DE19529700A1

DE19529700A1 - Aircraft with rotating wings - uses adjustment of left and right control points to determine drive and thrust

Info

Publication number: DE19529700A1
Application number: DE1995129700
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl Ing Pflug
Original assignee: PFLUG JOCHEN DIPL ING FH
Current assignee: PFLUG JOCHEN DIPL ING FH
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13

Abstract

Rotating wing aircraft in which the drive and thrust are provided by several wings (1) rotating about the transverse axis of the aircraft. The adjustment setting of the rotating wings is produced by the displacement of a left and a right control point (2). The cyclical blade adjustment can be varied by the displaced position of the control point relative to the rotational axis (8) through the adjustment of the control points on the high axis (drive) and on the longitudinal axis (thrust).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehflügler mit um die Querachse rotierenden Tragflügeln.The invention relates to a rotary wing with wings rotating about the transverse axis.

Bekannte Drehflügler haben Tragflügel (Rotorblätter), die um Hochachse rotieren. Die unterschiedlichen Anströmungsgeschwindigkeiten über der Blattlänge bewirken eine Begrenzung der Fluggeschwindigkeit durch die hohen Blattspitzengeschwindigkeiten und eine geringe Ausnutzung des Rotorinnenbereiches sowie eine Anstellwinkelbegrenzung am vorlaufenden Blatt, einen hohen induzierten Widerstand und eine hohe Lärmbelastung durch die starken Randwirbel. Desweiteren muß ein Drehmomentausgleich durch ein Heckrotorsystem erfolgen bzw. ein aufwendiges Rotorsystem (Koaxial oder Reaktionsantrieb) eingesetzt werden. Der Schnellflug und der Gleitflug nach einen Triebwerksausfall (Autorotation) sowie der Einsatz eines Pilotenrettungssystems ist problematisch.Known rotary-wing aircraft have wings (rotor blades) that rotate about the vertical axis. The different Flow velocities over the blade length limit the flight speed due to the high blade tip speeds and low utilization of the inner rotor area as well as a setting angle limitation on the leading blade, a high induced resistance and high noise pollution due to the strong edge vertebrae. Furthermore, torque compensation done by a tail rotor system or a complex rotor system (coaxial or reaction drive) be used. The fast flight and the gliding flight after an engine failure (autorotation) as well the use of a pilot rescue system is problematic.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehflügler so auszubilden, daß Hubschrauberflugeigenschaften (Schwebeflug, senkrechtes Starten und Landen) möglich sind aber die gleiche Anströmungs geschwindigkeit über der gesamten Länge eines Blattes besteht, damit beim Vorwärtsflug die Effektivität von Flächenflugzeugen erreichbar wird.The object of the invention is to design a rotary wing aircraft so that helicopter flight characteristics (Hover flight, vertical takeoff and landing) are possible but the same inflow speed over the entire length of a blade, so that when flying forward the effectiveness can be reached by fixed-wing aircraft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Drehflügler mit rotierenden Tragflügeln gelöst.This object is achieved by the rotary wing characterized in claim 1 rotating wings released.

In Fig. 1 bis Fig. 4 sind einige grundsätzliche Betriebszustände des Tragflügelsystems dargestellt. Der resultierende Anströmungsgeschwindigkeitsvektor 4, der sich aus der Fluggeschwindigkeit und der Tangentialgeschwindigkeit der Blätter zusammensetzt, ist eingezeichnet. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 5 bis Fig. 8 dargestellt.In Fig. 1 to Fig. 4, some basic operating conditions of the hydrofoil system are shown. The resulting inflow velocity vector 4 , which is composed of the airspeed and the tangential velocity of the blades, is shown. Two embodiments of the invention are shown 5 to Fig. 8 in Fig..

Fig. 1 zeigt ein auftrieberzeugendes Tragflügelsystem im Schwebeflug, Fig. 1 shows a lift-generating hydrofoils system while hovering,

Fig. 2 zeigt ein auftrieb- und vorschuberzeugendes Tragflügelsystem im Schwebeflug, Fig. 2 shows a lift- and feed generating hydrofoil system in hover,

Fig. 3 zeigt ein auftrieberzeugendes Tragflügelsystem im Vorwärtsflug, Fig. 3 shows a lift-generating hydrofoils system in forward flight,

Fig. 4 zeigt ein auftrieb- und vorschuberzeugendes Tragflügelsystem im Vorwärtsflug, Fig. 4 shows a lift- and feed generating hydrofoil system in forward flight,

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen einen Rotationsflügler mit außen laufenden Tragflügelsystemen, Fig. 5 and Fig. 6 show a Rotationsflügler with external current hydrofoil systems,

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen einen Rotationsflügler mit innenlaufenden Tragflügelsystemen. Fig. 7 and Fig. 8 show a rotary wing with internal wing systems.

