DE202013011452U1 - An aircraft which has no airfoil and which has a fan, a thrust vector controller with at least one pivotable exhaust nozzle and a frame - Google Patents

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Abstract

Luftfahrzeug, das keine Tragfläche hat und das ein Gebläse, eine Schubvektorsteuerung mit mindestens einer schwenkbaren Schubdüse und einen Rahmen hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug mindestens einen Hohlkörper besitzt, der eine Schubdüse mit dem Rahmen verbindet und durch den die Schubdüse Luft von dem Gebläse zugeführt bekommt.Aircraft that does not have a wing and that has a fan, a thrust vector control with at least one pivotable thrust nozzle and a frame, characterized in that the aircraft has at least one hollow body which connects a thrust nozzle to the frame and through which the thrust nozzle air from the fan gets fed.

Description

Bekannt sind Luftfahrzeuge, die eine einfache Schubvektorsteuerung mit vier oder mehr schwenkbaren Schubdüsen besitzen, die sowohl den Schub für den Auftrieb als auch für den Antrieb nach vorn liefern. Die Schubdüsen erhalten die Luft durch mindestens ein Mantelstromtriebwerk (englisch Turbofan) beziehungsweise Zweistromstrahltriebwerk. Bekannteste Beispiele für solche Luftfahrzeuge sind die Hawker Siddeley Harrier und die Dornier Do 31.Aircraft are known which have a simple thrust vector control with four or more swiveling thrusters which provide both thrust boost and propulsion thrust. The thrusters receive the air through at least one turbofan or twin jet engine. The most well-known examples of such aircraft are the Hawker Siddeley Harrier and the Dornier Do 31.

Bekannt ist auch ein vertikal startendes und landendes, unbemanntes Luftfahrzeug (englisch Vertical Take-Off and Landing Unmaned Aerial Vehicle (kurz VTOL UAV)), das im Grunde nur aus einem Mantelstromtriebwerk mit einer einfachen Tragfläche und vier schwenkbaren Schubdüsen besteht. Auch bei diesem Luftfahrzeug erhalten die Schubdüsen die Luft durch das MantelstromtriebwerkAlso known is a vertically-launching and landing, unmanned aerial vehicle (English Vertical Take-off and Landing Unmanned Aerial Vehicle (VTOL UAV short)), which basically consists of a turbofan engine with a simple wing and four pivoting thrusters. Also in this aircraft, the thrusters receive the air through the turbofan engine

Zudem sind Designstudien von fliegenden Automobilen bekannt, die in den Radhäusern schwenkbare Schubdüsen anstatt Räder haben.In addition, design studies of flying automobiles are known, which have swiveling thrusters in the wheel arches instead of wheels.

Ein Luftfahrzeug, das ein Gebläse, eine Schubvektorsteuerung mit mindestens einer schwenkbaren Schubdüse als Antrieb, einen Rahmen und zwischen einer Schubdüse und dem Rahmen einen länglichen Hohlkörper hat, aber keine Tragfläche besitzt, ist nicht bekannt.An aircraft which has a fan, a thrust vector control with at least one pivotable exhaust nozzle as a drive, a frame and between a discharge nozzle and the frame an elongate hollow body, but has no support surface, is not known.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Luftfahrzeug zu schaffen, das ähnliche Bauformen und Flugeigenschaften wie ein Multikopter aufweist, aber keinen drehenden, auf- und vortrieberzeugenden Rotor oder Propeller besitzt.The protection specified in claim 1 invention is to provide an aircraft that has similar shapes and flight characteristics as a multicopter, but has no rotating, up and vortrieberzeugenden rotor or propeller the problem.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in the protection claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht, das ein Luftfahrzeug ohne Tragflächen konstruiert werden kann, das ein Gebläse, eine Schubvektorsteuerung mit mindestens einer schwenkbaren Schubdüse, einen Rahmen und einen länglichen Hohlkörper besitzt, der eine Schubdüse mit dem Rahmen verbindet und durch den die Schubdüse mit Luft von dem Gebläse versorgt wird.With the invention it is achieved that an aircraft can be constructed without wings, which has a fan, a thrust vector control with at least one pivotable exhaust nozzle, a frame and an elongated hollow body which connects a thruster to the frame and through which the exhaust nozzle with air from the blower is supplied.

