DE956909C - Luftschraubenanordnung fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 24. JANUAR 1957

KLASSE 62c GRUPPE INTERNAT. KLASSE B64d

H 17432 XII62c

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft eine Luftschraubenanordnung für Flugzeuge, insbesondere für Flugzeuge, die nach dem Prinzip arbeiten, das im folgenden Kraftauftriebsprinzip genannt werden soll.

Nach diesem Prinzip werden mindestens zwei langsam laufende Propeller von großem Durchmesser vor der Vorderkante der Tragflächen und in erheblichem Abstand von der Vorderkante derart angeordnet, daß die Propellerachse nach unten geneigt werden kann> so daß der Propellerwind stets gegen einen wesentlichen Teil der Tragflächen und des Leitwerkes strömt, wobei er nach unten abgelenkt wird und auch bei sehr geringen Fluggeschwindigkeiten einen erhöhten Auftrieb gibt, und wobei das Flugzeug stets manövrierfähig bleibt.

Bei einem solchen Flugzeug ist jeder der Propeller mit einem eigenen, schwenkbaren Motor verbunden; die Propellerflügel sind fest auf die ao Propellernabe aufgesetzt. Diese Anordnung hat gewisse mechanische und aerodynamische Nachteile. Die direkte Befestigung der großen Propellerflügel an den schwenkbaren Motoren ergibt eine schwie-

rige Motorlagerung, von dem großen Gewicht derselben ganz zu schweigen, und erfordert ein sehr hohes Fahrgestell, um einen genügenden Abstand vom Boden zu erzielen. Ferner sind die durch Kreiselwirkung beim Schwenken der Propellerachse hervorgerufenen Kräfte erheblich und können bei schnellem Verschwenken Schäden sowohl des starren Propellers als auch seiner Halteorgane hervorrufen. Ferner können leicht schädliche ίο Schwingungen auftreten.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile. Das Wesen der Erfindung besteht in der Vereinigung folgender, an sich bekannter Merkmale:

Auftrieberhöhende Mittel für die Tragflächen, die in ihrer eingeschalteten Stellung den Luftstrom nach unten ablenken;

mindestens zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Propeller zu beiden. Seiten der Längsachse des Flugzeugs, die vor den Flügeln und in erheblichem Abstand von denselben derart angeordnet sind, daß sie um eine durch die Mitte der Propellerscheibe gelegte Querachse nach unten gekippt werden können;

eine schwenkbare Anordnung der Propellerflügel an ihren Naben, derart, daß sie eine begrenzte Schwenk- oder Klappbewegung um eine parallel zu ihrer Rotationsebene angeordnete Querachse ausführen können, sowie eine derartige Größe und Anordnung der Propeller, daß bei allen Flugstellungen der überwiegende Teil dar Tragflächen mit ihren den Auftrieb erhöhenden. Mitteln und das Leitwerk in einen Luftstrom erheblichen Querschnittes eingetaucht sind;

der Durchmesser der Propeller soll dabei mindestens doppelt so groß sein wie die Sehne der Tragflächen.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie aus den Ansprüchen hervor.

Fig. ι ist ein Grundriß eines Flugzeugs nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht desselben; Fig. 3 ist eine Seitenansicht dieses Flugzeugs; Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht von.vorn und zeigt die Tragfläche des Flugzeugs mit der Befestigung der Nabe eines der Propeller und der Antriebsverbindung durch die hohle Strebe hindurch;

Fig. 5 ist eine teilweise Vorderansicht des Motorgehäuses mit der Verbindung der Antriebswellen durch die hohlen Streben hindurch;

Fig. 6 ist ein teilweiser Längsschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 4;
Fig. 7 ist ein Längsschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 4;

Fig. 8 ist ein vertikaler Teilschnitt durch die Propellernabe und das mit konstanter Geschwindigkeit arbeitende Schwenkgetriebe; Fig. 9 ist eine Vorderansicht der Propellernabe, wobei das Gehäuse entfernt ist;

Fig. ro ist ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Flugzeugs, bei der jeder der Propeller einen gesonderten Motor hat;

Fig. 11 ist eine Vorderansicht eines Flugzeugs nach der Erfindung mit vier Propellern;

Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht, aus der die Wirkungsweise der den Auftrieb erhöhenden Einrichtungen des Flugzeugs hervorgeht;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die verschiedenen Winkel der auf- und abwärts drehenden Propellerflügel bei geneigter Propellerachse zeigt.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Teilen der'Zeichnung gleiche Teile»

