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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Starten und Landen von Fluggeräten, zum Anheben von bodennahen Schwebefahrzeugen u. dgl. unter Verwendung von Druckluft, wobei in einem Druckluftkanal ein oder mehrere verstellbare Profile vorgesehen sind.
Es ist bereits der Entwurf eines Flugzeuges mit einem Hubgebläse bekannt, bei dem das Flugzeug für Senkrechtstart und-landung mit einem Kanal in den Tragflächen oder im Rumpf versehen ist, in welchem ein Gebläse angeordnet ist, das durch diesen Kanal Luft nach unten drückt und den Auftrieb für das Flugzeug schafft. Eine derartige Ausführung bringt jedoch insofern Nachteile mit sich, als durch diesen Kanal, welcher beispielsweise die sonst geschlossene Fläche der Tragflächen des Flugzeuges unterbricht, störende Luftströmungen beim Gleitflug entstehen, die nicht nur einen besonderen Flugwiderstand erzeugen, sondern auch das Flugverhalten selbst ungünstig beeinflussen.
Des weiteren ist es bereits bekannt, bei vertikal startenden und landenden Schnellflugzeugen Schwenkdüsentriebwerke vorzusehen, welche beim Start in eine annähernd vertikale Stellung gebracht werden, worauf sie dann durch langsame Schwenkung auch eine Fahrgeschwindigkeit dem Flugzeug erteilen und im Flugzustand dann in horizontaler Richtung arbeiten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass derartige Möglichkeiten noch mit wesentlichen Nachteilen behaftet sind. Diese liegen einerseits darin, dass die Start- und Landebahnen sehr gut gebaut sein müssen, damit sie nicht durch den nach unten austretenden Düsenstrahl beschädigt werden. Ferner können dadurch auch Beschädigungen am Flugzeug selbst, wie beispielsweise an den Fahrwerken usw. auftreten.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil liegt darin, dass die nach unten strömenden heissen Verbrennungsgase aufsteigen und an der Oberseite des Düsentriebwerkes wieder angesaugt werden.
Dadurch kann beispielsweise eine überhitzung des Düsentriebwerkes auftreten, so dass wieder ein wesentlicher Nachteil gegeben ist. Ferner ist anzuführen, dass diese Massnahmen sehr seitenwind-und wetterempfindlich sind, was häufig zu Start- und Landeschwierigkeiten führen wird. Es ist ferner bekannt, im Bereich eines Flügels eines Flugzeuges einen durchgehenden Kanal vorzusehen, in welchem ein Zylinder mit axial verlaufenden Schlitzen vorgesehen ist. Die Luft wird durch die Rotation des Zylinders von oben her angesaugt und mit einer entsprechenden Geschwindigkeit nach unten bewegt. Durch Luftleitorgane kann eine entsprechende Richtung des ausströmenden Luftstromes erzielt werden.
Die zwischen den Schlitzen im Zylinder verbleibenden Teile sind wohl annähernd flügeiförmig ausgestaltet, wobei sie jedoch an der Vorderseite scharfkantig abgeschrägt sind, so dass sie die umgebende Luft weiterbefördern können nach Art einer Schaufel. Diese Flügelprofile bringen aber keine Auftriebskräfte mit sich.
Es sind ferner beschaufelte, umlaufende Strömungsmaschinen, z. B. Gebläse-Hubtriebwerke bekannt, bei denen es im wesentlichen um eine Strömungsmaschine sowie um ein Hubgebläse geht. Die Strömungsmaschine ist aus einer Gasturbinenanlage gebildet, welche eine Welle antreibt. Das äussere Gehäuse kann dabei das äussere Gehäuse einer Gebläseleitung sein, in welcher ein die Welle antreibendes Gebläse angeordnet ist. Durch die Abgase der Gasturbine wird eine weitere, frei drehbare Turbine angetrieben, welche mit der Welle des Hubgebläses in Verbindung steht. Zur Erzielung einer möglichst verlustfreien Umleitung des Abgasstromes sind Luftleitorgane vor und hinter dieser Turbine angeordnet. Diese dienen jedoch nur zur Umlenkung des Abgasstromes von der Gasturbine. Diese Umlenkorgane sollen und werden keine Auftriebskräfte erzielen.
Der Auftrieb wird erst durch das Gebläse bewirkt.
Auch ist es bekannt, in einem Flügelprofil eines Flugzeuges ein Gebläse mit annähernd vertikaler Achse anzuordnen. Dieses Gebläse bewirkt den direkten Auftrieb des Flugzeuges.
