DE1506089A1 - Flugzeug,insbesondere Motor-Segelflugzeug,mit Luftschraubenantrieb - Google Patents

Description

• Flugzeug, insbesondere Motor- Segelflugzeug, mit Luftschraubenantrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein mit nur einer Luftschraube angetriebenes Flugzeug, wobei die Luftschraube in einem Mantel gleichachsig mit der Rumpflängsachse umläuft.
• Die Erfindungsaufgabe besteht darin, den Stirnwiderstand eines solchen Flugzeugs zu verringern, und zugleich den Wirkungsgrad der Luftschraube gegenüber herkömmlichen Flugzeugen mit Mantelschraube wesentlich zu verbessern.
• Es ist bekannt, dass sich der Gesamtwirkungsgrad einer Luftschraube, besonders bei kleinem Durchmesser in Verhältnis zur installierten Antriebsleistung - also hoher Schraubenkreisbelastung - durch einen Mantel wesentlich verbessern lässt. Dies beruht vor allem auf der Tatsache, sass ausser der Verhinderung der Strahlkontraktion Luftkräfte am Mantel selbst erzeugt werden, die als sogenannter Nasenschub zu dem Schraubenschub hinzukommen, so dass der Gesamtschub von Mantel und Schraube um ca.30 96 gesteigert wird. Voraussetzung zur Erreichung dieser Schuberhöhung ist ein ungestörter symmetrischer Zu-und Abstrom der umgebenden Luft.
• Bei den bisher bekannt gewordenen Anwendungen von Mantelschrauben wurden diese als Antrieb entweder am Rumpf oder an den Tragflächen angebaut, so dass Flugzeugzelle und -antrieb nebeneinander zugeordnet waren. Die Geachwindigkeitaverteilung im Bachlauf eines solchen Flugzeuge war daher sehr ungleichmässig, wodurch infolge ' der Reibung in den rumpfnahen Luftgren$sohiohten starke Verluste entstanden.
• Hier will die Erfindung helfend eingreifen.
• Bei der erfindungsgemässen Anordnung wird die Mantel- schraube als Teil der Zelle betrachtet, spesiell des Rumpfes. Die durch die Reibung an der Rumpfdberfläche verlangsamte Grenssohicht wird abgesaugt und hinter der Schraube bis zum Rumpfheck beschleunigt, so dass damit der Widerstand des Rumpfes selbst verkleinert wird, was sich in der vorgleichsaäs$igen Gfeaohwindigkeitsverteilung im gaohlauf den Flugzeugs ausdrückt= ferner erfolgt der Zu-und lbstron der Luft zur bsw.von der Xgntelschraube gleichmässig und ungestört, und die am Mantel angreifenden als lasensohub gewollten lassen sich direkt am Rumpf absetzen. - Bei den erfindungegemdesen Einbau werden gewichtlich schwere. und kompli- zierte Fernantriebe: die sonst unumgänglich sindp vermieden, da im Rumpf selbst - also am Ort der Mantelsohraube - genügend Raum zum Einbau des Triebwerkes zur Verfügung steht und keine Schwierigkeiten hinsicht- lich der Gewichtsverteilung (Schwerpunkt des Flugzeugs) entstehen. Bei den bisherigen Mantelechraubenenordnungen war ein f'ernantrieb durch Wellensystea erforderlich, weil entweder nicht genügend Raum für das Triebwerk am Einbauort der Mantelschraube zur Verfügung stand oder aber aus Schwerpunktsgründen beim $itban der Schraube am Heck die Schwerpunktwanderung nicht beherrscht worden konnte. Bei einem Flugzeug nach der Erfindung werden solche Bachteile vermieden, Erfindungsgemäss wird ein im Bereich der Luftsohraubs kreisrunde Querschnitteform aufweisender Rumpf verwendet.

  Dieser Rumpf ist quer zu seiner Längserstreckung etwa

  in der Mitte geteilt. In dem Raum zwischen den beiden

  auf Abstand gehaltenen Rumpfhälften ist die Luftschraube

  angeordnet, die gleichachsig zur Rumpflängaaohae umläuft

  und in einer der beiden Rumpfhälften, vorzugsweise in

  den in Flugrichtung vorn befindlichen Rumpfteil, gelagert

  ist. Der Antriebsmotor kann dann direkt an die Luft-

  schraube mit nur sehr kurzer wolle angeschlossen und

  der Motor kann bequem etwa im Flugzeugschwerpunkt im

  Rumpf befestigt werden.

