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Start-, Flug- und Landehilfen.
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Die Erfindung betrifft Start-, Flug- und Landehilfen für Flugzeuge,
sowie für Flugeinrichtungen der Raumfahrt.
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Für den Auftrieb eines Flugzeuges ist das Profil der Tragflügel und
deren Anstellwinkel von ausschlaggender Bedeutung. Mit den Anstellwinkel steigen
die Auftriebsbeiwerte bis zu einer bestimmten Höchstgrenze an. Wird diese kritische
Höchstgrenze überschritten, so fallen die Auftriebsbeiwerte rasch ab, bis schliesslich
das flugzeug in den überzogenen Zustand absackt.
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Ferner sind die bei Tragflügeln erzielten Höchstwerte des Auftriebes
verhältnismässig klein und erfordern daher grosse Tragflächen und sehr hohe iindestgeschwindigkeiten
bein Fliegen, Starten und Landen. Diese hohen Mindestgeschwindigkeiten benötigen
jeder überaus lange Start- und Landebahnen und sind beim Starten und Landen gefährlich.
Etwa 7G Vo aller Flugzeugungfälle in der Verkehrsluftfahrt ereignen sich laut Statistik
beiil Starten unc Landen. Dabei sind doch beide Flugphasen im Verhältnis zur Gesamtreise
von nur ganz kurzer Dauer. aber sie spielen sich bei viel zu hohen Mindestgeschwindigkeiten
ab, unter denen heute ein Flugzeug weder abheben noch landen kann0 Beim Start sind
es die durch den hohen Auflagerdruck der Laufräder vom Fahrgestell hervorgerufenen
Reibungskräfte, welche das abheben des Flugzeuges so erschweren und ungewöhnlich
lange Anlaufstrecken auf den Startbahnen erfordern. Bei] Landevorgang wiederum sind
die in Betracht kommenden ;iderstandskräfte im Vergleich zu den bremsenden Kräften
beim Start verhältnismässig klein, so dass bei den heutigen hohen Landegeschwindigkeiten
sehr grosse auslaufwege und kilometerlange Landebahnen erforderlich sind.
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Zur Erzielung eines zusätzlichen Auf triebes werden heute sogenannte
Vorflügel-Klappen und Flügelendklappen verwendet, die jedoch für eine wesentliche
Verringerung der hohen Mindestgeschwindigkeiten nicht ausreichend sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bisherigen Auftrieb
wesentlich zu steigern und dadurch eine kleinere iindestgeschwindigkeit während
des Fluges, beim Starten und Landen zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Gegenstromvorrichtungen
(4,8) beim Flugobjekt aus Düsen oder Offnungen (9), die zwischen vorn und rückwärts
im mittleren Bereich und/oder im Bereich der rückwärtigen Hälfte der Tragflügel
(6) und/oder des Rumpfes (7) unterhalb derselben angeordnet sind, nach vorn Luft,
Gase, Dämpfe odgl.(l,2) unter die Tragflügel bezw.
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unter den Rumpf abblasen, dass auf den Start- und Landebahnen (13,14,15,16)
künstlich ein Aufwind erzeugt wird, indem aus Düsen oder Öffnungen (9), die im Boden
der Start- und Landebahnen angeordnet sind, nach oben Luft, Gase, Dämpfe odgl.(lO)
abgeblasen werden, dass die Start- und Landebahnen (15,16) rinnen- oder muldenförmig
ausgebildet sind, dass vorstehende Aierkmale miteinander kombiniert oder auch nur
einzelne davon entsprechend für Start, Flug und Landung verwendet werden.
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Als weitere Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
Luftströme, Gase, Dämpfe odglO(10) durch Düsen oder Mffnungen (9) im Boden von Start-
und Landebahnen (13,14,15,16) derart schräg oder radial (R) nach oben abgeblasen
werden, dass eine nach oben zunehmende Verdichtung der Strömung und damit eine Verstärkung
des Auf triebes in Bodennähe erzielt wird, dass künstlich ein thermischer Aufwind
auf Start- und Landebahnen (13,14,15,16) gebildet wird, indem aus Düsen oder Öffnungen
(9), die im Boden der Start- und Landebahnen angeordnet sind, erwärmte Luftströme,
Gase, Dämpfe odgl.(10) nach oben abgeblasen werden, dass chemische Erzeugnisse wie
Schaum, künstlicher Schnee, verflüssigte Gase udgl. durch Düsen oder oeffnungen
(9) im Boden von
Landebahnen (14,16) nach oben (10) abgeblasen werden,
dass das Abblasen der Luftströme, Gase, Dämpfe odgl.(l,2) nach vorn und dessen Stärke
vom Flugobjekt aus gesteuert wird, während das Abblasen nach oben (10) vom Boden
der Start- und Landebahnen (13,14,15,16), sowie dessen Stärke und Temperatur vom
Flugobjekt, vom Kontrollturm oder von anderer Stelle aus ferngesteuert wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen hauptsächlich darin,
dass mittels der Gegenstromvorrichtungen, durch den künstlichen Aufwind auf den
Start- und Landebahnen und durch die rinnen- oder muldenförmige Ausbildung derselben,
zusammen oder einzeln für sich eine wesentliche Auftriebssteigerung und dadurch
eine Verringerung der Kindestgeschwindigkeit erzielt wird.
