DE102018116155A1

DE102018116155A1 - Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018116155A1
Application number: DE102018116155.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug (10) mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Luftfahrzeug (10) weist einen elektrothermischen Wandler (11) auf; und der Wandler (11) ist eingerichtet, Wärme von einer kalten Oberfläche (13) auf eine warme Oberfläche (12) zu leiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges (vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.
Als VTOL wird in der Luft- und Raumfahrttechnik sprachübergreifend jedwede Art von Flugzeug, Drohne oder Rakete bezeichnet, welche die Fähigkeit besitzt, im Wesentlichen senkrecht und ohne Start- und Landebahn abzuheben und wieder aufzusetzen. Dieser Sammelbegriff wird nachfolgend in einem weiten Sinne verwendet, der nicht nur Starrflügelflugzeuge mit Tragflächen, sondern ebenso Drehflügler wie Hub-, Trag-, Flugschrauber und Hybride wie Verbundhub- oder Kombinationsschrauber sowie Wandelflugzeuge einschließt. Erfasst seien des Weiteren Luftfahrzeuge mit der Fähigkeit, auf besonders kurzen Strecken zu starten und zu landen (short take-off and landing, STOL), auf kurzen Strecken zu starten, aber senkrecht zu landen (short take-off and vertical landing, STOVL) oder senkrecht zu starten, aber horizontal zu landen (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).
Gemäß DE102006046114A1 wird eine Kühlanordnung zur Kühlung eines Wärmekörpers für ein Luftfahrzeug geschaffen. Die Kühlanordnung weist ein Peltierelement mit einer Warmseite und einer Kaltseite auf. Ferner weist die Kühlanordnung einen Wärmekörper auf. Der Wärmekörper ist in wärmeleitendem Kontakt mit der Kaltseite des Peltierelements angeordnet. Die Warmseite des Peltierelements ist eingerichtet, Wärmeenergie an eine Luftfahrzeugstruktur abzugeben, sodass der Wärmekörper gekühlt wird.
JPH0268496A schlägt zum selben Zweck vor, Gleichstrom an mehrere Peltier-Elemente derart anzulegen, dass sie Wärme auf der Seite des Druckluftströmungsweges absorbieren und auf der Seite des Stauluftströmungsweges abgeben.
JP2002115926A schließlich lehrt, die Kühlung für den Kondensator der Kabinen-Klimaanlage unter Verwendung einer Peltier-Vorrichtung durchzuführen, wobei die erforderliche elektrische Energie von Solarzellen entnommen, die auf dem Vorfeld des Flugplatzes und dem Rumpf des Flugzeugs vorgesehen sind.
Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der eröffneten Wahlfreiheit zwischen einer Klimatisierung ohne einen mechanischen Kältekreislauf und einer Beheizung ohne klassische Wasserkreisläufe.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann das Luftfahrzeug etwa mit abgeknickten oder gar wahlweise abknickbaren Tragflächen ausgestattet sein. Eine entsprechende Variante vergrößert die im Horizontalflug wirksame Flügelfläche, ohne aber die Standfläche des Luftfahrzeuges auszudehnen.
Ferner mag das Luftfahrzeug über ein schnell ladbares Batteriesystem verfügen, welches die Antriebsenergie für Senkrechtstart und -landung sowie Horizontalflug bereitstellt und eine kurzfristige Aufladung des Luftfahrzeuges im Stand ermöglicht.
Zum Antrieb des Luftfahrzeuges können hierbei anstelle freifahrender Rotoren mehrere Mantelpropeller (ducted fans) auch unterschiedlicher Größe zum Einsatz kommen, wie sie abseits der Luftfahrttechnik etwa von Luftkissenfahrzeugen oder Sumpfbooten bekannt sind. Das den Propeller umgebende zylindrische Gehäuse vermag in einer derartigen Ausführungsform die Schubverluste infolge von Verwirbelungen an den Blattspitzen beträchtlich zu reduzieren. Geeignete Mantelpropeller mögen horizontal oder vertikal ausgerichtet, zwischen beiden Stellungen schwenkbar ausgeführt oder aus aerodynamischen Gründen im Horizontalflug durch Lamellen (louvers) abgedeckt sein. Zudem ist eine reine Horizontalschuberzeugung mittels feststehender Mantelpropeller denkbar.
Schließlich kommt - neben einem vorzugsweise vollautonomen Betrieb des Luftfahrzeuges - bei hinreichender Qualifikation auch die Einräumung einer manuellen Kontrolle an den menschlichen Piloten in Betracht, was der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größtmögliche Flexibilität in der Handhabung verleiht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt schematisch die Kühlung eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.
2 zeigt schematisch die Beheizung eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges.

Die Figuren illustrieren in ihrer Zusammenschau die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10) mit Peltier-Klimatisierung. Das Luftfahrzeug (10) ist an luftüberströmten Flächen mit Peltier-Elementen (11) ausgestattet, von denen aus Gründen der Vereinfachung lediglich eines zeichnerisch dargestellt ist.
Je nach Bedarf befinden diese Elemente (11) sich im Kühlbetrieb - das heißt die unerwünschte Wärme wird hier gemäß 1 nach außen abgeführt - oder im Heizbetrieb - das heißt die Wärme wird, wie in 2 gezeigt, gleichsam auf die Innenseite der Kabine „gepumpt“. Es versteht sich, dass dieser Ansatz auf andere Land- oder Luftfahrzeuge übertragen werden mag, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006046114 A1 [0003]
JP 2002115926 A [0005]

Claims

Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) weist einen elektrothermischen Wandler (11) auf und - der Wandler (11) ist eingerichtet, Wärme von einer kalten Oberfläche (13) auf eine warme Oberfläche (12) zu leiten.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Wandler (11) ist ein Peltier-Element (11) mit einer Außen- und einer Innenfläche (12, 13) und - das Luftfahrzeug (10) ist eingerichtet, einen wahlweise von der Außenfläche zur Innenfläche oder von der Innenfläche zur Außenfläche gerichteten elektrischen Stromfluss durch das Element (11) zu erzeugen.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Wandler (11) ist in eine luftüberströmte Fläche des Luftfahrzeuges (10) integriert.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) weist einen vollelektrischen Antrieb auf.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst abgeknickte oder abknickbare Tragflächen.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst ein schnell ladbares Batteriesystem.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst waagerecht feststehende Mantelpropeller für Start und Landung.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) weist Lamellen auf und - die waagerechten Mantelpropeller sind mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst senkrecht feststehende Mantelpropeller zum Erzeugen eines Vortriebes.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) ist wahlweise vollautonom steuerbar.