DE2752182A1

DE2752182A1 - Trag-, antriebs- und steuerkraefte lieferndes system fuer luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2752182A1
Application number: DE19772752182
Authority: DE
Inventors: Joseph Emile Martin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-24
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1978-06-01
Also published as: FR2372082B1; FR2372082A1; US4195801A

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 21. November 1977

Joseph iimile Martin P 34 >5 S/kg ii.ux Meulea, Cogny,

69640 Denicfe Frankreich

Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth Patentanwälte Hohentwielstraße 7000 Stuttgart

Trag-, Antriebs- und Steuerkräfte lieferndes System * für Luftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein wahlweise !Trag-, Antriebs- und Steuerkräfte lieferndes System für Luftfahrzeuge, die durch Pendelwirkung steuerbar sind, mit mindestens einem Triebwerk, dessen Antriebskräfte auf verschiedene Richtungen einstellbar sind.

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Luftfahrzeuge, die durch Pendelwirkung steuerbar sind, haben gewöhnlich eine zum Gleiten ausgebildete Struktur oder Bespannung. Dabei ist die Lenkung von Luftfahrzeugen durch Pendelwirkung seit dem Beginn der Luftfahrt bekannt. Schon Cayley, Lilienthal und Chanute haben daran gedacht, eine Verlagerung des Körpergewichtes des Piloten zum Lenken eines Luftfahrzeuges geringer Masse auszunutzen.

£s ist bekannt, daß die Lenkung solcher Luftfahrzeuge zunächst nur die Ausführung beschränkter Manöver auf der Gleitbahn ermöglicht, weil die Pendelwirkung nur eine korrekte Steuerung der Neigung um die Querachse, jedoch eine nur ungenügende Steuerung der Rollbewegung um die Längsachse und überhaupt keine Steuerung der Gierlage ermöglicht.

Um die Plugeigenschaften solcher Luftfahrzeuge zu verbessern, wurde vorgeschlagen, sie mit einem Antrieb zu versehen, der auf das Luftfahrzeug Zug- oder Druckkräfte überträgt, die von dem Piloten nutzbar sind, um dem Luftfahrzeug eine Steigbewegung zu erteilen.

solcher Vorschlag gestattet es, das Teilproblem des Antriebs zu erfassen, liefert jedoch keine befriedigende Lösung des allgemeinen Problems. Tatsächlich wirken die vorgeschlagenen technischen Mittel ausschließlich auf die Neigung um die Querachse, die auf dem Gleitpfad bereits durch die Pendelwirkung ausreichend beherrscht wird, haben jedoch keinen Einfluß auf die Roll- und Gierlage, deren

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Kontrolle jedoch für das Beherrschen des Luftfahrzeuges und die Sicherheit im Plug, insbesondere für Manöver zur Umgehung von Hindernissen, unerläßlich ist.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für das vorstehend behandelte, allgemeine Problem anzugeben und ein wahlweise Trag-, Antriebs- und Steuerkräfte lieferndes System für Luftfahrzeuge zu schaffen, die durch Pendelwirkung steuerbar sind, und das nicht nur gleichzeitig eine Kontrolle der Kollage und der Gierlage eriaöglicht, um dadurch die Lenkung durch Pendelwirkung zu ergänzen, sondern auch die Möglichkeit der Einstellung eines Schwebezustandes mit der Eigengeschwindigkeit Null bietet. Hierdurch wird solchen Luftfahrzeugen eine hohe Sicherheit verliehen und es werden diesen Luftfahrzeugen ohne Begrenzung der Masse Entwicklungsmöglichkeiten eröffnet, die bis heute nicht erkennbar waren.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dicht über und vor dem Schwerpunkt der aus Luftfahrzeug und Pilot bestehenden Einheit eine Triebwerkaeinheit angeordnet ist, die aus einem zur Querachse des Luftfahrzeuges parallelen, um seine Achse an der Struktur des Luftfahrzeuges schwenkbar gelagerten Träger, zwei im gleichen Abstand von der Längsachse des Luftfahrzeuges am Träger befestigten Triebwerken, die von mindestens einem an der Struktur des Luftfahrzeuges fest angebrachten Tank gespeist werden, einer Einrichtung zur gleichzeitigen und/oder entgegengesetzten Steuerung der Leistung der Triebwerke und einer Einrichtung zum Verstellen der Ausrichtung der Antriebskräfte der Triebwerke durch Verschwenken des Trägers um seine Achse besteht.

