Senkrecht-Start- und -Landeflugzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein Senkrecht- Start- und Landeflugzeug. Solche Flugzeuge werden heute allgemein als VTOL-Flugzeuge oder -Systeme bezeichnet.
In den letzten Jahren ist schon eine grosse Zahl von Konstruktionen für VTOL-Flugzeuge bekannt geworden. Mit der Entwicklung der Düsentriebwerke wurde auch deren Anwendung auf VTOL-Flugzeu- gen vorgeschlagen und ausgeführt. Der Vorteil des VTOL-Flugzeuges ist offensichtlich, da es auf die langen Start- und Landebahnen verzichten kann und im Flug bedeutend manövrierfähigger ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, bei VTOL- Flugzeugen Düsentriebwerke an den Flügelspit7en schwenkbar anzuordnen, so dass sie zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Lage zur Erzeugung eines Auftriebes bzw. eines Vortriebes verschwenkt werden können.
Bei andern bekannten Vorschlägen werden grossen Ventilatoren in den Flügeln verwen det, welche Luft von der Flügeloberseite an die Un terseite fördern und dabei einen Auftrieb erzeugen, wobei mittels jalousicartiger Klappen die Luft auch nach rückwärts umgelenkt werden kann, um beim übergang vom Steigflug in den Horizontalflug einen Vortrieb zu erzeuaen. Beim reined florizontalflug wird hierauf zur Erzeugung des Vortriebes der Schub eines Düsentriebwerkes ausgenützt.
Der An trieb der Ventilatoren erfolgt beispielsweise durch Gasturbinentriebwerke, deren Abgase entweder eine direkt mit dem Ventilatorrad verbundene Ring turbine über ein Leitungssystern antreiben, oder aber mit dem Ventilatorrad durch mechanische Mittel gekuppelt sind. Durch die Ventilatoren werden grosse Luftmengen gefördert, um einen maximalen Auftrieb zu erzeugen, jedoch ist die Horizontalfluggeschwindi-- keit beim Betrieb der Ventilatoren relativ klein.
Es besteht ein Bedarf an Flugzeugen, welche in einem schwebenden Zustand verharren können,<B>je-</B> doch auch mit relativ hohen Geschwindigkeiten in Horizontalflug übergehen können, ohne dass von einer Antriebsart auf eine andere umgeschaltet werden muss. Solche Flugzeuge benötigen jedoch normalerweise so grosse Ventilatoren, dass, wenn sie im Rumpf des Flugzeuges untergebracht werden, praktisch kein oder nur ein sehr geringer Raum zur Aufnahme von Nutzlast übrigbleibt. Grosse Ventilatoren bringen auch beim Einbau in die Flugzeugflügel Probleme, da sie eine grosses Volumen aufweisen, und deshalb allgemein Flügel voraussetzen, die grösser bzw. dicker sind,
als dies aus strukturellen Gründen not wendig wäre. Im übrigen besteht beim Einbau der Ventilatoren in die Flügel die Gefahr einer Störung der Stömung am Flügel infolge des Luftaustrittes aus dem Ventilator.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines VTOL-Flugzeuges, bei welchem trotz Einbaus der sowohl die Auftriebskraft wie auch die Vortriebskraft erzeugenden Ventilatoren in den Flügeln die vorgenannten Nachteile vermieden werden können.
Das erfindungsgemässe Senkrecht-Start- und -Landeflugzeug zeichnet sich dadurch aus, dass sich jeder Durchlass nach abwärts und rückwärts durch den Flügel erstreckt und mit einem zusätzlichen Ein- lass in der Flügelvorderkante in Verbindung steht, wobei in der Unterseite jedes Flügels eine Vertiefung vorgesehen ist, in welche die Luft aus dem Durchlass im Horizontalflug austritt,
wenn die jalousieartige Öffnung in der Flügeloberseite geschlossen ist und die Jalousieklappen der Öffnung in der Flügelunterseite die austretende Luft nach rückwärts umlenken, und dass weitere Leitmittel am Rumpf für die Trimmung und Lenkung vorgesehen sind, In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus führungsform des erfindungsgemässen VT0L-Flug- zeuges dargestellt.
