DE102022212648A1 - Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug Download PDF

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DE102022212648A1 DE102022212648.3A DE102022212648A DE102022212648A1 DE 102022212648 A1 DE102022212648 A1 DE 102022212648A1 DE 102022212648 A DE102022212648 A DE 102022212648A DE 102022212648 A1 DE102022212648 A1 DE 102022212648A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem Hauptrotor (101) und einem Heckrotor (102), umfassend mindestens eine Antriebseinheit (1.1, 1.2), eine erste Rotorwelle (2.1), die dazu eingerichtet ist, mit dem Hauptrotor (101) antriebswirksam verbunden zu sein, und eine zweite Rotorwelle (2.2), die dazu eingerichtet ist, mit dem Heckrotor (102) antriebswirksam verbunden zu sein, sowie ein Hauptgetriebe (3), das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit (1.1, 1.2) und den beiden Rotorwellen (2.1, 2.2) angeordnet ist, wobei mindestens eine elektrische Maschine (4) mit einer Welle (5), die im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe (3) und der zweiten Rotorwelle (2.2) angeordnet ist, antriebswirksam verbunden ist, wobei die elektrische Maschine (4) dazu eingerichtet ist, in einem Motorbetrieb Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle (2.2) zu generieren und in einem Generatorbetrieb elektrische Energie für ein elektrisches System des Luftfahrzeugs (100) zu generieren. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstrangs sowie ein Luftfahrzeug (100) mit einem solchen Antriebsstrang.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug mit einem Hauptrotor und einem Heckrotor. Ferner betrifft die Erfindung ein schwebfähiges Luftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebsstrangs. Beispielsweise ist das schwebfähige Luftfahrzeug ein Hubschrauber mit einem Hauptrotor und einem Heckrotor.
  • Der Hubschrauber erzeugt durch Rotation des Hauptrotors Auftrieb. Durch die zyklische Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter des Hauptrotors wird Vortrieb erzeugt. Ferner erzeugt die Rotation des Hauptrotors in Abhängigkeit vom Anstellwinkel der Rotorblätter ein gegen die Drehrichtung des Hauptrotors wirkendes Drehmoment auf den Rumpf des Hubschraubers. Der Heckrotor, der an einem Heckausleger des Hubschraubers angeordnet ist, ist dazu eingerichtet, einen horizontalen Schub zu erzeugen, um der Drehung des Rumpfes um die Hochachse entgegenzuwirken und die Steuerbarkeit des Hubschraubers sicherzustellen.
  • Ein Hubschrauber ist unter gewissen Umständen durch die im System gespeicherte kinetischen und potentielle Energie in der Lage bei Ausfall des Antriebs, bzw. der Leistungsübertragung, eine gesteuerte Notlandung durch Autorotation durchzuführen. Unter „Autorotation“ ist eine durch den Fahrtwind angetriebene Drehung des Hauptrotors des Hubschraubers zu verstehen, wobei der Fahrtwind schräg von unten gegen den Hauptrotor strömt. Die schnelle Bewegung des Hauptrotors durch den Fahrtwind erzeugt eine Kraft durch dynamischen Auftrieb, wobei diese Kraft der Schwerkraft entgegenwirkt. Die Autorotation ist beim Hubschrauber eine Notmaßnahme und verhindert, dass der Hubschrauber bei einem Ausfall des Antriebs ungebremst zu Boden fällt. Dazu muss der Hauptrotor vom Piloten in einen geeigneten Winkel zum Fahrtwind gebracht werden. Während der Autorotation sinkt der Hubschrauber zunächst schnell und wird kurz vor der Landung durch stärkeres Anstellen der Rotorblätter abgebremst, wobei die im rotierenden Hauptrotor gespeicherte kinetische Energie dabei abgebaut wird.
