DE2344215A1

DE2344215A1 - Fluggeraet

Info

Publication number: DE2344215A1
Application number: DE19732344215
Authority: DE
Inventors: Thomas Johnson; Frederick Peter Youens
Original assignee: Short Brothers and Harland Ltd
Current assignee: Short Brothers PLC
Priority date: 1972-09-01
Filing date: 1973-09-01
Publication date: 1974-03-14
Also published as: SE406892B; GB1395652A; CA1001142A; FR2197765B1; FR2197765A1

Description

S 16 P 71

Anmelder: Short Brothers and Harland Limited

Airport Road, Belfast, Nord-Irland 2344215

Fluggerät

Die Erfindung befaßt sich mit Pluggeräten und schlägt ein Fluggerät vor das gekennzeichnet ist durch einen Gerätekörper mit einem Kanal, dessen Längsachse sich durch den Körper erstreckt, durch Strömungserzeuger zur Erzeugung einer Umgebungsluftströmung durch den Kanal von einem Einlaßende zu einem Auslaßende zwecks Erzeugung eines entlang der Achse des Kanals wirkenden Schubs, und durch Steuermittel zum Verändern der Stellung des Geräts ohne Umrichtung oder wesentliche Umrichtung des Schubs, wodurch das Gerät für gesteuerten Flug aus einer Startstellung, in ·, der die Achse des Kanals vertikal oder im wesentlichen ,■* - vertikal verläuft, in einen Vorwärtsf lugzustand geeignet _vi ist, in dem die Achse des Kanals gegenüber der Vertikalen

geneigt ist, wobei zwei Flügel an der Außenfläche des ^s- , · Körpers vorgesehen sind, die zu beiden Seiten des Körpers ^f! angeordnet sind und keine oder im wesentlichen keine V- ■ ·'.»_,

Stellung aufweisen. .. ,_% '·'■«·

.' . ■%'■■■'

.-''·,· Die Erfindung wird nachstehend an dem in den Zeichnungen " ·-,-

' -,- dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert; in den Zeich- _r-fi .j/li',. '*"

. ihungen zeigt: '-)% '-'

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23U21S

Fig. 1 eine Vorderansicht des Fluggeräts nach der Erfindung in Startstellung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Fluggeräts nach Fig. 1, teilweise im Schnitt;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Fluggerät nach den Fig.

1 und 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des in den Fig. 1,

2 und 3 dargestellten Fluggeräts, teilweise im Schnitt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Rumpf für ein Fluggerät mit einer anderen Anordnung der Tragfläche;

Fig. 6 eine Rückansicht eines Gerätrumpfs für ein Fluggerät mit einer anderen Tragflächenausbildung; »_{

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Gerätrumpf nach Fig. 6.

Ein Fluggerät in Form einer Drohne (z.B. Zieldarstellungs-,flugzeug) weist ein Gebläse 1 auf, das mit Gebläseflügeln

la ausgestattet ist und von einem Verbrennungsmotor 2, ^J:'' beispielsweise einem Kolbenmotor oder einem Turbinenmotor, ■ ;, -_r angetrieben wird, wobei das Gebläse symmetrisch in einem $' ■ ' zylindrischen Kanal 3 angeordnet ist, der von einem %'' -^, i, ringförmigen Mantel h definiert wird, welcher den Rumpf

■fr.,.

·'- ",*,",-.· des Geräts darstellt. Das Gebläse 1 und der Motor 2 sind

' :"fj, in dem Kanal 3 durch radial verlaufende Arme 5 gehalten,

^j —I'

/ι,

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wobei der Motor 2 über dem Gebläse 1 angeordnet ist und das Gebläse 1 um die Längsachse A des Kanals 3 rotiert. An dem Mantel 4 sind Beine 6 angeordnet, die das Gerät auf dem Erdboden oder einer Traglastbasis abstützen, und zwar in einer solchen Stellung, daß die Längsachse A des Kanals 3 vertikal verläuft. Ein Brennstofftank (nicht dargestellt) ist in der aerodynamisch geformten Nasenspitze 7 über dem Motor 2 untergebracht.

-v, i.

Wie sich aus der Fig. 2 ergibt ist der Mantel 4 doppelwandig und hat im Querschnitt das.Profil einer Tragfläche. , Wenn das Gebläse 1 in Betrieb genommen wird zieht es Umgebungsluft in den Einlaß 8 des Kanals 3 ein und be-'wirkt, daß diese durch den Kanal 3 hindurchstromt und Z¹ aus dem Auslaßende 9 des Kanals 3 austritt, sodaß ein -'»„,-Auftriebsschub oder ein Vorschub erzeugt wird.