Es ist ferner eine Anordnung zum Umlenken von Luft- oder Gasstrahlen bekannt, wobei unabhängig vom Druckerzeuger eine Umlenkung der Druckluft erfolgt. Diese Vorrichtung hat aber den Zweck, einen schon erzeugten Druckluftstrom vertikal zum Boden ausströmen zu lassen. Der zu diesem Zweck vorgesehenen Klappe kommt einerseits die Aufgabe zu, bei einem Start des Flugzeuges die erzeugte Druckluft nach unten abzulenken, damit eine entsprechende Hubkraft für den Senkrechtflug erzeugt wird. Anderseits soll aber diese Klappe bei dem normalen Flug eine solche Lage einnehmen, dass sie möglichst keinen Widerstand innerhalb des Druckluftkanals bringt. Dies ist aber durch die besondere Form der Klappe (bogenförmig) nicht möglich und es werden sich daher unbedingt Wirbel in der Strömung bilden.
Es ist wohl vorgesehen, dass im Unterschallbereich die Klappe eine gekrümmte Form erhält, während für den überschallbereich die Klappe die Form eines überschallprofils annehmen muss, doch sind auch dann noch entsprechende Schwierigkeiten gegeben, da ja auch die Lagerstellen und die Betätigungseinrichtungen entsprechend dem überschallproblem ausgeführt sein müssen.
Wenn diese Luftklappe nur einen geringen Winkel mit der Horizontalen einschliesst, so wird es durchaus vorkommen, dass an der Oberseite der Klappe ein Unterdruck entsteht, wobei jedoch durch die ungünstige Form der Klappe kaum Auftriebskräfte oder aber in ungenügender Grösse entstehen. Dies geht schon daraus hervor, dass der grösste Anstellwinkel der Klappe, wenn also die Luftklappe zum Anschlag an eine Ummantelung gebracht wird, den maximalen Auftrieb in vertikaler Richtung mit sich bringt. In dieser Stellung bildet sich jedoch infolge des Druckluftstromes kein Unterdruck mehr an der Rückseite der Klappe, da ja praktisch überhaupt der Druckluftkanal abgesperrt ist und sich diese Klappe in diesem Falle als Schieber auswirkt.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zu schaffen, die konstruktiv einfach zu gestalten ist, die besonders wirkungsvoll und trotzdem ungefährlich arbeitet. Erfindungsgemäss wird dazu
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vorgeschlagen, dass die Profile als Ünterschall-Tragflügelprofile ausgebildet sind, wobei über und unter den Tragflügelprofilen zur freien Atmosphäre führende Leitungen in den Druckluftkanal münden.
Gemäss der Erfindung ist also vorgesehen, in einem Druckluftkanal eines oder mehrere Unterschall-Tragflügelprofile vorzusehen. Es ist allgemein bekannt, dass, falls ein Tragflügel mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt wird, oder der feststehende Flügel mit einer entsprechenden Geschwindigkeit angeblasen wird, eine Hubkraftresultierende entsteht, die bei guten Flügelprofilen nahezu senkrecht auf der Bewegungsrichtung steht. Diese Resultierende wird zerlegt in den Auftrieb und in den Widerstand. Bei der Erfindung wird also die übliche Vorgangsweise bei einem Luftfahrzeug umgekehrt, wobei hier einem stehenden Tragflügelprofil, das also in einem Druckluftkanal innerhalb des Flugzeuges eingebaut ist, ein Druckluftstrom zugeführt, wobei dieser Druckluftstrom eine entsprechende Geschwindigkeit aufweist.
Es entstehen dadurch wie bei üblichen Flugzeugen unter dem Tragflügelprofil ein überdruck und über dem Flügelprofil ein Unterdruck.
Somit wird also auf das Tragflügelprofil eine entsprechende Auftriebskraft ausgeübt, welche auf das Fluggerät bzw. das bodennahe Schwebefahrzeug übertragen wird. Da ausserdem über und unter dem Tragflügelprofil zur freien Atmosphäre führende Leitungen vorgesehen sind, ergeben sich hier zusätzliche Strömungen, welche den Auftrieb unterstützen. So ergibt sich über dem Tragflügelprofil ein Unterdruck, welcher ein Ansaugen eines Luftstromes von oben her bewirkt. Durch den überdruck unter dem Flügelprofil wird teilweise Druckluft durch die andere Leitung und eine entsprechende Öffnung an die freie Atmosphäre abgegeben.
