DE2506974C3 - Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge - Google Patents
Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge und RaumfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung.betrifft eine Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge v.nd Raumfahrzeuge wäh-
rend der Flugphase beziehungswc se während des Start-, Lande- und Notlandevorganges.
Für den Auftrieb eines Flugzeuges ist das Profil der Tragflügel und deren Anstellwinkel von ausschlaggebender
Bedeutung. Mit dem Anstellwinkel steigen die *0 Auftriebsbeiwerte bis zu einer bestimmten Höchstgrenze
an. Wird diese kritische Höchstgrenze überschritten, so fallen die Auftriebsbeiwerte rasch wieder ab, bis
schließlich das Flugzeug in dem überzogenen Zustand absackt.
Ferner sind diese bei Tragflügeln erzielten Höchstwerte des Auftriebes verhältnismäßig klein und
erfordern daher große Tragflügel und sehr hohe Mindestgeschwindigkeiten beim Fliegen, Starten und
Landen. Diese hohen Mindestgeschwindigkeiten benötigen wieder überaus lange Start- und Landebahnen und
sind beim Starten und Landen außerdem gefährlich. Etwa 70% aller Flugunfälle in der Verkehrsluftfahrt
ereignen sich laut Statistik beim Starten und 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, unterhalb dieser Mindestgeschwindigkeiten heute ein Flugzeug weder abheben noch landen kann.
Beim Start sind es die durch den hohen Auflagcrdruck μ
der Laufräder vom Fahrgestell hervorgerufenen Reibungskräfte, welche das Abheben des Flugzeuges so
erschweren und ungewöhnlich lange Anlaufstrecken auf den Startbahnen erfordern. Beim Landevorgang wiederum
sind die in Betracht kommenden Widerstandskräfte im Vergleich zu den bremsenden Kräften beim
Start verhältnismäßig klein, so daß bei den heutigen hohen Landegeschwindigkeiten sehr große Auslaufwege
und kilomeierlange Landebahnen erforderlich sind.
Bekannt sind zur Erzielung eines zusätzlichen Auftriebes sogenannte Vorflügelklappen, und Flügelendklappen
sowie das Ausblasen bzw. Umlenken von Gasstrahlen an der Profil- oder Flügelhinterkante
mittels Strömungsklappen in eine schräg abwärts gerichtete Strömung, welche Einrichtungen jedoch
nicht für eine wesentliche Verringerung der hohen Mindestgeschwindigkeiten ausreichend sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unterhalb des Rumpfes und der Tragflügel von Luftfahrzeugen
und Raumfahrzeugen ein oder mehrere Luftkissen mit einem starken Auftrieb zu bilden, die durch Fortbewegung
und durch den relativen Gegenwind beim Starten, Landen und während des Fluges zur Wirkung kommen,
wobei eine wesentliche Verringerung der Mindestgeschwindigkeiten erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslaßöffnungen beziehungsweise Düsen unter
dem Rumpf und/oder unter den Tragflügeln derart angeordnet sind, daß die ausgeblasene Strömung von
Luft, Gasen und Dämpfen der relativen Anströmrichtung des Flugwindes entgegengesetzt ist und/oder daß
die Start- und Landebahnen als mulden- oder rinnenförmige Kanäle am Boden mit einer Breite ausgebildet
sind, die größer ist als die Flügelspannweite des Flugobjektes.
Als weitere Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zum Ausblasen der Luftströmung
Gebläse unterhalb des Rumpfes und/oder der Tragflügel vorgesehen sind, die Umgebungsluft von rückwärts
ansaugen, und daß die ausgeblasene Strömung von Luft, Gasen und Dämpfen nach vorn parallel zur Unterseite
vom Rumpf und/oder der Tragflügel gerichtet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß mittels der Gegenstromvorrichtungen
und durch die mulden- oder rinnenförmige Ausbildung der Start- und Landebahnen, zusammen
oder einzeln für sich, eine wesentliche Auftriebssteigerung und dadurch eine Verringerung der hohen
Mindestgeschwindigkeiten erzielt wird. Es werden dadurch kürzere Start- und Landestrecken benötigt.
Durch den erhöhten Auftrieb können die Tragflügel bedeutend kleiner gehalten und auf diese Weise größere
Fluggeschwindigkeiten während des Reisefluges erzielt werden, was auch für die Raumfahrt von großer
Bedeutung ist.