Das vordere Teil 4a des Mantels 4 ist in Achsrichtung

-Jr

gesehen kürzer als das Rückteil 4b, sodaß, wenn die Achse _w A des Kanals vertikal verläuft, die Ebene des Kanaleinlasses nach unten gegen das Vorderteil 4a des Mantels 4 geneigt ist. Dadurch wird der Lufteintritt beim Vorwärts-

flug begünstigt.

Die das Einlaßende 8 des Kanals 3 umgebende obere Kante, des 'Mantels 4 hat glatte Konturen, sodaß ein glatter Luftstrom^

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über den Mantel in den Einlaß hinein gewährleistet ist. In Abhängigkeit von der Konstruktion des Geräts kann der Durchmesser des Kanals 3 am Auslaßende 9 zunehmen oder abnehmen.

Quer über das Auslaßende 9 des Kanals 3 erstrecken sich Steuerflächen. Diese haben die Form einer Steigungssteuerfläche 11, die sich quer über das Auslaßende 9 des Kanals 3 seitlich von einer Seite zur anderen erstreckt und die um sine erste Achse verschwenkbar ist. Zwei Roll- und Giersteuerflächen 12, je eine auf jeder Seite der Steigungssteuerfläche 11, verlaufen im rechten Winkel zu dieser. Die Steuerflächen 12 sind um eine zweite Achse, die senkrecht zu der ersten Achse verläuft, schwenkbar angeordnet, und sie sind für die Rollsteuerung und die Giersteuerung sowohl einzeln als auch symmetrisch bewegbar.

Jede Steuerfläche kann aber auch durch einen Satz kleiner Steuerflächenelemente ersetzt werden, die sowohl symmetrisch als auch einzeln bewegbar sind.

An gegenüberliegenden Seiten des Mantels k sind Flügel 13 vorgesehen, die eine vollständige Tragfläche des Geräts _t bilden. Wie in Fig. 2 gezeigt haben diese Flügel 13 stark gepfeilte Vorderkanten und normal zum Luftstrom verlaufende -

- 5 4098 1 -1/UA=O-A .; ^

Hinterkanten wie bei einem Deltaflügel, und die Steigungssteuerfläche 11 erstreckt sich entlang der Hinterkante der gesamten Tragfläche. Wenn das Gerät so auf den Beinen 6 steht, daß die Achee A des Kanals 3 vertikal, verläuft, -',-liegen die Flügel 13 in ein und derselben Vertikalebene und haben infolgedessen keine V-Stellung. Die Vertikalebene, in der die Flügel 13 liegen, ist gegenüber der
Achse A des Kanals versetzt. Die Flügel 13 sind weiterhin eben, und beide Flächen der Flügel 13 sind flach. Alternativ können die Flügel den Querschnitt einer Tragfläche haben. Die gesamte von den Flügeln 13 gebildete Tragfläche hat ein niedriges Seitenverhältnxs, das vorzugsweise kleiner als 3 ist.

Eine Reihe von radialen Statorblättern I¹I, die unter den Gebläseflügeln la angeordnet ist, dient dazu Wirbel aus dem durch den Kanal 3 strömenden Luftstrom zu entfernen und dadurch die Tendenz des Geräts zu vermindern, um die Achse A des Kanals zu rotieren. Eine weitere Steuermöglichkeit zur Verhinderung dieser Rotation bieten die
Steuerflächen 12. Anstelle der Statorbläfcter Ik kann auch . ein im Gegensinn'rotierendes Gebläse benutzt werden.

Die Steuerflächen Il und 12 werden von Stellgliedern 15 ^betätigt, von denen in Fig. 2 nur zwei dargestellt sind,

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il und die Stellglieder 15 werden von einem elektro-mechänischen sie ,Steuergerät aus betätigt (nicht dargestellt)-, das einen

ir' Empfänger aufweist, der von einem fern gelegenen Sender

•^abgestrahlte Steuersignale empfängt und nach deren Maßgabe t P^ lä^clie Stellglieder 15 steuert. Das elektronische Steuergerät % _i;fjfwird auch dazu benutzt, die Gebläsegeschwindigkeit zu M steuern und es kann in der Doppelwandkonstruktion des | Mantels 4 untergebracht sein.