Bei der Ausführung gemäss der Erfindung bleibt das Tragflügelprofil in einer entsprechend gewählten Anstellung, da durch diesen Druckluftkanal nicht zusätzlich der Vorschub des Fluggerätes bewirkt werden soll. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist also vorwiegend zum Starten und Landen bzw. zum Anheben von Fluggeräten vorgesehen.
Deshalb kann hier auch ein Unterschall-Tragflügelprofil verwendet werden, welches einen maximalen Auftriebsbeiwert aufweist.
In konstruktiv einfachster Weise und ohne grossen Sach- und Steuerungsaufwand kann daher eine Einrichtung zum Starten und Landen von Fluggeräten bzw. zum Anbeben von bodennahen Schwebegeräten geschaffen werden.
Der Aufbau der Einrichtung ist einfach und robust und daher besonders widerstandsfähig. Es ist nur ein sehr geringer Wartungsaufwand erforderlich, ausserdem ist die Einrichtung betriebssicher, zuverlässig und besitzt eine lange Lebensdauer durch die wenigen beweglichen Teile.
Die Herstellung und Entwicklung der erfindungsgemässen Einrichtung ist dadurch insbesondere begünstigt, dass die verwendeten Teile schon bekannt und erprobt sind, was ein minimales Entwicklungsrisiko, sowohl finanziell als auch zeitlich, darstellt. Insbesondere sind auch bereits die besten Flügelformen mit dem grössten Auftriebswert bekannt und können daher verwendet werden.
Vor dem Drucklufterzeuger sind immer annähernd gleichbleibende Druck- und Strömungsverhältnisse gegeben, weil dieser stationär angeordnet sein kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung verleiht einem Fahrzeug, insbesondere einem Flugzeug, grosse Wendigkeit und eine besondere Präzision beim Zielanflug und beim Start. Ein erfindungsgemäss ausgestattetes Fluggerät oder Schwebefahrzeug kann daher auf Boden jeglicher Beschaffenheit und sogar starker Neigung gestartet und gelandet bzw. benutzt werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist in bezug auf den Anschaffungspreis sowie die Betriebskosten wesentlich billiger als alle bekannten Einrichtungen für den Senkrechtstart von Flugzeugen. Ausserdem muss als wesentlicher Vorteil die geringe Lärmerzeugung bei einem Start oder einer Landung hervorgehoben werden.
In der nachstehenden Beschreibung wird an Hand der Zeichnungen die Erfindung noch näher erläutert, doch soll diese nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt sein. Es zeigen : Die Fig. l und 2 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Einrichtung ; Fig. 3 zwei hintereinander geschaltete Einrichtungen entsprechend der Ausführung nach Fig. l.
In Fig. l ist ein Körper schematisch dargestellt, welcher einen durchgehenden Druckluftkanal--2--
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Unterseite bogenförmig ausgestaltet ist.
Es ist vorgesehen, das Tragflügelprofil um eine senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufende Achse --16-- schwenkbar auszugestalten, so dass je nach Hubkraftbedarf oder je nach der bestimmten Strömungsgeschwindigkeit im Druckluftkanal die günstigste Wirkung erzielt werden kann. Beim übergehen vom Vertikal- zum Horizontalflug ist eine solche Verstellung besonders vorteilhaft, da ja in diesem Stadium lediglich noch das Fluggerät in der erreichten Höhe gehalten werden soll, bis nach Erreichen einer bestimmten Fluggeschwindigkeit die Flügel des Flugzeuges diese Funktion übernehmen, so dass also keine zusätzliche
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Schubkraft mehr erforderlich ist, um das Fluggerät noch weiter nach oben zu bewegen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel durchdringt der Druckluftkanal-2--den Körper--l-- annähernd S-förmig. Dabei sind die Eingangs- und die Ausgangsöffnungen --6 bzw. 7-des Druckluftkanals --2-- an zwei gegenüberliegenden Flächen des Körpers --1--, vorzugsweise an der Ober- und Unterseite, vorgesehen. Durch diese besondere Massnahme ist eine gedrungene Bauweise des Körpers --1-- möglich, was insbesondere bei Anordnung von mehreren solcher Körper von besonderem Vorteil ist. Gleichfalls ist dadurch auch der Einbau in den Rumpf bzw. bei Grossflugzeugen in die Tragflächen eines Fluggerätes ohne besondere Schwierigkeiten möglich.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l ist gezeigt, dass die Mündungsöffnungen-8, 9-der Leitungen --4, 5--am Druckluftkanal--2--annähernd der Tiefe des tragflügelprofils --3-- entsprechen. Dadurch pflanzt sich der gesamte entstandene Unterdruck bzw. der überdruck in die Leitungen--4 und 5--fort, ohne dass durch diese Mündungsöffnungen bereits Verluste erzielt werden. Es ist dabei auch von Vorteil, dass die Leitungen--4, 5--annähernd parallel zu ihren Mündungsöffnungen --8,9-- am Druckluftkanal --2-weggeführt sind. Dies bringt ebenfalls weitere Möglichkeiten in der konstruktiven Gestaltung, da durch die Gesamtkonzeption keine grossen Materialanhäufungen gegeben sind, so dass die erfindungsgemässen Körper einen für den Flugzeugbau wichtigen, leichten Aufbau besitzen.
