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Das
Flugzeug besteht aus zwei langen, schmalen, stark verdickten Flügeln
(b), die jedoch nicht wie üblich queer zur Flugrichtung,
sondern in Längsrichtung stehen. Ausserdem kann noch eine, im
Verhältnis winzige Pilotenkapsel (a) als dritter Körper
vorhanden sein. Streng genommen wäre der Flieger in diesem
Falle kein reiner Nurflügler. Die beiden Flügel
(b) sind an einer ihrer Längsränder auf der ganzen
Länge durch eine in Flugrichtung verlaufende Längsachse
(q) scharnierartig beweglich miteinander verbunden. Die Pilotenkapsel
(a) (bildet das vordere oder hintere Ende der Scharnierachse (q),
kann aber auch anderswo integriert sein oder zweifach, d. h. in jedem
Flügel integriert sein. Die beiden gegenüberliegenden
Seiten der Flügel (b), also die Innenseiten, sind total
plan und passen im zusammengeklappten Zustand exakt aufeinander.
In diesem Zustand hat das Flugzeug die Form einer länglichen,
schmalen, im unteren Teil sehr dicken, im oberen Teil unterschiedlich
dünnen Muschel. Im unteren Bereich sind die Flügel
(b) von vorne bis hinten gleich dick sodass im geschlossenen Zustand
die Unterseite eine relativ breite und fast ebene Fläche
darstellt (siehe 3). Am vorderen Ende geht diese
Fläche schräg relativ steil nach oben da der obere
Teil nach vorne hinausgezogen ist (siehe 1). Der
obere Teil der Flügel (b) wird nach hinten immer dünner
und damit das ganze obere Flugzeug wenn es geschlossen ist nach hinten
immer schmäler; dies ist für den Auftrieb wichtig.
Am Ende laufen die beiden Aussenflächen der Flügel
(b) im geschlossenen Zustand auf der ganzen Höhe zu einer
vertikalen Linie zusammen. Der obere Teil gleicht dabei einer vertikalen,
integrierten Schwanzflosse.
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Es
gibt zwei grundsätzlich unterschiedliche Typen dieses Flugzeugs
nämlich mit einer oberen Scharnierverbindung der Flügel
(1 bis 10) oder einer unteren Scharnierverbindung
(11). In jedem Falle müssen die beiden
dicken Längsseiten unten liegen.
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Jeder
der beiden Flügel (b) enthält ein oder mehrere
Fahrgestelle (g) und ein einziehbares Bugrad (h). Dazu kommen die
Triebwerke (d), die in die Flügel (b) integriert sind,
jedoch am hinteren Ende seitlich abstehen. Der Lufteintritt für
die Triebwerke (d) befindet sich im vorderen schrägen Teil
der Flügel.
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Die
Nutzlasträume, Treibsofftanks und alles andere was bei
den heute üblichen Flugzeugen im Rumpf untergebracht ist
befindet sich ebenfalls in den Flügeln. Bei der in 1 gezeigten
Form ist die Pilotenkapsel (a) in Längsrichtung einziehbar und enthält
ein seitlich ausfahrbares Höhensteuer (p). Die Kapsel ist
nicht mit den Flügeln direkt sondern mit der Scharnierachse
(q) verbunden. Anstattdessen könnte eine oder zwei Pilotenkapseln
im Bug der Flügel integriert sein. Ausser der Scharnierachse
sind die Flügel durch eine oder mehrere schmale Queerstreben (l,
m, m2, t) miteinander verbunden, sodass das Ganze eine stabile Dreieckskonstuktion
bildet. Mit diesen Verbindungen wird das Flugzeug stufenlos schnell aufund
zugeklappt. Durch entsprechende Form und drehbare Anordnung dienen
diese, hier als Steuertragflächen bezeichneten Verstrebungen
(l, m, m2, t) gleichzeitig zum steuern und als zusätzliche
Auftriebsflächen im geöffneten Zustand des Flugzeuges. Erstrebenswert
ist eine technische Lösung, bei der die Flügel
so weit als möglich aufgemacht werden können.
Es gibt hierzu verschiedene Lösungen: 2 zeigt
eine Teleskopform, in 9 ist eine Klappform abgebildet
die durch ein mittleres Teleskop (s) stabilisiert und bewegt wird.
