ist mittels einer querliegenden drehbaren Welle 132 getragen,
die im Rumpf in der Nähe der Führerkabine des Flugzeuges angeordnet ist und mittels
eines zweiten Steuerknüppels 133 betätigbar ist. Eine Betätigung dieses Steuerknüppels
133 durch Bewegen desselben nach vorn oder hinten ruft eine entsprechende Drehung
der Welle 132 und somit des Kurbelarms 131 hervor. Diese Drehbewegung des letzteren
wird durch das Verbindungsglied 129, den Winkelhebel 126, das Verbindungsglied 124
und die Winkelhebel 120 a bzw. 120 b übertragen und ruft eine gleichzeitige
Längsverschiebung der Betätigungsstangen 72 a, 72 b hervor, die die hin-
und hergehende Längsbewegung je eines der Rohre zum Verstellen des kollektiven Steigungswinkels,
z. B. des Rohres 62 a, in den betreffenden Motorgondeln 15a bzw.
15b herbeiführen. Daraus geht hervor, daß eine gleichzeitige, gleichartige
Verstellung aller Taumelscheiben und Verstellrohre für die Steigungswinkel, die
den beiden Motorgondeln zugeordnet sind, durch einfache Betätigung des Handrades
100 und der Steuerknüppel 101 und 133 durch den Flugzeugführer erzielbar
ist. Die Betätigung des Steuerknüppels 133 ermöglicht die gleichzeitige Betätigung
der Rohre 62 a und 62 b in beiden Motorgondeln. Die Betätigung des Steuerknüppels
101 durch Schwenken desselben um die ihn tragende Welle 102 ermöglicht andererseits
eine unterschiedliche Einstellung der einzelnen Verstellrohre für den kollektiven
Steigungswinkel in den beiden Motorgondeln. Die Betätigung des Handrades
100 bewirkt gleichzeitige zyklische Verstellung bei den Hubschrauben.
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Im anfänglichen Zustand am Boden sind die Tragflächen des Flugzeuges
10, wie in F i g. 1 gezeigt, in einer Stellung, bei der die Tragflächenprofilsehnen
im wesentlichen vertikal stehen, so daß die Achsen Y" -Y" und Yb-Yb der Motorgondeln
15 a und 15 b
ebenfalls im wesentlichen
vertikal stehen und die Propeller 17a und 17b und die Hubschrauben 1£3 a und 18
b sich zuoberst befinden und alle Flügel im wesentlichen horizontal stehen. Die
Motoren in den einzelnen Motorgondeln 15 a und 15 b dienen dann zum
Antrieb der Propeller und Hubschrauuben um vertikale Achsen. Natürlich treiben die
einzelnen Motoren die ihnen zugeordneten koaxialen Wellen in entgegengesetzten Richtungen,
so daß die Propeller-Einheit der Gondel 15 a sich in entgegengesetzter Richtung
dreht wie die Propeller-Einheit der Motorgondel 15 b, wie dies durch Pfeile
in F i g. 1 angegeben ist.
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Zum Starten werden die Motoren mit Vollgas betrieben und alle Bremsbänder
45 a und 45 b in solcher Weise betätigt, daß alle Armkreuze 40a und 40 b
verriegelt sind, was eine gleichzeitige Rotation der Hubschraubenwellen
27a und 27b durch die beiden Motoren zur Folge hat. Die Hubschrauben
drehen sich dann mit einer gewählten Drehzahl, z. B. 300 U/min. Dann betätigt der
Flugzeugführer den Steuerknüppel 133 für den kollektiven Steigungswinkel
und schafft dadurch die erforderliche Neigung der Hubschraubenflügel 51a
für den Start in vertikaler Richtung.
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Wenn der vertikale Start auf diese Weise erfolgt ist und das Flugzeug
eine gewünschte Höhe erreicht hat, kann der Flugzeugführer, wenn er dies wünscht,
das Flugzeug weiter als Hubschraubenflugzeug, d. h. in senkrechtem, vorwärts, rückwärts
oder seitlich gerichtetem Flug, betreiben, indem er lediglich die zyklische Steigungswinkelsteuerung
durch das Rad 100 entsprechend der gewünschten Flugrichtung betätigt.