  • Wenn durch einen Ausfall des Antriebs oder durch einen Schaden die Antriebsverbindung zwischen Hauptrotor und Heckrotor über das Hauptgetriebe nicht unterbrochen ist, bleibt bei einer Autorotation die Steuerbarkeit des Hubschraubers weitestgehend erhalten, sodass eine Notlandung erfolgen kann. Wird jedoch durch den Schaden die Antriebsverbindung zwischen Hauptrotor und Heckrotor unterbrochen, verliert der Hubschrauben die Steuerbarkeit um die Hochachse, was zu einem unkontrollierbaren Absturz des Hubschraubers führen kann.
  • Aus der EP 3 660 355 B1 geht ein schwebfähiges Luftfahrzeug hervor. Das Luftfahrzeug umfasst mindestens eine Antriebseinheit, mindestens einen Rotor und ein Getriebe, das zwischen der Antriebseinheit und dem Rotor angeordnet ist. Das Getriebe weist mindestens ein Zahnrad auf, das einen Hauptkörper, der um eine erste Achse drehbar ist, und mehrere erste Zähne, die vom Hauptkörper vorstehen, umfasst. Das Zahnrad umfasst ein erstes Paar erster Ringe, die einander axial gegenüberliegen und mit dem Zahnrad derart zusammenwirken, dass auf das Zahnrad eine radiale Kraft ausgeübt wird, die in Richtung der ersten Achse gerichtet ist. Ferner umfasst jedes Zahnrad ein Paar zweiter Ringe, die einander axial gegenüberliegen und mit dem Zahnrad derart zusammenwirken, dass jeweilige radiale Kräfte ausgeübt werden, die von der ersten Achse weg gerichtet sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug bereitzustellen, wobei der Antriebsstrang die Sicherheit des Luftfahrzeugs erhöhen soll. Insbesondere soll bei einem Ausfall der Antriebsverbindung zwischen Hauptrotor und Heckrotor, das Luftfahrzeug die Steuerbarkeit um die Hochachse nicht verlieren, um eine Notlandung zu ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug mit einem Hauptrotor und einem Heckrotor umfasst mindestens eine Antriebseinheit, eine erste Rotorwelle, die dazu eingerichtet ist, mit dem Hauptrotor verbunden zu sein, und eine zweite Rotorwelle, die dazu eingerichtet ist, mit dem Heckrotor verbunden zu sein, sowie ein Hauptgetriebe, das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit und den beiden Rotorwellen angeordnet ist, wobei mindestens eine elektrische Maschine mit einer Welle, die im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe und der zweiten Rotorwelle angeordnet ist, antriebswirksam verbunden ist, wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, in einem Motorbetrieb Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle zu generieren und in einem Generatorbetrieb elektrische Energie für ein elektrisches System des Luftfahrzeugs zu generieren.
  • Mithin wird ein vollständiger Ausfall des Heckrotors durch die elektrische Maschine, die als zusätzlicher Notantrieb ausgebildet ist, verhindert. Somit weist der Heckrotor einen redundanten Antrieb auf. Die Steuerbarkeit des Luftfahrzeugs um die Hochachse, also das Gieren, bleibt auch bei einem Ausfall der antriebswirksamen Verbindung zwischen Hauptrotor und Heckrotor über das Hauptgetriebe erhalten, wodurch eine gesteuerte Notlandung ermöglicht wird. Dadurch, dass die elektrische Maschine in einem intakten Betrieb des Hauptgetriebes im Generatorbetrieb betrieben wird und elektrische Energie für das elektrische System des Luftfahrzeugs generiert kann an einer anderen Stelle im elektrischen System des Luftfahrzeugs ein Generator entfallen, sodass im Wesentliche kein Zusatzgewicht durch die elektrische Maschine erzeugt wird.
  • Beispielsweise umfasst das Hauptgetriebe eine erste Sammelstufe, die Antriebsleistung von einer ersten Antriebseinheit auf ein Sammelrad einleitet, und eine zweite Sammelstufe, die Antriebsleistung von einer zweiten Antriebseinheit auf ein Sammelrad einleitet. Das Sammelrad ist beispielsweise drehfest oder über weitere Getriebeelemente mit der ersten Rotorwelle antriebswirksam verbunden. Ferner ist das Sammelrad über weitere Getriebeelemente mit der zweiten Rotorwelle antriebswirksam verbunden. Mithin wird die Antriebsleistung der beiden Antriebseinheiten über das Hauptgetriebe auf die beiden Rotorwellen verteilt.