Dieses vertikale Glied kann bei entsprechender Form und drehbarer Lagerung
im offenen Flug als Seitensteuer verwendet werden. Eine andere Möglichkeit
ist es, anstatt der Teleskopform ein starres vertikales Element
(t) zu verwenden an dem beide Hälften der Steuertragfläche
(m2) beweglich besfestigt und z. B. durch Hochgeschwindigkeits-Spindelwellen
verschoben und zusammengeklappt werden können. Das vertikale
Element (t) kann gleichzeitig als Seitensteuer ausgebildet sein.
In beiden Fällen müssen all diese Verbindungen
im geschlossenen Zustand in die planen Innenflächen der
Flügel eingebuchtet sein.
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Im
Inneren der Flügel (b) entstehen lange schmale Nutzlasträume
wobei der unterste grosse Raum (k) eine gleichmässig dicke
lange Röhre darstellt. Auch die nach oben immer schmäler
werdenden Nutzlasträume wird man als durchgehende mehr oder
weniger röhrenförmige Hohlräume ausbilden, denn
die Be- und Entladung ist am schnellsten und einfachsten, wenn entsprechende,
die ganze Länge ausfüllende Container von vorne
oder hinten eingeschoben werden. Dies können auch Treibstoffbehälter
zum schnellen Betanken oder Raketen für den Antrieb beim
Hochgeschwindigkeitsflug sein.
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Durch
die Dreieckskonstruktion und die dicken und kompakten Flügel
wird eine grosse Stabilität bei relativ geringem Materialgewicht
erreicht. Dadurch ist es möglich, anstatt entsprechender
Ausstattung der Nutzlasträume, fazt die ganze Flugzeuglänge
umfassende, kapselförmige Behälter zu laden. So kann
in die grosse Nutzlaströhre K – wahlweise und ohne
Umrüsten – eine Passagier- oder Frachtkapsel eingeschoben
werden. Diese muss keinerlei Stabilität aufweisen und lediglich
ihren Innenluftdruck aushalten und stellt eine Art aufgeblasener
Schlauch dar, der aus einem mit Kunststoffbeschichtung teilweise versteiften
Gewebe besteht.
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Damit
die Passagiere immer gerade sitzen muss eine Passagierkapsel drehbar
gelagert sein. Nach dem Einschieben in das Flugzeug wird sie mit den
Versorguns-Anschlüssen für Luft, Heizung und Kommunikation
mit dem Flugzeug verbunden. Sie enthält jedoch keinerlei
andere Einrichtungen und auch keine Fenster und keine seitlichen
Türen, nur an einem Ende ein den kompletten Umfang umfassendes
grosses luftdichtes Tor und ein Systhem aus Schienen oder anderen
Halterungen in die eine Art Leichtbauschlitten eingefahren und befestigt
werden kann. Auf diesem sind die Sitze montiert und es gibt keinen
Mittelgang, kein WC und keinerlei andere Einrichtungen, denn die
Hochgeschwindigkeitsflüge sind nur von kurzer Dauer. Der
Sitzeschlitten wird im Flughafengebäude herausgezogen und
dann können alle Passagiere gleichzeitig auf beiden Seiten
aus ihren Sitzreihen ebenerdig heraus- oder hineingehen. Wegen des
geringen Gewichts der Passagierkapsel, das fast nur aus den Passagieren
besteht, kann man die Kapsel mit grossen Fallschirmen ausstatten
und bei einem Unfall während des Fluges aus der Nutzlaströhre
(k) ausstossen. Das Cockpit kann ebenfalls mit einem Fallschirm
ausgerüstet sein und bei einem Unfall abgesprengt werden.
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Das
Hauptfahrwerk ist in einer Ausbuchtung am unteren Rand eines jeden
Flügels drehbar angebracht damit es bei jeder Flügelstellung
und auch im geschlossenen Zustand immer senkrecht steht. Es braucht
nicht ausgefahren, sondern nur seine Abdeckung geöffnet
werden.
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Die
Steuerung ist vielfältig möglich aber teilweise
schwierig. Sie kann vermutlich nur mittels Elektronik erfolgen,
da einige der Steuer im offenen Zustand anders wirken als im geschlossenen.
Am hinteren Ende sind die unteren Steuerklappen (o) bei geschlossenem
Flug nur nach aussen bewegbar, im offenen Flug jedoch nach aussen
und innen (siehe 5 + 6). Die
hinteren oberen Steuerklappen (n) werden in jedem Falle nur nach
aussen bewegt. Ausserdem können auf den Aussenseiten des
unteren dicken Flügelteiles Steuerklappen integriert sein. Die
Hecksteuer n + o dienen zur horizontalen Stabilisierung ähnlich
den Queerrudern an den Flügeln normaler Flugzeuge (siehe 5 + 7),
im geschlossenen Flug aber gleichzeitig auch als Seitensteuer (8).