Die zur freien Atmosphäre weisenden
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11--der Leitungen--4, 5--sindMündungsöffnung --10-- nach oben hin besitzt, wogegen die den überdruck abführende Leitung--5--ihre Mündungsöffnung--11-nach unten hin besitzt. Dadurch ist die grösstmögliche Ausnutzung des Unter- bzw. überdruckes gewährleistet, da an der Mündungsöffnung-10--in vertikaler Richtung Luft angezogen wird, wogegen durch die Mündungsöffnung --11-- in vertikaler Richtung ein Luftstoss unter überdruck abgegeben wird. Dadurch ergibt sich auch die vorteilhafte Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind im Druckluftkanal --2'-- Luftleitbleche --12-- vorgesehen, wobei es zweckmässig ist, wenn diese zumindest mit ihrem Endbereich einen spitzen Winkel mit der Unterseite des Tragflügelprofils --3'-- einschliessen. Dadurch kann das Tragflügelprofil--3'--noch stärker beaufschlagt werden, so dass ein noch grösserer Wirkungsgrad erzielt werden kann. Es ist dabei zweckmässig, wenn auch die
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In den Rahmen der Erfindung fällt natürlich auch die Ausführung, den Druckluftkanal--2, 2'--mit durchlaufenden Luftleitblechen zu versehen, so dass eine gleichmässige Beaufschlagung des Tragflügelprofils --3, 3'-- und eine gleichmässige Weiterführung des Luftstromes zu einem eventuell folgenden Element gewährleistet ist. Dies könnten beispielsweise lamellenartige Luftleitbleche sein, die jeweils im geringen Abstand voneinander, der Krümmung des Druckluftkanals--2, 2'--folgend in den Körper-l--eingebaut sind.
Weiters ist es denkbar, an der Ausgangsmündung--7--des Druckluftkanals--2--des letzten Körpers einer Baureihe besondere Luftleitbleche vorzusehen, die mancherlei Zwecke erfüllen können. Auch ohne solche Luftleitbleche an der Ausgangsöffnung --7-- kann durch die auftretende Druckluft eine Schubkraft erzielt werden, was bei vertikalem Austreten zu einer zusätzlichen Hilfe für das Abheben des Flugzeuges wird. Ein besonderer Vorteil der Anordnung von Luftleitblechen an der Ausgangsöffnung --7-- liegt jedoch darin, dass die aus dem Druckluftkanal--2--austretende Luft in eine entsprechende Richtung umgelenkt werden kann.
Dies kann sich besonders wirkungsvoll beim übergang vom Senkrecht- in den Normalflug auswirken, da dadurch zusätzlich eine in schräger Richtung geführte Schubkraft erzielt wird, die zur Beschleunigung des Fluggerätes beiträgt. Beispielsweise bei bodennahen Schwebefahrzeugen nach Art von Luftkissenfahrzeugen können durch diese Anordnung eines Luftleitbleches selbst die Fortbewegung bewerkstelligt werden. Durch entsprechende Verstellmöglichkeiten der Luftleitbleche kann auch eine Stabilisierung eines Flugzeuges bei starkem Seitenwind erzielt werden.
In Fig. 3 sind zwei Körper--l--nach Fig. l übereinander angeordnet, wobei die Körper gegenseitig um 1800 versetzt sind. Dadurch werden jeweils eine Ausgangsöffnung des Druckluftkanals des einen Körpers mit der Eingangsöffnung des Druckluftkanals des nächstfolgenden Körpers gekuppelt. Durch diese Massnahme kann die noch verbleibende Energie der Druckluft einem weiteren Körper zugeführt werden, welcher wieder die gleiche Wirkung zeigt.
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Atmosphäre führenden Leitungen--4, 5--in Sammelleitungen zusammengefasst sind, welche in annähernd lotrechter oder waagrechter Richtung verlaufen und nach oben bzw. nach unten hin geschlossen sind.