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Es werden dadurch kürzere Start- und Landestrecken benötigt.
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Durch den erhöhten Auftrieb können die Tragflächen bedeutend kleiner
gehalten und auf diese ifeise grössere Fluggeschwindigkeiten erzielt werden, was
auch für die Raumfahrt von Bedeutung ist. Der durch die Gegenstromvorrichtungen
erzielte erhöhte Auftrieb ermöglicht das Fliegen in sehr grossen Höhen. Die mit
der Erfindung erzielten Auftriebskräfte und kleineren Mindestgeschwindigkeiten eignen
sich auch für Start, Flug und Landung von Flugeinrichtungen der Raumfahrt.
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Der Pilot kann bei Bedarf z.B. während des Fluges, bei drohender Gefahr,
bei Notlandungen, beim Eintritt in den luftverdünnten Raum usw., die unter den Tragflügeln
und unter dem Rumpf befindlichen Gegenstromvorrichtungen einschalten, um den Auftrieb
zu steigern. Durch Fernsteuerung kann er einen künstlichen Aufwind auf der Landebahn
hervorrufen, wodurch der Bodenauftrieb verstärkt wird. Ausserdem kann bei Landungen
oder Notlandungen ein Schaumteppich auf der Landebahn durch Fernsteuerung vom Piloten
oder vom Kontrollturm aus errichtet werden. Die Flugsicherheit wird auf diese Weise
erhöht.
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Der erhöhte Bodenauftrieb wirkt auf den Start- und Landebahnen wie
eine Art Luftkissen, wodurch das Starten und Landen weitgehend erleichtert wird.
Beim Starten wird durch den erhöhten Bodenauftrieb der Auflagerdruck der Räder vom
Fahrgestell stark
herabgesetzt und nittelbar die Reibungskraft und
sonit der dollwiderstand verringert, so dass ein rasches Abheben emroglicht wird.
Anlaufzeit und Anlaufweg werden so vorteilhaft verkürzt.
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Die nacb oben abgeblasenen erwärmten Luftströtne auf den Start und
Landebahnen ergeben nicht nur einen thermischen Auftrieb, sondern sie wirken auch
infolge ihrer bei der Erhitzung hervorgerufenen Trockenheit nebelauflösend, wodurch
die Sicht bei Nebel auf den Start- und Landebahnen verbessert wird.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
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ns zeigen: Fig. 1 ein Flugzeug im Aufriss und in Fig. 2 dasselbe im
Grundriss, bei de unter den Tragflügeln (6) zu beiden Seiten je ein Gebläse (4)
eingebaut ist. Diese Gebläse sind mit einer Rohrleitung verbunden, an der mehrere
Düsen (9) im rückwärtigen Bereich unter den Tragflügeln nebeneinander symmetrisch
angebracht sind, welche die von den Gebläsen von rückwrts angesaugte Luft (3) nach
vorn (1) abblasen. Ferner befindet sich unter dem Rumpf (7) im rüchwärtigen Bereich
desselben ein Gebläse (8), das von rückwärts Luft (5) ansaugt und diese mittels
der Düsen (9) nach vorn (2) abbläst, Das Abblasen nach vorn kann je nach Bedarf
parallel zur Unterseite von Tragflügeln und Rumpf oder schräg nach unten (2 Fig.5)
oder nach oben oder schräg nach rechts oder links erfolgen, an Stelle der Geblase
(4,8) können auch Druckbehälter z.B.
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Tanks für komprimierte bezw. flüssige Luft, Gase udgl.
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verwendet werden, die mit den Düsen (9) entsprechend verbunden werden0
Die nach vorn und entgegengesetzt zum Flugwind (20) durch die Gegenstromvorrichtungen
abgeblasene Luft (1,2) staut sich infolge der Gegenströmung unter Tragflügeln und
Rumpf und ruft dadurch eine wesentliche Auftriebssteigerung und kleinere L-inde
stgeschwind igkei t beim Flugzeug hervor.