  • Unter einer antriebswirksamen Verbindung ist zu verstehen, dass zwei Bauteile direkt miteinander verbunden sein können oder im Kraftfluss zwischen zwei Bauteilen weitere Bauteile angeordnet sein können. Mithin können zwei miteinander antriebswirksam verbundene Bauteile unmittelbar, also direkt oder mittelbar über weitere dazwischen angeordnete Bauteile verbunden sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe und der elektrischen Maschine eine Freilaufvorrichtung derart angeordnet, dass die elektrische Maschine im Motorbetrieb keine Antriebsleistung in das Hauptgetriebe einspeist. Mithin wird mittels der Freilaufvorrichtung der Antriebsstrang des Heckrotors von dem Hauptgetriebe entkoppelt, sodass die Antriebsleistung der elektrischen Maschine ausschließlich zum Antrieb der zweiten Rotorwelle und somit des Heckrotors des Luftfahrzeugs verwendet wird. Vorteilhafterweise kann dadurch auch ein Antrieb des Heckrotors bei einer Blockade im Hauptgetriebe erfolgen. Unter einer Freilaufvorrichtung ist eine Kupplung zu verstehen, die in einer ersten Drehrichtung eine drehfeste Verbindung zwischen zwei Wellen ermöglicht und in einer zweiten Drehrichtung die beiden Wellen voneinander entkoppelt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine als Abtriebswelle des Hauptgetriebes ausgebildet. Beispielsweise ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine zumindest teilweise oder vollständig im Hauptgetriebe angeordnet. Bevorzugt ist die Freilaufvorrichtung an der Abtriebswelle des Hauptgetriebes angeordnet. Mithin koppelt die Freilaufvorrichtung in einer ersten Drehrichtung die elektrischen Maschine mit der Abtriebswelle, wodurch im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt und in das elektrische System des Luftfahrzeugs eingespeist wird. Ferner entkoppelt die Freilaufvorrichtung in einer zweiten Drehrichtung die elektrische Maschine von der Abtriebswelle, wodurch im Motorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie aus dem elektrischen System des Luftfahrzeugs, beispielsweise aus einem elektrischen Energiespeicher, entnommen und zum Antrieb des Heckrotors verwendet wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine Teil eines zwischen dem Hauptgetriebe und der zweiten Rotorwelle angeordneten Zwischengetriebes. Beispielsweise ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine zumindest teilweise oder vollständig im Zwischengetriebe angeordnet. Bevorzugt ist die Freilaufvorrichtung in dem Zwischengetriebe angeordnet. Mithin koppelt die Freilaufvorrichtung in einer ersten Drehrichtung die elektrischen Maschine mit der Welle, die zumindest teilweise oder vollständig im Zwischengetriebe angeordnet ist, wodurch im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt und in das elektrische System des Luftfahrzeugs eingespeist wird. Ferner entkoppelt die Freilaufvorrichtung in einer zweiten Drehrichtung die elektrische Maschine von der Welle, die zumindest teilweise oder vollständig im Zwischengetriebe angeordnet ist, wodurch im Motorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie aus dem elektrischen System des Luftfahrzeugs, beispielsweise aus einem elektrischen Energiespeicher, entnommen und zum Antrieb des Heckrotors verwendet wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine Teil eines zwischen dem Hauptgetriebe und der zweiten Rotorwelle angeordneten Heckgetriebes. Beispielsweise ist die Welle zur Anbindung der elektrischen Maschine zumindest teilweise oder vollständig im Heckgetriebe angeordnet. Bevorzugt ist die Freilaufvorrichtung in dem Heckgetriebe angeordnet. Mithin koppelt die Freilaufvorrichtung in einer ersten Drehrichtung die elektrischen Maschine mit der Welle, die zumindest teilweise oder vollständig im Heckgetriebe angeordnet ist, wodurch im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt und in das elektrische System des Luftfahrzeugs eingespeist wird. Ferner entkoppelt die Freilaufvorrichtung in einer zweiten Drehrichtung die elektrische Maschine von der