WO2019192636A1 - Flugsystem - Google Patents

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WO2019192636A1
WO2019192636A1 PCT/DE2019/000101 DE2019000101W WO2019192636A1 WO 2019192636 A1 WO2019192636 A1 WO 2019192636A1 DE 2019000101 W DE2019000101 W DE 2019000101W WO 2019192636 A1 WO2019192636 A1 WO 2019192636A1
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WO
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tail
exoskeleton
flight system
wings
flapping wings
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PCT/DE2019/000101
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Peter JÜSTEL
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Individual
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    • B64C33/02—Wings; Actuating mechanisms therefor
    • B64C33/025—Wings; Actuating mechanisms therefor the entire wing moving either up or down
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/04—Initiating means actuated personally
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64C31/04—Man-powered aircraft
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    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/16—Aircraft characterised by the type or position of power plants of jet type
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units

Definitions

  • the present invention relates to a flight system with actuated flapping wings and an actuated tail.
  • German Pat. No. 652,170 discloses a rock glider aircraft drivable by muscular force, in which rockers moved by muscular force are connected to the hull by rubber parts, whereby the forces of the glider are to be supported, the rockers being activated by means of manually engageable pawls can be determined and the aircraft can be used as a glider without any effort.
  • a flying apparatus with flapping wings is known, which are actuated via a frame by the arms of the pilot with bent arm, the elbows each resting in an abutment and attack each hands on a curved handle, its different attack areas different lever arms to drive the wings allow.
  • a floating ladder with motor-assisted rockers is known from WO 2014/028083 A2.
  • the rockers may be actuated and controlled using hand clasps located on an inner wing spar section.
  • a fan-like rudder can be operated with the foot.
  • An object of the present invention is to provide a practical flying system with flapping wings.
  • the flight system should also enable ergonomic, safe and fatigue-free flying.
  • the present invention according to claim 1 thus describes a flying system of actuated flapping wings and an actuated tail, which can be controlled by a pilot.
  • the pilot uses an exoskeleton for this, which is functionally coupled with wings and tail, but is movable independently of it.
  • the functional coupling is achieved by the control unit, which controls the movements of the flapping wings and / or the tail on the basis of the movements of the exoskeleton.
  • the control unit can also feedback on the exoskeleton based on the flapping wings and / or control the prevailing effects such as forces, accelerations, speeds.
  • the degrees of freedom of the flapping wings can be assigned to the arms and / or hands of the pilot and the degrees of freedom of the tail can be assigned to the legs and / or feet of the pilot.
  • the flapping wings may be similar to those of birds or bats. That is, they may have a moveable, load-bearing structure and a matching, aerodynamically-shaped surface adjacent to sensors and actuators.
  • the flapping wings may have a plurality of mutually movable and aktuiert wing members, and preferably at boundaries between two wing members and / or between a Wing member and a device carrier stretchable material and / or overlapping spatial surfaces are provided.
  • a device carrier while a central structure is provided to which the flapping wings or their respective first wing members and / or the tail are articulated.
  • the device carrier may for example have the form of a backpack to be worn by the pilot.
  • the equipment carrier can also record subsystems of the flight system such as energy storage and converter, control units, interfaces, valves, sensors, cables, auxiliary equipment, etc.
  • the tail may also be externally comparable to the tail feathers of birds executed or have such tail feathers, as provided in a preferred embodiment according to claim 14.
  • other configurations such as in the form of a conventional aircraft tailplane, are also conceivable.
  • the exoskeleton is within the meaning of the invention, a system which is able to measure forces and movements of the body in it, and in turn to exert forces on the body. Its actuated degrees of freedom can therefore be used as a control with force feedback.
  • the invention describes a combination of actuated wings / tail and an exoskeleton including a flight control or a control device: state variables, such as forces and positions of the limbs and their joints, which can be generally referred to as motion sensor signals, are recorded via the exoskeleton to serve as controller inputs.
  • the control unit uses an algorithm to process these variables to form the controller output variables, which serve as setpoint signals for the movements of the sash and tail system in the form of motion command signals.
  • state variables of the wing system can be sent in the form of motion effect signals which serve as controller input variables for the exoskeleton system. From this, the control unit generates desired value signals for the exoskeleton actuators in the form of feedback specification signals.
  • the result is a novel flight system, which can also use the concepts of telepresence and telerobotics.
  • the pilot can control the wings and thus the flight, as well as "sense" the attitude.
  • the pilot may be expected to be able to intuitively learn to fly.
  • Exoskeleton and wing system are in the preferred case physically connected to each other, but can also be like in telerobotic usually in physically separate locations.
  • the exoskeleton and the flapping wings / tail are independently movable, ie mechanically decoupled, the pilot can always assume a pleasant posture or one in which his movements are optimized.
  • a force translation of the pilot's movements in flapping wing / tail movements as well as feedback to the pilot can be adjusted to the actual physical strength of the pilot.
  • subsystems may or may also have to be present, such as, for example, energy source (battery, turbine, etc.), energy converters (hydraulic motors, compressors, etc.), distribution system, etc.
  • energy source battery, turbine, etc.
  • energy converters hydroaulic motors, compressors, etc.
  • distribution system etc.
  • the exoskeleton can be physically separated from the flapping wings be separable, so that eg can control the flapping wings remotely, or drop them in the air in an emergency situation.
  • the main wings or flapping wings should be controllable with the arms and hands.
  • the tail feathers or the tail should be controllable with the legs or feet.
  • each coupling can be deactivated individually ad hoc.
  • a further input device may be provided to specify movements of flapping wings and / or tail, wherein the further input device in particular analog sticks, switches and buttons and / or a brain-computer Interface has.
  • a controller would be quite similar to a game controller. For example, he would have two analog sticks that would control back and forth, as well as nod and roll. In addition, he could have a button to cause a flapping of the wings. You could then fly similar to Flappybird. Brain-computer interfaces are also already in development.
  • the movements of flapping wings and / or tail are not or not just given by an exoskeleton, but with a different input method, such as analog sticks, switches and buttons and / or a brain-computer interface, entered, the movement requirements for
  • the system components are also automatically calculated on the basis of a movement direction or a movement pattern predetermined for the entire system.
  • the special mechanism of the hand swing in a further preferred embodiment according to claim 4 can also be observed in birds. If they start vertically, they also generate thrust with the hand-held swingarms. For this purpose, a wing-end member or the individual hand-rocker is struck / folded backwards / upwards, and the air is thereby pushed away or accelerated to the rear below.
  • the strength of the feedback force can also be set, and the angular velocities of arms and wings need not always be the same.
  • the movements of the exoskeleton and wings can be decoupled so that one has "the hands free”. Simplifications may also be possible, e.g. by combining some degrees of freedom so that only one has to be controlled. That is, setpoint and controlled variable need not be directly related to each other.
  • moments can be generated in addition to the air forces. This may allow the pilot to fly other maneuvers. It could also be useful for flight control.
  • An emergency configuration can make the flight system safer against technical problems or physical and / or mental failures of the pilot.
  • biased energy stores may be connected to the actuators of the flying system, or airbags, retrorockets, blitz shields or the like may be used for this purpose.
  • Additional drive elements can be used for example for the high-speed flight, or for the recovery of the pilot.
  • FIG. 1 is a front view of a flying system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front perspective view of a portion of the flying system of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a section of a skeleton structure of the flying system of FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a rear view of the detail of FIG. 3
  • FIG. 5 shows a block diagram of a flight system according to an embodiment of the present invention.
  • the flight system of this embodiment comprises an exoskeleton 1, a flapping wing arrangement with two flapping wings 2 and a tail unit 9 (FIG. 1).
  • the exoskeleton 1 has a device backpack 11, a harness 12, a waist belt 13, a thigh cuff 14 for each thigh of a pilot not shown here, further for each arm of the pilot a humeral cuff 15, a forearm cuff 16 and a glove 17 and for every foot of the pilot a boot 18 on.
  • the harness 12 and the waist belt 13 are attached to the device backpack 11 and are adapted to receive the thorax and abdomen of the pilot.
  • the thigh cuffs 14 are hinged to the equipment backpack 11 and are adapted to receive the thighs of the pilot.
  • the upper arm cuffs 15 are hinged to the equipment backpack 11 and are designed to receive the pilot's upper arms.
  • the forearm cuffs 16 are hinged to the respective upper arm cuff 15 and are adapted to receive the pilot's forearms.
  • the gloves 17 are hinged to the respective lower arm cuff 16 and are designed to hold the hands or only the Palms of the pilot to record.
  • the boots 18 are hinged to the respective thigh cuff 14 and are adapted to receive the lower legs and / or the feet of the pilot.
  • the joints between the equipment backpack 11 and each thigh cuff 14, between the equipment backpack 11 and each upper arm cuff 15, between the upper arm cuffs 15 and the respective forearm cuff 16, between the forearm cuffs 16 and the respective gloves 17, between the thigh cuffs 14 and the respective boots 18 and possibly within the boots 18 between the shaft and foot part and / or within the gloves 17 on the finger joints are equipped with sensors (not equipped or 521 in Fig. 5), which each hinge position at least one Capture axis, and are also equipped with actuators (not shown in detail or 522 in Fig. 5), which are formed to represent a reaction force on the respective joint axes.