Dadurch entstehen nur zwei Wirkungsöffnungen auf beiden Seiten der Körper, u. zw. einmal die Druckluft ausführende Sammelleitung und einmal jene Sammelleitung, in welcher ein Unterdruck herrscht. Da diese Sammelleitungen jeweils diagohal zueinander versetzt sind, wird zusätzlich ein Stabilitätsausgleich erzielt, so dass keinesfalls ein schräges bzw. ungleichmässiges Abheben eintreten kann. Die Sammelleitungen können auch an die Oberfläche des Flugzeugrumpfes geführt werden, wo relativ grossflächig und gleichmässig verteilt die Druckluft ausströmen bzw.
Luft eingesaugt werden kann.
Um die Wirkung aneinandergereihter Körper noch vergrössern zu können, kann vorgesehen werden, dass ein oder mehrere Drucklufterzeuger zwischen die Körperreihen eingeschaltet sind. Dadurch kann die ursprünglich zugeführte Druckluft wieder beschleunigt werden.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, mehrere solcher Körper nebeneinander anzubringen. In einem solchen Fall würde der Druckluftkanal annähernd geradlinig durch den Körper hindurchführen. Diese Körper können in einfacher oder mehrfacher Ausfertigung in den Rumpf und/oder die Tragflächen eines Flugzeuges eingelassen sein. Dadurch entstehen überhaupt keine Flugwiderstände, da beispielsweise auch nach dem Start entsprechende Klappen vorgeschoben werden könnten. Es können auch mehrere Körper in Form von Hubgondeln zusammengebaut und an den Tragflächen eines Flugzeuges angebracht werden. Es ist auch durchaus möglich, ein oder mehrere Elemente in die Karosserie bodennaher Schwebefahrzeuge oder eines andern Fahrzeuges einzubauen.
Ein weiteres Einsatzgebiet liegt darin, dass ein oder mehrere Körper in den Rumpf eines flügellosen Fluggerätes eingebaut sind. Beispielsweise würde sich dieser Körper als Ersatz für einen Rotor bei Hubschraubern anbieten, so dass lediglich noch Antriebsmittel für eine Vorwärtsbewegung vorgesehen werden müssten.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung ist die Verwendung von einfachen, massiven Teilen bei der Konstruktion möglich. Es sind sehr wenig bewegliche Teile vorhanden (mit der Ausnahme des eventuell schwenkbar ausgestalteten Tragflügelprofils). Es ist daher keine Störanfälligkeit gegeben, sondern eine sehr grosse Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit. Ausserdem ist ein sehr grosser Wirkungsgrad gegeben, da die optimalen Möglichkeiten der Flügelformen, des Anstellwinkels und der Kanalquerschnitte ausgeschöpft werden können. Der Wirkungsgrad ist insofern auch sehr hoch, weil keine störenden Luftkräfte auftreten, die beispielsweise normalerweise an den Tragflügeln von Flugzeugen entstehen. Ausserdem ist Allwetterfähigkeit gegeben. Auch in bezug auf die Sicherheitsvorkehrungen ist die Erfindung von besonderem Vorteil, da wie schon erwähnt, hier z.
B. keine rezirkulierenden heissen Gasstrahlen auftreten, weil hier keine Verbrennungsgase ausgestrahlt werden.
Ausserdem ergibt sich durch die Erfindung insofern ein Vorteil, als der Start wesentlich leiser vor sich gehen kann, als dies bei andern Hubtriebwerken der Fall ist, da die Druckbelastung pro Flächeneinheit ausserhalb des Körpers wesentlich geringer ist. Auch die aerodynamischen Interferenzen zwischen Zelle und Hubsystem sowie Bodeneffekte werden dutch die geringe Druckbelastung sehr günstig ausfallen.
Durch die Erfindung werden also wesentliche Vorteile und ein besonderer Fortschritt auf dem Gebiet von senkrecht startenden und landenden Fluggeräten sowie bei bodennahen Schwebefahrzeugen nach Art von Luftkissenfahrzeugen od. dgl. geschaffen. Die Vorteile liegen sowohl in wirtschaftlicher, in technischer als auch in wirkungsmässiger Hinsicht vor.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Starten und Landen von Fluggeräten, zum Anheben von bodennahen
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dgl.flügelprofile (3,3') ausgebildet sind, wobei über und unter den Tragflügelprofilen (3,3') zur freien Atmosphäre führende Leitungen (4,5) in den Druckluftkanal (2) münden.
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The invention relates to a device for starting and landing aircraft, for lifting hovering vehicles close to the ground and the like. Like. Using compressed air, one or more adjustable profiles being provided in a compressed air channel.