Welle, die zumindest teilweise oder vollständig im Heckgetriebe angeordnet ist, wodurch im Motorbetrieb der elektrischen Maschine elektrische Energie aus dem elektrischen System des Luftfahrzeugs, beispielsweise aus einem elektrischen Energiespeicher, entnommen und zum Antrieb des Heckrotors verwendet wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Maschine über eine Getriebestufe, umfassend zumindest ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad, an die Welle angebunden, wobei das erste Zahnrad drehfest mit der Welle verbunden ist, wobei das zweite Zahnrad drehfest mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine verbunden ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine achsparallel zu der Welle ausgebildet. Über die Durchmesser der beiden Zahnräder kann ein Achsabstand zwischen der Welle und der elektrischen Maschine eingestellt werden. Die beiden Zahnräder der Getriebestufe stehen im ständigen Zahneingriff miteinander. Insbesondere ist die Getriebestufe als Stirnradstufe ausgebildet. Alternativ kann die Getriebestufe mehrere Wellen und/oder Zahnräder umfassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hauptgetriebe eine Kegelradstufe mit einem ersten Kegelrad und einem zweiten Kegelrad auf, wobei das erste Kegelrad koaxial zu einer Hauptrotationsachse des Hauptgetriebes angeordnet und drehfest mit dem Sammelrad des Hauptgetriebes verbunden ist, wobei das zweite Kegelrad im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptrotationsachse des Hauptgetriebes angeordnet und antriebswirksam mit der zweiten Rotorwelle verbunden ist. Insbesondere ist das zweite Kegelrad drehfest mit der Abtriebswelle des Hauptgetriebes verbunden. Beispielsweise ist im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Kegelrad und der zweiten Rotorwelle ein Zwischengetriebe und ein Heckgetriebe angeordnet.
  • Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs wird die elektrische Maschine in einem intakten Zustand des Hauptgetriebes im Generatorbetrieb betrieben, um elektrische Energie für das elektrische System des Luftfahrzeugs zu generieren, wobei die elektrische Maschine bei einem Leistungsausfall im Hauptgetriebe im Motorbetrieb betrieben wird, um Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle zu generieren. In dem elektrischen System des Luftfahrzeugs sind mehrere Energieverbraucher und mindestens ein Energiespeicher angeordnet. Die im Motorbetrieb der elektrische Maschine generierte Antriebsleistung wird über den Antriebsstrang des Heckrotors zum Heckrotor geleitet und versetzt diesen in Rotation.
  • Ein erfindungsgemäßes schwebfähiges Luftfahrzeug umfasst einen Hauptrotor, einen Heckrotor und einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Insbesondere weist das Luftfahrzeug zwei Antriebseinheiten auf, die über das Hauptgetriebe jeweils mit dem Hauptrotor und dem Heckrotor antriebswirksam verbunden sind. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße Luftfahrzeug.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines als Hubschrauber ausgebildeten Luftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang;
    • 2 eine stark abstrahierte schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine stark abstrahierte schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
    • 4 eine stark abstrahierte schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt ein als Hubschrauber ausgebildetes schwebfähiges Luftfahrzeug 100 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang umfasst antriebsseitig zwei Antriebseinheiten 1.1, 1.2, von denen aufgrund der Darstellung nur die erste Antriebseinheit 1.1 sichtbar ist, und abtriebsseitig ein Rotorsystem mit einem als Hauptrotor ausgebildeten ersten Rotor 101 und einem als Heckrotor ausgebildeten zweiten Rotor 102. Im Leistungsfluss zwischen den Antriebseinheiten 1.1, 1.2 und den Rotoren 101, 102 ist zumindest ein Hauptgetriebe 3 angeordnet. Die zweite Antriebseinheit 1.2 ist aus perspektivischen Gründen nur in 2, 3 und 4 dargestellt.