Wie sich aus Pig, 2 ergibt ist die Längsachse B des Motors 2 gegenüber der Achse A des Kanals 3 geneigt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Schwerpunkt des Geräts von der Achse A de3 Kanals 3 weg aus einem später zu erläuternden Grunde nach vorne verlagert ist, und zwar so, daß die aerodynamisch geformte Nasenspitze 7 mehr mit dem Luftstrom fluchtet_s der in den Kanal eintritt. Darüberhinaus ist der Motor 2 über dem Gebläse 1 angeordnet, um den Schwerpunkt des Geräts so nach oben zu verlagern daß er sich im Bereich der Ebene des Einlaßendes 8 befindet.

Im Betrieb dreht der Motor 2 das Gebläse 1, wodurch ein Umgebungsluftstrom durch den Kanal 3 hindurch hervorge- \ rufen wird, der einen vertikal wirkenden Vortriebsschub erzeugt, der das Gerät vom Erdboden oder der Traglastbasis abhebt. Der fern gelegene Sender liefert dann ein ψ.

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Vo

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^ ' Ssolisignal zur Betätigung der Steuerflächen 11 und 12 Äio-^laß das Gerät gekippt wird. Dadurch, daß der Schw^r·- ki^unkttdes Geräts verlagert ist, sind die zum Trimmen des \ ^Geräts Erforderlichen Kräfte reduziert. In dier^r nach Γ" '^orne gekippten Stellung sind die Achse des Kanals und I ^x die Wirkungsrichtung des Antriebsschubs gegen die Verti-I icale geneigt, sodaß das Gerät nach vorne und naca ubeu T fgetrieben wird. Die Anordnung des Kanaleinlaßendes 8 ist so fu letroffen, daß, wenn das Gerät sich bei großer Anstellung f "'i-'nach vorne bewegt, der Luftstrom leicht in den Kanal 3 ι ⁴* ,einfließt.

I fßemerkt sei_s daß wegen der glatten Ausformung der Oberkante S des Mantels der Luftstrom über diese Kante einen Saugeffekt \ produziert, der somit einen Auftrieb am Mantel 4 erzeugt. X Da der Schwerpunkt des Geräts auch im Bereich des Einlaßj endes 8 des Kanals 3 liegt, wirkt die durch das Einsaugen von Luft in den Kanal 3 bedingte Widerstandsmomentkrart durch, oder doch fast durch den Schwerpunkt, wodurch ¹ irgendwelche wesentlichen Momenteffekte unterdrückt werden, I _die von dieser Widerstandskraft herrühren und bestrebt sein glHl^önnten, das β er ät in Drehung zu_aversgjzen und dessen "Steuerung zu ^erschweren.

1%^-weiteren Vorwärtsflug wirken durch |ie Vorwärtsbewegung _;,des Geräts bedingte aerodynamische Krjlfte auf den Mantel M

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und erzeugen Auftrieb, wodurch aas Verhalten des Geräts Hand in Hand mit der zunehmenden Vorwärtsgeschwindigkeit zunehmend durch die Steigungssteuerfläche 11 bestimmt wird, um so die Achse A des Kanals 3 nahezu in die Horizontale zu bringen, zum Beispiel in eine Lage von 10 gegenüber der Horizontalen. In dieser Stellung dient der größte Teil des Antriebsschubs dazu, das Gerät nach vorne vorwärts zu treiben und die Höchstgeschwindigkeit im Waagerechtflug wird erreicht.

Das Gerät kann senkrecht landen und starten, und der Plug- _Ψ PSfeJjl ψ

bereich erstreckt sich kontinuierlich von der Geschwindigkeit Null bis zur Maximalgeschwindigkeit, wobei auch seitliche und nach rückwärts gerichtete Geschwindigkeiten erzielbar sind. Das Gerät kann auch Sturzflüge ausführen, und eine Maximalgeschwindigkeit würde man im Sturzflug erzielen.

Der kontinuierliche Plugbereich ergibt sich aus dem Umstand, ,*- ' ', daß die Hauptquelle für Auftrieb und Antriebsschub, nämlich das Gebläse 1, bei allen Geschwindigkeiten Auftrieb und · _ Schub liefert, wobei die Anstellung des Geräts in zunehmendem , ; Maße mit der Zunahme der Vorwärtsgeschwindigkeit abnimmt. _} |.