It is already known the design of an aircraft with a lifting fan, in which the aircraft is provided for vertical take-off and landing with a channel in the wings or in the fuselage, in which a fan is arranged that presses air down through this channel and the Creates lift for the aircraft. However, such a design has disadvantages insofar as this channel, which, for example, interrupts the otherwise closed surface of the aircraft's wings, creates disruptive air currents during gliding, which not only create a special flight resistance, but also have an unfavorable effect on the flight behavior itself.
Furthermore, it is already known to provide swivel jet engines for high-speed aircraft taking off and landing vertically, which are brought into an approximately vertical position during take-off, whereupon they then give the aircraft a travel speed by slowly pivoting and then work in the horizontal direction in flight. However, it has been found that such possibilities still have significant disadvantages. On the one hand, these are due to the fact that the runways have to be very well built so that they are not damaged by the jet escaping downwards. Furthermore, damage to the aircraft itself, such as the landing gear, etc., can occur as a result.
Another major disadvantage is that the downwardly flowing hot combustion gases rise and are sucked in again at the top of the jet engine.
This can result in overheating of the jet engine, for example, so that there is again a significant disadvantage. It should also be noted that these measures are very sensitive to crosswinds and weather, which will often lead to take-off and landing difficulties. It is also known to provide a continuous channel in the area of a wing of an aircraft, in which a cylinder with axially extending slots is provided. The air is sucked in from above by the rotation of the cylinder and moved downwards at a corresponding speed. A corresponding direction of the outflowing air flow can be achieved by means of air guiding elements.
The parts remaining between the slots in the cylinder are almost wing-shaped, but they are bevelled with sharp edges on the front side so that they can convey the surrounding air further like a shovel. However, these wing profiles do not bring any lift forces with them.
There are also bladed, rotating turbomachines such. B. blower lift engines are known in which it is essentially a turbo machine and a lift fan. The turbomachine is formed from a gas turbine system that drives a shaft. The outer housing can be the outer housing of a fan line in which a fan driving the shaft is arranged. The exhaust gases from the gas turbine drive another freely rotatable turbine, which is connected to the shaft of the lifting fan. To achieve a diversion of the exhaust gas flow with as little loss as possible, air guiding elements are arranged in front of and behind this turbine. However, these only serve to deflect the exhaust gas flow from the gas turbine. These deflecting members should and will not achieve any lifting forces.
The buoyancy is only brought about by the fan.
It is also known to arrange a fan with an approximately vertical axis in a wing profile of an aircraft. This fan creates the direct lift of the aircraft.
Furthermore, an arrangement for deflecting air or gas jets is known, the compressed air being deflected independently of the pressure generator. The purpose of this device, however, is to let a compressed air flow already generated flow out vertically to the ground. The flap provided for this purpose has, on the one hand, the task of deflecting the compressed air generated downwards when the aircraft takes off, so that a corresponding lifting force is generated for vertical flight. On the other hand, however, this flap should assume such a position during normal flight that it brings as little resistance as possible within the compressed air channel. However, this is not possible due to the special shape of the flap (arched) and therefore eddies will necessarily form in the flow.
Provision is made for the flap to have a curved shape in the subsonic area, while the flap must assume the shape of a supersonic profile for the supersonic area, but there are still corresponding difficulties, since the bearing points and the actuating devices are designed according to the supersonic problem have to.
If this air flap encloses only a small angle with the horizontal, it will certainly happen that a negative pressure is created on the top of the flap, although the unfavorable shape of the flap hardly creates any buoyancy forces or the size is insufficient. This can already be seen from the fact that the greatest angle of attack of the flap, i.e. when the air flap is brought to the stop against a casing, brings with it the maximum lift in the vertical direction. In this position, however, as a result of the flow of compressed air, there is no longer any negative pressure on the rear of the flap, since the compressed air channel is practically blocked at all and this flap acts as a slide in this case.
The invention has now set itself the task of creating a device which is structurally simple to design, which is particularly effective and nevertheless works safely. According to the invention, this becomes
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proposed that the profiles are designed as subsonic airfoil profiles, with lines leading to the free atmosphere opening into the compressed air channel above and below the airfoil profiles.
According to the invention, provision is therefore made for one or more subsonic airfoil profiles to be provided in a compressed air duct. It is generally known that if a wing is moved at a certain speed, or if the fixed wing is blown at a corresponding speed, a lifting force result occurs which, with good wing profiles, is almost perpendicular to the direction of movement. This resultant is broken down into lift and drag. In the invention, the usual procedure for an aircraft is reversed, with a compressed air flow being fed to a vertical airfoil profile, which is therefore installed in a compressed air duct within the aircraft, this compressed air flow having a corresponding speed.