Der durch die Gegenstromvorrichtungen erzielte erhöhte Auftrieb ermöglicht das Fliegen in bisher noch
nicht erreichbaren Höhen. Die mit der Erfindung erzielten Auftriebskräfte und kleineren Mindestgeschwindigkeiten
eignen sich vorteilhaft auch für Start, Flug und Landung von Raumfahrzeugen.
Der Pilot kann bei Bedarf, z. B. während des Fluges, bei drohender Gefahr, bei Notlandungen, beim Eintritt
in den luftverdünnten Raum und vor dem Eintritt in die Umlaufbahn bei Raumfahrzeugen, die unter den
Tragflügeln und unter dem Rumpf befindlichen Gegenstromvorrichtungen einschalten, um den Auftrieb zu
steigern.
Der erhöhte Bodenauftrieb wirkt auf den rinnenförmigen 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 mittelbar die Reibungskraft und
somit der Rollwiderstand verringert, so daß ein rasches Abheben ermöglicht wird. Anlaufzeit und Anlaufweg
werden so vorteilhaft verkürzt.
Durch das von den Gegenstromvorrichtungen unter
Rumpf und Tragflügeln erfolgte Abblasen bzw. Ansaugen werden ein oder mehrere Luftkissen gebildet, die
vorteilhaft einen starken Auftrieb nicht nur unter den Tragflügeln, sondern auch unter dem Rumpf hervorrufen,
somit unter dem größten Teil des Flugobjektes.
Von Vorteil ist auch das erfindungsgemäße Abblasen bzw. Ansaugen der Gegensiiomvorrichtungen beim
gleichzeitigen Ste-len oder Landen auf rinnenförmigen
Bahnen, wodurch das kombinierte Zusammenwirken mehrerer Luftkissen eine ungewöhnlich große Auftriebssteigerung
unter dem gesamten Flugobjekt hervorgerufen wird, um so mehr das Entweichen der zwischen Flugobjekt und Rinne abgeblasenen und
gestauten Luftmassen in der Rinne erschwert ist.
Auf den heutigen Start- und Landebahnen sind die Flugzeuge oft kilometerweit ohne Schutz den Winden
und Böen frei ausgesetzt, während die Flugzeuge und Raumfahrzeuge in der Talsohle der mulden- oder
rinnenförmigen Start- und Landebahnen der Erfindung gegen Seitenwinde besser geschützt sind.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung ^ind in
den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
F i g. 1 ist ein Flugzeug im Aufriß und
Fig.2 im Grundriß dargestellt, bei dem unter den
Tragflügeln 6 zu beiden Seiten des Rumpfes 7 je ein Gebläse 4 eingebaut ist. Diese Gebläse 4 sind mit einer
Rohrleitung verbunden, an der mehrere Düsen 9 im rückwärtigen Bereich unter den Tragflügeln 6 nebeneinander
symmetrisch angebracht sind, welche die von den Gebläsen 4 von rückwärts angesaugte Luft entsprechend
Pfeil 3, nach vorn entsprechend Pfeil 1 abblasen. Ferner befindet sich unter dem Rumpf 7 im rückwärtigen
Bereich desselben ein Gebläse 8, das von rückwärts Luft (Pfeil 5) ansaugt und diese mittels der Düsen 9 nach
vorn (Pfeil 2) abbläst.
Das Abblasen nach vorn kann je nach Bedarf parallel zur Unterseite von Tragflügeln und Rumpf erfolgen.
Anstelle der Ciebläse 4,8 können auch Druckbehälter,
z. B. Tanks für komprimierte bzw. flüssige Luft oder Gase, verwendet werden, die mit den Düsen 9
entsprechend verbunden werden.
Die nach vorn und entgegengesetzt zur relativen Anströmrichtung (Pfeil 20) des Flugwindes durch die
Gegenstromvi>rrichtungen abgeblasene Luft staut sich
infolge der Gegenströmung und bildet einen starken Auftrieb erzeugende Luftkissen unter Tragflügeln 6 und
Rumpf 7.
In Fig. 3 ist eine rmnenförmige Start- oder
Landebahn 15, 16 im Querschnitt gezeigt, deren Boden kreisbogenför.nig mit dem Radius R ausgebildet ist,
wodurch ein verstärkter Auftrieb in Bodennähe beim Starten und Landen erzielt wird.
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 Luftfahrzeug mit stark
herabgesetzter Landegeschwindigkeit aufsetzt.