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«eitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche„

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Auaführungsbeiapieles näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. lie zeigen

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines mit dem erfindungsgemäßen System versehenen Luftfahrzeuges,

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch ein Detail des Systems nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie ΙΪΙ-ΙΙΙ durch die Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4- eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. ,?,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein anderes Detail des Systems nach Fig. 1 in vergrößertem Liaßstab,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI durch die Anordnung nach Fig. 5 und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII durch die Anordnung nach Fig. 5.

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Das erfindungsgemäße System umfaßt zwei Motoren, die symmetrisch zu beiden Seiten des Trapezes (oder paralleler Stäbe) an einem Träger aufgehängt sind, der von einem Rohr gebildet wird, das an seinen Enden an seitlichen Kabeln befestigt ist, welche die Flügel mit dem Trapez (oder den parallelen Stäben) sowie mit den Holmen der Pendelsteuerung verbinden·

Der Träger besitzt einen Freiheitsgrad um die Querachse des Luftfahrzeuges, so daß eine Schwenkung der Antriebsachsen der Motoren in bezug auf das als Gleiter ausgebildete Luftfahrzeug möglich ist. Das als Träger dienende Rohr kann bei Bedarf gewölbt sein, so daß die Form des Trägers bewirkt, daß das Antriebsmoment der Motoren in bezug auf die Schwenkachse die vom Piloten oder einer Servosteuerung zum Schwenken des Trägers mit den Motoren aufzuwendende Kraft unterstützt und dieser Kraft nicht entgegenwirkt.

Die Motoren, der Träger, der Kiel und das Leitwerk sind mittels Verspannungs-Kabeln zu einer starren Einheit verbunden.

Damit der von den Verbrennungsmotoren des Flugzeuges erzeugte Lärm insbesondere beim Flug mit geringer Geschwindigkeit oder mit der Geschwindigkeit Null nicht die industrielle Entwicklung und kommerzielle Anwendung des erfindungsgemäßen Systems aus ökologischen Gründen verhindert, kann das den Träger bildende Rohr als zusätzlicher Schalldämpfer für die Motoren dienen und zu diesem Zweck in seinem Inneren mit Blenden und sonstigen Drosseleinrichtungen versehen sein.

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Der große Bereich der Fluggeschwindigkeiten, den das Antriebssystem ermöglicht und der bei einem Schweben und vertikalem Abstieg beispielsweise als negativ zu bezeichnende Geschwindigkeiten umfaßt, erfordert entweder die Anwendung einer Luftschraube mit verstellbarer Ganghöhe, wenn jeder Motor mit nur einer Luftschraube versehen ist, oder die Anwendung zweier bei Bedarf entkuppelbarer Luftschrauben an den beiden Enden der Motorwelle, von denen die eine zum Start, zur Landung und zum stationären Flug eine kleine Ganghöhe und die andere eine der Reisegeschwindigkeit entsprechende Ganghöhe aufweist·

Die Verschwenkung des Trägers mit den Motoren kann entweder mittels eines Stellmotors erfolgen, der an einem der Holme des Trapezes befestigt ist, oder von Hand mittels eines von einem Rohr gebildeten Hebels, der an dem den Träger bildenden Rohr befestigt ist. Im letzten Fall kann die Verschwenkung des Hebels vom Pilot mittels einer Bremse blockiert werden, die auf einem der beiden Kabel des Luftfahrzeuges gleitet, welches die Basis des Trapezes mit dem hinteren Ende des Kieles oder de's Leitwerkes verbindet. Dieser Hebel kann auch als Notbehelf in dem Falle dienen, daß ein vorgesehener Stellmotor ausfällt.

einziges an dem Träger, dem Trapez oder dem Hebel zum Verschwenken der aus Träger und Motoren bestehenden Einheit befestigtes Stellorgan erlaubt es dem Piloten, die Gasventile des Motors sowohl gleichsinnig als auch gegensinnig au betätigen. Die gleichsinnige Betätigung der Gasventile erfolgt durch normales Verdrehen eines Drehgriffes