Wenn das Gerät sich nach vorne bewegt werden an der Außen- _a »

fläche des Geräts aerodynamische Kräfte erzeugt, und diese ^ J auf den Rumpf und die Tragflächen wirkenden Kräfte erzeugen Auftrieb. Wenn nun die Gerätgeschwindigkeit zunimmt,

A09811/0A9A

23U215 .it

wachsen die aerodynamischen Kräfte und gestacten es, das Gerät zunehmend gegen eine Horizontalstellung zu kippen, wodurch ein größerer Anteil des Antriebsschubs dazu ausgenutzt wird, das Gerät in Vorwärtsrichtung anzutreiben, weil nämlich die Horizontalkomponente des Schubs vergrößert wird.

Es gibt allerdings keinen definierten Übergangsbereich aus _; der Situation, in der das Gerät ganz vom Antriebsschub in t;r ^ Yder Luft gehalten wird, zu der Situation, in der es hauptf "Ursächlich durch die auf die Außenseite des Mantels 4 und ^ ', ^T der Flügel 13 wirkenden aerodynamischen Kräfte in der Luft * - gehalten wird. Dies ist bedingt durch das allmähliche An-./-,ii'\.'wachsen der aerodynamischen Kräfte an der Außenseite des t Vi -£Mantels 4 und der Flügel 13.

ι \

Wenn das Gerät in Vorwärtsrichtung im Geradeausflug oder i t Wim Manövrierflug fliegt erzeugt der Luftstrom um den Mantel I" ^ί/1<·-4 Momente an dem Gerät. Diesen muß mittels der Steuer-, ^\lffi flächen entgegengewirkt werden um das Gerät im Geradeaus- ^flug oder im Manövrierflug zu halten.

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'■ f/^'Die Gr ße der auf den Mantel 4 einwirkenden Kräfte oder _t , l$\-, Momente hängt von der Form des Luftstroms ab, der sich in ^n ^Richtung um den Mantel H herum bewegt. Wenn die Stellung _k y*\ \ oder die Geschwindigkeit des Geräts geändert wird kann sieht ^ - die Form des Luftstroms um die Außenseite des Mantels 4

- 10 A09811/OA9A

- 10 -

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plötzlich ändern, was eine große oder plötzliche Änderung der auf das Gerät wirkenden Kräfte oder Momente bedingt. Eine solche Kräfteänderung oder Momentänderung am Gerät kann ggf. extrem schwer zu kontrollieren sein, und wenn j es nicht gelingt sie zu kontrollieren kann das Gerät vollständig unstabil und unsteuerbar werden.

,; In diesem Zusammenhang sind die Flügel 13 zu beiden Seiten

". ., ι des Mantels H so konstruiert, daß sie im Zusammenwirken j mit dem Mantel 4, brauchbare Kräfte - und Momentcharakte-

, j ristiken liefern. Dies wird erreicht, weil der von einer

Tragfläche mit stark gepfeilten Vorderkanten erzeugte Luftstromtyp das Bestreben zeigt, über einen großen An- ]■ Stellungsbereich gleichmäßig zu bleiben und sich nicht

\ ' plötzlich zu ändern, und dadurch, weil die Stellung und _v die Abmessungen der Flügel 13 in Bezug auf den Mantel 4

,' '"· - , so gewählt werden können, daß annehmbare Gesamtch'arakte-' \,_; ristiken auftreten. So können beispielsweise die auf das

h; Gerät einwirkenden Steigungsmomente so gewählt werden, ·>? ' ' daß sie leichter steuerbar sind. Dadurch wird gewähr-

-" leistet, daß keine plötzliche Änderung in der Form des '""(;, '; i"· -■> Luft Stroms um den Mantel herum eintritt, wodurch wiederum '"*-:< ν -'»· sichergestellt ist, daß Änderungen der Kräfte oder Momente, ΐ* ί'''·".- *:£"'· welche das Gerät in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit

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oder Stellungsänderungen unstabil machen würden, kleiner werden, und allmählicher auftreten, wodurch das Problem der Steuerung des Geräts erleichtert wird.

Bei dem in den Fig. ι bis H gezeigten Gerät sind die Flüge: 13 an einander gegenüberliegenden Seiten des Geräterumpf's ί angeordnet, wie in Draufsicht gezeigt, und sie liegen in "J"-i -^. einer vertikalen Ebene nahe bei der Achse des Kanals- -'j ' " . - " Diese Flügel 13 können aber auch gegen den rückwärtigen ^c'"- .- " Teil i|b des Gerätrumpfs 2 versetzt sein, wie in Fig. 5 -,gezeigt. Auch können die Hinterkanten der Flügel 13 t>eweglich ausgestaltet sein und dadurch als Steuerflächen <j wirken. Wenn das Flugzeug so fliegt, daß die Achse des "· ' Kanals 3 horizontal oder im wesentlichen horizontal ver-

■•'j läuft, kann man auch einen merklichen Auftriebanteil an .„; den Deltaflügeln 13 erzielen.