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Fig. 3 eine ebene Startbahn (13) mit einem startenden Flugzeug im
Zuerschnitt, bei der zu beiden Seiten elektrisch angetriebene Gebläse (11) mit Überhitzern
für warmluft unterirdisch eingebaut sind. Von diesen Linrichtungen wird mittels
eines Rohrleitungsnetzes (12) Kalt- oder iiarmluft unter die Startbahn (15) geleitet
und mittels Düsen (9) nach oben (10) abgeblasen, so dass ein Aufwind über der Startbahn
erzeugt wird, der von Piloten drahtlos oder vom Kontrollturm gesteuert werden kann.
Das Abblasen der Kalt- oder darrluft (10) kann bei Start- und Landebahnen lotrecht
oder auch schräg nach oben erfolgen.
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Durch den künstlich erzeugten Aufwind erhalt das startende Flugzeug
einen erhöhten Auftrieb, der den Auflagerdruck der Räder vom Fahrgestell herabsetzt
und dadurch mittelbar den Rollwiderstand beim Anfahren verringert und so einen kurzen
und schnellen Start ermöglicht.
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Fig. 4 eine rinnenförmige Startbahn (15) im Querschnitt, deren Boden
kreisbogenförmig mit dem Radius R ausgebildet ist, wodurch ein verstärkter uftrieb
in Bodennähe beim Starten und Landen erzielt wird. Der Boden kann auch elliptisch
oder nach anderen Kurven geformt sein, oder in der Ijitte eben und seitlich gebogen
oder gerade ausgeführt sein.
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Eine weitere Steigerung des Auftriebes wird durch das radiale Abblasen
von -,armluft (10) nach oben mittels der Düsen (9) erzielt, wodurch ein starker
Aufwind entsteht, der Auftrieb erzeugt. Zusammen ergeben diese Auftriebskräfte eine
Verringerung des Rollwiderstandes beim Starten und damit eine wesentliche Verkürzung
des Anlaufweges und der Anlaufzeit, sowie eine Verringerung der LLindestgeschwin
digkeit beim Starten.
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Analog wie die Startbahn (15) im Querschnitt wäre auch die rinnenförmige
Landebahn (16) auszuführen. Der verstärkte Auftrieb in Bodennähe wirkt dann wie
ein Luftkissen, auf dem das landende Flugzeug mit stark herabgesetzter Landegeschwindigkeit
aufsetzt,
Fig. 5 eine ebene Landebahn (14) im Längsschnitt, bei
der aus Düsen (9) fiarmluft (10) senkrecht oder auch schräg nach oben dem landenden
Flugzeug entgegen abgeblasen wird, wodurch der Bodenauftrieb verstärkt wird. Ausserdem
kann mittels der Gebläse (4,8) der Gegenstromvorrichtungen, die unterhalb im rückwärtigen
Bereich der Tragflügel und des Rumpfes angebracht sind, Luft (1,2) nach vorn abgeblasen
werden. Nachdem diese Luftströmungen (1,2) entgegengesetzt zum Flugwind gerichtet
sind, stauen sich diese unter Tragflügeln und Rumpf und rufen dadurch einen verstärkten
Auftrieb hervor. Das Starten und Landen mit Hilfe der Gegenstromvorrichtungen kann
auch auf herkömmlichen Flugplätzen und Pisten erfolgen, Fig. 6 eine ebene Landebahn
(14) von oben gesehen mit einem landenden VerkehrsflugzeugO Die Landebahn-Itiittellinie
wird hier wie üblich durch Unterflurlampen (17) markiert, so wie die Seitenränder
der Landebahn durch hintereinander angeordnete Lampen (18). Im Boden der Aufsetzzone
(14) sind erfindungsgemäss mit Öffnungen versehene Platten angebracht, unter denen
sich die Düsen (9) befinden, welche Kalt- oder Warmluft (10) nach oben durch die
Öffnungen der Platten abblasen. Anstatt Platten können auch Gitter, gelochte Bleche
odglO im Boden eingesetzt werden0 Das Abblasen von trockener Warmluft (10) nach
oben wirkt auch nebelauflösend, wodurch die Sicht bei Nebel auf der Landebahn verbessert
wird0 Auf der Landebahn (14) können auch chemische Stoffe (10) für die Errichtung
von Schaumteppichen udgl. durch Düsen oder Öffnungen (9) nach oben abgeblasen werden,
indem an das zugehörige Rohrleitungsnetz Druckbehälter mit den flüssigen oder gasförmigen
Stoffen angeschlossen werden.
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Es können auf diese Weise auf der Landebahn (14) auch Notlandungen
vorgenommen werden0 Der in der Aufsetzzone erzeugte Aufwind (10), sowie das Abblasen
von chemischen Stoffen udgl. wird drahtlos vom Piloten oder vom Kontrollturm aus
ferngesteuert.
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Fig. 7 ein Raumfahrzeug vor und beim Landeanflug von oben gesehen.
