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Auftriebserzeugung für Flugzeuge mit an den Tragflächen austretenden Gasstrahlen
Die Erfindung betrifft eine Auftriebserzeugung für Flugzeuge mit an den Tragflächen austretenden Gasstrahlen.
Es ist bekannt, dass der Senkrechtstart vom Hubschrauber mit kleinstem Leistungsaufwand bewältigt wird, doch ist dieser Vorteil mit einigen Nachteilen, insbesondere auch dem Fehlen einer Tragfläche verbunden. Andere Lösungen bilden ein Mittelding zwischen Tragflächen-und Hubschraubertyp z. B. das Kippflügelflugzeug, oder es werden bei starr mit dem Rumpf verbundenem Flügel die Triebwerke gekippt bzw. die Strahlrichtung allein umgelenkt. Allen diesen Konstruktionen haftet als gemeinsames nachteiliges Merkmal der verhältnismässig hohe Aufwand an Mechanik und Leistungsbedarf an.
Die gegenständliche Erfindung stellt sich zur Aufgabe, das Problem des Senkrechtstarts am Flugzeug herkömmlicher Bauart mit einfachen technischen Mitteln und sparsamem Leistungsaufwand zu lösen und ist gekennzeichnet durch intermittierende Verbrennung eines Treibstoff-Luftgemisches in einem oder mehreren Triebwerken, wobei die hiebei erzeugten Treibgase über eine oder mehrere Strahlpumpen in das Flügelinnere verpuffen und, wie an sich bekannt, durch Öffnungen an der Flügelunterseite ausströmen. Desgleichen bildet ein Merkmal dieser Erfindung das Fehlen bewegter Teile, wie Rotoren, Propeller, ausklappbare Gebläse und ähnlichem.
Die Möglichkeit für eine solche Lösung bietet die Anwendung der Strahlpumpe, die als anspruchsloses Konstruktionselement zudem den Vorzug aufweist, bei richtiger Auslegung Leistung einsparen zu können.
Bei der erfindungsgemässen Anwendung wird das in einem oder mehreren Triebwerken erzeugte Treibgas über eine oder mehrere Strahlpumpen in das Flügelinnere verpufft und das Luft-Treibgasgemisch über ein System von Öffnungen an der Flügelunterseite abgeblasen. Das der Strahlpumpe zugeführte Treibgas tritt durch die Düse derselben mit hoher Geschwindigkeit aus und reisst dabei eine grosse Menge Luft mit sich, welche sich im Mischrohr mit dem Gasstrahl vermischt.
Hiebei wird nicht nur die Temperatur des Treibgases auf die Temperatur des Luft-Treibgasgemisches herabgesetzt, sondern es kann auch eine Vergrösserung der Schubkraft vergleichsweise zur Schubkraft des Düsenstrahls allein erreicht werden. Die Abwicklung dieser Vorgänge : Erzeugung eines Düsenstrahls, Zumischen von Luft in der Strahlpumpe, Ausströmen in das Flügelinnere und Ausblasen durch die Flügelunterseite erfordert eine gewisse Baulänge, welche jedoch bei Orientierung des ganzen Strömungsvorganges in die Längsrichtung des Flügels hinreichend zur Verfügung steht.
Das Flügelprofil einerseits, sowie die im Flügel untergebrachte Tragkonstruktion anderseits, können hiebei dadurch berücksichtigt werden, dass der Flügel gleichsam in eine Anzahl parallel verlaufender Strömungsröhren- oder kanäle aufgeteilt wird. Für jede dieser Strömungsröhren wäre dann eine Strahlpumpe vorzusehen. Die Erfordernisse für die Ausbildung einer wirksamen Strahlpumpe sind bekannt. Damit ist dann zusammen mit der Notwendigkeit der Beschränkung auf die verfügbaren Flächenteile des Flügelprofils die Formgebung eines solchen Strömungskanals in Längs-und Querschnitt im Bereich bis hinter der Strahlpumpe fest durch diese vorgegeben.
Im anschliessenden
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Abschnitt wird hiebei auf die Anordnung der Abblasöffnungen an der Flügelunterseite und im Zusammenhang damit auf die stete Querschnittsabnahme Bedacht zu nehmen sein.
Die vorstehend beschriebene Aufteilung des Luftdurchsatzes auf mehrere Kanäle gestattet aber auch, wenn diese als für jeden Kanal für sich regelbare vorausgesetzt wird, die Steuerung der Auftriebsresultierenden in Richtung der Profiltiefe. Weiters kann auch durch Drosselung bzw. Erhöhung des Luftdurchsatzes einer der beiden Flügelhälften die Fluglage um die Längsachse beeinflusst werden.
Der Ausstoss der Treibluft durch die Flügelunterseite muss nun senkrecht zu dieser erfolgen. Die hiefür notwendige Umlenkung der Längsströmung um etwa 900 bedingt eine gewisse Druckerhöhung (Staudruck) der bewegten Gasmasse, wodurch wieder auf die Funktion der Strahlpumpe eine Rückwirkung ausgeübt würde. Dieser Rückwirkung wird durch die Anwendung eines intermittierenden Antriebes begegnet, wobei die Impulsfrequenz des Antriebes der Schwingungsdauer der Gassäule hinter der Strahlpumpe anzupassen ist. Die durch diese Druckänderungen eintretenden Verluste dürften durch die für die Strahlpumpe günstigere Arbeitsweise mehr als ausgeglichen werden.
Beim Abheben des Flugzeuges vom Boden muss zunächst die horizontale Lage eingehalten werden. Dies kann einmal durch die vorstehend beschriebene Steuerung der Auftriebsresultierenden, sicherer jedoch durch Erstreckung der Auftriebserzeugung auf das Leitwerk erreicht werden. Die Abstrahlmöglichkeit wäre dabei beidseitig (nach unten und oben) regelbar einzurichten, so dass das Höhenleitwerk heb-und senkbar wird. Bei analoger Ausbildung des Seitenruders kann dann im Zusammenhang mit der schon erwähnten Steuerungsmöglichkeit der Flugmaschine um die Längsachse das Flugzeug in allen drei Hauptachsen beherrscht werden. Sobald eine ausreichende Höhe über Boden erreicht ist, kann in die Vortriebslage übergegangen werden und ist dann die weitere Steuerung auf bekannte Art mit den herkömmlichen Steuerungsorganen zu bewirken.
Wenn auch gemäss vorstehendem eine Auftriebsverstärkung erreichbar ist, bleibt die für Senkrechtstart erforderliche Triebwerksleistung im Vergleich zum Schrägstart noch immer reichlich hoch. Es darf jedoch nicht übersehen werden, dass diese grosse Startleistung nur kurze Zeit benötigt wird. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die über den normalen Kraftbedarf hinausgehende Leistung in einem oder mehreren eigenen Triebwerken oder zusätzlichen Einrichtungen (Nachverbrennung) zu erzeugen. Für diese zusätzlichen Treibkrafterzeuger könnten auch billige Ausführungen verwendet werden, weil ein allfälliger höherer Treibstoffverbrauch nicht ins Gewicht fällt.