Im offenen Flug dienen diese beiden Steuer (n + o) gleichzeitig
auch als Höhensteuer. Das seitlich ausfahrbare Steuer der
Pilotenkapsel (p) dient ausschliesslich als Höhensteuer.
Die als Steuertragflächen ausgebildeten Verstrebungen (l,
m, m2) werden als Höhensteuer im offenen Flug benutzt.
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Die
senkrechten Verstrebungen (s, t) können für den
offenen Flug als Seitensteuer ausgebildet sein (siehe 9 + 10 + 11).
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Funktionsweise
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Beim
Start beginnt das geöffnete Flugzeug zu rollen. Sobald
die Steuer wirken und damit die Bugräder eingefahren werden
können schliesst sich das Flugzeug, das heisst, die beiden
Flügel (b) klappen zusammen. Dadurch wird der Luftwiderstand
erheblich verringert sodass die Maschine schneller Geschwindigkeit
bekommt und damit weniger Startbahn braucht. Bei Erreichen der notwendigen
Abhebegeschwindigkeit werden die Flügel schlagartig aufgemacht;
dies geht sehr schnell, da sie von der Luft auseinandergedrückt
werden. Dies ist allerdings nur bei den unten öffnenden
Modellen (1 bis 10) der
Fall. Ausser beim Start ist der geschlossene Zustand vor allem beim
Hochgeschwindigkeitsflug innerhalb der Atmosphäre notwendig,
noch mehr aber beim Wiedereintauchen in die Lufthülle beim
Weltraumflug. Das geschlossene Flugzeug hat wesentlich weniger Flächen
die sich dabei erhitzen. Da der Bug dicker ist als das restliche
Flugzeug findet eine Erhitzung hauptsächlich nur an ihm
und im unteren flachen Teil, also nur an dickeren und damit leichter kühl-
und isolierbaren Teilen statt. Wenn die mit den Triebwerken höchstmögliche
Geschwindigkeit und Höhe erreicht ist, schliesst man die
Flügel und zündet die Raketen. Der Weltraumflug
steil nach oben beginnt dabei mit einer Geschwindigkeit und in einer Höhe
bei der die normalen Weltraumraketen bereits den allergrössten
Teil ihres Treibstoffes in der Anfangsphase des Starts verbraucht
haben. Die langen Raketen wird man während des Brennvorganges nach
hinten aus den Nutzlaströhren ausfahren, damit sich das
Flugzeug nicht erhitzt. Für Kontinentalsprünge
werden kleinere Raketen oder entsprechende Triebwerke ausreichen
sodass die grosse Nutzlaströhre (k) für die Passagierkapsel
zur Verfügung steht. Bei Benutzung als Weltraumshuttle
wird man hier jedoch eine grosse Rakete unterbringen, die Nutzlast in
anderen kleineren Räumen. Es ist möglich, dass man
für den Start am Boden noch zusätzlich zu den Triebwerken
kleinere Raketen benötigt, wenn die grosse Rakete für
den ausserirdischen Flug geladen ist.
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Auf
dem Flughafengelände steht das Flugzeug zwecks Platzersparnis
nur so wellt aufgeklappt, dass es bei Sturm sicher steht. Es ist
also wesentlich schmäler als ein herkömmliches
Flugzeug. Be- und Entladen wird es mit Spezialfahrzeugen.
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Die
Passagier- oder Frachtkapseln sowie Treibstofftanks und Raketen
werden von diesen direkt in die langen Nutzlaströhren ein-
oder ausgeschoben.
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Nach
dem Andocken des Spezialfahrzeuges am Flughafengebäude
rollt die Passagierkapsel auf Schienen, Bändern oder anderen
Transportsysthemen durch Tunnels direkt in die Abfertigungsräume. Die
Kapsel wird an ihrem Ende geöffnet und der Schlitten mit
den Sitzen herausgezogen. Die Passagiere gehen alle gleichzeitig
auf beiden Seiten ebenerdig aus ihren Sitzreihen heraus. Dann wird
die Bühne auf der der Sitzeschlitten steht ein Stück
hochgehoben sodass die Passagiere aus dem Raum unter den Sitzen
ihr Gepäck herausnehmen können. Nach dem Reinigen
verstauen die abfliegenden Passagiere ihr Gepäck, das Ganze
wird wieder abgesenkt sodass die abfliegenden Passagiere wieder
ebenerdig von beiden Seiten auf der ganzen Länge gleichzeitig einsteigen
können. Nach dem Schliessen der Kapsel muss diese sofort
zum Flugzeug gefahren und an die Versorgungsleitungen angeschlossen
werden damit kein Sauerstoffmangel entsteht.