Wie insbesondere aus Fig. 1 bis 3 zu ersehen, enthält das Flugzeug nach der Erfindung einen Rumpf 10 mit beiderseits starr daran befestigten Tragflächen 11, die je einen nach vorn ragenden, dien Propeller tragenden Sponn oder Träger 12 aufweisen; dieser hat die Form eines sich nach vorn verjüngenden, rohrförmigen Gehäuses mit innen angeordneter Versteifungskonstruktion und ist gegenüber der Sehne der Tragfläche nach vorn, und unten geneigt, wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen. Ein langsam laufender Propeller 13 von großem Durchmesser ist am vorderen Ende des Sporns 12 angeordnet und wird über ein konstant arbeitendes Schwenkgetriebe angetrieben. Das Getriebe wird weiter unten noch näher beschrieben. Durch das Schwenkgetriebe kann die den Schub erzeugende, wirksame Propellerachse gegenüber der Tragfläche verschwenkt und nach unten geneigt werden.; dies geschieht gleichzeitig mit der Verstellung von den Auftrieb erhöhenden Einrichtungen.. Der Rumpf hat hinten ein Schwanzleitwerk, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 14 bezeichnet ist, und das einen Stabilisator 15, ein Höhensteuer 16, vertikale Flächen 17 und ein Seitenruder 18 enthalt.

Die allgemeine Anordnung des Flugzeugs entspricht bekannten Ausführungen, mit Ausnahme der Tatsache, daß bei den bekannten Ausführungen die Propellerachse dadurch verschwenkt wird, daß der Motor zusammen mit dem Propeller um eine Achse gekippt wird, die innerhalb des Flugzeugs quer zu diesem verläuft und etwa im Schwerpunkt des Motors liegt; durch diese Anordnung wird die optimale Stellung zwischen Tragflächen und Propeller zerstört. Im Gegensatz hierzu wird der Propeller nach der Erfindung um eine Achse ver- n₀ schwenkt, die in der Ebene der Propellerscheibe (der von den Propellerflügeln bestrichenen. Fläche) liegt. Ebenso wie bei den bekannten Ausführungsformen ist bei dem Flugzeug nach der Erfindung der größere Teil der Tragflächen und seiner Steuerorgane sowie das Schwanzleitwerk unter allen Flugbedingungen in den Rückstrom des Propellers eingetaucht, wie aus Fig. 2 und 12 deutlich zu ersehen.

Die Tragflächen haben vorn den Auftrieb verstärkende, verstellbare Leisten 19, und hinten dem gleichen Zweck dienende Klappen 20, die durch weiter unten näher beschriebene Kupplungsmittel zugleich mit den vorderen Leisten verstellt werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, haben die Tragflächen je einen Spoiler 21, an dessen Stelle auch Ver-

windungsklappen oder andere geeignete Steuermittel treten können.

Die beiden Propeller des in Fig. ι bis 3 dargestellten Flugzeugs werden durch einen mit dem allgemeinen Bezugszeichen 22 bezeichneten Motor angetrieben, der unten im vorderen Teil des Rumpfes an in geeigneter Weise gegenüber dem Schwerpunkt des Flugzeugs gewählter Stelle angeordnet ist; die Antriebswellen vom Motor zu

den Propellern gehen durch die Schrägstreben 23 hindurch, die die Seiten des Rumpfes mit der Unterseite der Tragflächen verbinden.

Ein sehr wichtiger Faktor bei der Anwendung des Kraftauftriebsprinzips, welches mindestens zwei weit auseinanderliegende Propeller erfordert, ist die zentrale Anordnung aller größeren Massen; hierdurch wird das Massenträgheitsmoment des Flugzeugs verringert, was im Interesse einer guten Steuerbarkeit unter allen Flugbediiigungen unbedingt erforderlich ist. Bei Versuchsflügen mit einer Maschine nach den bekannten Bauarten wurde festgestellt, daß das Gewicht der verhältnismäßig weit nach außen und vorn verlagerten Motore bei Langsamflug ein zu großes Seiten- und

Längsträgheitsmoment ergab. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit einer zentralen Anordnung der Kraftquelle.