Insbesondere kann ein Luftfahrzeug mit 4 oder mehr in einer Ebene angeordneten, schwenkbaren und in alle Schwenkrichtungen wirkenden Schubdüsen konstruiert werden, die weiter von dem Rahmen und voneinander entfernt sind und mit denen durch die Mischung der Steuerbefehle jeder Schubvektor im Raum erreicht werden kann, sodass das Luftfahrzeug ähnliche Flugeigenschaften wie ein Quadrokopter beziehungsweise Multikopter aufweist. Da im Gegensatz zu Multikoptern der Auftrieb und der Vortrieb nicht durch rotierende Rotoren beziehungsweise Propeller erzeugt werden, ist auch keine Verletzungsgefahr durch solche Komponenten gegeben. Dieser Sicherheitsvorteil kann durch das Abdecken des auf/an dem Rahmen befestigten Gebläses oder des gesamten Antriebs mit einem Gehäuse noch zusätzlich gesteigert werden.In particular, an aircraft may be constructed having four or more in-plane pivotable thrust jets acting in all pivoting directions farther from the frame and away from each other, and by mixing the control commands to achieve each thrust vector in the space such that Aircraft similar flight characteristics as a quadrocopter or multicopter has. Since, in contrast to multicopters the buoyancy and propulsion are not generated by rotating rotors or propellers, no risk of injury is given by such components. This safety benefit can be further enhanced by covering the blower mounted on / on the frame or the entire drive with a housing.

Des Weiteren ist das Luftfahrzeug robuster gegenüber einem Anstoß an ein Hindernis oder einem Aufschlag auf einen Untergrund, da keine äußeren, rotierenden Bauelemente beschädigt werden können. Je nach Position des Antriebs oberhalb oder innerhalb eines Gehäuses wird auch weniger Lärm erzeugt.Furthermore, the aircraft is more robust against impact with an obstacle or impact on a ground, since no external rotating components can be damaged. Depending on the position of the drive above or within a housing less noise is generated.

Der Schutzanspruch 2 ermöglicht den Schwenkmechanismus (4) der Schubvektorsteuerung am Ende eines Hohlkörpers (3) zu befestigen, anstatt an dem Rahmen. Hierdurch sind unterschiedliche Konstruktionsweisen des Luftfahrzeuges möglich.The protection claim 2 allows the pivot mechanism ( 4 ) of the thrust vector control at the end of a hollow body ( 3 ), rather than on the frame. As a result, different construction methods of the aircraft are possible.

Der Schutzanspruch 3 ermöglicht den Schwenkmechanismus (4) der Schubvektorsteuerung an/in dem Rahmen beziehungsweise dem Gehäuse (2) zu befestigen, anstatt am Ende eines Hohlkörpers (3). Hierdurch sind unterschiedliche Konstruktionsweisen des Luftfahrzeuges möglich.The protection claim 3 allows the pivot mechanism ( 4 ) the thrust vector control on / in the frame or the housing ( 2 ), instead of at the end of a hollow body ( 3 ). As a result, different construction methods of the aircraft are possible.

Der Schutzanspruch 4 vereinfacht die Bauweise eines Luftfahrzeuges indem aus einem Hohlkörper und einer Schubdüse ein einziges Bauelement (6) gebildet wird. Der Schutzanspruch 4 ermöglicht auch verschiedene Ausführungen mit besonderen Eigenschaften eines solchen Einzelbauteils (6) herzustellen, was ansonsten nur schwer oder sogar gar nicht möglich ist.The protection claim 4 simplifies the construction of an aircraft by a hollow body and a discharge nozzle a single component ( 6 ) is formed. The protection claim 4 also allows different versions with special properties of such a single component ( 6 ), which is otherwise difficult or even impossible.

Der Schutzanspruch 5, Schutzanspruch 6 und Schutzanspruch 7 ermöglicht die Konstruktion des Luftfahrzeuges mit unterschiedlichen Hohlkörpern, die jeweils für verschiedene Einsatzzwecke vorteilhafter sind, wie zum Beispiel beim Transportieren oder/und Parken.The protection claim 5, protection claim 6 and claim 7 protection allows the construction of the aircraft with different hollow bodies, which are each advantageous for different purposes, such as transporting and / or parking.