Wenngleich bei der Ausführungsform bei den Fig. 1 bis 4

r die Flügel 13 keine V-Stellung haben, so können sie cioch

■ eine kleine V-Stellung bekommen, beispielsweise bis zu einem Maximum von etwa 20°, und dennoch das Gerät bsi. niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Anstellungen wix-k-

_:-~, .-sam stabilisieren. Obwohl außerdem bei vertikal verlaufende:

,, -Achse A des Kanals die Flügel 13 in einer Vertikalebene liegen, so können sie doch auch in einer Ebene liegen, welche um einen Winkel von beispielsweise maximal etwa 10° gegenüber der Vertikalen geneigt ist.

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Bei einer anderen, in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Hinterkanten der Flügel 13 bis deutlich unter das Auslaßende 9 des Kanals 3 und sind durch ein einstückiges Querteil 13a miteinander verbunden, das quer zum Auslaßende 9 verläuft. Die Steigungssteuerfläche 11 ist an der Hinterkante der Flügel 13 befestigt. Die Flügel 13 weisen außerdem Vorwärtsverlängerungen 13b auf, die sich über das Einlaföende 8 des Kanals 3 hinaus erstrecken und an dem den Treib stofftank 7 und den Motor 2 aufnehmenden Mittelkörper befestigt sind, wobei sie eine volle Delta-Form bilden. Obwohl bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die Seitenkante 20 der Verlängerung 13b in gleichem Ausmaß gepfeilt ist wie die Seitenkante 21 des Flügels 13 an der Seite des Mantels k, so kann sie doch auch stärker oder weniger stark gepfeilt sein, so wie dies durch die strichpunktierten Linien 22 und 23 angedeutet ist.

Um die Vorwärtsgeschwindigkeit des Geräts zu erhöhen muß man zunehmend das Gerät in eine horizontale Orientierung kippen, um so die Horizontalkomponente des Antriebsschubs zu erhöhen. Im Falle keine Steuerflächen an der Außenfläche des Mantels 4 vorgesehen sind, oder bei niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeiten, erzeugt die Ablenkung der Steigungssteuerflächen 11 in dem vom Kanal kommenden Luftstrom eine Kraft auf die Steuerfläche 11, weiche eine das Gerät

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i kippende Bewegung bedingt. Rollverhalten und Gierverhalten

• - werden; mittels der Steuerflächen 12 gesteuert, und wenn ^>v das Gerät schweben soll wird die durch die Verlagerung des '.--'< "-τ _rH Schwerpunkts des Geräts bedingte Bewegung dadurch kompen-τ??7λ· f^-eiert, daß man die Steigungssteuerfläche 11 im Luftstrom ^JA! ablenkt. Wenn aber an der Außenfläche des Mantels 4 äußere ("'Ι''' ' Tsteuerflachen vorgesehen sind, kann man das Kippen, das ι ,^v % Rollverhalten und das Gierverhalten bei höheren Geschwint' digkeiten dadurch steuern, daß man die auf den Mantel einwirkenden aerodynamischen Kräfte unter- Benutzung äußerer 7 Steuerflächen steuert.

Bemerkt sei_f daß_s obwohl die Steuerflächen so dargestellt I sind daß sie eich seitlich quer zum Ausladende 9 des I Kanals erstrecken, sie quer über einer K υ te des Auslaßendes 9 angeordnet sein können, wenn bf ielsweise der Au3laß mit einer flachen Kante versehen er rechteckig ist.

