DE102020001621B4 - Hypersonic aircraft carrier with flight platform as launch base for cosmic planes - Google Patents
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Abstract
Hyperschall-Flugzeug (1) als Startbasis für kosmische Flugzeuge,dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt des Hyperschall-Flugzeugs (1) als Deltaflügel geformt ist, um durch eine Fläche des Deltaflügels dem Hyperschall-Flugzeug (1) zu ermöglichen, mit Benutzung eines Bodeneffekts gewichtige kosmische Flugkörper auf dem Rücken des Rumpfes in die Stratosphäre zu schaffen,wobei das Hyperschall- Flugzeug mit zwei Luftfahrttriebwerken (10) mit einer dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess mit drei oder vier Nebenläufern und einem erhöhtem Durchmesserverhältnis der Verdichtungskammer zu Nebenläufern von 2,66:1 und nach einem Verfahren zum Multiplizieren der Leistung der Drehkolbenkraftmaschine ausgestattet ist,wobei die Anwendung von Frontluftverdichtern in den Luftfahrttriebwerken (10) ermöglicht, einen Flug in der Stratosphäre durchzuführen, da steuerbare Diffusoren (9) den Luftfahrttriebwerken (10) erlauben, Stauluftdruck als Ladedruck zu benutzen,wobei die Frontluftverdichter nicht durch Umströmen von Schaufeln, sondern mittels Kolben die mitgenommene Luft komprimieren.A hypersonic aircraft (1) as a launch base for space aircraft, characterized in that the shape of the hypersonic aircraft (1) is formed as a delta wing to enable the hypersonic aircraft (1) by a surface of the delta wing using a ground effect to create weighty cosmic missiles on the back of the fuselage in the stratosphere, whereby the hypersonic aircraft with two aircraft engines (10) with a three-stage rotary piston engine with continuous combustion process with three or four female rotors and an increased diameter ratio of the compression chamber to female rotors of 2.66: 1 and according to a method for multiplying the power of the rotary piston engine, the use of front air compressors in the aircraft engines (10) making it possible to carry out a flight in the stratosphere, since controllable diffusers (9) allow the aircraft engines (10) to use ram air pressure as boost pressure to use, whereby the front air compressor does not compress the entrained air by flowing around blades, but by means of pistons.
Description
Konzeption des Hyperschall-FlugsConception of hypersonic flight
Die Notwendigkeit eines fliegenden Hyperschall-Flugzeugträgers als Start-/Landungsbasis für kosmische Flugzeuge ist entstanden, weil ursprünglich entwickelte Systeme der Zustellung von Objekten auf einen kosmischen Orbit mit Hilfe von Raketen mit vertikalem Start hochaufwendige Aktionen sind. Außerdem ist ein Raketenstart möglich nur in nichtbevölkerten Gebieten, wegen Gefahr von Pannen sowie des Mangels von Gebieten für nicht präzis gesteuerte Landungen der Raketenstufen.The need for a flying hypersonic aircraft carrier as a launch/landing base for space planes arose because originally developed systems of delivery of objects to a space orbit using vertical launch rockets are high-cost operations. In addition, rocket launch is possible only in unpopulated areas, due to the risk of breakdowns and the lack of areas for not precisely controlled landings of rocket stages.
Dagegen ist ein horizontaler Start der kosmischen Flugzeuge von einem Hyperschall-Flugzeugträger billiger als ein gerader Start mit einem Raketenträger. Er ist außerdem möglich beinahe von jedem Flughafen, besonders wenn der Hyperschall-Flugzeugträger mit VTOL/STOL-Eigenschaften ausgestattet ist. Die Entwicklung fliegender Hyperschall-Flugzeugträger als Start-/Landungsbasis für kosmische Flugzeuge ermöglicht hochentwickelten Ländern wie Deutschland, Frankreich oder England die Erschaffung eigener kosmischer Systeme.On the other hand, a horizontal launch of the space planes from a hypersonic aircraft carrier is cheaper than a straight launch from a rocket carrier. It is also possible from almost any airport, especially if the hypersonic aircraft carrier is equipped with VTOL/STOL capabilities. The development of flying hypersonic aircraft carriers as a take-off/landing base for cosmic planes enables highly developed countries such as Germany, France or England to create their own cosmic systems.