As in conventional aircraft, this creates an overpressure under the wing profile and a negative pressure above the wing profile.
Thus, a corresponding lift force is exerted on the wing profile, which is transmitted to the aircraft or the hovering vehicle close to the ground. Since lines leading to the free atmosphere are also provided above and below the airfoil profile, additional flows arise here which support the lift. This creates a vacuum above the airfoil, which causes an air flow to be sucked in from above. Due to the overpressure under the wing profile, compressed air is partially released through the other line and a corresponding opening to the free atmosphere.
In the embodiment according to the invention, the airfoil profile remains in a correspondingly selected position, since this compressed air channel is not intended to additionally cause the aircraft to advance. The device according to the invention is therefore primarily intended for taking off and landing or for lifting aircraft.
Therefore, a subsonic airfoil profile can also be used here, which has a maximum lift coefficient.
A device for starting and landing aircraft or for attaching hovering devices close to the ground can therefore be created in a structurally simple manner and without great material and control effort.
The structure of the device is simple and robust and therefore particularly resistant. Only very little maintenance is required, and the device is operationally safe, reliable and has a long service life thanks to the few moving parts.
The manufacture and development of the device according to the invention is particularly favored by the fact that the parts used are already known and tested, which represents a minimal development risk, both financially and in terms of time. In particular, the best wing shapes with the greatest lift value are already known and can therefore be used.
In front of the compressed air generator, there are always almost constant pressure and flow conditions, because it can be arranged in a stationary manner.
The device according to the invention gives a vehicle, in particular an airplane, great maneuverability and particular precision when approaching a target and when taking off. An aircraft or floating vehicle equipped according to the invention can therefore be started and landed or used on the ground of any nature and even on a steep incline.
The device according to the invention is significantly cheaper in terms of purchase price and operating costs than all known devices for vertical take-off of aircraft. In addition, the low noise generation during take-off or landing must be emphasized as a major advantage.
In the following description, the invention is explained in more detail with reference to the drawings, but it is not intended to be restricted to the examples given. They show: FIGS. 1 and 2 two different exemplary embodiments of a device according to the invention; FIG. 3 shows two devices connected in series corresponding to the embodiment according to FIG.
In Fig. 1 a body is shown schematically, which has a continuous compressed air channel - 2--
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Underside is designed arc-shaped.
It is provided that the airfoil profile is designed to be pivotable about an axis --16-- running perpendicular to the direction of flow, so that the most favorable effect can be achieved depending on the lifting force requirement or depending on the specific flow velocity in the compressed air duct. When moving from vertical to horizontal flight, such an adjustment is particularly advantageous, since at this stage only the aircraft should be held at the height reached until the wings of the aircraft take over this function after a certain flight speed has been reached, so that no additional
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More thrust is required to move the aircraft further up.
In the embodiment shown, the compressed air channel 2 - penetrates the body - 1 - approximately in an S-shape. The inlet and outlet openings --6 and 7 - of the compressed air channel --2-- are provided on two opposite surfaces of the body --1--, preferably on the top and bottom. This special measure enables the body to have a compact construction --1--, which is particularly advantageous when several such bodies are arranged. At the same time, installation in the fuselage or, in the case of large aircraft, in the wings of an aircraft is possible without any particular difficulties.
In the embodiment according to Fig. 1 it is shown that the orifices -8, 9-of the lines -4, 5 - on the compressed air channel - 2 - correspond approximately to the depth of the wing profile --3--. As a result, the entire resulting negative pressure or the overpressure is propagated into the lines - 4 and 5 - without any losses being achieved through these orifices. It is also advantageous that the lines - 4, 5 - are routed away approximately parallel to their mouth openings --8,9 - on the compressed air channel --2. This also brings further possibilities in the structural design, since the overall concept does not result in any large accumulations of material, so that the bodies according to the invention have a light structure that is important for aircraft construction.
Those pointing to the free atmosphere
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11 - of the lines - 4, 5 - have an orifice --10-- towards the top, whereas the line - 5 - which discharges the excess pressure - has its orifice - 11-towards the bottom. This ensures the greatest possible utilization of the negative or positive pressure, since air is drawn in at the orifice - 10 - in the vertical direction, whereas a blast of air is emitted under positive pressure in the vertical direction through the orifice --11 -. This also results in the advantageous mode of operation of the device according to the invention.