  • the sensors and actuators of the exoskeleton are signal-wise connected to a control unit (not shown in detail or 53 in FIG. 5), which is accommodated in the device backpack 11, and can also be supplied with energy by the control unit 53, provided that they do not have their own source of energy.
  • Signal transmission can be wired or wireless.
  • joint positions can be sensed to each other with conventional sensors or non-contact via the detection of the relative positions of different transmission and reception points on the exoskeleton 11.
  • the buoyancy of the entire system is mainly generated by the flapping wings 2. They consist of at least two, in the preferred embodiment, however, of three sections or wing members, which are hinged together.
  • the attitude control of the flight system is also via the tail 9, which has a plurality of tail feathers 91.
  • the flapping wings 2 and the tail unit 9 are likewise fastened or articulated on the equipment rucksack 11 (FIG. 2).
  • the individual components of the flapping wings 2 are described below, as far as obvious, in reference to their anatomical model on the bird's wings.
  • Each flapping wing 2 has, as a first wing member, an upper arm portion 21, as a second wing member a forearm portion 22 and, as a third wing member, a hand portion 23.
  • a shoulder joint 24 connects the upper arm portion 12 to the equipment backpack 11.
  • An elbow joint 25 connects the upper arm portion 12 to the forearm portion 22.
  • a wrist 26 connects the forearm portion 22 to the hand portion 23.
  • the upper arm portion 21, forearm portion 22 and hand portion 23 face each a panel 27th on, which each form at least one leading edge.
  • a plurality of arm rockers 28 are provided in each case.
  • the arm rockers 28 may be rigidly or at least partially fixed about one, two or three axes (in and / or perpendicular to the wing plane and / or about the spring axis) movably attached to the respective sections 21, 22, 23.
  • a plurality of hand wings 29 are provided in each case.
  • the hand wings 29, like the arm rockers 28, may be movably attached to the hand portion 23 about one, two or three axes, or may be at least partially rigidly secured.
  • the panels 27 and Armschwin- gene 28 form aerodynamically effective wings.
  • the surfaces (cladding 27, rocker 28, 29) are designed and stored so that the copegelenkok- degrees are not hindered.
  • elastic claddings may be provided in the region of the joints 24, 25, 26, in order to avoid gaps between the claddings 27, at which turbulences could occur, or the claddings 27 may each be so, for example, interlocking and / or or elastically connected in sections, be formed such that at each joint position of the joints 24, 25, 26 no or only a very small gap between the panels 27 is formed.
  • the entire wing surface may consist of expandable material.
  • small springs or spring-like elements can be provided, which create in the flow direction on the surface of the wings. If flow separation occurs, the direction of flow in the boundary layer is reversed. The small feathers are in this case by the flow, whereby the return flow obstructed or even prevented. This mechanism may be useful for the transient flow processes on the flapping wing.
  • FIG. 3 corresponds to FIG. 2 from a different perspective, with a flapping wing 2, lining 27 and wings 28, 29 of the illustrated flapping wing 2 as well as parts of the exoskeleton 1 being omitted in order to illustrate internal structures.
  • FIG. 4 corresponds to FIG. 3 from the rear. Based on its biological model, the skeletal parts of the upper arm section 21, the lower arm section 22 and the hand section 23 are referred to below as the humerus 31, ulna 32 and digitus 33.
  • proximal, distal, etc. refer to the direction or location with respect to the equipment backpack 11 and its center, respectively.
  • the joints 24, 25, 26 are realized by Drehsteller 35, linear actuator 36, lever 37 and belt drives 38 with wheels 39 and actuated.
  • the shoulder joint 24 is constructed as follows: A turntable 35 rotates a mounted on the equipment backpack 1 1 ring about an axis 40. On the ring, a lever 37 is mounted, lying in the interior of the ring (proximal) end by a likewise on the equipment backpack 1 1 mounted linear actuator 36 along the axis 40, ie away from the device backpack 1 1 and toward this, is moved linearly. As a result, the lever 37 can pivot about an axis 41 in the bearing point on the ring. It is understood that the lever 37 can pivot with the ring about the axis 40.
  • the (distal) end of the lever 37 located outside the ring carries a further turntable 35, the movable part of which engages the humerus 31 and rotates it about the axis 42 relative to the lever 37.
  • the humerus 31 can extend further in the interior of the lever 37 to the proximal direction and be at least radially mounted there, which reduces bending moments in the rotary actuator 35 or in the lever 37.
  • an angular position about the axis 40 defines a sweep angle
  • an angular position about the axis 41 defines a sweep angle
  • an angular position about the axis 42 defines an angle of attack of the flapping wing 2.
  • the elbow joint 25 has a lever 37 which is pivotally mounted about an axis 43 at the outer (distal) end of the humerus 31.
  • a linear actuator 36 engages the humerus 31 and at the proximal end of the lever 37 and thus pivots these about the axis 43.
  • a further turntable 35 is provided, whose movable part engages the ulna 32 and this and with respect to the lever 37 rotates about its axis 44.
  • the ulna 32 can continue to extend proximally within the interior of the lever 37 and can be supported there at least radially, which reduces bending moments in the turntable 35 or in the lever 37.
  • an angular position about the axis 43 defines a flexion angle of the elbow joint 25 and an angular position about the axis 44 defines a forearm torsion angle.
  • the wrist 26 is constructed as follows: At the distal end of the ulna 32, a universal joint with two axes 45, 46 is attached, which merges distally into the digit 33.
  • the axle 45 mounted on the side of the ulna 32 also carries a wheel 49, which is driven via a belt 38 with a rotary actuator 35 attached to the ulna 32.
  • a linear actuator 36 engages on the one hand on the axis 45 and pivots with this, and on the other hand engages the digit 33 in order to pivot it about the axis 46.
  • an angular position about the axis 45 defines an abduction angle
  • an angular position about the axis 46 defines a flexion angle of the wrist 26.
  • the humerus 31 thus has 3 degrees of freedom of rotation, which effectively allow the wings to be punched (41), panned (40), and turned (42).
  • the ulna 32 has two degrees of freedom with which the flapping wings 2 can be folded (43) and crossed (44).
  • the digit 33 may also fold (46) and additionally hang (45).
  • the axis 45 is an axis which is perpendicular to the folding axis 46 and the longitudinal axis of the digit.
  • the tail 9 is also modeled on the birds in the preferred embodiment.
  • Several tail springs 91 are fixed to a hinged base 94 like a fan.
  • the base 94 has two degrees of freedom: rotate about the bisector 47 of the fan by means of a turntable 35, and tilt about a transverse axis 48 passing through the base 94 by means of another rotary actuator 35 and belt drive 38
  • Tail springs 91 can be twisted about its own axis and / or be pivotable relative to the base 94.
  • the actuators and sensors are comparable to those of the flapping wings 2.
  • Actuators are workable components. Examples are electric motors, pneumatic or hydraulic cylinders. In the present embodiment, these are mainly hydraulic linear cylinder (linear actuator 36) and hydraulic rotary cylinder (rotary actuator 35). As described, other elements of power transmission and conversion can also be used, such as a belt drive 38, 39.
  • Positions, forces, and other relevant quantities are recorded with various sensors. These include, for example, load cells, strain gages (DMS), position sensors, thermometers, pressure cells, etc.
  • DMS strain gages
  • thermometers thermometers
  • pressure cells etc.
  • the exoskeleton 1 in the present embodiment has a fixed structure 11-13 for the trunk and a movable structure 14-18 for the arms and feet and / or legs of the pilot.
  • the exoskeleton 11 is shown only symbolically as arm andprogressivelyrisse. It is understood that the arrangement shown is purely exemplary and can be modified as desired within the scope of the functionality presented here.
  • the device backpack stands for any form of equipment carrier on which the flapping wings 2 and the tail 9 can be articulated.
  • harness 12 and waist belt 13 a harness or a vest may be provided, on which the upper arm cuffs 15 and the thigh cuffs 14 are articulated.
  • the device bag 11 can be designed separately and can be mounted on the harness or the vest. It may be provided a back plate on which harness 12, waist belt 13 and cuffs 14, 15 are mounted or articulated and to which a device carrier is attachable. It can be provided as exoskeleton 1, a body suit that integrates the functions of harness 12, waist belt 13, cuffs 14-16, gloves 17 and boots 18 and all joints in between. In the latter case, for example, the equipment backpack 11 with the flapping wings 2 and the tail 9 can be pulled over the body suit. All conceivable combinations of the abovementioned modifications are possible according to need and purpose.
  • the flight system or overall system 50 includes a wing system 51, an exoskeleton system 52, and a central controller 53, which may also be referred to as a flight control computer.
  • a pilot information interface 54 may be provided.
  • the wing system 51 has control components 511 of the flight actuators 35, 36 (FIGS. 3, 4), an emergency stabilization system 512 and a multiplicity of sensors 513.
  • the exoskeleton system 52 has sensors and input interfaces 521 for the individual limbs or joints of the exoskeleton 1 (FIG.