Die
Anders muss der Lufteinlauf für einen Überschallflug ausgelegt werden. Für einen solchen Flug gibt es die Möglichkeit, den Staudruck von der Fluggeschwindigkeit zur Luftbeschaffung auszunutzen. Dabei muss Luft in einem sich verengenden Einlass durch eine Folge schräger Verdichtungsstöße komprimiert und abgebremst werden. Dadurch müssen Triebwerke für einen breiten Bereich der Überschallgeschwindigkeit eine verstellbare Einlassgeometrie haben. In der Nähe und in dem Bereich der Hyperschallgeschwindigkeit spielt der Staudruck eine sich immer mehr steigernde Rolle. Der Lufteinlauf, der als Diffusor ausgestaltet werden muss, erfüllt die Aufgabe, die kinetische Energie der Anströmung in eine Erhöhung von Druck und Temperatur umzusetzen. Mit der Temperatur steigt dabei die Schallgeschwindigkeit. Beides zusammen verhindert bei Hyperschallgeschwindigkeit die Anwendung der rotierenden Schaufelverdichter des Turbokompressors, die nur transsonisch (bei Unterschallgeschwindigkeit) arbeiten können.The air intake has to be designed differently for supersonic flight. For such a flight there is the possibility of using the dynamic pressure from the flight speed to obtain air. Air in a narrowing inlet has to be compressed and slowed down by a series of oblique compression shocks. As a result, engines must have an adjustable inlet geometry for a wide range of supersonic speeds. In the vicinity and in the range of hypersonic speed, the dynamic pressure plays an increasingly important role. The air inlet, which must be designed as a diffuser, fulfills the task of converting the kinetic energy of the inflow into an increase in pressure and temperature. The speed of sound increases with temperature. At hypersonic speed, both together prevent the use of the rotating vane compressors of the turbo compressor, which can only work transonic (at subsonic speed).
Dadurch ist die Anwendung traditioneller Triebwerke, bei denen ein Schaufelverdichter als Frontluftkompressor anwesend ist, ausgeschlossen. Ebenso besteht dieses Problem auch bei Triebwerken der Gattung Drehkolbenkraftmaschinen mit kontinuierlichem Brennprozess, die mit Schaufelverdichter ausgestattet sind, z.B. nach der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Erfindungsgemäß wird ein Hyperschall-Flugzeug gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt. Anwendungen eines Frontluftkompressors nach der
Es entsteht die Aufgabe, einen Lufteinlauf (Diffusor) und eine Düse für eine Erschaffung des Überschallflugs bei Flugzeugen mit Hyperschallgeschwindigkeit auszulegen.The task arises of designing an air intake (diffuser) and a nozzle for creating supersonic flight in aircraft at hypersonic speeds.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Charakteristika von Diffusor- und Düsen-Antrieben zu bestimmen, um die nötige Produktivität eines Frontkompressors und Leistung einer Drehkraftmaschine, ihre Parameter und Abmessungen zu ermitteln.Another task is to determine the characteristics of diffuser and nozzle drives in order to determine the necessary productivity of a front compressor and power of a rotary engine, their parameters and dimensions.
Darum sind im Weiteren die thermodynamischen Verhältnisse von Parametern des Diffusor- und Düsenantriebes mit nötigen Parametern des Frontkompressors, der Drehkraftmaschine und eines Druckluftbehälters behandelt.Therefore, in the following, the thermodynamic relationships of parameters of the diffuser and nozzle drive are treated with the necessary parameters of the front compressor, the rotary engine and a compressed air tank.