Der Schutzanspruch 8 erlaubt die Konstruktion eines Luftfahrzeuges, das einen tragflächenähnlichen, länglichen Hohlkörper besitzt, der in den entsprechenden Stellungen Auftrieb erzeugen kann. Hierdurch kann das Luftfahrzeug im Flugbetrieb energieeffizienter bewegt werden.The protection claim 8 allows the construction of an aircraft which has a wing-like, elongated hollow body, which can generate buoyancy in the appropriate positions. This allows the aircraft to be moved more energy efficiently during flight operations.

Der Schutzanspruch 3 und Schutzanspruch 8 erlauben zusammengenommen, dass ein tragflächenähnlicher Hohlkörper wie ein Pendelruder zum steuern des Luftfahrzeuges eingesetzt werden kann (siehe auch 5 und 7).The protection claim 3 and protection claim 8 allow together that a wing-like hollow body such as a pendulum rudder for controlling the aircraft can be used (see also 5 and 7 ).

Der Schutzanspruch 9 erlaubt die Konstruktion eines Luftfahrzeuges mit Querrudern, die entweder für eine besonders agile Steuerung oder/und aufgrund einer bestimmten Konstruktionsform des Luftfahrzeuges benötigt werden.The protection claim 9 allows the construction of an aircraft with ailerons, which are needed either for a particularly agile control and / or due to a particular design of the aircraft.

Der Schutzanspruch 10 ermöglicht das Luftfahrzeug mit einem Gehäuse zu konstruieren, das je nach Konstruktionsvariante zum einen der Bordelektronik, dem Gebläse oder/und dem gesamten Antrieb Schutz gegen äußere mechanische Einwirkungen, wetterbedingte Einflüsse, wie zum Beispiel Regen, als auch Schmutz bietet, als auch zum anderen eine mit dem Luftfahrzeug in Kontakt geratene Person vor gefährlichen Bauelementen schützt. Zudem kann ein Gehäuse zur Dämmung von Geräuschen dienen, die durch den Antrieb erzeugt werden.The protection claim 10 makes it possible to construct the aircraft with a housing that offers depending on the design variant for one of the on-board electronics, the blower and / or the entire drive protection against external mechanical effects, weather-related influences such as rain, as well as dirt, as well on the other hand protects a person in contact with the aircraft from dangerous components. In addition, a housing can serve for the insulation of noise generated by the drive.

Der Schutzanspruch 11, Schutzanspruch 12, Schutzanspruch 13, Schutzanspruch 14 und Schutzanspruch 15 ermöglicht das Luftfahrzeug mit verschiedenen Leitwerken zu konstruieren.The protection claim 11, protection claim 12, protection claim 13, protection claim 14 and protection claim 15 allows to construct the aircraft with different tail units.

Der Schutzanspruch 16, Schutzanspruch 17 und Schutzanspruch 18 spezifiziert verschieden Gebläsetypen.The protection claim 16, protection claim 17 and protection claim 18 specifies various types of blower.

Der Schutzanspruch 19, Schutzanspruch 20 und Schutzanspruch 21 spezifiziert verschiedene Antriebstypen für das Gebläse.The protection claim 19, protection claim 20 and protection claim 21 specifies various types of drive for the fan.

Der Schutzanspruch 22 spezifiziert eine besondere Schubdüse, die in einer bestimmten Weise geschwenkt wird und somit weitere Konstruktionsweisen des Luftfahrzeuges.The protection claim 22 specifies a special exhaust nozzle, which is pivoted in a certain way and thus further construction of the aircraft.

Der Schutzanspruch 23 ermöglicht die ferngesteuerte Kontrolle des Luftfahrzeuges.The protection claim 23 allows remote control of the aircraft.

Der Schutzanspruch 24 ermöglicht die autonome Kontrolle des Luftfahrzeuges.The protection claim 24 allows the autonomous control of the aircraft.

Der Schutzanspruch 25, Schutzanspruch 26 und Schutzanspruch 27 erlaubt das Luftfahrzeug auf verschiedene Weisen mit Energie zu versorgen.The protection claim 25, protection claim 26 and protection claim 27 allows the aircraft in various ways to provide energy.