  • control components 522 of feedback actuators of the exoskeleton 1 and a regulator system 523 may include, for example, analog sticks and switches 551, a brain-computer interface 552, or other input devices 553.
  • the optional support and auxiliary drive system 56 may include, for example, one or more gyroscopes 561, one or more auxiliary drives 562 or other modules 563.
  • the controller 53 may also be treated as part of the wing system 51. Likewise, the support and auxiliary drive system 56 also be treated as part of the wing system 51.
  • the regulator system 523 of the exoskeleton system 52 may also be completely or partially integrated in the control unit 53.
  • the controller 53 may also be implemented distributed in other systems. In the present embodiment, the control unit 53 with valves, etc. physically housed in the equipment backpack 11, which thus serves as a device carrier.
  • All seven actuated degrees of freedom 40-46 of the flapping wings 2 are to be controlled by the arms in this exemplary embodiment, which is why, for example, seven sensed degrees of freedom at the arms serve as controller input variables for the central control unit 53 for controlling the flapping wings 2. It can also be sensed more or less degrees of freedom on the arms, which are converted into the actuated degrees of freedom of the flapping wings.
  • the (at least) two degrees of freedom of the tail feathers 91 should be controlled with the hocks and / or knees.
  • the tilting of the fan about the transverse axis 48 can be controlled, for example, by the mean angle of the two joints, while the rotation of the fan about the longitudinal axis 47 can be controlled by the angular difference of the two joints.
  • a turning of the trunk or a bending of a hip can be used for position control, such as a roll control, wherein the rolling can be initiated, for example, via an angle of attack of the flapping wings 2.
  • the regulation of the actuated degrees of freedom can be effected, for example, in a manner known per se by means of impedance or admittance control.
  • Another input method for the controller input quantities can optionally be used. It is conceivable to abstract the movements of the wings 2 in the form of movement patterns. These patterns could be retrieved and controlled with switches, buttons and / or analog sticks. It would be conceivable to trigger the flapping of the wings at the touch of a button, while controlling the forward, sideways and rolling movements of the overall system by means of analogue sticks. The stabilization of the attitude could be completely automatically taken over by the flight control system in such a case. This could also be an autopilot function or emergency takeover function can be realized.
  • the controller 53 controls the entire wing system 51 and can also control the backup and auxiliary drive system 56. It receives the states and measured variables of the wing system 51, as well as the signals of the input methods 521 of the exoskeleton system 52 as well as optionally the alternative input system 55. They are processed using common methods and then, for example, as manipulated variables for the actuators of the wing system 51, as input variables. . . for the exoskeleton 523 and re-issued as information for the pilot via the interface 54.
  • FIG. 5 shows an overview of the information flows.
  • Such control systems are known per se in a variety of applications and variations, and often in quadruplex design in aircraft. With regard to the linkage of the exoskeleton and wings, for example, a four-channel bilateral telemanipulation system can be used.
  • the device backpack 11 represents the central structure between flapping wings 2, tail 9 and pilot or exoskeleton 1.
  • the device backpack 11 has been described above as belonging to the exoskeleton 1 or exoskeleton system 52. However, this affiliation is not mandatory.
  • the device backpack 11 can also be regarded as belonging to the wing system 51, wherein only a back plate or structure of the device bag 1 1, on which the upper arm and thigh cuffs 15, 14 are hinged, can be considered belonging to the exoskeleton system 52.
  • the equipment backpack 1 1 are all other units and facilities that are required for operation and are not attached to another structure. These include, for example, energy storage devices such as batteries, pressure vessels and fuel tanks, as well as energy converters such as electric motors, wave power engines, combustion engines and hydraulic pumps. Furthermore, it contains the control unit 53, switches and valves for the actuators of the wing system 51, and possibly gyroscopes. Further auxiliary systems common in aviation, such as fire extinguishing systems, are also conceivable. In the preferred embodiment, it also includes controls, switches and valves, etc. for the supply and control of the exoskeleton system 52. The pilot is preferably attached to it via the harness 12, 13 similar to those of the parachutists.
  • the upper arm cuffs 15 and thigh cuffs 14 are movably attached to it.
  • the exoskeleton 1 does not require any structural attachment around the feet / knees. In this case, only the required connections for the actuators and sensors lead to it.
  • the emergency system 512 is provided.
  • the flapping wings 2 and the tail 9 are brought into a viable configuration when the exoskeleton 1 fails the service.
  • this may be a preloaded and locked spring.
  • the catch When the catch is released, it moves the wing so that the entire system can enter the gliding flight or, for example, assume a configuration similar to the dandelion seed that limits the rate of descent.
  • a Gas cylinder with manual valve with the help of which the pistons can be moved manually, would be conceivable.
  • an explosively ejected parachute which is effective even at low altitudes, could be used.
  • the unit of exoskeleton 1 and pilot can be separated from the wing system and has a separate parachute.
  • the emergency system can be activated, for example, by the flight control or directly by the pilot.
  • the interface 54 may be provided to the flight controller, which may supply various information, such as e.g. Attitude and speed, fuel quantity, altitude, etc. bader attention. These can be used by instruments, a Head Up Display (HUD) or Head Mounted Display (HMD) system and other modules.
  • HUD Head Up Display
  • HMD Head Mounted Display
  • a first, non-exclusive application would be some kind of improved hang glider.
  • a much more agile and precise movement in the air would be possible. For example, a stall on a wing can be stopped by hitting the wing.
  • a stall on a wing can be stopped by hitting the wing.
  • a flying system according to the present invention is superior to other aircraft in terms of free mobility in the air.
  • the pilot is connected to the wing system and flies with.
  • Another possibility is to establish the connection between the input method and the wing system by radio.
  • the pilot could float with his exoskeleton in a harness, while the wing system acts at a remote location in the manner of a drone.
  • Such a wing system may also be controllable using only alternative input methods or flight patterns.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flugsystem, mit mindestens zwei aktuierten Schlagflügeln (2), einem aktuierten Leitwerk (9), einem Steuergerät und einem Exoskelett (1) für mindestens eine Person. Das Exoskelett (1) ist unabhängig von den Schlagflügeln (2) beweglich. Das Steuergerät ist ausgebildet, um Bewegungssensorsignale des Exoskeletts (1) zu empfangen und anhand der Bewegungssensorsignale Bewegungsvorgabesignale festzulegen und die Schlagflügel (2) und/oder das Leitwerk (9) mit den Bewegungsvorgabesignalen anzusteuern. Die Bewegungsvorgabesignale können so festgelegt werden, dass die Bewegungen der Schlagflügel (2) und/oder des Leitwerks (9) denen des Exoskeletts (1 ) folgen.

Description

Flugsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flugsystem mit aktuierten Schlagflügeln und einem aktuierten Leitwerk.
Aus der DE-PS 652 170 ist ein durch Muskelkraft antreibbares Schwingensegelflugzeug bekannt, bei welchem durch Muskelkraft bewegte Schwingen durch Gummisei- le mit dem Rumpf verbunden sind, wodurch die Kräfte des Fliegers unterstützt wer- den sollen, wobei die Schwingen mittels von Hand einschaltbarer Klinken festgestellt werden können und das Flugzeug ohne Kraftaufwand als Segelflugzeug weiter be- nutzt werden kann.
Aus der DE-PS 173 926 ist ein Flugapparat mit Schlagflügeln bekannt, die über ein Rahmengestell durch die Arme des Piloten bei gebeugtem Arm betätigbar sind, wobei die Ellbogen jeweils in einem Widerlager ruhen und die Hände jeweils an einem gebogenen Handgriff angreifen, dessen verschiedenen Angriffsbereiche unterschied- liche Hebelarme zum Antrieb der Flügel ermöglichen.
Ein Schwebegleiter mit motorisch unterstützten Schwingen ist aus der WO 2014/028083 A2 bekannt. Die Schwingen können unter Verwendung von Hand- klauen bzw. -kardanringen, die an einem inneren Flügelholmabschnitt angeordnet sind, betätigt und gesteuert werden. Ein fächerartiges Ruder kann mit dem Fuß be- dient werden.