Es zeigen: Fig. <B>1</B> das Flugzeug im Grundriss, Fig. 2 eine Stimansicht des Flugzeuges nach Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> und 4 das Flugzeug teilweise im Aufriss und teilweise im Vertikalschnitt bei zwei unterschied lichen Betriebszuständen und Fig. <B>5</B> eine schematische Darstellung des Reak- tionslenkmechanismus.
In Fig. <B>1</B> ist mit<B>10</B> der Rumpf eines VTOL- Flugzeuges bezeichnet, an dessen beide Seiten<B>Flügel</B> <B>11</B> anschliessen. Am Rumpfende ist ein T-förmiges Leitwerk mit hochgesetztem Höhenruder 12 an gebracht. Dieses Leitwerk wird im Horizontalflug zur Lenkung des Flugzeuges verwendet.
Zum Antrieb des Flugzeuges, sowohl für den Stei,-flug wie auch den Horizontalflug ist in jedem Flü gel ein Durchlass vorgesehen, welcher generell mit<B>13</B> bezeichnet ist (Fig. <B>3</B> und 4). Jeder Durchlass besitzt eine Einlassöffnung 14 in der Vorderkante des Flü gels. Eine zweite Einlassöffnung <B>15</B> ist in der<B>Flügel-</B> oberseite vorgesehen. An der Einlassöffnung <B>15</B> sind jalousieartige Klappen<B>16</B> schwenkbar angebracht, welche gestatten, den Lufteintritt durch die öffnung <B>15</B> zu steuern.
Im Steigflug nehmen die Klappen die in Fig. <B>3</B> gezeigte Lage ein und gestatten den Durch tritt einer maximalen Luftmenge zum Ventilator, währenddem sie beim Horizontalflug die Lage nach Fig. 4 einnehmen, und die Eintrittsöffnung unter Bil dung einer geschlossenen und relativ glatten Ober fläche absperren. Der Durchlass <B>13</B> mündet in einer Vertiefung<B>17</B> in der Unterseite des Flügels aus.
Im Auslassteil des Durchlasses<B>13</B> ist ein weiterer Satz von jalousieartigen Klappen schwenkbar angeordnet, um die Luft entweder nach abwärts austreten zu lassen, wie dies in der Lage nach Fig. <B>3</B> der Fall ist, oder aber die Luft gemäss Fig. 4 nach rückwärts um zulenken.
Im hinteren Teil des Durchlasses<B>13</B> ist ein Ven tilator angeordnet, welcher bestimmt ist, durch diesen grosse Luftmengen von Luft mit niedrigem Druck zu fördern. Die Ventilatorachse ist bezüglich der Hori zontalen geneigt, um innerhalb der Flügelgrösse und Dicke die günstigste Lage einzunehmen. Der Ventilator kann einen einzigen Satz von Flügeln aufweisen und durch Streben 21 abgestützt sein, es können aber auch gegenläufige Ventilatorräder verwendet werden.
Zum Antrieb der Ventilatoren<B>19</B> ist ein Triebwerk 22 im Rumpf<B>10</B> angeordnet, das beispielsweise durch zwei Gasturbinentriebwerke gebildet ist. Diese können in vertikaler Lage angeordnet sein, um mit ihrem Schub die Ventilatoren zu unterstützen. Die Ventila toren werden vom Triebwerk durch eine Verbindung 24 angetrieben, welche entweder durch eine Leitung oder eine mechanische Antriebswelle gebildet ist. Ebenso kann eine hydraulische Kraftübertragung ver wendet werden. Die Leitung 24 kann zur überführung der Abgase des Triebwerkes an ein Turbinenrad dienen, das an den Flügeln des Ventilators angebracht ist. Im Falle eines mechanischen Antriebes steht die Welle 24 über ein Getriebe<B>25</B> mit dem Ventilator in Verbindung.
Die letztere übertragungsart wird bevor zugt, wenn auch die Verwendung einer Turbine am Ventilator ebenfalls zu einer günstigen Lösung führt.
Die für den Betrieb des Triebwerkes 22 notwen dige Luft kann durch eine Eintrittsöffnung<B>26</B> und ent sprechende Kanäle zugeführt werden.