Ausführungsbeispieleembodiments

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 7 erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention will be described with reference to 1 to 7 explained. Show it:

1 Luftfahrzeug erste Ausführung (Draufsicht) 1 Aircraft first version (top view)

2 Luftfahrzeug erste Ausführung (Seitenansicht) 2 Aircraft first version (side view)

3 Luftfahrzeug erste Ausführung (Seitenansicht) 3 Aircraft first version (side view)

4 Luftfahrzeug zweite Ausführung (Draufsicht) 4 Aircraft second version (top view)

5 Luftfahrzeug zweite Ausführung (Seitenansicht) 5 Aircraft second version (side view)

6 Luftfahrzeug zweite Ausführung (Seitenansicht) 6 Aircraft second version (side view)

7 Luftfahrzeug zweite Ausführung (Vorderansicht). 7 Aircraft second version (front view).

In der 1, 2 und 3 ist ein Luftfahrzeug 1 mit Rahmen und Gehäuse 2, länglichem Hohlkörper 3, Schwenkmechanismus 4 und schwenkbarer Schubdüse 5 dargestellt. Die erste gezeigte Ausführung besitzt insgesamt vier längliche Hohlkörper 3, die fest mit dem Rahmen verbunden sind, und vier Schubdüsen 5, die jeweils mit einem Hohlkörper 3 durch einen Schwenkmechanismus 4 verbunden sind.In the 1 . 2 and 3 is an aircraft 1 with frame and housing 2 , oblong hollow body 3 , Swivel mechanism 4 and swiveling exhaust nozzle 5 shown. The first embodiment shown has a total of four elongated hollow body 3 , which are firmly connected to the frame, and four thrusters 5 , each with a hollow body 3 by a pivoting mechanism 4 are connected.

Die 2 zeigt das Luftfahrzeug aus 1 im Flugmodus mit nach hinten geschwenkten Schubdüsen 5 von der Seite.The 2 shows the aircraft 1 in flight mode with thrusters swung backwards 5 of the page.

Die 3 zeigt das Luftfahrzeug aus 1 im Schwebemodus mit nach unten geschwenkten Schubdüsen 5 von der Seite.The 3 shows the aircraft 1 in the floating mode with downwardly pivoted thrusters 5 of the page.

In der 4, 5, 6 und 7 ist ein Luftfahrzeug 1 mit Rahmen und Gehäuse 2, Schwenkmechanismus 4 und schwenkbares Bauelement 6 dargestellt. Die zweite gezeigte Ausführung besitzt insgesamt vier schwenkbare Bauelemente 6, die jeweils aus einem auftrieberzeugenden Hohlkörper und einer Schubdüse bestehen, die nahtlos ineinander übergehen.In the 4 . 5 . 6 and 7 is an aircraft 1 with frame and housing 2 , Swivel mechanism 4 and pivoting component 6 shown. The second embodiment shown has a total of four pivotal components 6 , each consisting of a drive-generating hollow body and a thrust nozzle, which merge seamlessly into each other.

Die 5 zeigt das Luftfahrzeug aus 4 im Flugmodus mit nach hinten geschwenkten Bauelementen 6 von der Seite.The 5 shows the aircraft 4 in flight mode with components swung backwards 6 of the page.

Die 6 zeigt das Luftfahrzeug aus 4 im Schwebemodus mit nach unten geschwenkten Bauelementen 6 von der Seite.The 6 shows the aircraft 4 in hover mode with down-tilted components 6 of the page.

Die 7 zeigt das Luftfahrzeug aus 4 im Flugmodus mit nach hinten geschwenkten Bauelementen 6 von der Vorderseite.The 7 shows the aircraft 4 in flight mode with components swung backwards 6 from the front.