Keines der theoretisch erdachten Schlagflüglersysteme konnte bisher zur Praxistaug- lichkeit gebracht werden. Alternativ haben Gleitdrachen bzw. -schirme und Ultra- leicht-Flugsysteme eine gewisse Verbreitung gefunden. Gleitdrachen/-schirme sind sind jedoch aus eigener Kraft nicht steigfähig, sondern zum Höhengewinn auf die Ausnutzung von Aufwinden bzw. Thermiken angewiesen, und gleichen darin Segel- flugzeugen, weisen aber deutlich geringere Gleitzahlen auf. Dem Segelflugzeug, mit dem gleitend beträchtliche Strecken zurückgelegt werden können, fehlen dagegen die Dynamik und das unmittelbare Erlebnis, welches den Gleitdrachen und - schirmen zu eigen ist. Ultraleicht-Flugsysteme nutzen eine Luftschraube zum Antrieb und können als motorisierte Gleitdrachen-/schirm ausgeführt sein oder eine Kabine und Starrflügel aufweisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein praxistaugliches Flugsys- tem mit Schlagflügeln bereitzustellen. Das Flugsystem soll auch ein ergonomisches, sicheres und ermüdungsarmes Fliegen ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vor- teilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteran- sprüchen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 beschreibt somit ein Flugsystem aus aktuierten bzw. aktuierbaren Schlagflügeln und einem aktuierten bzw. aktuierbaren Leitwerk, welche von einem Piloten gesteuert werden können. In der erfindungsge- mäßen Ausführung benutzt der Pilot hierfür ein Exoskelett, welches funktional mit Flügeln und Leitwerk gekoppelt ist, aber unabhängig davon beweglich ist. Die funkti- onale Kopplung wird durch das Steuergerät erreicht, das die Bewegungen der Schlagflügel und/oder des Leitwerks anhand der Bewegungen des Exoskeletts steu- ert. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 kann das Steuergerät auch Rückkopplung auf das Exoskelett anhand der an den Schlagflügeln und/oder dem Leitwerk vorherrschenden Wirkungen wie etwa Kräfte, Beschleunigungen, Ge- schwindigkeiten steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 3 können die Freiheitsgrade der Schlagflügel den Armen und/oder Händen des Piloten zugeordnet sein und können die Freiheitsgrade des Leitwerks den Beinen und/oder Füßen des Piloten zugeordnet sein.
Die Schlagflügel können dabei äußerlich denen der Vögel oder Fledermäuse ähnlich sein. Das heißt, sie können eine bewegliche, tragende Struktur und eine passende, aerodynamisch gestaltete Oberfläche neben Sensoren und Aktoren aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 13 können die Schlagflügel mehrere zueinander bewegliche und aktuierte Flügelglieder aufweisen, und wobei vorzugsweise an Grenzen zwischen zwei Flügelgliedern und/oder zwischen einem Flügelglied und einem Geräteträger dehnbares Material und/oder überlappende räumliche Flächen vorgesehen sind. Als Geräteträger ist dabei eine zentrale Struktur zu versehen, an welchem die Schlagflügel bzw. deren jeweils erste Flügelglieder und/oder das Leitwerk angelenkt sind. Der Geräteträger kann beispielsweise die Form eines von dem Piloten zu tragenden Rucksacks aufweisen. Der Geräteträger kann auch Subsysteme des Flugsystems wie etwa Energiespeicher und -wandler, Steuergeräte, Schnittstellen, Ventile, Sensoren, Leitungen, Hilfsaggregate etc. auf- nehmen.
Das Leitwerk kann ebenfalls äußerlich vergleichbar den Schwanzfedern der Vögel ausgeführt sein bzw. solche Schwanzfedern aufweisen, wie es in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 14 vorgesehen ist. Andere Konfigurationen, wie etwa in der Form eines herkömmlichen Flugzeugleitwerks, sind allerdings auch denkbar.
Das Exoskelett ist im Sinne der Erfindung ein System, welches in der Lage ist, Kräfte und Bewegungen des in ihm befindlichen Körpers zu messen, und seinerseits auf den Körper Kräfte auszuüben. Seine aktuierten Freiheitsgrade sind deshalb als Steuerelement mit Force-Feedback einsetzbar.
Die Erfindung beschreibt eine Kombination von aktuierten Flügeln/Leitwerk und ei- nem Exoskelett unter Einbeziehung einer Flugsteuerung bzw. eines Steuergeräts: Zustandsgrößen, wie z.B. Kräfte und Positionen der Gliedmaßen und deren Gelenke, die allgemein als Bewegungssensorsignale bezeichnet werden können, werden über das Exoskelett aufgenommen, um als Reglereingangsgrößen zu dienen. Das Steu- ergerät verarbeitet diese Größen dann mit einem Algorithmus weiter zu Regleraus- gangsgrößen, welche den Bewegungen des Flügel- und Leitwerksystems in Form von Bewegungsvorgabesignalen als Sollwert-Signale dienen. Im Gegenzug können Zustandsgrößen des Flügelsystems in Form von Bewegungswirkungssignalen sen- siert werden, welche dem Exoskelettsystem als Reglereingangsgrößen dienen. Das Steuergerät generiert daraus Sollwert-Signale für die Exoskelettaktoren in Form von Rückkopplungsvorgabesignalen. Es entsteht ein neuartiges Flugsystem, welches auch die Konzepte aus der Telepräsenz und Telerobotik nutzen kann. Mit ihm kann der Pilot die Flügel und somit den Flug kontrollieren, sowie die Fluglage„erspüren“. In der Konsequenz kann es dem Piloten voraussichtlich ermöglicht werden, das Fliegen intuitiv zu erlernen. Exoskelett und Flügelsystem sind dabei im bevorzugten Fall körperlich miteinander verbunden, können sich jedoch auch wie in der Telerobotik üblich an physisch getrennten Orten aufhalten. Da aber jedenfalls das Exoskelett und die Schlagflügel/das Leitwerks unabhängig voneinander beweglich sind, d.h. mecha- nisch entkoppelt sind, kann der Pilot stets eine angenehme Körperhaltung bzw. eine solche, in der seine Bewegungen optimiert sind, einnehmen. Außerdem kann eine Kraftübersetzung der Bewegungen des Piloten in Bewegungen der Schlagflügel/des Leitwerks sowie eine Rückkopplung an den Piloten an die tatsächliche Körperkraft des Piloten angepasst werden.
Es versteht sich, dass neben den erwähnten Komponenten auch Subsysteme vor- handen sein können oder müssen, wie beispielsweise Energiequelle (Batterie, Turbi- ne o.a.), Energiewandler (Hydraulikmotoren, Kompressoren o.a.), Verteilungssystem, usw. Das Exoskelett kann physisch von den Schlagflügeln trennbar sein, sodass man z.B. die Schlagflügel fernsteuern kann, oder sie in einer Notsituation in der Luft abwerfen kann.
Die Hauptflügel bzw. Schlagflügel sollen mit den Armen und Händen steuerbar sein. Die Schwanzfedern bzw. das Leitwerk sollen mit den Beinen oder den Füßen steuer- bar sein. Außerdem kann jede Kopplung einzeln ad hoc deaktivierbar sein.
Die Flügel und das Leitwerk könnten auch anders als durch das Exoskelett gesteuert werden, bzw. die Steuerung der Flügel muss nicht ausschließlich über das Exoske- lett erfolgen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 6 kann beispielsweise eine weitere Eingabeeinrichtung vorgesehen sein, um Bewe- gungen von Schlagflügeln und/oder Leitwerk vorzugeben, wobei die weitere Eingabeeinrichtung insbesondere Analog-sticks, Schalter und Tasten und/oder eine Ge- hirn-Computer-Schnittstelle aufweist. Denkbar wäre z.B. ein Controller ganz ähnlich einem Spielecontroller. Er hätte beispielsweise zwei Analog-Sticks, mit denen vor und zurück, sowie nicken und rollen kontrolliert würde. Außerdem könnte er einen Knopf aufweisen, um einen Flügelschlag zu veranlassen. Fliegen könnte man dann ähnlich wie bei Flappybird. Gehirn-Computer-Schnittstellen sind ebenfalls bereits in der Entwicklung. Wenn die Bewegungen von Schlagflügeln und/oder Leitwerk nicht oder nicht nur durch ein Exoskelett vorgegeben werden, sondern mit einer anderen Eingabemethode, wie Analog-Sticks, Schaltern und Tasten und/oder einem Gehirn- Computer-Schnittstelle, eingegeben werden, können die Bewegungsvorgaben für die Systembauteile in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 5 auch automatisch anhand einer für das Gesamtsystem vorgegebenen Bewegungs- richtung oder eines Bewegungsmusters berechnet werden. Der spezielle Mechanismus der Handschwingen in einer weiteren bevorzugten Aus- führungsform gemäß Anspruch 4 kann auch bei Vögeln beobachtet werden. Wenn sie senkrecht starten, erzeugen sie mit den Handschwingen auch beim Aufschlag Schub. Dazu wird ein Flügelendglied bzw. die einzelne Handschwinge nach hin- ten/oben geschlagen/geklappt, und die Luft wird dadurch nach hinten unten weggedrückt bzw. beschleunigt.
Mit einer Einstellung der Verhältnisse von Reglereingangsgrößen und Regleraus- gangsgrößen in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 7 kann auch die Stärke der Feedbackkraft eingestellt werden, und die Winkelge- schwindigkeiten von Armen und Flügeln müssen nicht immer gleich sein. Außerdem können die Bewegungen von Exoskelett und Flügeln entkoppelt werden, damit man „die Hände frei hat“. Es können zudem Vereinfachungen möglich sein, z.B. indem manche Freiheitsgrade zusammengefasst werden, sodass nur einer gesteuert wer- den muss. D.h., Sollwert und Regelgröße müssen keinen direkten Bezug zueinander haben.
Durch die in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 10 vor- gesehenen Gyroskope können zusätzlich zu den Luftkräften, Momente erzeugt wer- den. Dadurch kann der Pilot vermutlich andere Manöver fliegen. Außerdem könnte das für die Flugregelung nützlich sein.