  Der Mantel--der Iafteohraube wird konzentrisch zum kreis- förmigen Rumpfquerschnitt angeordnet, und zwar so, dass er aus der Rumpfwand vorsteht und eine ausreichend grosse Ringfläche für den Luftdurchsatz freigibt.
• Der Mantelkörper ist mittels apeiohig angeordneter Halte- glieder gegen die Ränder der Rumpfhälften abgestützt und/oder mittels durch den hohlen Mantel in Längsrichtung den Rumpfes hindurchgeführter oder absatzlos mit ihm verbundener und stufenlos an den Aussenflächen der beiden Rumpfhälften festgelegter gleichmässig über den Rumpfumfang verteilter Längaversteifungsglieder in seiner Inge gehalten, so dass der Schraubenmantel und seine Halteglieder das die beiden Rumpfhälften ver- bindende kräfteführende Traggerippe unter Preilasaung den Luftschraubenkreises bildet.
• Bei Motorseglern ist in weiterer Ausbildung der Erfin- dung die Rumpfwand vor und hinter der Mantelschraube so aufgeteilt, und angeordnet, dass der Rumpf im Luftsohraubenbereioh ausreichend weit eingeschnürt oder will- kürlich , z.B. bei Beginn den Segelfluges, wieder in die Ausgangsfora zurückgebracht werden kann. Die kusgangsform ist so gewählt, dass die äussere Begrenkungawand den Schraubenmantels genau im Strak der beidseitig angeschlossenen Rumpfbeplankung verläuft. Dadurch wird erreicht, dass die Luftschraube einen besonders guten Wirkungsgrad hat, und dass beim Segellug keine störenden Bauteile im Luftstrom liegen, insbesondere dass keine angeklappten oder auf Segelflug gestellten ohnedies störanfälligen Luftschraubenblätter sich im Luftstrom befinden und den Stirnwiderstand des Flugzeugs ungünstig beeinflussen.
• Die erfindungsgemässe Bauweise wird nachstehend anhand von zwei Zeichnungsblättern, auf denen zwei verschiedene Flugzeugtypen dargestellt sind, beschrieben: Fig.l und 2 zeigen ein Flugzeug mit fester Rumpfbeplankung und einem den Rumpf mit Abstand umgebenden Schraubenmantel. Der Rumpf ist im Bereich des Schraubenkreises quergeteilt. Der Schraubenmantel ist mit den beiden Rumpfhälften unter Freilassung des Schraubenkreises mittels eines im Luftstrom liegenden Stützgerippes fest verbunden.
• )ie Zig.3 zeigt in Seitenansicht ein Segelflugzeug mit ummantelter Hilfsaohraube. Der Schrauben- mantel umgibt den kreisrunden Rumpf etwa in der Rumpfmitte. Die Rumpfaussenhaut ist im Bereich vor und hinter der Mantelschraube wahlweise im Sinne einer stufenlosen Durchmesserverringerung einsohnürbar. Die Aussenhaut, d.h. die Beplankung, kann $.B. bei Beginn des Segelflugs s nach Stillstand der Luftschraube soweit wieder in die Ausgangsform zurückgebracht werden dass die äussere B:egrenzungafläohe des Schraubenmantels bündig mit der Rumpfhaut verläuft. Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 zeigt ein Flugzeug mit einem den kreisrunden Rumpf ungefähr in der Mitte mit Abstand konzentrisch umgebenden Schraubenmantel 1, der mit schmalen gleichmässig über den Rumpfumfang verteilten, in Flugrichtung verlaufenden iängaverateifungagliedern 2 testgelegt ist, die stufenlos an der Rumpfwand parallel zur Rumpflängeaohse fest- gelegt sind. Die beiden Rumpfhälften 3 und 4 sind statisch und kräfteleitend nur durch den Schrauben- mantel und nein Halteglieder miteinander verbunden.
• Beim dargestellten Beispiel besitzen die langgestreckten Längavernteifungsglieder die Form von Floesen,die über ihre ganze hänge an die Rumpfwand angeschlossen sind und der zu- und abströmenden Luft als Führung dienen. Das Ausführungsbeispiel nach Yig.3 zeigt von der Seite ein Segelflugzeug mit ummantelter Hilfsschraube 5, die von einem mittag im Rumpf angeordneten Motor 6 ange- trieben wird.- Der Schraubenmantel 1 erstreckt sich bei stehender Schraube genau im Strak der beiden Rumpf- teile 3 und 4. Im Bereich und hinter der Mantel- schraube 5 befinden sich zwischen den Längsversteifungsgliedern 2 schalenförmige Klappenkörper 7 , die mit ihren der Schraube zugekehrten Rändern bis zu einem ringförmigen vorbestimmten Anschlag im Sinne einer Rumpfeinschnürung etwa um 3o o einwärts verstellt werden können, so dass innerhalb des Schraubenmantels eine ringförmige Zone als Wirkungsbereioh,der Schraube frei- gegeben wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Mantel mit radialen Gliedern gegen die Ränder der beiden Rumpfhälften abgestützt, so dann der Mantel 1 in Verbindung mit diesen Gliedern und den Läng®versteifungsgliedern 2 zusammen das Kräfte übertragende Stützgerippe zwischen den beiden Rumpfhälften bildet. In yig.5 ist gezeigt, dass mindestens ein schalen -förmiger Klappenkörper 7 im Punkt 8 derart schwenkbar gelagert ist, dann der nach vorn zeigende Klappen- rand 9 bei Verstellung in die Grenssohicht hinein- ragt, so dann ein Teilstro= nach den Pfeilen H aus der Grenzschicht abgezweigt und zur Kühlung den Motors 6 benutzt wird, und dann diese Luft dann dem Grenssohiohtstrom (Pfeil 1) noch vor den Luftschraubenkreis wieder zugemischt wird.-