In the exemplary embodiment according to FIG. 2, air baffles --12 - are provided in the compressed air duct --2 ', whereby it is useful if these form an acute angle with the underside of the wing profile --3' - at least with their end area. As a result, the airfoil profile - 3 '- can be acted upon even more so that an even greater degree of efficiency can be achieved. It is useful if that too
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The scope of the invention of course also includes providing the compressed air duct - 2, 2 '- with continuous air baffles, so that an even loading of the airfoil - 3, 3' - and an even continuation of the air flow to one possibly the following element is guaranteed. These could be, for example, lamellar air baffles which are each installed at a small distance from one another, following the curvature of the compressed air channel - 2, 2 '- following into the body-1.
It is also conceivable to provide special air baffles at the outlet opening - 7 - of the compressed air channel - 2 - of the last body of a series, which can fulfill various purposes. Even without such air baffles at the outlet opening --7--, the compressed air generated can generate a thrust force, which is an additional aid for the aircraft to take off when it exits vertically. A particular advantage of the arrangement of air baffles at the outlet opening --7 - is that the air emerging from the compressed air duct - 2 - can be deflected in a corresponding direction.
This can have a particularly effective effect during the transition from vertical to normal flight, since it also produces a thrust force guided in an oblique direction, which contributes to the acceleration of the aircraft. For example, in the case of hovering vehicles close to the ground of the type of hovercraft, this arrangement of an air baffle can be used to manage the movement itself. An aircraft can also be stabilized in strong crosswinds by means of appropriate adjustment options for the air guide plates.
In FIG. 3, two bodies - 1 - according to FIG. 1 are arranged one above the other, the bodies being mutually offset by 1800. As a result, one outlet opening of the compressed air channel of one body is coupled to the inlet opening of the compressed air channel of the next body. Through this measure, the remaining energy of the compressed air can be fed to another body, which again shows the same effect.
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Lines carrying the atmosphere - 4, 5 - are combined in collecting lines, which run in an approximately perpendicular or horizontal direction and are closed at the top or at the bottom.
This creates only two openings on both sides of the body, u. between once the collecting line executing the compressed air and once that collecting line in which there is a negative pressure. Since these collecting lines are each offset diagonally from one another, an additional stability compensation is achieved, so that under no circumstances can inclined or uneven lifting occur. The collecting lines can also be led to the surface of the aircraft fuselage, where the compressed air flows out over a relatively large area and is evenly distributed.
Air can be sucked in.
In order to be able to increase the effect of bodies in a row, it can be provided that one or more compressed air generators are switched on between the rows of bodies. This allows the originally supplied compressed air to be accelerated again.
Of course, it is also possible within the scope of the invention to attach several such bodies next to one another. In such a case, the compressed air channel would lead almost in a straight line through the body. These bodies can be embedded in single or multiple versions in the fuselage and / or the wings of an aircraft. This creates no flight resistance at all, since, for example, appropriate flaps could be pushed forward even after take-off. Several bodies can also be assembled in the form of lifting gondolas and attached to the wings of an aircraft. It is also entirely possible to build one or more elements into the body of hovering vehicles close to the ground or of another vehicle.
Another area of application is that one or more bodies are built into the fuselage of a wingless aircraft. For example, this body would offer itself as a replacement for a rotor in helicopters, so that only drive means would have to be provided for a forward movement.
The device according to the invention enables the use of simple, solid parts in the construction. There are very few moving parts (with the exception of the wing profile, which may be designed to be pivotable). There is therefore no susceptibility to failure, but very high operational safety and reliability. In addition, there is a very high degree of efficiency, since the optimal possibilities of the wing shapes, the angle of attack and the channel cross-sections can be exploited. The efficiency is also very high because there are no disruptive air forces that normally arise on the wings of aircraft, for example. In addition, all weather capability is given. With regard to the safety precautions, the invention is of particular advantage because, as already mentioned, here, for.
B. no recirculating hot gas jets occur because no combustion gases are emitted here.
The invention also provides an advantage in that the start can be much quieter than is the case with other lifting engines, since the pressure load per unit area outside the body is much lower. The aerodynamic interference between the cell and the lifting system as well as ground effects will also be very favorable thanks to the low pressure load.
The invention thus creates significant advantages and particular progress in the field of vertically taking off and landing aircraft and in hovering vehicles near the ground like hovercraft or the like. The advantages are present in economic, technical and effective terms.
PATENT CLAIMS:
1. Device for starting and landing of aircraft, for lifting from ground level
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Like.flügelprofile (3,3 ') are formed, with lines (4,5) leading to the free atmosphere opening into the compressed air duct (2) above and below the airfoil profiles (3,3').
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