Eine Notfall-Konfiguration, wie sie in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 11 vorgesehen ist, kann das Flugsystem gegenüber technischen Problemen oder körperlichen und/oder geistigen Ausfällen des Piloten sicherer machen. Zu diesem Zweck können beispielsweise vorgespannte Energiespeicher mit den Aktoren des Flugsystems verbunden sein, oder Airbags, Retrorockets, Spreng- fallschirme oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Zusätzliche Antriebselemente, wie sie in einer weiteren bevorzugten Ausführungs form gemäß Anspruch 12 vorgesehen sind, können beispielsweise für den Schnellflug, oder zur Erholung des Piloten verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Vorderansicht eines Flugsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figur 2 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Teils des Flugsystems von Fig. 1 ;
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer Skelettstruktur des Flugsystems von Fig. 2;
Figur 4 zeigt eine Rückansicht des Ausschnitts von Fig. 3;
Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Flugsystems gemäß einem Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden wird ein bevorzugtes, nicht ausschließliches Ausführungsbeispiel des Patentinhalts beschrieben. In den Fign. 1 bis 4 ist das bevorzugte Ausführungsbei- spiel schematisch dargestellt. Verbindungselemente, Sensoren, Leitungen und ande- re Details sind nicht dargestellt. In Fign. 3 und 4 ist die Darstellung der Übersichtlich- keit halber auf die Skelettstruktur und die bevorzuge Ausführung der Mechanik der Flügel reduziert. Fig. 5 zeigt eine mögliche Blockdarstellung der Einzelsysteme im Gesamtsystem.
Das Flugsystem dieses Ausführungsbeispiels weist ein Exoskelett 1 , eine Schlagflü- gelanordnung mit zwei Schlagflügeln 2 sowie ein Leitwerk 9 auf (Fig. 1 ).
Das Exoskelett 1 weist einen Geräterucksack 11 , ein Brustgeschirr 12, einen Leibgurt 13, eine Oberschenkelmanschette 14 für jeden Oberschenkel eines hier nicht näher dargestellten Piloten, ferner für jeden Arm des Piloten eine Oberarmmanschet- te 15, eine Unterarmmanschette 16 und einen Handschuh 17 und für jeden Fuß des Piloten einen Stiefel 18 auf. Das Brustgeschirr 12 und der Leibgurt 13 sind am Gerä- terucksack 11 befestigt und sind ausgebildet, um Brustkorb und Unterleib des Piloten aufzunehmen. Die Oberschenkelmanschetten 14 sind am Geräterucksack 11 ange- lenkt und sind ausgebildet, um die Oberschenkel des Piloten aufzunehmen. Die Oberarmmanschetten 15 sind am Geräterucksack 11 angelenkt und sind ausgebil- det, um die Oberarme des Piloten aufzunehmen. Die Unterarmmanschetten 16 sind an der jeweiligen Oberarmmanschette 15 angelenkt und sind ausgebildet, um die Unterarme des Piloten aufzunehmen. Die Handschuhe 17 sind an der jeweiligen Un- terarmmanschette 16 angelenkt und sind ausgebildet, um die Hände oder nur die Handflächen des Piloten zu aufzunehmen. Die Stiefel 18 sind an der jeweiligen Oberschenkelmanschette 14 angelenkt und sind ausgebildet, um die Unterschenkel und/oder die Füße des Piloten aufzunehmen. Die Gelenke zwischen dem Geräte- rucksack 11 und jeder Oberschenkelmanschette 14, zwischen dem Geräterucksack 11 und jeder Oberarmmanschette 15, zwischen den Oberarmmanschetten 15 und der jeweiligen Unterarmmanschette 16, zwischen den Unterarmmanschetten 16 und den jeweiligen Handschuhen 17, zwischen den Oberschenkelmanschetten 14 und den jeweiligen Stiefeln 18 sowie ggf. innerhalb der Stiefel 18 zwischen Schaft- und Fußteil und/oder innerhalb der Handschuhe 17 an den Fingergelenken sind mit Sen- soren (nicht näher ausgestattet bzw. 521 in Fig. 5) ausgestattet, welche die jeweilige Gelenkstellung bezüglich jeweils mindestens einer Achse erfassen, und sind ferner mit Aktoren (nicht näher dargestellt bzw. 522 in Fig. 5), ausgestattet, welche ausge- bildet sind, um an den jeweiligen Gelenkachsen eine Reaktionskraft darzustellen. Die Sensoren und Aktoren des Exoskeletts sind signaltechnisch mit einem Steuergerät (nicht näher dargestellt bzw. 53 in Fig. 5), welches in dem Geräterucksack 11 aufge- nommen ist, verbunden und können von dem Steuergerät 53 auch mit Energie ver- sorgt werden, sofern sie nicht eine eigene Energiequelle aufweisen. Eine Signalüber- tragung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Auch Gelenkstellungen können mit herkömmlichen Sensoren oder berührungslos über die Erfassung der relativen Stellungen verschiedener Sende- und Empfangspunkte am Exoskelett 11 zueinander sensiert werden.
Der Auftrieb des Gesamtsystems wird hauptsächlich von den Schlagflügeln 2 er- zeugt. Sie bestehen aus mindestens zwei, in der bevorzugten Ausführung jedoch aus drei Abschnitten bzw. Flügelgliedern, welche gelenkig miteinander verbunden sind. Die Lagesteuerung des Flugsystems erfolgt auch über das Leitwerk 9, das mehrere Schwanzfedern 91 aufweist.
Die Schlagflügel 2 und das Leitwerk 9 sind ebenfalls am Geräterucksack 11 befestigt bzw. angelenkt (Fig. 2). Die einzelnen Bestandteile der Schlagflügel 2 werden nach- stehend, soweit sinnfällig, in Anlehnung an ihr anatomisches Vorbild am Vogelflügel bezeichnet. Jeder Schlagflügel 2 weist als ein erstes Flügelglied einen Oberarmab- schnitt 21 , als ein zweites Flügelglied einen Unterarmabschnitt 22 und als ein drittes Flügelglied einen Handabschnitt 23 auf. Ein Schultergelenk 24 verbindet den Ober- armabschnitt 12 mit dem Geräterucksack 11. Ein Ellbogengelenk 25 verbindet den Oberarmabschnitt 12 mit dem Unterarmabschnitt 22. Ein Handgelenk 26 verbindet den Unterarmabschnitt 22 mit dem Handabschnitt 23. Der Oberarmabschnitt 21 , der Unterarmabschnitt 22 und der Handabschnitt 23 weisen jeweils eine Verkleidung 27 auf, welche jeweils wenigstens eine Anströmkante ausbilden. Im in Strömungsrich- tung rückwärtigen Bereich der Abschnitte 21 , 22, 23 sind jeweils mehrere Arm- schwingen 28 vorgesehen. Die Armschwingen 28 können starr oder wenigstens zum Teil um eine, zwei oder drei Achsen (in und/oder senkrecht zur Flügelebene und/oder um die Federachse) beweglich an den jeweiligen Abschnitten 21 , 22, 23 befestigt sein. Am distalen Ende der Handabschnitte 23 sind jeweils mehrere Handschwingen 29 vorgesehen. Die Handschwingen 29 können wie die Armschwingen 28 um eine, zwei oder drei Achsen beweglich am Handabschnitt 23 befestigt sein oder können wenigstens zum Teil auch starr befestigt sein. Die Verkleidungen 27 und Armschwin- gen 28 bilden aerodynamisch wirksame Tragflächen. Die Flächen (Verkleidungen 27, Schwingen 28, 29) sind derart ausgeführt und gelagert, dass die Flügelgelenkfrei- heitsgrade nicht behindert werden. Obschon hier nicht näher dargestellt, können im Bereich der Gelenke 24, 25, 26 jeweils elastische Verkleidungen vorgesehen sein, um Spalte zwischen den Verkleidungen 27, an welchen Verwirbelungen entstehen könnten, zu vermeiden, oder können die Verkleidungen 27 jeweils so, beispielsweise ineinandergreifend und/oder abschnittweise elastisch verbunden, ausgebildet sein, dass bei jeder Gelenkstellung der Gelenke 24, 25, 26 kein oder nur ein sehr geringer Spalt zwischen den Verkleidungen 27 entsteht. In einer Ausführungsvariante eines fledermausartigen Flügels, kann die ganze Flügelfläche aus dehnbarem Material be- stehen.
Optional können auch kleine Federn bzw. federartige Elemente vorgesehen sein, die sich in Stromrichtung auf der Oberfläche der Flügel anlegen. Kommt es zum Strö- mungsabriss, kehrt sich bekanntlich die Strömungsrichtung in der Grenzschicht um. Die kleinen Federn stellen sich in diesem Fall durch die Strömung auf, womit die Rückströmung behindert oder gar unterbunden wird. Dieser Mechanismus kann für die instationären Strömungsprozesse am Schlagflügel nützlich sein.