Ein erfindungsgemäßer Drehflügler besteht aus mehreren um die Querachse rotierenden Tragflügeln 1, die an den Enden so gelagert sind, daß die Einstellwinkel veränderbar sind. Die Einstellwinkel der Rotorblätter des linken und des rechten Tragflügelsystems sind über je einen Ansteuerungspunkt gekoppelt. Die Ansteuerungspunkte sind feststehende zur Rotationsachse versetzte Punkte, die eine zyklische Blattverstellung bewirken. Jede feste Position des Ansteuerungspunktes entspricht einem bestimmten Auftrieb und Vorschub des Tragflügelsystems. Über den Abstand des Ansteuerungspunktes 2 von der Rotationsachse 3 des Tragflügelsystems wird die Größe des Auftriebs bzw. des Vorschubs eingestellt (kollektive Blattverstellung). Die unabhängigen Einstellwinkeländerungen des linken und des rechten Tragflügelsystems ermöglichen die Steuerung des Fluggerätes um die Längs- und Hochachse. A rotary wing according to the invention consists of a plurality of wings 1 rotating about the transverse axis, which are supported at the ends in such a way that the setting angle can be changed. The setting angles of the rotor blades of the left and right wing systems are each coupled via a control point. The control points are fixed points that are offset from the axis of rotation and cause cyclical blade adjustment. Each fixed position of the control point corresponds to a certain lift and advance of the wing system. The size of the lift or the feed is set via the distance of the control point 2 from the axis of rotation 3 of the wing system (collective blade adjustment). The independent changes in the angle of attack of the left and right wing systems enable the aircraft to be controlled around the longitudinal and vertical axes.

Im Vorwärtsflug existiert ebenfalls ein vor- und ein zurücklaufendes Blatt, aber die Anströmungs geschwindigkeiten sind über die gesamten Spannweite konstant und bei vier Blättern ist der Gesamtauftrieb und der Gesamtvorschub während einer Umdrehung konstant. Die Randwirbel, d. h. der induzierte Widerstand und die Lärmbelastungen, können zusätzlich durch die Verwendung von Endscheiben reduziert werden. Der Ausgleich des Drehmomentes erfolgt bei einem unter der Rotationsachse liegenden Schwerpunkt einfach über die Gewichtskraft. Schwingungen des Rumpfes bei Änderungen des Drehmomentes können mit aerodynamischen Leitflächen minimiert werden.In forward flight there is also a forward and a returning blade, but the inflow speeds are constant over the entire span and is the case with four blades Total lift and total feed constant during one revolution. The vertebrae, d. H. of the induced drag and noise pollution can also be increased by using End plates are reduced. The torque is compensated for under one The axis of rotation lies simply over the weight. Vibrations of the fuselage Changes in torque can be minimized with aerodynamic guide surfaces.

Im Schwebeflug liefern bei symmetrischen Blattprofilen die vor- und zurücklaufenden Blätter den gleichen Auftrieb. Die auf- und abwärtslaufenden Blätter werden im Schwebeflug auf Nullauftrieb (minimaler Widerstand) eingestellt und können für den Vorwärtsflug den Vorschub aufgrund der großen Blattlänge und der geringen Verwirbelung der Strömung sehr effektiv erzeugen. Die Rotations geschwindigkeit kann im Schnellflug so stark reduziert werden, daß das zurücklaufende Blatt auch in Flugrichtung angeströmt wird.In hover flight, the forward and returning blades deliver the with symmetrical blade profiles same buoyancy. The blades moving up and down become zero lift when hovering (minimum resistance) and can be used for forward flight due to the large Blade length and the low turbulence of the flow very effectively. The rotation speed can be reduced so much in high-speed flight that the returning blade also in The direction of flight is flown.

Die Zentrifugalkräfte können direkt durch die Verstrebungen 5 zwischen den Tragflächenhauptholmen abgeleitet werden. Die Achse des Tragflügelsystems kann wie der Hauptholm einer Tragfläche durch den Rumpf geführt werden und hat dann nur die üblichen Biegebelastungen durch Auftrieb und Gewichtskraft aufzunehmen.The centrifugal forces can be derived directly through the struts 5 between the main wing spars. The axis of the wing system can be passed through the fuselage like the main spar of a wing and then only has to absorb the usual bending loads due to lift and weight.

Bei innenlaufenden Tragflügelsystemen können Pilotenrettungssysteme genutzt werden. Außenlaufende Tragflügelsysteme ermöglichen dagegen ein Minimum an Strukturgewicht und Widerstand.Pilot rescue systems can be used for inboard hydrofoil systems. Outgoing Wing systems, on the other hand, allow a minimum of structural weight and resistance.

Der Rotationsradius sollte möglichst groß sein, denn im Schwebeflug ist nach dem Impulssatz die durchströmte Fläche von entscheidender Bedeutung. Ab einer bestimmten Vorwärtsgeschwindigkeit ist aber nach der Tragflügeltheorie die beeinflußte Luftmasse von der Spannweite anhängig, somit sollten um die Querachse rotierende Tragflügelsysteme hier effizienter arbeiten als um die Hochachse drehende Rotorsysteme.The radius of rotation should be as large as possible, because after hovering the momentum is the flowed area of crucial importance. Above a certain forward speed but according to the wing theory the affected air mass depends on the span, so should Wing systems rotating about the transverse axis work more efficiently here than about the vertical axis rotating rotor systems.

Claims

1. Rotary wing characterized in that lift and thrust are generated by several rotating wings about the transverse axis of the aircraft ( 1 ) and the angle of attack of the rotating wings are changed by moving a left and a right control point ( 2 ).

2. Rotary wing aircraft according to claim 1, characterized in that the cyclic blade adjustment can be changed by the position of the control points ( 2 ) offset to the axis of rotation ( 3 ) via the displacement of the control points on the vertical axis (lift) and on the longitudinal axis (thrust).

3. Rotary wing aircraft according to claim 1, characterized in that the cyclic blade adjustment by the position of the control points ( 2 ) offset to the axis of rotation ( 3 ) can be changed by moving the control points on circular paths, with a collective blade adjustment taking place when the radius is changed.