Wie in Fig. 10 dargestellt, kann auch für jeden Propeller ein Motor 22_a vorgesehen sein, der

innerhalb eines Sporns i2_a angeordnet ist, welcher dem Sporn 12 in seiner allgemeinen Anordnung gegenüber der Tragfläche entspricht, jedoch zwecks Aufnahme des Motors entsprechend vergrößert ist. Wie in Fig. 11 dargestellt, kann die Tragfläche

auch eine Mehrzahl von Propellern erhalten, die entweder besondere Motoren haben oder durch an sich bekannte Mittel von einem einzigen Motor oder von einem je zwei Propellern zugeordneten Motor angetrieben werden.

Die Welle des Motors 22 (Fig. 5) trägt ein Kegelrad 24, welches mit zwei weiteren Kegelrädern 25 für die beiden Propeller kämmt; die Wellen 26 dieser Kegelräder sind in Gehäusen 27 gelagert, die mit dem Motorgehäuse verbunden sind. Jede der Wellen 26 ist durch eine biegsame Kupplung 28 mit einer Welle 29 verbunden, die durch die Stütze 23 hindurchgeht und etwa in ihrer Mitte durch ein selbst ausrichtendes Lager 30 gestützt wird; das obere Ende der Welle ist durch ein Kreuzgelenk 31 (Fig. 4) nach Art einer Kompaßaufhängung mit der Welle 32 eines Kegelrades 33 verbunden, das in einem Getriebegehäuse 34 gelagert ist; das Getriebegehäuse 34 ist an einer Versteifungsplatte 35 (Fig. 6) der Tragfläche befestigt und gleichachsig mit dem Sporn 12 angeordnet. Das Kegelrad 33 kämmt mit dem Kegelrad 36, dessen rohrförmig ausgebildete Nabe 3O₀ (Fig. 6) in dem Gehäuse 34 gelagert und mit einer rohrförmigen Antriebswelle 37 verbunden ist, die in dem Gehäuse 34 gelagert und durch eine biegsame Kupplung 37a mit einer Rohrwelle 38 verbunden ist, welche durch eine vordere Öffnung der Tragfläche austritt und sich in Längsrichtung des Sporns 12 erstreckt. Ihr vorderes Ende ist mit einem rohrförmigen Wellenansatz 39 (Fig. 8) versehen, der mittels der Kugellager 41 und 42 drehbar in einem rohrförmigen Gehäuse 40 gelagert ist; das rohrförmige Gehäuse 40 ist hinten mittels der Bolzen 43 mit einer Versteifungsplatte 44 im vorderen Teil des Sporns 12 verbunden und hat vorn einen Flansch 45, der durch die Bolzen 46 am vorderen Ende des Sporns 12 befestigt ist.

Auf das vordere Ende des Wellenansatzes 39 ist das innere Kugelelement 47 eines konstant arbeitenden Schwenkgetriebes 48 (Fig. 9) aufgekeilt; das äußere Kugelelement 49 desselben wird durch das innere Kugelelement 47 über einer Reihe von Kugeln 50 angetrieben, die in den Taschen 51 des inneren Kugelelements 47 angeordnet sind und zwischen Rippen 52 an der Innenseite des äußeren Kugelelements 49 eingreifen. Ein Kugelkorb 53 umgibt die Kugeln; er ist zusammen mit dem äußeren Kugelelement verschwenkbar, so daß die Kugeln in der Drehebene des äußeren Elements gehalten werden und sich gegenüber dem inneren Element verschieben. Zu diesem Zweck ist die Mitte des inneren Elements etwas nach der einen Seite der Schwenkachse des äußeren Elements versetzt, während die Mitte der inneren Kugelfläche des äußeren Elements, nach der anderen Seite der Schwenkachse versetzt ist, so daß die Kugeln bei Schwenkung des äußeren Elements in Kontakt mit den Kugelflächen beider Elemente bleiben; hierdurch wird erreicht, daß das äußere Element mit gleicher Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird wie die Antriebswelle des Schwenkgetriebes, ohne daß Änderungen der Winkelgeschwindigkeit auftreten, wie sie bei Kreuzgelenken oder Kardangelenken vorkommen.

