DE2506974C3 - Vorrichtung zur Auftriebserhöhung für Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge - Google Patents

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 Patentansprüche:

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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