  • 2 zeigt den in 1 dargestellten Antriebsstrang detaillierter. Der erste Rotor 101 ist über eine erste Rotorwelle 2.1 mit dem Hauptgetriebe 3 antriebswirksam verbunden. Der zweite Rotor 102 ist über eine zweite Rotorwelle 2.2 mit einem Heckgetriebe 8 antriebswirksam verbunden. Das Heckgetriebe 8 ist über ein Zwischengetriebe 7 mit dem Hauptgetriebe 3 antriebswirksam verbunden. Im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe 3 und dem Heckgetriebe 8 sind mehrere Wellen und Trennstellen, die als Lamellenkupplungspakete ausgebildet und zum Längen- und Winkelausgleich vorgesehen sind, angeordnet.
  • Die erste Antriebseinheit 1.1 ist über eine erste Sammelstufe 16.1 mit einem Sammelrad 11 antriebswirksam verbunden, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Sammelstufe 16.1 und der ersten Antriebseinheit 1.1 ein erster Freilauf 18.1 angeordnet ist. Die zweite Antriebseinheit 1.2 ist über eine zweite Sammelstufe 16.2 mit dem Sammelrad 11 antriebswirksam verbunden, wobei im Leistungsfluss zwischen der zweiten Sammelstufe 16.2 und der zweiten Antriebseinheit 1.2 ein zweiter Freilauf 18.2 angeordnet ist.
  • Das Hauptgetriebe 3 weist ferner eine Kegelradstufe 10 mit einem ersten Kegelrad 10.1 und einem zweiten Kegelrad 10.2 auf, wobei das erste Kegelrad 10.1 koaxial zu einer Hauptrotationsachse 19 des Hauptgetriebes 3 angeordnet und mit dem Sammelrad 11 drehfest verbunden ist. Das zweite Kegelrad 10.2 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptrotationsachse 19 des Hauptgetriebes 3 angeordnet und mit der zweiten Rotorwelle 2.2 antriebswirksam verbunden.
  • Ferner weist das Hauptgetriebe 3 eine Planetenradstufe mit einer Sonnenwelle 12, einer Hohlradwelle 13 und einer Stegwelle 14 auf. An der Stegwelle 14 sind mehrere Planetenräder 15 angeordnet, wobei vorliegend nur zwei Planetenräder 15 der Planetenradstufe dargestellt sind. Die Planetenräder 15 stehen mit der Sonnenwelle 12 und der Hohlradwelle 13 im Zahneingriff. Die Sonnenwelle 12 ist als Antriebswelle der Planetenradstufe ausgebildet und drehfest mit dem Sammelrad 11 und dem ersten Kegelrad 10.1 verbunden. Die Stegwelle 14 ist als Abtriebswelle der Planetenradstufe ausgebildet und drehfest mit der ersten Rotorwelle 2.1 verbunden. Ferner ist die Hohlradwelle 13 gehäusefest ausgebildet und somit gegen Rotation gesichert.
  • Im Antriebsstrang des Luftfahrzeugs 100 ist ferner eine elektrische Maschine 4 angeordnet, die über eine als Stirnradstufe ausgebildete Getriebestufe 9, umfassend ein erstes Zahnrad 9.1 und ein zweites Zahnrad 9.2, an eine Welle 5, die im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe 3 und der zweiten Rotorwelle 2.2 angeordnet ist, angebunden ist. Das erste Zahnrad 9.1 ist drehfest mit der Welle 5 verbunden, wobei das zweite Zahnrad 9.2 drehfest mit einer Rotorwelle 4.1 der elektrischen Maschine 4 verbunden ist. Die elektrische Maschine 4 ist dazu eingerichtet, in einem Motorbetrieb Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle 2.2 zu generieren und in einem Generatorbetrieb elektrische Energie für ein elektrisches System des Luftfahrzeugs 100 zu generieren. Ferner ist im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe 3 und der elektrischen Maschine 4 eine Freilaufvorrichtung 6 derart angeordnet, dass die elektrische Maschine 4 im Motorbetrieb keine Antriebsleistung in das Hauptgetriebe 3 einspeist.