Die Skelettstruktur der Schlagflügel 2 wird nun genauer beschrieben. Die Fig. 3 ent- spricht der Fig. 2 aus einer anderen Perspektive, wobei zur Veranschaulichung inne- rer Strukturen ein Schlagflügel 2, Verkleidung 27 und Schwingen 28, 29 des darge- stellten Schlagflügels 2 sowie Teile des Exoskeletts 1 weggelassen sind. Fig. 4 ent- spricht der Fig. 3 von hinten. In Anlehnung an ihr biologisches Vorbild werden die Skelettteile des Oberarmabschnitts 21 , des Unterarmabschnitts 22 und des Handab- schnitts 23 nachstehend als Humerus 31 , Ulna 32 und Digitus 33 bezeichnet. (Ein Radius entfällt, da Unterarmtorsion technisch anders umgesetzt wird.) Im Sinne die- ser Beschreibung beziehen sich Bezeichnungen wie proximal, distal etc. auf die Richtung oder Lage in Bezug auf den Geräterucksack 1 1 bzw. dessen Mitte. Die Gelenke 24, 25, 26 sind durch Drehsteller 35, Linearsteller 36, Hebel 37 und Riementriebe 38 mit Drehrädern 39 verwirklicht und aktuierbar.
Insbesondere ist das Schultergelenk 24 wie folgt aufgebaut: Ein Drehsteller 35 dreht einen an dem Geräterucksack 1 1 gelagerten Ring um eine Achse 40. Auf dem Ring ist ein Hebel 37 gelagert, dessen im Inneren des Rings liegendes (proximales) Ende durch einen ebenfalls am Geräterucksack 1 1 gelagerten Linearsteller 36 entlang der Achse 40, d.h. von dem Geräterucksack 1 1 weg und zu diesem hin, linear bewegt wird. Hierdurch kann der Hebel 37 in dem Lagerpunkt auf dem Ring um eine Achse 41 schwenken. Es versteht sich, dass der Hebel 37 mit dem Ring auch um die Achse 40 schwenken kann. Das außerhalb des Rings liegende (distale) Ende des Hebels 37 trägt einen weiteren Drehsteller 35, dessen beweglicher Teil am Humerus 31 an- greift und diesen gegenüber dem Hebel 37 um dessen Achse 42 dreht. Der Humerus 31 kann im Inneren des Hebels 37 weiter nach proximal verlaufen und dort wenigs- tens radial gelagert sein, was Biegemomente im Drehsteller 35 bzw. im Hebel 37 re- duziert. Ersichtlich definiert, in Analogie zu einer Flügelkonfiguration eines Vogels oder auch Flugzeugs, eine Winkellage um die Achse 40 einen Pfeilungswinkel, defi- niert eine Winkellage um die Achse 41 einen Schlagwinkel und definiert eine Winkel- lage um die Achse 42 einen Anstellwinkel des Schlagflügels 2.
Das Ellbogengelenk 25 weist einen Hebel 37 auf, der am äußeren (distalen) Ende des Humerus 31 um eine Achse 43 schwenkbar gelagert ist. Ein Linearsteller 36 greift am Humerus 31 und am proximalen Ende des Hebels 37 an und schwenkt die- sen somit um die Achse 43. Am distalen Ende des Hebels 37 ist ein weiterer Dreh- steller 35 vorgesehen, dessen beweglicher Teil an der Ulna 32 angreift und diese und gegenüber dem Hebel 37 um dessen Achse 44 dreht. Die Ulna 32 kann im Inne- ren des Hebels 37 weiter nach proximal verlaufen und dort wenigstens radial gela- gert sein, was Biegemomente im Drehsteller 35 bzw. im Hebel 37 reduziert. Ersicht- lich definiert, in Analogie zu biologischen Gegebenheiten, eine Winkellage um die Achse 43 einen Flexionswinkel des Ellbogengelenks 25 und definiert eine Winkellage um die Achse 44 einen Unterarm-Torsionswinkel.
Das Handgelenk 26 ist wie folgt aufgebaut: Am distalen Ende der Ulna 32 ist ein Kreuzgelenk mit zwei Achsen 45, 46 angebracht, welches nach distal in den Digitus 33 übergeht. Die auf der Seite der Ulna 32 gelagerte Achse 45 trägt auch ein Rad 49, welches über einen Riemen 38 mit einem an der Ulna 32 angebrachten Drehstel- ler 35 angetrieben wird. Ein Linearsteller 36 greift einerseits an der Achse 45 an und schwenkt mit dieser mit, und greift andererseits am Digitus 33 an, um diesen um die Achse 46 zu schwenken. Ersichtlich definiert, wieder in Analogie zu biologischen Gegebenheiten, eine Winkellage um die Achse 45 einen Abduktionswinkel und defi- niert eine Winkellage um die Achse 46 einen Flexionswinkel des Handgelenks 26.
Der Humerus 31 hat somit 3 Freiheitsgrade der Rotation, welche effektiv erlauben, die Flügel zu schlagen (41 ), zu schwenken bzw. zu pfeilen (40), und anzustellen bzw. zu drehen (42). Die Ulna 32 hat zwei Freiheitsgrade, mit denen die Schlagflügel 2 gefaltet (43), und verschränkt (44) werden können. Der Digitus 33 kann ebenfalls falten (46), und zusätzlich noch hängen (45). Die Achse 45 ist eine Achse, die senk- recht auf der Faltachse 46 und der Längsachse des Digitus steht.
Das Leitwerk 9 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls den Vögeln nachempfunden. Mehrere Schwanzfedern 91 sind wie ein Fächer an einer gelenkigen Basis 94 fixiert. Die Basis 94 besitzt zwei Freiheitsgrade: drehen um die Winkel- halbierende 47 des Fächers mittels eines Drehstellers 35, und kippen um eine durch den Fußpunkt der Basis 94 verlaufende Querachse 48 mittels eines weiteren Dreh- stellers 35 und Riementriebs 38. Optional können auch die einzelnen Schwanzfedern 91 um die eigene Achse tordierbar und/oder gegenüber der Basis 94 schwenkbar sein. Die Aktoren und Sensoren sind vergleichbar denen der Schlagflügel 2.
Relativbewegungen zwischen den einzelnen Gliedern 21 , 22, 23, 94 bzw. gegenüber dem Geräterucksack 11 werden direkt oder indirekt durch die genannten Steller oder Aktoren hervorgerufen. Mit Aktoren sind arbeitsfähige Bauelemente gemeint. Bei- spiele sind Elektromotoren, Pneumatik-, oder Hydraulikzylinder. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies vor allem Hydraulik-Linearzylinder (Linearsteller 36) und Hydraulik-Drehzylinder (Drehsteller 35). Wie beschrieben, können auch weitere Elemente der Kraftübertragung und -Umwandlung verwendet werden, wie ein Rie- mentrieb 38, 39.
Positionen, Kräfte, und andere relevante Größen, werden mit diversen Sensoren aufgenommen. Das sind zum Beispiel Kraftmessdosen, Dehnungsmessstreifen (DMS), Positionssensoren, Thermometer, Druckmessdosen, usw.
Sofern einzelne Schwingen 28, 29 oder Schwanzfedern 91 individuell aktuierbar sind, sind hierfür weitere entsprechende Aktoren und ggf. Sensoren vorzusehen. Das Exoskelett 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine festen Struktur 11- 13 für den Rumpf und eine bewegliche Struktur 14-18 für die Arme und für die Füße und/oder Beine des Piloten auf. In Fig. 1 ist das Exoskelett 11 nur symbolisch als Arm- und Fußumrisse dargestellt. Es versteht sich, dass die dargestellte Anordnung rein beispielhaft ist und im Rahmen der hier vorgestellten Funktionalität nach Belie- ben abwandelbar ist. Beispielsweise steht der Geräterucksack für eine beliebige Form von Geräteträger, an welchem die Schlagflügel 2 und das Leitwerk 9 angelenkt sein können. Ferner kann beispielsweise anstelle von Brustgeschirr 12 und Leibgurt 13 ein Harnisch oder eine Weste vorgesehen sein, an welcher die Oberarmman- schetten 15 und die Oberschenkelmanschetten 14 angelenkt sind. Der Geräteruck- sack 11 kann gesondert ausgebildet und an dem Harnisch bzw. der Weste montier- bar sein. Es kann eine Rückenplatte vorgesehen sein, an welcher Brustgeschirr 12, Leibgurt 13 und Manschetten 14, 15 angebracht bzw. angelenkt sind und an welcher ein Geräteträger anbringbar ist. Es kann als Exoskelett 1 auch ein Ganzkörperanzug vorgesehen sein, der die Funktionen von Brustgeschirr 12, Leibgurt 13, Manschetten 14-16, Handschuhen 17 und Stiefeln 18 sowie aller Gelenke dazwischen integriert. Im letzteren Fall kann beispielsweise der Geräterucksack 11 mit den Schlagflügeln 2 und dem Leitwerk 9 über den Ganzkörperanzug gezogen werden. Alle denkbaren Kombinationen der oben genannten Abwandlungen sind nach Bedarf und Einsatz- zweck möglich.