Je nach der Lage des Schwerpunktes des Flug zeuges ist es notwendig, Trimmungsmittel vorzusehen, um die Fluglage im Steig- bzw. Schwebeflug zu be herrschen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass der Schwerpunkt beträchtlich vor dem zentralen Angriffspunkt der Auftriebskraft liegt. Zur Trimmung ist im Vorderteil des Flugzeuges vor den Flügelventilatoren<B>19</B> ein mit<B>27</B> bezeich netes Gebläse vorgesehen. Das Gebläse ist in einem Durchlass <B>28</B> angeordnet, welcher eine nach vorwärts gerichtete Eintrittsöffnung und eine mit jalousieartigen Klappen<B>29</B> besetzte Austrittsöffnung aufweist.
Es ist wesentlich, dass die vom Ventilatorrad <B>30</B> geförderte Luft nach abwärts austritt und den Auftrieb ver grössert. Die Anordnung des Trimmungsgebläses be züglich des Schwerpunktes gestattet, dass dieses immer Luft nach abwärts fördert. Der Antrieb des Gebläses <B>27</B> kann über eine Verbindung<B>31</B> erfolgen, welche in Fig. <B>1</B> mit gestrichelten Linien dargestellt ist.
Um das Flugzeug in bezug auf Bewegung um die Längs- und Querachse zu beherrschen, sind Reak- tionsleitmittel vorgesehen, welche mit<B>32</B> bezeichnet sind und vorzugsweise hinter den Flügelventilatoren im Schwanz des Flugzeuges liegen.
Deren Lage ist wiederum Die Reaktionsleitmittel von der Lage können des Schwerpunktes durch Klappen abhängig'. gebil- det sein, welche gestatten, Steuerströmungen in jeder beliebigen Richtung austreten zu lassen.
Statt dessen kann eine Konstruktion wie die in Fig. <B>5</B> dargestellte verwendet werden, die eine Kammer<B>33</B> mit einer Einlassleitung 34 für ein gasförmiges Medium auf weist. An diese Kammer sind Düsen<B>35</B> angeschlossen, wobei der Zustrom des gasförmigen Mediums zu diesem mittels eines Ventilkörpers<B>36,</B> der über eine Verbindung<B>37</B> betätigt werden kann, steuerbar ist. Als gasförmiges Steuermedium kann Luft von den Ventilatoren oder Verbrennungsgase von den Trieb werken verwendet werden. Es kann aber auch eine unabhängige Quelle von Reaktionsmedium vorgesehen sein.
Beim Betrieb nach Fig. <B>3, d.</B> h. im Steig- und Schwebeflug sind alle Klappen offen, wobei die Klappen<B>18</B> und<B>29</B> die Luft nach abwärts richten. Hierbei werden durch die Ventilatoren grosse Luft mengen gefördert, welche den notwendigen Auftrieb für diese Betriebsweise liefern.
Im Horizontalflug sind die Klappen<B>16</B> und<B>29</B> geschlossen, um eine glatte aerodynamisch günstige Oberflächenform zu schaffen, wobei die für den Hori zontalflug kleinere notwendige Strömung durch den in der Vorderkante liegenden Eintritt 14 jedes Flügels eintreten kann, und beim Austritt aus dem Durch- lass <B>13</B> durch die Platten<B>18</B> nach rückwärts umgelenkt wird. Infolge der Vertiefung<B>17,</B> in welche die aus tretende Luft umgelenkt wird, kann eine Störung der Strömung über den Flügel vermieden werden, da die austretende Luft die Vertiefung<B>17</B> ausfüllt. Der nach vorwärts gerichtete Eintritt 14 hat bei der für die Aufnahme des Ventilators grossen Profildicke eine zweifache Funktion.
Einerseits dient er als Einlass für die Luft und anderseits reduziert er den Strömungs widerstand, welcher normalerweise bei einer der artigen Profildicke am Flügel auftreten würde. Die Reduktion des Widerstandes geschieht durch Ablei tung eines Teiles der Luft durch den Flügel, statt dass die ganze Luftmenge denselben umströmen muss. Im übrigen kann durch die Anordnung des Eintritts in der Vorderkante eine relativ störungsfreie Strömung im Horizonalflug erzeugt werden. Da die Luft, welche den Flügel anströmt, zum Teil durch denselben hin durch fliessen kann, verhält sich derselbe aerody.na- misch, wie wenn er tatsächlich dünner wäre.
Durch die Umlenkung der Luft nach abwärts lässt sich überdies aus dem relativ dicken Fügel ein zusätzlicher Auftrieb erzeugen.