  • Mithin wird die elektrische Maschine 4 in einem intakten Zustand des Hauptgetriebes 3 im Generatorbetrieb betrieben, um elektrische Energie für das elektrische System des Luftfahrzeugs 100 zu generieren. Ferner wird die elektrische Maschine 4 bei einem Leistungsausfall im Hauptgetriebe 3 im Motorbetrieb betrieben, um Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle 2.2 zu generieren.
  • Die elektrische Maschine 4 bildet für den Heckrotor 102 einen redundanten Antrieb. Die Steuerbarkeit des Luftfahrzeugs 100 um die Hochachse, die mit der Hauptrotationsachse 19 des Hauptgetriebes 3 zusammenfällt, bleibt dadurch auch bei einem Ausfall der antriebswirksamen Verbindung zwischen Hauptrotor 101 und Heckrotor 102 über das Hauptgetriebe 3 erhalten, wodurch eine gesteuerte Notlandung ermöglicht wird. Dadurch, dass die elektrische Maschine 4 in einem intakten Betrieb des Hauptgetriebes 3 im Generatorbetrieb betrieben wird und elektrische Energie für das elektrische System des Luftfahrzeugs 100 generiert kann an einer anderen Stelle im elektrischen System des Luftfahrzeugs 100 ein Generator entfallen, sodass im Wesentliche kein Zusatzgewicht durch die elektrische Maschine 4 erzeugt wird.
  • Gemäß 2 ist die Welle 5 zur Anbindung der elektrischen Maschine 4 als Abtriebswelle des Hauptgetriebes 3 ausgebildet, wobei die Freilaufvorrichtung 6 an der Abtriebswelle des Hauptgetriebes 3 angeordnet ist. Die Anordnung der elektrischen Maschine 4 gemäß der Ausführungsform nach 2 ist aufgrund des optimierten Schwerpunktes bevorzugt.
  • Gemäß 3 ist die Welle 5 zur Anbindung der elektrischen Maschine 4 Teil des zwischen dem Hauptgetriebe 3 und der zweiten Rotorwelle 2.2 angeordneten Zwischengetriebes 7, wobei die Freilaufvorrichtung 6 in dem Zwischengetriebe 7 angeordnet ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 3 dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, auf das Bezug genommen wird.
  • Gemäß 4 ist die Welle 5 zur Anbindung der elektrischen Maschine 4 Teil des zwischen dem Hauptgetriebe 3 und der zweiten Rotorwelle 2.2 angeordneten Heckgetriebes 8, wobei die Freilaufvorrichtung 6 in dem Heckgetriebe 8 angeordnet ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 4 dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, auf das Bezug genommen wird.
  • Bezugszeichen
  • 1.1
    erste Antriebseinheit
    1.2
    zweite Antriebseinheit
    2.1
    erste Rotorwelle
    2.2
    zweite Rotorwelle
    3
    Hauptgetriebe
    4
    elektrische Maschine
    5
    Welle
    6
    Freilaufvorrichtung
    7
    Zwischengetriebe
    8
    Heckgetriebe
    9
    Getriebestufe
    9.1
    erstes Zahnrad
    9.2
    zweites Zahnrad
    10
    Kegelradstufe
    10.1
    erstes Kegelrad
    10.2
    zweites Kegelrad
    11
    Sammelrad
    12
    Sonnenwelle
    13
    Hohlradwelle
    14
    Stegwelle
    15
    Planetenrad
    16.1
    erste Sammelstufe
    16.2
    zweite Sammelstufe
    17
    Sammelrad
    18.1
    erster Freilauf
    18.2
    zweiter Freilauf
    19
    Hauptrotationsachse
    100
    Luftfahrzeug
    101
    Hauptrotor
    102
    Heckrotor
  • 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
    • EP 3660355 B1 [0005]

Claims (12)