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Für
die Landung ergibt sich der Vorteil, dass durch teilweise Zusammenziehen
der Flügel man das Flugzeug einen kurzen Moment absacken
lassen kann ohne dass sich dabei die Geschwindigkeit erhöht.
Die Landebahn kann dadurch höher und damit sicherer angeflogen
werden und man kann sie exakt von ihrem Beginn an nutzen. Sobald
das Flugzeug dicht über der Landebahn schwebt setzt man
die Räder durch Zusammenziehen der Flügel auf
die Piste herunter. Man gewinnt dadurch Zeit und braucht keine so
lange Landestrecke.
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Gegenstand der Erfindung
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Es
ist ein altes Problem des Fliegens, dass Flugzeuge für
Start, Landung und langsameren Normalflug möglichst grosse
Tragflächen brauchen, jedoch für die hohen Geschwindigkeiten
beim Reiseflug möglichst weniger Oberfläche und
keine abstehenden Teile, also keinen grossen Luftwiderstand haben
sollen.
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Gegenstand
dieser Erfindung ist es, diese beiden Gegensätze zu vereinen
und ein Flugzeug zu bauen, das einerseits mit Triebwerken oder Propellerantrieb
normal fliegen kann, gleichzeitig aber auch für Hochgeschwindigkeitsflug
in grossen Höhen und Flügen ausserhalb der Atmosphäre
mit Raketenantrieb geeignet ist. Zusätzlich sollte das
Be- und Entladen bzw. das Ein- und Aussteigen der Passagiere durch
eine radikale, völlig neue Art und Weise wesentlich verbessert
und beschleunigt werden. Als Nebeneffekt werden Stellflächen
für die Flugzeuge, lange Wege und Flughafengebäude
eingespart.
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Möglich
ist dies durch ein muschelartig zusammenklappbares Flugzeug, das
im geschlossenen Zustand weder seitliche Türen noch Fenster
und auch keine abstehenden Teile aufweist. Es gleicht in diesem
Zustand einem länglichen, geschossartigen Keil mit minimalem
Luftwiderstand. Im offenen Zustand fliegt es wie ein normales Flugzeug,
allerdings mit einer andersartigen Form, grösserem Luftwiderstand
und etwas ungünstigeren Flugeigenschaften als herkömmliche
Maschinen. Der offene Flug ist bei diesem Flugzeug jedoch normalerweise
nur die Übergangs- oder Zwischenfase zwischen Landung oder
Start und einem Flug von extrem hoher Geschwindigkeit oder einem
Flug ausserhalb der Atmosphäre. Dieser sozusagen zweifache
Nurflügler, den man auch als Muschelflieger bezeichnen
könnte, ist für Kontinentalsprünge und
als Weltraumshuttle geeignet mit dem Vorteil, dass er nach Eintauchen
in die Atmosphäre als normaler Flieger mit normalen Triebwerken
weiterfliegen kann und keine allzugrossen Raketen braucht um die
Atmosphäre zu verlassen. Augrund der Form die das Flugzeug
im geschlossenen Zustand hat erhitzt sich durch die Luftreibung
nur ein relativ kleiner Teil, der zudem sehr dick und daher leichter
zu schützen oder zu kühlen ist.
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Gleichzeitig
ist die Erfindung aber auch für funkgesteuerte Modellflieger
geeignet, um z. B. Geschwindigkeitsrekorde aufzustellen. Man wird
hierfür zusätzlich zum normalen Antrieb verlängerte
billige Treibsätze von Feuerwerkskörpern in die
verschiedenen Röhren einschieben und in entsprechender Höhe
gestaffelt der Reihe nach zünden.
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Stand der Technik
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Der
Begriff Nurflügler oder Nurflügler-Flugzeug ist
nicht klar definiert und wird uneinheitlich angewendet. Im allgemeinen
werden damit Flugzeuge bezeichnet, die nicht aus Rumpf, Flügeln
und abstehenden Leitwerken bestehen, sondern nur aus Flügeln
oder einem Flügel wobei die Leitwerke so integriert sind,
dass sie nur im Moment ihrer Betätigung vom Flugzeug abstehen.