Das äußere Kugelelement 49 hat vorn ein rohrförmiges Wellenstück 54 (Fig. 8), welches mittels zweier Kugellager 57 drehbar in einem Ring 55 eines kippbaren Gliedes gelagert ist; das kippbare Glied 56 hat an seinen Seiten nach vorn gerichtete Arme 58 (Fig. 8 und 9), die schwenkbar mit zwei Stützen 59 verbunden sind; die Stützen 59 sind an dem Flansch 45 der Lagerhülse 40 befestigt; die Querachse ihrer Verbindungszapfen ist gleichachsig mit der Schwenkachse des Getriebes angeordnet. Das kippbare Glied 56 hat ferner an seiner Unterseite einen nach hinten gerichteten Arm 60, der mit einer längs verschiebllichen Stange 62 verbunden ist; die Stange 62 wird durch eine elektrisch gesteuerte Vorrichtung 63 nach Art eines Wagenhebers betätigt, durch die sie nach vorn oder hinten verschoben werden·, kann, um das äußere Element 49 des Schwenkgetriebes zu kippen und dadurch die wirksame Propellerachse zu neigen, wie weiter unten näher beschrieben.

Vorn trägt das Kippglied 56 des Schwenkgetriebes eine auf den Wellenansatz 54 aufgekeilte Nabe des Propellerträgers 64; dieser hat zwei Arme 65, die das Schwenkgetriebe nach hinten umgreifen und in einer durch die Schwenkachse des Getriebes gehenden Rotationsebene Lagerzapfen 66 tragen. Der in der Zeichnung dargestellte Propeller

hat zwei einander gegenüberliegende Flügel. Er kann natürlich auch drei oder mehr Flügel tragen; in diesem Falle muß der Propellerträger eine entsprechende Anzahl von Tragarmen 65 aufweisen. Jeder der Pröpellerflügel 67 ist an seiner Wurzel mit einer Manschette 68 verbunden, die mittels der Drucklager 69 drehbar auf einen Wellenstumpf 70 aufgesetzt ist, um den der Flügel sich zwecks Änderung seines Anstellwinkels drehen kann. Der Wellenstumpf 70 hat innen ein Joch 71, das mittels der Zapfen 66 schwenkbar mit dem Arm 65 verbunden ist; hierdurch wird erreicht, daß der Flügel eine begrenzte Klappbewegung nach vorn und hinten ausführen kann, wie aus den stark strichpunktierten Linien der Fig. 8 ersichtlich.

Die Klappbewegung der Flügel wird durch je eine selbstzentrierende Einrichtung begrenzt und gesteuert; diese enthält einen hydraulischen Zylinder 72, der mittels der Zapfen. 73 schwenkbar mit einem Arm 74 verbunden ist, welcher einen Teil des Joches 71 bildet. Der Zylinder 72 kann sich längs einer durch ihn hindurchgehenden Stange 75 verschieben; die Stange 75 ist an ihrem unteren Ende in einem Lagerauge 76 des Armes 65 gelenkig befestigt. Ein Kolben yy mit kleinen Löchern 78 ist mit der Stange 75 verbunden und wird durch Zentrierfedern 79 und 80 in der Mitte des Zylinders gehlalten, um diesen und die Flügel zu zentrieren, wenn sie nicht rotieren. Der Zylinder ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt, die nur langsam durch die Löcher 78 von der einen Seite des Kolbens zur anderen hindurchtreten kann, um die zentrierende Kraft der Federn und die Klappböwegiung des Kolbens zu dämpfen, wenn Kräfte auftreten, die den Flügel zu kippen trachten.

Um den Anstellwinkel der Propellerflügel zu verändern, ist folgende Einrichtung vorgesehen. An dem rohrförmigen Wellenansatz des äußeren Elements 49 des Schwenkgetriebes sitzt außen ein Zylinder 81, in dem ein Kolben 82 angeordnet ist. An dem Kolben sitzt eine Nabe 83, die aus dem Zylinder herausragt und in einem Lagerring 84 des Zylinders geführt ist. Eine Feder 85 zwischen Kolben und Ring 84 drückt den Kolben. 82 normalerweise nach innen. Das innere Ende des Zylinders wird durch eine Scheibe 86 abgeschlossen, die sich gegen einen ringförmigen Absatz 87 legt. Die hydraulische Flüssigkeit wird durch eine; biegsame Leitung 88 in den Zylinder geleitet; diese ist mittels einer Verschraubung 89 mit der Scheibe 86 verbunden. Die biegsame Leitung 88 wird in. dem Schwenkgetriebe durch eine Führungsbuchse 90 gehalten, die gelenkig mit dem Wellenansatz 39 verbunden ist, und geht durch die hohle Welle 39 hindurch zu einem weiter unten beschriebenen Steuerventil.