  1. Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem Hauptrotor (101) und einem Heckrotor (102), umfassend mindestens eine Antriebseinheit (1.1, 1.2), eine erste Rotorwelle (2.1), die dazu eingerichtet ist, mit dem Hauptrotor (101) antriebswirksam verbunden zu sein, und eine zweite Rotorwelle (2.2), die dazu eingerichtet ist, mit dem Heckrotor (102) antriebswirksam verbunden zu sein, sowie ein Hauptgetriebe (3), das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit (1.1, 1.2) und den beiden Rotorwellen (2.1, 2.2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Maschine (4) mit einer Welle (5), die im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe (3) und der zweiten Rotorwelle (2.2) angeordnet ist, antriebswirksam verbunden ist, wobei die elektrische Maschine (4) dazu eingerichtet ist, in einem Motorbetrieb Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle (2.2) zu generieren und in einem Generatorbetrieb elektrische Energie für ein elektrisches System des Luftfahrzeugs (100) zu generieren.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei im Leistungsfluss zwischen dem Hauptgetriebe (3) und der elektrischen Maschine (4) eine Freilaufvorrichtung (6) derart angeordnet ist, dass die elektrische Maschine (4) im Motorbetrieb keine Antriebsleistung in das Hauptgetriebe (3) einspeist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (5) zur Anbindung der elektrischen Maschine (4) als Abtriebswelle des Hauptgetriebes (3) ausgebildet ist.
  4. Antriebsstrang nach Anspruch 2 in Kombination mit Anspruch 3, wobei die Freilaufvorrichtung (6) an der Abtriebswelle des Hauptgetriebes (3) angeordnet ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (5) zur Anbindung der elektrischen Maschine (4) Teil eines zwischen dem Hauptgetriebe (3) und der zweiten Rotorwelle (2.2) angeordneten Zwischengetriebes (7) ist.
  6. Antriebsstrang nach Anspruch 2 in Kombination mit Anspruch 5, wobei die Freilaufvorrichtung (6) in dem Zwischengetriebe (7) angeordnet ist.
  7. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (5) zur Anbindung der elektrischen Maschine (4) Teil eines zwischen dem Hauptgetriebe (3) und der zweiten Rotorwelle (2.2) angeordneten Heckgetriebes (8) ist.
  8. Antriebsstrang nach Anspruch 2 in Kombination mit Anspruch 7, wobei die Freilaufvorrichtung (6) in dem Heckgetriebe (8) angeordnet ist.
  9. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (4) über eine Getriebestufe (9), umfassend zumindest ein erstes Zahnrad (9.1) und ein zweites Zahnrad (9.2), an die Welle (5) angebunden ist, wobei das erste Zahnrad (9.1) drehfest mit der Welle (5) verbunden ist, wobei das zweite Zahnrad (9.2) drehfest mit einer Rotorwelle (4.1) der elektrischen Maschine (4) verbunden ist.
  10. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptgetriebe (3) eine Kegelradstufe (10) mit einem ersten Kegelrad (10.1) und einem zweiten Kegelrad (10.2) aufweist, wobei das erste Kegelrad (10.1) koaxial zu einer Hauptrotationsachse (19) des Hauptgetriebes (3) angeordnet und drehfest mit einem Sammelrad (11) im Hauptgetriebe (3) verbunden ist, wobei das zweite Kegelrad (10.2) im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptrotationsachse (19) des Hauptgetriebes (3) angeordnet und antriebswirksam mit der zweiten Rotorwelle (2.2) verbunden ist.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (4) in einem intakten Zustand des Hauptgetriebes (3) im Generatorbetrieb betrieben wird, um elektrische Energie für ein elektrisches System des Luftfahrzeugs (100) zu generieren, wobei die elektrische Maschine (4) bei einem Leistungsausfall im Hauptgetriebe (3) im Motorbetrieb betrieben wird, um Antriebsleistung für die zweite Rotorwelle (2.2) zu generieren.
  12. Schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem Hauptrotor (101), einem Heckrotor (102) und einem Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102022212648.3A 2022-11-28 2022-11-28 Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug Pending DE102022212648A1 (de)

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