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Sinn
und Zweck der Nurflügler war es bisher im wesentlichen,
dass der Luftwiderstand und damit der Treibstoffverbrauch veringert
und gleichzeitig die Geschwindigkeit erhöht wurde. Bei
militärischen Varianten spielten ausserdem noch andere
Kriterien eine Rolle.
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Beim
jetzigen Stand der Technik handelt es sich vorwiegend um eine Art
Verschmelzung von Rumpf und Flügeln zu einem diskusförmigen
rundlichen Gebilde. Abgesehen von ganz wenigen Ausnahmen sind die
Anmeldungen fast ausschliesslich nicht realisierte Studien bei denen
man sich auch schwer vorstellen kann, dass sie steuerbar und stabilisierbar
sein können und wo sie ihre Nutzlast unterbringen sollen.
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Da
es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine neuartige Kombination
zweier Nurflügel handelt, womit in sekundenschnelle zwischen
zwei völlig verschiedenen Flugzeugformen gewechselt werden kann,
was geichzeitig eine Reihe radikaler Veränderungen bezüglich
Be- und Entladen bzw. Ein- und Aussteigen mit sich bringt, konnte
nichts gefunden werden, dessen Stand der Technik man als Ausgangsbasis
oder Vorläufer für vorliegende Erfindung nehmen
könnte.
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Bekannte
realisierte Beispiele, die einem Nurflügler zumindest sehr
nahe kommen ist die Horten II und die Northtrop 49 sowie das bekannte
amerikanische Kriegsflugzeug Stealth. Streng genommen sind aber
auch dies keine Nurflügler.
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Von
Patent- oder Gebrauchsmuster-Anmenldungen sind bekannt
DE 4114585 A1 Mit kreisrundem
und veränderlichem Flügelprofil. Interessant ist die
Version
DE 4000344
C2 bei der ein ringförmiger runder Flügel
mit einer zweiten Flügelfläche unterlegt ist und
die Luft dazwischen durchströmt. Sehr viele Anmeldungen
betreffen nur die Flügelprofile aber nicht ganze Nurflügler
wie z. B.
DE 29511868
U1 .
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Bezugszeichen der Zeichnungen
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1 Seitenansicht
des geschlossenen Flugzeuges
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2 vertikaler
Queerschnitt durch ds offene Flugzeug
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3 vertikaler
Queerschnitt durch das geschlossene Flugzeug
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4 horizontaler
Queerschnitt durch den linken Flügel
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5 Steuerung
für das Drehen in Flugrichtungsachse nach rechts
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6 Verwendung
der hinteren Steuerklappen als Höhensteuer
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7 Drehung
in Flugrichtungsachse im geschlossenen Zustand
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8 Seitensteuerung
im geschlossenen Zustand
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9 Beispiel
für hochklappbare hintere Steuertragfläche
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10 feststehendes
Stützelement (t) mit Scharnierachse verbunden
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11 Modell
mit oben aufklappbaren Flügeln
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- a
- nach oben ausfahrbare
Kokpitkapsel
- b
- Aussenseite des linken
Flügels
- c
- Türen für
Nutzlast oder Treibstoff oder Antriebsraketen
- d
- Triebwerk
- e
- Türe für
grosse Nutzlaströhre (k)
- f
- äussere Stirnseite
der hinteren Steuertragfläche (m)
- g
- Fahrgestell
- h
- linkes Bugrad
- äussere
- Stirnseite der vorderen
Steuertragfläche
- k
- grosse Nutzlaströhre
zur Aufnahme der Passagierkapsel
- l
- vordere Steuertragfläche
bei geöffnetem Flugzeug
- m
- hintere Steuertragfläche
bei geöffnetem Flugzeug
- m2
- klappbare Teleskopverstrebung
- n
- Steuerklappe hinten
oben
- o
- Steuerklappe hinten
unten
- p
- ausfahrbares, drehbares
Höhenruder in der Pilotenkapsel
- q
- Längsachse
bzw. Scharnierachse des Flugzeugs
- r
- seitliche, integrierte
Steuerklappe hinten
- s
- Teleskopstütze
für klappbare Steuertragfläche (m2)
- t
- starres mittleres
Stützelement mit Seitenruder
- u
- Aussenlinie des Fliegers
im vorderen Bereich- (siehe 2)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4114585
A1 [0025]
- - DE 4000344 C2 [0025]
- - DE 29511868 U1 [0025]