Claims (27)

Luftfahrzeug, das keine Tragfläche hat und das ein Gebläse, eine Schubvektorsteuerung mit mindestens einer schwenkbaren Schubdüse und einen Rahmen hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug mindestens einen Hohlkörper besitzt, der eine Schubdüse mit dem Rahmen verbindet und durch den die Schubdüse Luft von dem Gebläse zugeführt bekommt.An aircraft which has no aerofoil and which has a fan, a thrust vector controller with at least one pivotable exhaust nozzle and a frame, characterized in that the aircraft has at least one hollow body connecting a thruster to the frame and through which the exhaust nozzle gets air supplied from the fan. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper so mit einer Schubdüse und dem Rahmen verbunden ist, dass nur die Schubdüse schwenkbar ist und nicht der Hohlkörper.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the hollow body is connected to a discharge nozzle and the frame, that only the exhaust nozzle is pivotable and not the hollow body. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper so mit einer Schubdüse und dem Rahmen verbunden ist, dass beide zusammen schwenkbar sind.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the hollow body is connected to a thrust nozzle and the frame, that both are pivotable together. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nahtlos in eine Schubdüse übergeht.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the hollow body merges seamlessly into a discharge nozzle. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper einziehbare ist.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the hollow body is retractable. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper teleskopartig zusammenschiebbar ist.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the hollow body is telescopically collapsible. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper faltbare ist.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the hollow body is foldable. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper eine Form besitzt, die Auftrieb erzeugt, wenn das Luftfahrzeug vorwärts fliegt.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the hollow body has a shape that generates lift when the aircraft is flying forward. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein Querruder besitzt, das an dem Hohlkörper befestigt ist.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the aircraft has an aileron, which is attached to the hollow body. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein Gehäuse besitzt, das an dem Rahmen befestigt wird.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the aircraft has a housing which is fixed to the frame. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein Normalleitwerk mit einem Seitenleitwerk, das eine feststehende Seitenflosse mit einem beweglichen Seitenruder hat, sowie einem Höhenleitwerk, das eine Höhenflosse mit einem beweglichen Höhenruder hat, besitzt.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft has a normal with a rudder, which has a fixed fin with a movable rudder, and a horizontal stabilizer, which has a vertical fin with a movable elevator owns. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein Normalleitwerk mit einem Seitenleitwerk, das eine feststehende Seitenflosse mit einem beweglichen Seitenruder hat, sowie einem Höhenleitwerk, das ein Pendelruder hat, besitzt.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft has a Normalleitwerk with a rudder, which has a fixed fin with a movable rudder, and a horizontal stabilizer, which has a pendulum rudder has. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein T-Leitwerk besitzt.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the aircraft has a T-tail. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein V-Leitwerk besitzt.Aircraft according to protection Claim 1, characterized in that the aircraft has a V-tail. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug ein Doppelleitwerk besitzt.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the aircraft has a double track. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein Axialgebläse ist.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the fan is an axial fan. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein Zentrifugalgebläse ist.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the fan is a centrifugal fan. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein Tangentialgebläse ist.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the fan is a tangential fan. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse durch mindestens einen elektrischen Motor angetrieben wird.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the fan is driven by at least one electric motor. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse durch mindestens einen Verbrennungsmotor angetrieben wird.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the fan is driven by at least one internal combustion engine. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse durch mindestens eine Turbine angetrieben wird.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the fan is driven by at least one turbine. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schubdüse mit einem 3-Drehgelenk-Lager-Modul (englisch 3-Bearing Swivel Module (kurz 3BSM)) geschwenkt wird. Aircraft according to protection Claim 1, characterized in that the at least one exhaust nozzle with a 3-pivot bearing module (English 3-Bearing Swivel Module (short 3BSM)) is pivoted. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug durch ein ferngelenktes Steuerungssystem kontrolliert wird.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft is controlled by a remote-controlled control system. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug durch ein autonomes Steuerungssystem kontrolliert wird.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft is controlled by an autonomous control system. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug einen kontaktbasierten Anschluss zu einer externen Stromversorgung bietet.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft offers a contact-based connection to an external power supply. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug eine drahtlose Stromversorgung auf der Basis der Induktion bietet.Aircraft according to protection claim 1, characterized in that the aircraft has a wireless power supply based on the induction offers. Luftfahrzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug eine drahtlose Stromversorgung auf der Basis der Laserstrahlung bietet.Aircraft for protection claim 1, characterized in that the aircraft provides a wireless power supply based on the laser radiation.
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