  Es empfiehlt sich, eine turbinenähnlich wirkende Luft-

  schraube mit einer Vielzahl von Kraftflächen und mit

  hoher Drehzahl zu benutzen, wobei die einzelnen Luft-

  schraubenblätter oder lraftflächen durch ein mit-

  umlaufender ringförmiges Blech log welches bei Betrieb

  der Schraube an die Ränder der einwärts gestellten

  Klappen 7 anschliesst, miteinander verbdnden Bind.

  Dadurch wird der ringförmige Schraubenwirkungsbereich

  auch nach innen zur Drehaohse hin abgeschlossen.

  Die Längsvereteifungeglieder 2 können zweckmässig aus durch den Mantelkörper hindurchreichenden Stahl- leisten 11 bestehen, die mit seitlichen Blechen ver- sehen sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Blugzeug,-insbeeondere Segelflugzeug, mit nur einer gleichaohaig zur Rumpfltingeachse umlaufenden Luft- schraube als Hauptoder Nebenantrieb unter Verwendung eines profilierte Querschnittsform aufweisenden Schraubenmantels, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bereich der Luft- schraube (5) kreisrunde Querechnitteform aufweisende Rumpf quer zu seiner Längserstreckung geteilt ist, und dass in dem Raum zwischen den beiden auf Abstand gehaltenen Enden der Rumpfhälften die Luftschraube umläuft, deren Mantel (1) gegenüber den zu beiden Seiten des Luftechraubenkreises sich anschliessenden äusseren Begrenzungswänden der Rumpfteile so weit vorsteht, dass die am Rumpf entlang bewegte Luftgrenzschicht der ringförmigen Unfangszone des Schraubenkreises inner- halb des Schraubenmantels zu- und wieder abfliessen kann, und dass der Mantelkörper (1) mittels speichig angeordneter Halteglieder gegen die Ränder der Rumpf- hälften abgestützt ist und/oder mittels durch den hohlen Mantel (1) in Längsrichtung des Rumpfes hindurchgeführten absatzlos mit ihm verbundenen und stufenlos an den Aussenflächen der beiden Rumpfhälften ( 3,4 ) festgelegten gleichmässig über den Rumpfumfang ver- teilten Ungsversteifungsgliedern (2) in seiner Lage gehalten wird, so dass der Schraubenmantel (1) und seine Nalteglieder das die beiden Rumpfhälften verbindende kräfteführende Traggerippe unter Freilassung des Luftschraubenkreises bildet. 2. Flugzeug, insbesondere Segelflugzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Begrenzungswände den Schraubenmantels (1) sich beim Segelflug im Strak der beiden angeschlossenen Rumpfteile (3,4 ) erstrecken, und dann bei hilfsweisem Motorflug die Rumpfaussenhaut in Flugrichtung vor und hinter den Mantelkörper gleichmässig über den Rumpfumfang verteilt nach innen im Sinne einer stufenlosen Einsohnürung den Rumpfes im Bereich den Zuftdohraubenkreinen in das Rumpfinnere einziehbar und wieder in die Otraklage ( bei Beginn den Segelfluges ) wßeiw zurückgebracht werden kann. 3. Flugzeug nach Anepruoh 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dann die Rumpfaussenhaut in Bereich vor und hinter äem Mantel (1) aus mehreren gelenkig an der ausserhalb dieses Bereiche ortstenten Rumpfhaut befestigten und mit ihren dem Tunnelkörper zugekehrten Enden etwa bis zu 30o nach innen schwenk- baren nehalenförmigen Blechkörpern besteht, deren