Fig.4 zeigt eine ebene Landebahn 14 im Längsschnitt.
Das Starten und Landen mil Hilfe der Gegenstromvorrichtungen kann auch auf herkömmlichen
Flugplätzen und Pisten erfolgen.
Fig. 5 zeigt ein Raumfahrzeug vor und beim
Landeanflug von oben gesehen. Seine extrem hohe Geschwindigkeit wird vor der Landung durch Umschalten
der Triebwerke 19 nach vorn oder durch besondere Bremsmotoren auf eine kleinere Landegeschwindigkeit
abgebremst. Unterhalb des Rumpfes 7 befinden sich im rückwärtigen Teil desselben die als Gegenstromvorrichtung
wirkenden Gebläse 8, welche die von rückwäi ts angesaugte Luft (Pfeil 5) mittels Düsen 9 nach vorn
(Pfeil 2) abblasen.
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 6 in rinnenförmigen
Bahnen gestaute Luft (Pfeil 23, F i g. 3) kann seitlich nicht so leicht entweichen als bei ebenen Bahnen, was
auch zur Verstärkung des Bodenauftriebes beiträgt.
Fig.6 zeigt eine rinnenförmige S i'tbahn 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 durch den erhöhten Auftrieb, der durch die rinnenförmige Ausbildung der
Startbahn hervorgerufen wird, stark verringert.
Beim Start und während des Fluges können die Gebläse 8 der Gegenstromvorrichtung iingeschaltet
werden, um eine zusätzliche Erhöhung des Auftriebes zu erzielen.
In Fig. 7 ist eine rinnenförmige Landebahn 16 im Querschnitt mit einem landenden Raumgleiter dargestellt.
Durch die als Gsgenstromvorrichtung wirkenden Gebläse 4 wird Luft von rückwärts angesaugt und nach
vorn abgeblasen. Der Boden dieser Landebahn 16 ist in der Mitte eben und zu beiden Seiten kreisbogenförmig
ausgeführt.
Die rinnenförmige Ausbildung einer Start- oder Landebahn 15,16 hat eine Verstärkung des BodenefleTctes
zu Folge. Diese Erscheinung läßt sich theoretisch wie folgt erklären. 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
Auftriebes sind senkrecht zur Bodenfläche gerichtet und wirken daher bei ebener Landebahn lotrecht nach oben.
Wird nun die Landebahn rinnenförmig, z. B. im Querschnitt gesehen kreisbogenförmig vertieft, ausgebildet,
so verlaufen dann die senkrecht zur Bodenfläche gerichteten Kraftlinien 10 (Fig. 7) nicht mehr lotrecht
nach oben, sondern radial in Richtung zum Mittelpunkt M der kreisbogenförmigen Vertiefung. Es tritt somit
eine Verdichtung der Kraftlinien 10 ein und damit eine Verstärkung des Bodenauftriebes. Je kleiner der Radius
R der kreisbogenförmigen Vertiefung ist, desto größer wird dann die Verdichtung der Kraftlinien 10 und
dadurch auch der Auf.rieb in Bodennähe.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge
und Raumfahrzeuge während der Flugphase beziehungsweise während des Start-, Lande-
und Notlandevorganges mit in der rückwärtigen Hälfte auf der Unterseite des Flugobjekts angeordneten
Auslaß-Öffnungen, aus denen Gase unter das Flugobjekt ausblasbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslaß-Öffnungen beziehungsweise Düsen (9) unter dem Rumpf (7) und/oder unter
den Tragflügeln (6) derart angeordnet sind, daß die ausgeblasene Strömung von Luft, Gasen und
Dämpfen der relativen Anströmrichtung (Pfeil 20) des Flugwindes entgegengesetzt ist und/oder daß
die Start- und Landebahnen als mulden- oder rinnenförmige Kanäle (15, 16) am Boden mit einer
Breite ausgebildet sind, die größer ist als die Flügelspannweite des Flugobjektes.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daS zum Ausblasen der Luftströmung Gebläse (4, S)· unterhalb des Rumpfes (7) und/oder
der Tragflügel (6) vorgesehen sind, die Umgebungsluft von rückwärts ansaugen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeblasene Strömung von
Luft, Gasen und Dämpfen nach vorn parallel zur Unterseite vom Rumpf (7) und/oder von den
Tragflügeln (6) gerichtet ist.
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- 1975-02-19 DE DE2506974A patent/DE2506974C3/de not_active Expired
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