Zum weiteren Verständnis wird das Flugsystem nun noch aus Systemsicht anhand der Blockdarstellung in Fig. 5 beschrieben. Das Flugsystem oder Gesamtsystem 50 weist ein Flügelsystem 51 , ein Exoskelettsystem 52 und ein zentrales Steuergerät 53, welches auch als Flugkontrollrechner bezeichnet werden kann, auf. Optional können eine Piloten-Informationsschnittstelle 54, ein Alternativeingabesystem 55 und ein Unterstützungs- und Zusatzantriebssystem 56 vorgesehen sein. Das Flügelsys- tem 51 weist Steuerbauteile 511 der Flugaktoren 35, 36 (Fign. 3, 4), ein Notfall- Stabilisierungssystem 512 sowie eine Vielzahl von Sensoren 513 auf. Das Exoske- lettsystem 52 weist Sensoren und Eingabeschnittstellen 521 für die einzelnen Glieder bzw. Gelenke des Exoskeletts 1 (Fig. 1 ), Steuerbauteile 522 von Feedback-Aktoren des Exoskeletts 1 und ein Reglersystem 523 auf. Das optionale Alternativeingabesystem 55 kann beispielsweise analoge Sticks und Schalter 551 , eine Gehirn- Computer-Schnittsteile 552 oder andere Eingabeeinrichtungen 553 aufweisen. Das optionale Unterstützungs- und Zusatzantriebssystem 56 kann beispielsweise ein o- der mehrere Gyroskope 561 , einen oder mehrere Zusatzantriebe 562 oder weitere Module 563 aufweisen. Das Steuergerät 53 kann auch als Teil des Flügelsystems 51 behandelt werden. Ebenso kann das Unterstützungs- und Zusatzantriebssystem 56 auch als Teil des Flügelsystems 51 behandelt werden. Das Reglersystem 523 des Exoskelettsystems 52 kann auch ganz oder teilweise in dem Steuergerät 53 integriert sein. Das Steuergerät 53 kann auch verteilt in anderen Systemen verwirklicht sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 53 mit Ventilen, usw. phy- sisch im Geräterucksack 11 untergebracht, der somit als Geräteträger dient.
Alle sieben aktuierten Freiheitsgrade 40-46 der Schlagflügel 2 sollen in diesem Aus- führungsbeispiel von den Armen kontrolliert werden, weshalb beispielsweise eben- falls sieben sensierte Freiheitsgrade an den Armen als Reglereingangsgrößen für das zentrale Steuergerät 53 zur Steuerung der Schlagflügel 2 dienen. Es können auch mehr oder weniger Freiheitsgrade an den Armen sensiert werden, die in die aktuierten Freiheitsgrade der Schlagflügel umgerechnet werden. Die (wenigstens) zwei Freiheitsgrade der Schwanzfedern 91 sollen mit den Sprunggelenken und/oder Knien gesteuert werden. Das Neigen des Fächers um die Querachse 48 kann bei- spielsweise durch den mittleren Winkel der beiden Gelenke kontrolliert werden, wäh- rend das Drehen des Fächers um die Längsachse 47 durch die Winkeldifferenz der beiden Gelenke kontrolliert werden kann. Ein Drehen des Rumpfs oder ein Beugen einer Hüfte kann zur Lagesteuerung, etwa einer Rollsteuerung, verwendet werden, wobei das Rollen beispielsweise über einen Anstellwinkel der Schlagflügel 2 eingelei- tet werden kann. Die Regelung der aktuierten Freiheitsgrade kann zum Beispiel in an sich bekannter Weise durch Impedanz- oder Admittanzregelung erfolgen.
Ergänzend zum Exoskelett 1 kann optional auch eine andere Eingabemethode für die Reglereingangsgrößen genutzt werden. Denkbar ist, die Bewegungen der Flügel 2 in Form von Bewegungsmustern zu abstrahieren. Diese Muster könnten mit Schal- tern, Tasten und/oder Analog-Sticks abgerufen und kontrolliert werden. Denkbar wä- re, den Flügelschlag auf Tastendruck auszulösen, und dabei die Vorwärts-, Seit- wärts- und Rollbewegungen des Gesamtsystems durch Analog-Sticks zu steuern. Die Stabilisierung der Fluglage könnte in einem solchen Fall komplett automatisch vom Flugsteuerungssystem übernommen werden. Hierdurch könnte auch eine Autopilotfunktion oder Notfallübernahmefunktion verwirklicht werden.
Das Steuergerät bzw. die Flugsteuerung 53 kontrolliert das gesamte Flügelsystem 51 und kann auch das Unterstützungs- und Zusatzantriebssystem 56 kontrollieren. Es nimmt die Zustände und Messgrößen des Flügelsystems 51 , sowie die Signale der Eingabemethoden 521 des Exoskelettsystems 52 wie auch optional des Alterna- tiveingabesystems 55 auf. Sie werden mit gängigen Methoden verarbeitet und dann zum Beispiel als Stellgrößen für die Aktoren des Flügelsystems 51 , als Eingangsgrö- ßen für den Exoskelettregler 523 und als Informationen für den Piloten über die Schnittstelle 54 wieder ausgegeben. In Fig. 5 ist eine Übersicht über die Informati- onsflüsse zu sehen. Solcherart Steuerungssysteme sind an sich in vielfältigen An- wendungen und Variationen bekannt, und häufig in quadruplex Ausführung in Flug- zeugen vorhanden. Bezüglich der Verknüpfung von Exoskelett und Flügeln kann bei- spielsweise ein Vier-Kanal bilaterales Telemanipulationssystem eingesetzt werden.
Alle vorher genannten Subsysteme sind mit dem Geräterucksack 1 1 verbunden. Er stellt die zentrale Struktur zwischen Schlagflügeln 2, Leitwerk 9 und Pilot bzw. Exos- kelett 1 dar. Der Geräterucksack 1 1 wurde vorstehend als zum Exoskelett 1 bzw. Exoskelettsystem 52 zugehörig beschrieben. Diese Zugehörigkeit ist jedoch nicht zwingend. Der Geräterucksack 11 kann auch als zum Flügelsystem 51 zugehörig betrachtet werden, wobei lediglich eine Rückenplatte oder -Struktur des Geräteruck- sacks 1 1 , an welcher die Oberarm- und Oberschenkelmanschetten 15, 14 angelenkt sind, zum Exoskelettsystem 52 gehörig betrachtet werden kann.
In dem Geräterucksack 1 1 befinden sich alle weiteren Aggregate und Einrichtungen, welche für den Betrieb erforderlich sind und nicht an einer anderen Struktur ange- bracht sind. Dies sind zum Beispiel Energiespeicher wie Batterien, Druckbehälter und Treibstofftanks sowie etwa Energiewandler wie Elektromotoren, Wellenleistungs- triebwerke, Verbrennungsmotoren und Hydraulikpumpen. Weiterhin enthält er das Steuergerät 53, Schalter und Ventile für die Aktoren des Flügelsystems 51 , und eventuell Gyroskope. Weitere in der Luftfahrt übliche Hilfssysteme wie Feuerlösch- systeme sind auch denkbar. In der bevorzugten Ausführung enthält er auch Regler, Schalter und Ventile, usw. für die Versorgung und Regelung des Exoskelettsystems 52. Der Pilot ist an ihm bevorzugt über das Gurtzeug 12, 13 ähnlich jenen der Fall- schirmspringer befestigt. Die Oberarmmanschetten 15 und Oberschenkelmanschet- ten 14 sind an ihm beweglich befestigt. In einer Ausführungsvariante benötigt das Exoskelett 1 um die Füße/Knie keine strukturelle Befestigung. Zu ihm führen in die- sem Fall nur die benötigten Verbindungen für die Aktoren und Sensoren.
Für den Fall, dass der Flug außer Kontrolle geraten sollte, ist das Notfallsystem 512 vorgesehen. Hierdurch werden zum Beispiel die Schlagflügel 2 und das Leitwerk 9 in eine tragfähige Konfiguration gebracht, wenn das Exoskelett 1 den Dienst versagt. In Zylinder/Kolbenaktoren 35, 36 kann dies eine vorgespannte und arretierte Feder sein. Wird die Arretierung gelöst, bewegt sie den Flügel derart, dass das Gesamtsys- tem in den Gleitflug übergehen kann, oder beispielsweise eine Konfiguration ähnlich dem Löwenzahn-Samen einnimmt, die die Sinkgeschwindigkeit begrenzt. Auch ein Druckgasbehälter mit manuellem Ventil, mit dessen Hilfe die Kolben manuell bewegt werden können, wäre denkbar. Auch könnte ein explosiv ausgeworfener Fallschirm, der auch in kleinen Höhen wirksam ist, genutzt werden. Denkbar ist auch, dass die Einheit von Exoskelett 1 und Pilot vom Flügelsystem getrennt werden kann und einen separaten Fallschirm besitzt. Um in die Notfallkonfiguration zu gelangen, kann das Notfallsystem beispielsweise von der Flugsteuerung oder direkt vom Piloten akti- viert werden.
Für die Navigation und andere Zwecke kann die Schnittstelle 54 an die Flugsteue- rung vorgesehen sein, welche diverse Informationen wie z.B. Fluglage und - geschwindigkeit, Treibstoffmenge, Flughöhe, etc. weitergibt. Diese können von In- strumenten, einem Head- Up-Display-(HUD)- oder Head-Mounted-Display-(HMD)- System und anderen Modulen verwendet werden.