seit- liche in Rumpflängsrichtung verlaufende,s.1. nach innen umgebogene Ränder nahezu apaltlen an die Oeiten- wände der s.B. kantenförmigen parallel verlautenden Zängevereteißungeglieder (2) den Rumpfes anschliessen und deren den Schraubenmantel (1) zu ge»hrte Ränder in der Straklage , d.h. bei stillstehender Luftschraube, beidseitig bündig mit der äussere: Begrenzungswand den Mantelkörpers verlaufen, so dann der Bohraubeämantel beim Segelflug genau der Rumpfkost w folgt oder einen Bestandteil der Rumpfaussenhaut bildet ( Pig.3). Flugzeug nach den Aneprüohen 1, 2 und ;, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung wenigstens einen !eile der in einem relativ kleinen Minkel,nach innen schwenkbaren schalenförmigen flappen (?) der Rumpfwand, $.B. als eine Art doppelarmiger Hebel, dass der in Flugrichtung vorn liegende Rand (9) mindestens eines klappbaren Schalenteils (7) in den Stau der Grenzschicht hineinragt, und als Luftleitkörper einen luftteiletrom in das Rumpfinnere, z.B. als Kühlluft, leitet, und diese dann in Flugrichtung vor dem Luftsohraubenkreis der durch den Schraubenmantel hindurch bewegten Luft wieder zumischt (Fig.5). 5. Flugzeug nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die der Abzweigung von Kühlluft dienenden Klagen im Rumpfinnern nach Art einer doppelarmigen Hebeln besonders gelagert sind und z.B. umgebogene der Lagerung dienende Blechlappen oder Zenkerarme in Verbindung mit einer solchen Wahl der Lage der Schwenkaohne (8), vorgesehen sind, dass der in Flugrichtung vorn liegendi Rand (9) der Klappe bei Betätigung in die Grenzschicht hineinragt und der hintere Klappenrand vor dem wirksamen Zuftschraubenkreis endet. (Fig.5, Pfeil B). 6. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dann die I#ngsverateifungsglieder (2) oder ein leistenförmiger Bestandteil( 1e) derselben durch den hohlen Luftechraubenmantel (1) parallel zur Flugrichtung hindurchgeführt und befestigt sind. 7. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 Lia 6, dadurch gekennzeichnet, dann die verschwenkbaren schalenförmigen Blechkörper (7) aus einem um den Rumpf vor und hinter dem Tunnelkörper gleichmäseig verteilten Klappensystem bestehen, und dass alle Klappen an ein gemeinsames Veratellorgan, z.B. an ein handbetätigte Yerstellgestänge angescbbseen sind, wobei je eine Klappe passend zwischen zwei parallelen Längevereteifungagliedern (2) angeordnet ist. B. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die IAngevereteifungeglieder (2) in Richtung zur Rumpflängsachse hin relativ breit ausgeführt sind, z.B. mit seitlichen Blechen ver- sehen sind, die entweder den umgebogenen seitlichen Klappenrändern beim Verechwenken als ä'ührung dienen oder gelenkig mit ihnen verbunden sind und zusammen mit den Klappen ( 7) Zuftleitkörper für die dem wirksamen Schraubenkrein zuströmende und von.diesen wegströmende Luftgrenzechicht bilden. 9. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dann zu beiden Seiten des ring- förmigen wirksamen Zuftechraubenkreisen Anschläge für die nach innen schwenkbaren Klappen (7 ) vor- gesehen sind.