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Seine extrem hohe Geschwindigkeit wird vor der Landung durch Umschalten
der Triebwerke (19) nach vorn oder durch besondere Bremsmotoren auf eine kleinere
Landegeschwindig keit abgebrenst. Unterhalb des Rumpfes (7) befinden sich im rückwärtigen
Teil desselben die als Gegenstromvorrich tung wirkenden Gebläse (8), welche die
von rückwärts angesaugte Luft (5) mittels Düsen (9) nach vorn (2) abblasen.
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Die Tragflügel (6) sind mit Rücksicht auf die extrem hohen Geschwindigkeiten
nach vorn spitz zulaufend, lang gezogen und mit sehr kleinen Spannweiten ausgebildet.
Die unter den Tragflügeln in rinnenförmigen Bahnen gestaute Luft (23 Fig.4) kann
seitlich nicht so leicht entweichen als bei ebenen Bahnen (Fig.3), was auch zur
Verstärkung des Bodenauftriebes beiträgt.
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Fig. 8 eine rinnenförmige Startbahn (15) im Längsschnitt mit einem
startenden Raumfahrzeug. Für den Start sowie für den Flug im Luftraum sind Düsentriebwerke
(19) und für den Flug im Weltraum Raketentriebwerke (21) vorgesehen. Der Rollwiderstand
wird erfindungsgemäss durch den künstlich erzeugten Aufwind stark verringert, der
durch das Abblasen von :;warm oder Kaltluft (10) nach oben entsteht. Hinzu kommt
noch der erhöhte Auftrieb, der durch die rinnenförmige Ausbildung der Startbahn
hervorgerufen wird.
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Beim Start und während des Fluges können die Gebläse (8) der Gegenstromvorrichtung
eingeschaltet werden, um eine zusätzliche Erhöhung des auftriebs zu erzielen.
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Fig. 9 eine rinnenförmige Landebahn (16) im Querschnitt mit einem
landenden Raumgleiter. Durch die als Gegenstromvorrichtung wirkenden Gebläse (4)
wird Luft von rückwärts angesaugt und nach vorn abgeblasen. Der Boden dieser Landebahn
ist in der Mitte eben und zu beiden Seiten kreisbogenförmig ausgeführt. Beiderseits
der Landebahn sind elektrisch angetriebene Gebläse (11) vorgesehen, die mittels
eines unterirdischen Rohrleitungsnetztes (12) Viarm- oder Kaltluft
unter
die Landebahn leiten und diese dann aus Düsen (9) radial nach oben abblasen. Die
radial abgeblasene Luft verdichtet sich dann etwas höher zu einer mehr oder weniger
lotrechten Luftströmung, die infolge der Verdichtung eine wesentliche Verstärkung
des Bodenauftriebes ergibt. Das Abblasen der Kalt- oder warmluft (10) kann auch
von Anfang an lotrecht nach oben erfolgen, um eine Verstärkung des Bodenauftriebes
zu erzielen.
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Analog können durch die Düsen oder dffnungen (9) im Boden der Landebahn
(16), die erfindungsgemäss auch eben ausgeführt sein kann (Fig.6), auch chemische
Stoffe, insbesondere solche für Schaumteppiche (24) für Notlandungen oder als Landehilfen
für flugzeuge und Raumfahrzeuge abgeblasen werden. Anderseits können für das Starten
und Landen die rinnen- oder muldenförmigen Bahnen (15,16) auch ohne das Abblasen
von Kalt- oder Warmluft (10) vorgesehen werden.
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Die rinnenförmige Ausbildung einer Start- oder Landebahn hat eine
Verstärkung des Bodenauftriebes zur Folge. Diese Erscheinung lässt sich theoretisch
wie folgt erklären.
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Bei Segelflugzeugen kann man eine erhebliche Verringerung der Sinkgeschwindigkeit
beim Landen in Nähe des Erdbodens beobachten, was bekanntlich auf den in Bodennähe
auftretenden Bodenauftrieb zurückzuführen ist. Die Kraftlinien dieses Auftriebs
sind senkrecht zur Bodenfläche gerichtet und wirken daher bei ebener Landebahn lotrecht
nach oben0 Wird nun erfindungsgemäss die Bahn rinnenförmig zoBo im Querschnitt gesehen
kreisbogenförmig vertieft ausgebildet, so verlaufen dann die senkrecht zur Bodenfläche
gerichteten Kraftlinien nicht mehr lotrecht nach oben, sondern radial in Richtung
zum Mittelpunkt (M) der kreisbogenförmigen Vertiefung0 Es tritt somit eine Verdichtung
der Kraftlinien ein und damit eine Verstärkung des Bodenauftriebes. Je kleiner der
Radius (R) der kreisbogenförmigen Vertiefung ist, desto grösser wird dann die Verdichtung
der Kraftlinien und dadurch auch der Auftrieb in Bodennähe.