DE102018116168A1

DE102018116168A1 - aircraft

Info

Publication number: DE102018116168A1
Application number: DE102018116168.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bender
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 eine Tragfläche (11) und einen Hubrotor (12) auf; und der Hubrotor (12) ist an einer Kante der Tragfläche (11) angeordnet.

The invention provides an aircraft (10) with the following features: the aircraft (10) has an aerofoil (11) and a lifting rotor (12); and the lifting rotor (12) is arranged on an edge of the wing (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges (vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.The present invention relates to an aircraft, in particular a fully electric, vertical take-off and landing (VTOL) aircraft.

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).In the aerospace industry, VTOL refers to any type of aircraft, drone or rocket that has the ability to take off and put back on essentially vertically and without a runway. This collective term is used in a broad sense below, which includes not only fixed-wing aircraft with wings, but also rotary-wing aircraft such as helicopters, gyroplanes, flight screwdrivers and hybrids such as compound helicopters or combination screwdrivers and convertible aircraft. Also included are aircraft with the ability to take off and land on particularly short distances (short take-off and landing, STOL), take off on short distances but land vertically (short take-off and vertical landing, STOVL). or take off vertically, but land horizontally (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).

DE69806807T2 offenbart einen Nachrüstsatz kippbarer Rotoren oder Mantelstromtriebwerke, die teils an den Flügelecken angeordnet werden. Die Hauptmotoren werden somit nicht wie bei älteren VTOL nach oben oder unten gekippt, sondern verbleiben in ihrer horizontalen Stellung, während die zusätzliche Leistung für Senkrechtstart und -landung von den Zusatzrotoren oder -schaufelblättern erbracht wird. DE69806807T2 discloses a retrofit kit for tiltable rotors or turbofan engines, which are partially arranged at the wing corners. The main engines are not tilted up or down as with older VTOLs, but remain in their horizontal position, while the additional power for vertical take-off and landing is provided by the additional rotors or blades.

US3494707A schlägt ein „Rotafix“-Wandelflugzeug vor, das faltbare Rotoren mit je zwei Rotorblättern aufweist, wobei die Faltachse konzentrisch zur Rotorwelle ist. US3494707A proposes a “Rotafix” convertible aircraft that has foldable rotors with two rotor blades each, with the fold axis being concentric with the rotor shaft.

CN106516110A beschreibt ein amphibisches VTOL mit faltbaren Rotorblättern. Die Rotoren sind hier außerhalb der Tragflächen angeordnet. CN106516110A describes an amphibious VTOL with foldable rotor blades. The rotors are arranged outside of the wings.

CN206797726U diskutiert eine modulare VTOL-Drohne mit klappbaren Rotoren. CN206797726U discusses a modular VTOL drone with foldable rotors.

Die Erfindung stellt ein Luftfahrzeug, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.The invention provides an aircraft, in particular a fully electric aircraft capable of vertical takeoff and landing in the above sense, according to independent claim 1.

Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der - trotz großer Rotorfläche - geringen Standfläche des Luftfahrzeuges in dessen Parkposition. Ein vorzugsweise vorgesehener partieller Mantel bewirkt zudem eine Geräuschminderung.One advantage of this solution is the small footprint of the aircraft in its parking position, despite the large rotor area. A preferably provided partial jacket also reduces noise.

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.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. For example, the aircraft can be equipped with kinked or even optionally kinkable wings. A corresponding variant increases the wing area effective in horizontal flight, but without extending the footprint of the aircraft.

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.Furthermore, the aircraft may have a quickly chargeable battery system which provides the drive energy for vertical take-off and landing as well as horizontal flight and enables the aircraft to be charged at short notice when stationary.

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.Instead of free-running rotors, several ducted fans (also of different sizes) can be used to drive the aircraft, as are known apart from aeronautical engineering, for example from hovercraft or sump boats. In such an embodiment, the cylindrical housing surrounding the propeller can considerably reduce the thrust losses due to turbulence at the blade tips. Suitable jacketed propellers may be aligned horizontally or vertically, designed to be pivotable between the two positions, or covered in horizontal flight by louvers for aerodynamic reasons. In addition, pure horizontal thrust generation by means of fixed jacket propellers is conceivable.

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.Finally - in addition to preferably fully autonomous operation of the aircraft - with sufficient qualification, manual control can also be given to the human pilot, which gives the device according to the invention the greatest possible flexibility in handling.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 ist ein erstes Prinzipbild.
2 ist ein zweites Prinzipbild.

An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.

1 is a first principle picture.
2 is a second principle picture.

Die Figuren illustrieren die konstruktiven Merkmale zweier bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges (10).The figures illustrate the structural features of two preferred configurations of the aircraft according to the invention ( 10 ).

Erfindungswesentlich ist hierbei die Positionierung eines Propellers (12) an der Kante oder Ecke des Flügels (11) mit dem Ziel, die Rotorfläche für den Vertikalflug zu maximieren und im Horizontalflug die Möglichkeit offenzuhalten, den Rotor (12) im verbleibenden Mantel zu verstecken.The positioning of a propeller (essential to the invention) 12 ) on the edge or corner of the wing ( 11 ) with the aim of maximizing the rotor area for vertical flight and keeping the possibility open in horizontal flight of the rotor ( 12 ) to hide in the remaining coat.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 69806807 T2 [0003]
US 3494707 A [0004]
CN 106516110 A [0005]
CN 206797726 U [0006]

Claims

Aircraft (10), characterized by the following features: - the aircraft (10) has an airfoil (11) and a lifting rotor (12) and - the lifting rotor (12) is arranged on an edge of the airfoil (11).

Aircraft (10) after Claim 1 , characterized by the following feature: - the lifting rotor (12) is arranged at a corner of the wing (11).

Aircraft (10) after Claim 1 or 2 , characterized by the following feature: - the lifting rotor (12) has rotor blades which are movably mounted relative to one another.

Aircraft (10) according to one of claims 1 to 3, characterized by the following feature: - The aircraft (10) has a fully electric drive.

Aircraft (10) according to one of claims 1 to 4, characterized by the following feature: - the wing (11) is kinked or kinkable.

Aircraft (10) according to one of claims 1 to 5, characterized by the following feature: - the aircraft (10) comprises a rapidly chargeable battery system.

Aircraft (10) according to one of claims 1 to 6, characterized by the following feature: - The lifting rotor (12) is a horizontally fixed jacket propeller.

Aircraft (10) after Claim 7 , characterized by the following features: - the aircraft (10) has fins and - the horizontal jacket propeller can optionally be covered by means of the fins.

Aircraft (10) according to one of claims 1 to 8, characterized by the following feature: - The aircraft (10) comprises vertically fixed jacket propellers for generating propulsion.

Aircraft (10) according to one of Claims 1 to 9, characterized by the following feature: - The aircraft (10) can optionally be controlled fully autonomously.