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um seine Achse. Die Differenzwirkung auf die gleichen Gasventile wird durch Verdrehen dea den Drehgriff tragenden Hohres um das den Träger bildende liohr bzw. den Holm des Trapezes bewirkt, an dem das den Drehgriff tragende Rohr befestigt ist. Dieses Verschwenken des Drehgriffes hat durch Hebelwirkung gleichzeitig die Ausübung eines zunützlichen Zuges auf eines der zum Gasventil führenden Kabel und ein Nachlassen des anderen zur Folge. Diese Anordnung gestattet es, wenn das System in die für den reinen Schwebeflug, also Flug ohne Horizontalbewegung, notwendige Stellung gebracht worden ist, die Drehzahlen der Motoren derart asynchron einzustellen, daß das erforderliche liollmoment erzeugt wird, das für die Sicherheit des Fluges erforderlich ist, trotz der auf die Masse der Motoren zurückzuführenden Trägheit. Wenn dagegen die Anordnung in die Stellung für reinen Horizontalantrieb gebracht worden ist, ist eine Synchronisation der Drehzahlen der Motoren im Horizontalflug ebenso möglich wie ein asynchroner Betrieb, um beispielsweise dadurch eine Gierluge des Luftfahrzeuges auszugleichen, was durch reine Pendelwirkung unmöglich ist. Wenn die Anordnung eine mittlere Stelle einnimmt, werden neue Möglichkeiten der Ausführung von Flugfiguren geschaffen, die vom Looping und der Holle abgeleitet sind. '

Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, bei der von zwei Motoren mit vier Schrauben Gebrauch gemacht wird, die Baueinheit aus Träger und Motoren manuell

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verschwenkbar ist und der Drehgriff zur steuerung der Gaszufuhr an dem Trägerrohr angebracht ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses System bei einem klassischen Freiflügel-Gerät angewendet.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt daa System einen rohrförmigen, gebogenen Träger 1, der mit Verspannungs-Kabeln versehen ist und als zusätzlicher Schalldämpfer für zwei Motore 2 und 3 ausgebildet ist, die an dem Träger 1 befestigt sind und von denen der eine im Uhrzeigersinn und der andere im Gegenuhrzeigersinn läuft. Der Träger 1 ist an den Stellen 4-, 5» 6 und 7 niit dem Luftfahrzeug verbunden und um einen Winkel von etwa 90° um seino Achse mittels eines Hebels 8 verschwenkbar.

Das ünde des Hebels 8 greift in ein Hohr 9 ein, das den Hebel in der vom Piloten gewählten Stellung abbremst oder blockiert. Zu diesem Zweck ist das Hohr 9 niit einer Bremse versehen, die in ihrem Inneren mit Kautschuk belegte Backen aufweist. Die Anordnung des Rohres 9 mit der Bremse 10 ist in den Fig. 2 bis 4 im einzelnen dargestellt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das ände des Hebels 8 mit dem iSnde des Schenkels eines Zirkels verbunden sein. Das i^nde des anderen Schenkels des Zirkels ist an einem Holm des Trapezes befestigt. Der Verbindungspunkt der beiden Schenkel des Zirkels ist mit einem Handgriff versehen, der sowohl die Bewegung dieser Anordnung als auch deren Blockierung ermöglicht.

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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Verschwenken durch eine Dreistellungs-öteuerung zweier •^lektromotoren erfolgen, von denen jeder von einem Motor des Luftfahrzeuges gespeist wird und auf einem Holm des Trapezes befestigt ist. Jeder Motor greift mit einem Ritzel in einen Zahnkranz ein, der auf dem rohrförmigen Träger Λ befestigt ist. Der Hebel 8 kann in diesem Fall zur Steuerung im Notfall benutzt werden. Seine Bremse 10 gewährleistet, daß die elektrische Steuerung irreversibel ist.

Der Aufbau und die Wirkungsweise des Hundeinstellers für die Gaszufuhr ist in den Fig. 5» 6 und ? näher veranschaulicht« Der Handeinsteller 11 ist um seine beiden Schwenkachsen durch ein einziges Klemmglied 12 gebremst oder blockiert, Er übt einen Zug auf die Gaskabel 13 und 14 der beiden Motoren 2 und 5 aus.