Der für das Gerät zur Verfügung stehende Schub kann in zwei Teilen betrachtet werden, nämlich der Bruttoschub,

■>4;x_t ^ der von dem Gebläse 1 erzeugt wird, und der Momentwider-

%Λ*ί[ stand der Einlaßluft. Diese beiden Komponenten arbeiten ³ ' ί unter einem Winkel zueinander, in Abhängigkeit der Stellung

^r Ί

⁴ des Geräts gegenüber seiner Plugbahn durch die Luft. Wenn

, V; der Bruttoschub merklich größer ist als der für den Vor-4

ί ^c trieb des Geräts isur Verfügung stehende Nettoschub kann

S₁'

IiV^ξ 4098 1 1/0Ä94 - ιή -

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' - It -

' liiin merklicher Auftrieb erzielt werden aus der Vertikal-■iomponenten des Bruttoschubs, Ohne daß dadurch die ^Horizontalkomponente zu sehr reduziert würde. Wenn so.it & ■sichergestellt ist, daß eine vernünftige Gesamtleistung Äiinsichtlich der für die Erzeugung des Nettoschubs er-1,'lorderUchen Energie vorliegt, und wenn die „assenströmungs^ H geschwindigkeit der Luft durch «en Kanal 3 verhältnismäßig .· _groß ist, können mit wenig Energie große Auftriebskräfte • ,erzeugt werden, welche im wesentlichen das Gerät tragen.

Die geringe Energie, die zum Antrieb des Gebläses erforderlich i.-t, und das geringe Druckverhältnis über das Geblase erzielt »an dadurch, da* n,an eine große Massenströmungsgeschwindigkeit benutzt. Der von de. Gebläse erzeugte Antriebsschub wird daher dadurch geliefert, daß man große „assenstromungsgeschwindigkeiten der Luft benutzt als vxel_raehr eine hohe Luftströmungsgeschwindigkeit. Dadurch, daß man den Durchmesser des Kanals gegen das Auslaßende 9, stromabwärts vom Gebläse 1 vergrößert, kann die Luft s.ch „inter dem Gebläse ausdehnen, sodaß .ehr Luft eingesogen „erden kann. Dadurch wird die Massenströ.ungsgeschwind.g- W^m~\ ikeit der Luft durch den Kanal merklich erhöht.

* ^: wenngleich oben erwähnt wurde, daß zwecks Erhöhung der ■ Vorwärtsgeschwindigkeit des aeräts dieses gekippt wird.

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,um_?die Horizontalschubkomponente zu erhöhen, so ist doch Lkar, daß diese Komponente auch dadurch vergrößert werden rJcänn, daß man den Energie-output des Gebläses 1 erhöht.

JEine weitere Steuerung des von dem Luftstrom durch den ^Y$anal 3 erzeugten Vortriebsschubs kann man dadurch erleichen, daß man eine veränderliche Auslaßfläche fax de. »Kanal vorsieht, und zwar so, daß die Auslaßfläche ^er-. Vößert oder verkleinert wird. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man den Mantel am Auslaßende= 9 des Kanals mit Segmenten versieht, die nach innen oder nach außen verschwenkbar sind, oder dadurch, daß man einen in Achsrichtung bewegbaren konischen Zentralkörper in dem Auslaß anordnet, oder dadurch, daß man um das Auslaßende 9 des Kanals 3 herum eine biegsame Auskleidung vorsieht.

Obwohl das Gerät an dem Ausführungsbeispiel einer Drohne erläutert wurde kann es auch für bemannten Flug aiwgelegt sein.

Das Gerät der vorliegenden Erfindung mit den seitlichen

iW'^^k^^m^P^^^ ^ant^ila^piorgera^n- oder :_{;i f} "^^Pl^||y^rä|a ohne solche WeJ,. VortMle;>. nämlich:

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4i"^i * 4 098 1 1/049

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1. Die Flügel können so angeordnet sein, daß sie annehmbare Steigungsmomente über einen großen Anstellbereich des Geräts erzeugen.

2. Die Flügel bringen eine größere Leistung im Vorwärtsflug mit sich, und zwar dank des zusätzlichen Auftriebs, den sie erzeugen.

V i Das Gerät kann betrachtet werden als eine Zusammenfassung ¹Tu χ*

eines ummantelten Rotors, der gutes Betriebsverhalten im ι <„ ■ ' ,,

Schwebezustand und bei sehr geringen Geschwindigkeiten - '

zeigt, und einem Deltaflügel bzw. einem Flügel mit niedrigem j

Seitenverhältnis, der gutes Betriebsverhalten bei höheren ,: ι ί¹

Geschwindigkeiten zeigt. Das Gerät ist somit in der Lage . , _t [ über einen weiteren Bereich von Vorwärtsfluggeschwindig- % ψ ', keiten von Null an aufwärts zufriedenstellend zu arbeiten. __' ■--. ^]\

Das Gerät hat weitere beträchtliche Vorteile im Vergleich * '"

zu Geräten mit nicht-ummantelten Rotoren, nämlich insofern,

als: j ' ' '.