Es ist denkbar, zusätzliche Antriebssysteme am Flügelsystem anzubringen. Möglich wäre zum Beispiel, Strahlantriebe an dem Geräterucksack 1 1 anzubringen, oder Propeller samt Antrieb an den Flügeln 2 oder dem Geräterucksack 1 1 anzubringen. Auf diese Weise wäre es möglich, höhere Fluggeschwindigkeiten zu erzielen.
N utzu ngsko nze pte
Eine erste, nicht ausschließliche Anwendung wäre eine Art verbesserter Hängeglei- ter. Im Unterschied zu Gleitschirmen und Drachen wäre jedoch eine sehr viel agilere und präzisere Bewegung in der Luft möglich. Zum Beispiel kann ein Strömungsabriss an einem Flügel durch Schlagen des Flügels beendet werden. Abhängig von der Leistungsfähigkeit der mitgeführten Energiespeicher ist es zudem möglich, durch Schlagen der Flügel Höhe zu gewinnen. Bei entsprechender Konstruktion und Ener- giequelle ist ein Senkrechtstart mit den Flügeln möglich.
Weil die Flügel faltbar sind, ist es möglich, an verwinkelten Orten zu fliegen und Engstellen mit angezogenen Flügeln zu passieren. In der Summe ist ein Flugsystem nach der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die freie Beweglichkeit in der Luft derjenigen anderer Fluggeräte überlegen.
In der bevorzugten Ausführung ist der Pilot mit dem Flügelsystem verbunden und fliegt mit. Eine weitere Möglichkeit ist, die Verbindung zwischen Eingabemethode und Flügelsystem per Funk herzustellen. Auf diese Weise entsteht ein Telepräsenz-, bzw. Telerobotiksystem, welches größere freie Transportkapazitäten hat. Der Pilot könnte so beispielsweise mit seinem Exoskelett in einem Geschirr schweben, wäh- rend das Flügelsystem an einem entfernten Ort in der Art einer Drohne agiert. Mög- licherweise ist ein derartiges Flügelsystem auch allein mit Hilfe alternativer Eingabe- methoden oder Flugmustern steuerbar.
Liste der Bezugszeichen
1 Exoskelett
2 Schlagflügel
9 Leitwerk
11 Geräterucksack
12 Brustgurt
13 Leibgurt
14 Oberschenkelgurt
15 Oberarmmanschette
16 Unterarmmanschette
17 Handschuh
18 Stiefel
21 Oberarmabschnitt
22 Unterarmabschnitt
23 Handabschnitt
24 Schultergelenk
25 Ellbogengelenk
26 Handgelenk
27 Verkleidung
28 Armschwinge
29 Handschwinge
31 Humerus
32 Ulna
33 Digitus
35 Drehsteller
36 Linearsteller
37 Hebel
38 Riementrieb
40-46 Freiheitsgrade des Schlagflügels 47,48 Freiheitsgrade des Leitwerks
50 Gesamtsystem
51 Flügelsystem
511 Steuerbauteile der Flugaktoren 512 Notfall-Stabilisierungssystem
513 Sensoren
52 Exoskelettsystem
521 Sensoren und Eingabeschnittstellen
522 Steuerbauteile der Exoskelett-Aktoren
523 Reglersystem
53 Zentrales Steuergerät
54 Informationsschnittstelle für Pilot (optional)
55 Alternativeingabesystem
551 Analoge Sticks und Schalter
552 Gehirn-Computer-Schnittsteile
553 Andere Eingabeeinrichtungen
56 Unterstützungs- und Zusatzantriebssystem (optional) 561 Gyroskop(e)
562 Zusatz-Antrieb(e)
563 Weitere Module
91 Schwanzfeder
94 Basis
Die vorstehende Liste ist integraler Bestandteil der Beschreibung

Claims

Patentansprüche
1. Flugsystem, mit mindestens zwei aktuierten Schlagflügeln (2), einem aktuierten Leitwerk (9), einem Steuergerät (53) und einem Exoskelett (1 ) für mindestens ei- ne Person, wobei das Exoskelett (1 ) unabhängig von den Schlagflügeln (2) be- weglich ist, und wobei das Steuergerät (53) ausgebildet ist, um Bewegungs- sensorsignale des Exoskeletts (1 ) zu empfangen und anhand der Bewegungs- sensorsignale Bewegungsvorgabesignale festzulegen und die Schlagflügel (2) und/oder das Leitwerk (9) mit den Bewegungsvorgabesignalen anzusteuern, wo- bei die Bewegungsvorgabesignale vorzugsweise so festgelegt werden, dass die Bewegungen der Schlagflügel (2) und/oder des Leitwerks (9) denen des Exoske- letts (1 ) folgen.
2. Flugsystem nach Anspruch 1 , wobei das Steuergerät (53) ausgebildet ist, Wir- kungssensorsignale von den Schlagflügeln (2) und/oder dem Leitwerk (9) zu empfangen und anhand der Wirkungssensorsignale Rückkopplungsvorgabesig- nale festzulegen und das Exoskelett (1 ) mit den Rückkopplungsvorgabesignalen so anzusteuern, dass die an den Schlagflügeln (2) und/oder dem Leitwerk (9) wirkenden Kräfte über das Exoskelett (1 ) dem Piloten spürbar sind.
3. Flugsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (53) ausgebildet ist, um die Bewegungsvorgabesignale so festzulegen, dass Freiheitsgrade der Schlagflügel (2) mit Armen und/oder Händen der Person gesteuert werden kön- nen, und/oder dass Freiheitsgrade des Leitwerks (9) mit den Beinen und/oder den Füßen der Person gesteuert werden können.
4. Ein Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schlagflügel (2) jeweils wenigstens eine Tragfläche und wenigstens eine Handschwinge (29) aufweisen, wobei die Handschwinge (29) einzeln und/oder alle Handschwingen (29) gemeinsam senkrecht zu einer an die Handschwinge bzw. die Handschwin- gen (29) angrenzenden Tragfläche schwenkbar ist.
5. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (53) eingerichtet ist, um Bewegungsvorgaben für Schlagflügel (2) und/oder Leit- werk (9) automatisch anhand einer für das Flugsystem vorgegebenen Bewe- gungsrichtung oder eines vorgegebenen Bewegungsmusters zu bestimmen.
6. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine weitere Einga- beeinrichtung (551 , 552, 553) vorgesehen ist, um Bewegungen von Schlagflügeln (2) und/oder Leitwerk (9) vorzugeben, wobei die weitere Eingabeeinrichtung (551 , 552, 553) insbesondere Analog-sticks, Schalter und Tasten und/oder eine Gehirn-Computer-Schnittstelle aufweist.
7. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Verhältnisse der am Exoskelett (1 ), den Schlagflügeln (2), dem Leitwerk (9) und Subsystemen aufgenommenen Reglereingangsgrößen zu den resultierenden Reglerausgangs- größen einstellbar sind, wobei sie vorzugsweise auch komplett entkoppelbar sind, wobei vorzugsweise diverse Messgrößen zur Bildung einer Stellgröße kombiniert werden können.
8. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Schnittstelle (54) für ein Head-Up-Display (HUD) oder ein Head-Mounted Display (HMD) vor- gesehen ist, um die Person mit für den Betrieb des Flugsystems relevanten In- formationen zu versorgen.
9. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf der Flügeloberfläche Objekte angebracht sind, welche sich bei einer Rückströmung in der Grenzschicht aufrichten und die Strömung behindern.
10. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Gyroskope (561 ) mitgeführt werden, um Momente zur Beeinflussung und/oder Messung einer Fluglage des Flugsystems zu erzeugen.
1 1 . Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vorgespannte Energiespeicher vorgesehen sind, welche ausgebildet sind, um beim Ausfall von Subsystemen das Gesamtsystem in eine Notfall-Konfiguration zu versetzen, wel- che die Sinkgeschwindigkeit begrenzt.
12. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein zu- sätzliches Antriebselement (562), wie ein Strahltriebwerk oder eine Luftschraube mit Antriebsaggregat, vorgesehen ist.
13. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schlagflügel (2) mehrere zueinander bewegliche und aktuierte Flügelglieder (21 , 22, 23) aufweisen, und wobei vorzugsweise an Grenzen zwischen zwei Flügelgliedern (21 , 22, 23) und/oder zwischen einem Flügelglied (21 , 22, 23) und einem Geräteträger (1 1 ) dehnbares Material und/oder überlappende räumliche Flächen vorgesehen sind.
14. Flugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Leitwerk (9) Schwanzfedern (91 ) aufweist, die vorzugsweise fächerartig angeordnet sind, wo- bei ein Kippen der Schwanzfedern (91 ) senkrecht zu einer Horizontalebene des Flugsystems durch den mittleren Winkel der Sprunggelenke und/oder Kniegelen- ke der Person steuerbar ist, und wobei ein Drehen der Schwanzfedern (91 ) um eine Längsachse des Flugsystems durch eine Winkeldifferenz zwischen den Sprunggelenken und/oder Kniegelenken der Person steuerbar ist.
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