Eei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Tragrohr für den rohrförmigen Drehgriff, das in diesem Fall im Inneren des Drehgriffes angeordnet ist, bis zum Rohr 9 verlängert und an diesem angelenkt, um ein seitliches Abklappen zu ermöglichen. In diesem Fall dient der Handgriff zugleich als Hebel 8 zum Schwenken der Träger-Motor-Einheit.

Die Antriebskraft der Schrauben, die beim stationären oder vertikalen Flug ausschließlich tragend ist, während sie beim Reiseflug nur in der Horizontalen wirkt, besitzt eine tragende und eine vortreibende Komponente, wenn der Hebel zum Verschwenken der Träger-Motor—Einheit in eine Zwischenstellung gebracht worden ist. Diese Eigenschaft wird beim

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Übergang vom stationären oder vertikalen Flug zum normalen Reiseflug ausgenutzt, beispielsweise im Fall eines Startes ohne Wind von einem von Hindernissen umgebenen Platz. Sie ist jedoch ebenfalls beim Start und bei der Landung an Plätzen, die frei von Hindernissen sind, sowie auch bei herrschendem Wind verwendbar.

Die Betätigung des ßaseinstellers um seine beiden Achsen erlaubt eine Steuerung des Luftfahrzeuges um die Längsachse (Rollachse) und die Hochachse (Gierachse). Diese Steuerung, deren Wirkung einstellbar ist und von der Stellung des Hebels zum Verschwenken der Träger-Motor-Einheit abhängt und in Abhängigkeit von dieser Stellung auch Hull sein kann, ergänzt notwendigerweise die Steuerung des Luftfahrzeuges durch Pendelwirkung, deren Wirksamkeit zwar bezüglich der Neigung um die (Querachse gut ist, bezüglich von Hollbewegungen jedoch unzureichend und bezüglich von Gierbewegungen völlig unwirksam ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

_v'1 JViahlweise Trag-, Antriebs- und Steuerkräfte lieferndes System für Luftfahrzeuge, die durch Pendelwirkung steuerbar sind, mit mindestens einem Triebwerk, dessen Antriebskräfte auf verschiedene Hichtungen einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dicht über und vor dem Schwerpunkt der aus Luftfahrzeug und Pilot bestehenden Einheit eine Triebwerkseinheit angeordnet ist, die aus einem zur Querachse des Luftfahrzeuges parallelen, um seine Achse an der Struktur (4-, 5» 61 7) des Luftfahrzeuges schwenkbar gelagerten Träger (1), zwei im gleichen Abstand von der Längsachse des Luftfahrzeuges am Träger (1) befestigten Triebwerken (2, 3), die von mindestens einem an der Struktur des Luftfahrzeuges fest angebrachten Tank gespeist werden, einer Einrichtung (11) zur gleichzeitigen und/oder entgegengesetzten Steuerung der Leistung der Triebwerke (2, 3) und einer Einrichtung (8) zum Verstellen der Ausrichtung der Antriebskräfte der Triebwerke (2, 3) durch Verschwenken des Trägers (1) um seine Achse besteht.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Leistung der Triebwerke (2, 3) einen Drehgriff (11) umfaßt, der auf einer am Träger (1) angebrachten Achse gelagert ist und dessen sich in bezug auf den Griffteil über die Achse hinausstehendes Ende mit einer Trommel versehen ist, an der an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Getriebeglieder (13, 14) befestigt sind, die auf Leistungseinsteller der Triebwerke (2, 3) wirken.

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3» System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Verstellen der Ausrichtung
der Antriebskräfte einen Hebel (8) umfaßt, der an dem
Träger (1) befestigt ist und unter Zwischenschaltung
einer Bremseinrichtung (1O) mit einer zur Struktur
des Luftfahrzeuges gehörenden Führung zusammenwirkt.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (Ό zugleich als Schalldämpfer für die aus den Triebwerken (2, 3) austretenden Auspuffgase ausgebildet ist.

5· System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Triebwerk (2, 3) niit zwei
Luftschrauben versehen ist, die verschiedene Steigungen besitzen und vom Triebwerk entkuppelbar sind.

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