Eine Düse, durch die Druckluft, die in einem Behälter mit konstanten Zustand p0, v0, To enthalten ist, ausströmt, kann man mit folgenden Auslegungen bestimmen:A nozzle through which compressed air contained in a container with constant state p 0 , v 0 , T o flows out can be determined with the following interpretations:
Bei Voraussetzung von Erhaltung der Masse per Sekunde ṁ/s = Awp = const und Betrachtung der Luft als Ideales Gas mit k = 1,4 ergibt sich die Austrittsgeschwindigkeit der Luft Ws durch die Öffnung mit Querschnitt Ae, wie folgt:
Der ausströmende Mengenstrom
Die Ausflussfunktion Ψ ist eine Funktion des Adiabatenexponenten k und des Druckverhältnisses
Bei diesem Druckverhältnis ist
Zum Druckverhältnis
Diese Geschwindigkeit ist gleich der Schallgeschwindigkeit im Zustand pS, vS, mit der sich Druck- und Dichteschwankungen fortpflanzen. Somit ist die Schallgeschwindigkeit eine Zustandsgröße.This speed is equal to the speed of sound in the state p S , v S , with which pressure and density fluctuations are propagated. Thus, the speed of sound is a state variable.
Jede von beiden Düsen muss ständig die ganze Menge der Druckluft, die von Druckerzeuger mit Druck pe bei voller Leistung der Kraftmaschine produziert wird, abführen. Da beim Ausströmen ms in jedem Querschnitt konstant ist, ist nach Gleichung (2) auch AΨ = const, wo A der laufende Wert des Querschnitts des Düse ist. Da sich die Strömung in einer Düse einschnürt, A also abnimmt, nimmt Ψ zu. Es kann höchstens den Wert Ψmax = 0,4034 p0 erreichen. Dann ist der Gegendruck der Atmosphäre am Boden pS = pe = 1 bar kleiner oder höher als der Lavaldruck, den man nach Gleichung (4) errechnet.Each of the two nozzles must constantly discharge the entire amount of compressed air that is produced by the pressure generator with pressure p e at full power of the engine. Since at outflow m s is constant in each cross-section, according to equation (2) also AΨ = const, where A is the running value of the cross-section of the nozzle. Since the flow is constricted in a nozzle, ie A decreases, Ψ increases. It can at most reach the value Ψ max = 0.4034 p 0 . Then the back pressure of the atmosphere on the ground p S = p e = 1 bar is smaller or higher than the Laval pressure, which is calculated according to equation (4).
Man errechnet aus Gleichung (2) den ausströmenden Mengenstrom m/s, wenn man dort Ψ = Ψmax = 0,4034 p0 und
Weitere Definitionen sind nur möglich auf Basis des Aufbaus der Dreistufigen Drehkolbenkraftmaschine mit kontinuierlichem Brennprozess und Einrichtungen zur Multiplizierung ihrer Leistung sowie grundlegender experimenteller Erforschung ihrer Eigenschaften und Möglichkeiten. Diese Arbeiten sind wegen Ursachen nichttechnischer Natur und zuwider dem wissenschaftlich-technischen Progress, ökologischer und wirtschaftlicher Räson schon seit 10 Jahren verhindert.Further definitions are only possible on the basis of the structure of the three-stage rotary piston engine with a continuous combustion process and devices for multiplying its performance as well as fundamental experimental research into its properties and possibilities. This work has been prevented for 10 years for reasons of a non-technical nature and contrary to scientific-technical progress, ecological and economic reasons.
Konstruktive Ausführung eines Hyperschall-Flugzeugs mit STOL-Eigenschaften als Start-/ Landungsbasis für kosmische FlugzeugeConstructive implementation of a hypersonic aircraft with STOL properties as a take-off/landing base for cosmic aircraft
Ein erfindungsgemäßes umweltfreundlich gestaltetes Hyperschall-Flugzeug 1 (s.
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Title |
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Dubbel 1990, S. D-14-16 |
DUBBEL, Heinrich: Kapitel 7: Zustandsänderungen von Gasen und Dämpfen. In: Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau. 17. neubearb. Aufl.. Berlin : Springer, 1990. S. D13-D16. - ISBN 3-540-52381-2; 0-387-52381-2 |
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