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Wenn er nun wünscht, das Flugzeug als Trab flächenflugzeug für Vorwärtsflug
mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben, betätigt er das Handrad 100 für die zyklische
Steuerung des Steigungswinkels in solcher Weise, daß er die Neigung der Rotationsebene
aller
Schraubenflügel 51a und 51b nach vorn herbeiführt (F i g. 6). Dies hat gleichzeitig
zur Folge, daß die Tragflächenkonstruktion 14 um ihre Schwenkachse X-X aus
ihrer Vertikalstellung nach vorn verschwenkt wird, wobei sie nacheinander die Stellungen
nach F i g. 7 und 8 durchläuft und in die horizontale Stellung nach F i g. 2 gelangt,
bei der die achsgleichen Wellen der Hubschrauben und der Propeller eine horizontale
Stellung einnehmen. Während dieses Verschwenkens der Tragflächenkonstruktion 14,
ungefähr zu dem Zeitpunkt, in dem sie die horizontale Stellung erreicht, werden
die Rohre 62a und 62b zum Verstellen des kollektiven Steigungswinkels durch Betätigen
des Steuerknüppels 133 verschoben, was ein Verstellen des Steigungswinkels der Propellerflügel
52a und 52b im wesentlichen in die 45°-Stellung nach F i g. 9 zur Folge hat und
gleichzeitig eine Steigungswinkelverstellbewegung sämtlicher Hubschraubenflügel
51a und 51b
in eine im wesentlichen horizontale Stellung (F i g. 9)
zur Folge hat, bei der ihre Vorderkanten L alle in der dem Gegenwind zugewendeten
Richtung liegen. Die Hubschraubenwellen 27a und 27b werden nun durch
Lösen aller Bremsbänder 45 a und 45 b von den Motoren getrennt. Die umlaufenden
Flügel beider Hubschrauben werden zum Stillstand gebracht, indem ihre Steigungswinkel
durch die Nockenfläche 93 a gerade zu dem Zeitpunkt, in dem die Tragfläche 14 ihre
im wesentlichen horizontale Stellung eingenommen hat, auf einen kleinen negativen
Wert gebracht ist. Wenn die Hubschraubenflügel aufhören sich zu drehen, werden sie
in der Querstellung, die sie nach F i g. 2 einnehmen, durch die Tätigkeit des Verriegelungsstiftes
94a verriegelt. Gleichzeitig wird, da die Bremsbänder 45a und 45b
gelöst sind und die Hubschraubenwellen von den Motoren getrennt sind, beim Anziehen
der Bremsbänder 39 a und 39 b
die Rotationsenergie der Motoren nunmehr
ausschließlich auf die Propellerflügel übertragen, so daß dann die Propeller
17a und 17b als gewöhnliche Luftschrauben arbeiten und das Flugzeug als gewöhnliches
Tragflächenflugzeug mit hoher Geschwindigkeit fliegt.
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Da die Hubschraubenflügel 51a und 51b sich nun im wesentlichen
in horizontaler Stellung und zu der Tragflächenkonstruktion parallel angeordnet
befinden, können sie als zusätzliche Tragflächen zur zusätzlichen Auftriebserzeugung
wirken. Während dieses Betriebszustandes können sie durch Betätigung des Handrades
100 für die zyklische Blatt winkelsteuerung in solcher Weise betätigt werden, daß
sie z. B. als Ruder zum Ändern der Neigung des vorwärts fliegenden Flugzeuges dienen.
Mit anderen Worten, eine Betätigung des Handrades 100 für die zyklische Blattwinkelsteuerung
--ändert" während dieses Betriebszustandes den Steigungswinkel der Hubschraubenflügel.
Dies bewirkt automatische Änderungen oder ein Schrägstellen der Tragflächenkonstruktion
14 um ihre Querachse X-X und somit eine Änderung des Lagewinkels der Flügelkonstruktion
i und somit den Auftrieb und folglich die Neigung des vorwärts fliegenden Flugzeuges.
Dadurch wird das Höhenleitwerk 12 für Zwecke des Höhensteuerns überflüssig und kann
entweder ganz fortgelassen oder lediglich zum Stabilisieren des Rumpfes 11 verwendet
werden. Zum Wiederherstellen des Flugzustandes des Flugzeuges als Hubschraubenflugzeug
beim Vorbereiten des Landens ist ebenfalls das Handrad 100 zu betätigen.
Der Flugzeugführer muß dabei das Handrad 100 betätigen, um zyklische Steigungswinkeländerungen
der Hubschraubenflügel von genügendem Maß in solcher Richtung herbeizuführen, daß
die Tragfläche 14 in die Stellung nach F i g. 1 durch die Reaktion der Luft auf
die Hubschraubenflügel geschwenkt wird, worauf anschließend die Hubschraubenwellen
wieder durch Betätigung der Bremsbänder mit dem Motor kuppelbar sind und der Steuerknüppel
133 zur kollektiven Steigungswinkelsteuerung zum Wiederherstellen der für
den Hubschraubenflug erforderlichen Steigungswinkelbedingungen der Hubschrauben-
und Propellerflügel betätigt wird. In diesem Zustand ist das Flugzeug zum Landen
als herkömmlicher Hubschrauber verwendbar unter der üblichen Steigungswinkelsteuerung
der Hubschraubenflügel durch den Knüppel 133 zur kollektiven Steigungswinkeländerung
sowie unter der Betätigung des Handrades 100 zur zyklischen Steigungswinkeländerung.