(a) der Durchmesser des Gebläses klein gehalten werden kann -, .

und zwar wegen der günstigen Auswirkung des Mantels auf den

i ' i

vom Gebläse bei niedrigen und verschwindenden Vorwärtsge- 7 schwindigkeiten erzeugten Schub. ., , u.

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-If-

(b) das Gerät keinen Geschwindigkeitsbeschränkungen unterworfen ist, wie es bei Helikoptern wegen der verhältnismäßig großen Vorwärtsgeschwindigkeit des vorgehenden Blatts der Fall ist.

(c) das Gerät mit seinem Gebläse kleinen Durchmessers grundsätzlich für höhere Geschwindigkeiten geeignet ist.

W (d) die durch die Masse des Gebläses bedingte Rotations- '_ '^energie klein ist, sodaß der Antriebsschub beim Landen fast

augenblicklich dadurch zum Verschwinden gebracht werden : kann, daß man den Motor abstellt. Dies vereinfacht das f Landepröblem des Geräts, insbesondere einer Drohne, bei -- ' starkem Wind.

,'·-' ... (e) der Mantel um das Gebläse die Gebläseblätter davor , " schützt, mit irgendwelchen äußeren Flächen in Kontakt zu

kommen. So bedeutet ein überrollen beim Landen nicht not-•yV'wenaig eine schwere Beschädigung, und Gefahrenmomente für ; das Bedienungspersonal werden verringert. Dies ist be- ) sonders wichtig wenn das Gerät als Drohne benutzt wird.

das Gerät, da sein Gebläse ummantelt ist,, in einem Netz ,-''"'gelandet werden kann. Dies ist besonders bedeutsam, wenn das '' Gerät von See aus benutzt wird.

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Claims

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Patentansprüche

1, Pluggerät, gekennzeichnet durch einen Gerätekörper mit einem Kanal (3), dessen Längsachse sich durch den Körper erstreckt, durch Strömungserzeuger (1) zur Erzeugung einer Umgebungsluftströmung durch den Kanal von einem Einlaßende (8) zu einem Auslaßende (9) zwecks Er- -. ₂ ■ zeugung eines entlang der Achse des Kanals wirkenden Schubs,

~'i - und durch Steuermittel (11, 12) zum Verändern der Stellung ,- ' des Geräts ohne Umrichtung oder wesentliche Umrichtung des

Schubs, wodurch das Gerät für gesteuerten Flug aus einer / Startstellung, in der die Achse des Kanal3 vertikal oder Λ ' im wesentlichen vertikal verläuft, in einen Vorwärtsflug- !' ; zustand geeignet ist, in dem die Achse des Kanals gegen-'■';{''' über der Vertikalen geneigt ist, wobei zwei Flügel (13)

an der Außenfläche des Körpers vorgesehen sind, die zu _: ^T' : .. beiden Seiten des Körpers angeordnet sind und keine oder Γ.' im wesentlichen keine V-Stellung aufweisen.

*, 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Stellung nicht größer ist als 20°.

ι ■■ ί

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel zusammen eine vollständige Tragfläche für ' das Gerät bilden, und daß die vollständige Tragfläche ein geringes Seitenverhältnis aufweist.

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^ JiJ Λ~

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ll. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständige Tragfläche des Geräts ein Seitenverhältnis von weniger als 3 hat.

5. Gerät nach einam der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel eine stark gepfeilte Vorder kante aufweisen.

7g-^ f>v _{6# Gerät nach} einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn-

. ^>^:|;^·|ί zeichnet, daß jeder Flügel eine Verlängerung aufweist,

^%5?|l welche sich''bis über das Einlaßende des Kanals hinaus

_ ;; ~ iii"⁴ ι erstreckt.

& y. Gerät nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekenn_f>i zeichnet, daß die vollständige Tragfläche des Geräts 'Deltaform oder gestützte Deltaform hat.

.8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel eben sind.

"9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurcß ■gekennzeichnet, daß die Hinterkante eines jeden Flügelstsich über das Ausläßende des Kanals hinaus erstreckt.

10. Gerät nach Anspruch^ oder einem der Ansprüche 7"9,^ soweit von Anspruch 6 abhängig, gekennzeichnet durch einen Zentralkörper zur Unterstützung der Strömungserzeuger,

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wobei jede der erwähnten Verlängerungen mit dem Zentralkörper verbunden ist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel keine V-Stellung haben und daß, wenn die Achse des Kanalö vertikal oder im wesentlichen vertikal verläuft, die Flügel in derselben vertikalen Ebene liegen.

12. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte vertikale Ebene gegenüber der Kanalachse versetzt ist.

13. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Flügelflächen flach sind.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel Tragflächenquerschnitt hat,

15. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine erste schwenkbar angeordnete aerodynamische Steuerfläche aufweist, welche am Aüslaßende des Kanals so gelegen ist, daß der durch den Kanal strömende Luftstrom auf sie einwirkt.

16. Gerät nach Anspruch 15 in Abhängigkeit von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aerodynamische

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- 21--

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Stfeuerf läciie sich quer über die Hinterkante der vollst'ändigen Tragfläche des Geräts erstreckt.

Wif. Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich-Jjnet, daß die Steuerung 2 zweite schwenkbar gelagerte aero-

dynamische Steuerflächen aufweist, die auf einer gemein-/fsamen Schwenkachse angeordnet sind, die sich quer zur f"{Schwenkachse der ersten aerodynamischen Steuerflächp er- ^streckt, und die so am Auslaßende des Kanals gelegen 3ind, |daß der durch den Kanal strömende Luftstrom auf sie ein-Ywirkt, wobei die zweiten aerodynamischen Steuerflächen einzeln oder symmetrisch verschwenkbar sind.

18. Gerät nach Anspruch 1^T, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten aerodynamischen Steuerflächen auf einander gegenüberliegenden Seiten der ersten aerodynamischen Steuerfläche angeordnet sind.

I₉. Gerät nach Anspruch 17 oder lS/V/urch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse der ersten aerodynamischen Steuerfläche senkrecht zur Schwenkachse der zweiten aero-■^dynamischen Steuerflächen verläuft.

Λ V

20. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der ersteh und zweiten aerodynamischen Steuerflächen einen Satz von Steuerflächen-

|.'^ ^Λ 40981 Ϊ/0494

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elementen aufweist, die symmetrisch oder einzeln^ver- ■ schwenkbar sind. 'M

;, ' 21. Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch ge-

⁷% - ' ',-, kennzeichnet, daß die Steuerung außerdem einen Empfänger

J / ^aufweist > der von einem entfernt gelegenen Sender äbge-"

' χ ,strahlte Steuersignale empfängt und nach Maßgabe derselben ,

' w Ausgangssignale erzeugt, und durch ein Betätigungssystem, ■

m- mit dessen Hilfe die aerodynamischen Steuerflächen nach

fe; Maßgabe der Ausgangssignale des Empfängers gesteuert

I; werden.

i 22. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch

gekennzeichnet, daß der Sfcrömungserzeuger ein Gebläse und i einen das Gebläse antreibenden Motor umfaßt.

s 23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse um die Achse des Kanals rotiert, und daß der Motor über dem Gebläse gelegen ist.

2k, Gerät nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, ξ. daß der Schwerpunkt des Geräts von der Achse des Kanals , f in Richtung auf das vordere Teil des Körpers verlagert ist.

Γ - -'23

4098

- 23 -

'"^^23'. Gerät nach einem der Ansprüche 22 bis 2^l\, dadurch ge-

: M0S ■

''('-^kennzeichnet, daß radial Statorblätter in dem Kanal zwischen aldem Gebläse und dem Auslaßende des Kanals vorgesehen sind.

_Ä'|26. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

■4 gekennzeichnet, daß die Ebene des EinlaBendrs des Kanals % ^gegenüber der Achse des Kanals geneigt ist, wodurch, wenn "■'Ä '"?

die Achse des Kanals vertikal oder im wesentlichen verti-

', ;kal verläuft, die Ebene des Einlaßendes gegenüber dem .,/Vorderen Teil des Körpers nach unten geneigt ist.

27. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gerätkörper ein rohrförmiger Mantel ist mit einer Wand, die im Querschnitt tragflächenförmig ist.

28. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zylindrisch· ist.

29. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende des Kanals kreisförmig ist.

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^i;'g:.piÖ^|Ger;ät--nachieinemider vorhergehenden. Ansprüche,, ^dadurch "% '*'% (teekennzeichnet. daß die Querschnittsfläche des Ausiallendes « ides Kanals veränderlich ist.

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31c Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des Geräts nahe bei der Ebene des Einlaßendes des Kanals liegt.

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