Am äußeren Ende der Nabe 83 des Kolbens 82 befinden sich zwei vorspringende Arme 91, je einer für jeden Flügel; jeder dieser Arme ist durch ein Kugelgelenk 92 mit einer Stange 93 verbunden, die ihrerseits durch ein Kugelgelenk 94 mit einem Arm 95 verbunden ist; der Arm 95 ist radial an der Flügelmanschette 68 angeordnet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß eine hin und her gehende Bewegung des Kolbens eine Drehung der Manschette und damit eine Änderung des Anstellwinkels der Propellerflügel bewirkt.

Das biegsame Rohr 88 geht, wie aus Fig. 6 ersichtlich, durch die hohle Nabe 37 des Kegelrades 36 hindurch. Es ist mit einem Ventil 96 verbunden, welches durch einen Zentrifugalregulator 97 gesteuert wird; der Regulator 97 wird durch das Kegelrad 36 über die Zahnräder 98 und 99 angetrieben, die auf der Welle des Kegelrades 36 bzw. des Zentrifugalregulators sitzen. Bei Drehzahländerung des Kegelrades 36 betätigt der Zentrifugalregulator das Ventilelement 100 und steuert dadurch den Zutritt der hydraulischen Flüssigkeit für die Vorrichtung zur Änderung des Anstellwinkels der Propellerflügel entsprechend der Propellerdrehzahl, so daß konstante Bedingungen aufrechterhalten werden. Durch Fliehkrafteinrichtungen gesteuerte Ventile sind bekannt, so daß eine nähere Beschreibung der Einzelheiten dieser Anordnung sich erübrigt.

Wie durch die dünnen strichpunktierten Linien der Fig. 8 angedeutet, kann der nach unten und vorn gerichtete positive: Winkel der Propellerachse gegenüber der Sehne der Tragfläche durch Betätigung der Verstellvorrichtung 63 geändert wer- den, wobei das äußere Element 49 des Schwenkgetriebes, nach unten gekippt wird. Während dieser Bewegung wirken Kreiselkräfte auf die Flügel, welche bei starren Flügeln ernste Schäden, hervorrufen könnten; diese Kräfte werden durch die Klappbarkeit der Flügel unschädlich gemacht. Die Begrenzung der Klappbewegung ist durch die dicken strichpunktierten Linien der Fig. 8 angedeutet.

Die Steuermittel für die Verstellvorrichtung 63 zum Schwenken, der Propellerachse und die Verstelleinrichtung für die vorderen Leisten 19 und die hinteren Klappen 20 können unabhängig voneinander betätigbar sein. Zur Erzielung der günstigsten Wirkung wird jedoch vorzugsweise die Verstellvorrichtung 63 mit den Verstelleinrichtungen der vorderen Leisten und der hinteren Klappen gekuppelt, so daß beim Neigen der Propellerachse gleichzeitig der Spalt zwischen den vorderen Leisten und den Tragflächen vergrößert und die hinteren Klappen entsprechend gesenkt werden; das Verhältnis dieser Verstellungen wird se gewählt, daß eine optimale Beziehung zwischen der Propellerachse, den Schlitzen der vorderen Leisten,, dem Winkel der hinteren Klappen, und dem Anstellwinkel der Tragflächen gegen den Horizont erzielt wird. Zu diesem Zweck hat die Verstellvorrichtung 63 (Fig. 6 und 10) eine Stange 101, die sich zugleich mit der die Propellerverstellung bewirkenden Stange 62 verschiebt, und die mit iao dem unteren Ende eines Hebels 102 verbunden ist, der bei 103 an einem Träger oder einer Platte des Sporns 12 bzw. I2_a gelagert ist. Der Hebel 102 ist oben gelenkig mit einer Stange 104 verbunden, die ihrerseits an einen Hebel 105 angelenkt ist. Der Hebel 105 ist unten mit einem durch die ganze

Tragfläche durchlaufenden, drehbar gelagerten. Rohr 106 verbunden. In geeigneten Abständen sind an diesem Rohr eine Anzahl von Hebeln 107 (Fig. 6 und 7) befestigt, durch die die vorderen Leisten 19 und die hinteren Klappen 20 betätigt werden,.

Die vorderen. Leisten 19 tragen Platten 108, die etwa, in ihrer Mitte an einen Hebel 109 angelenkt sind, der um einen Punkt in der Vorderkante der Tragfläche schwenkbar ist; das hintere Ende der Platte 108 ist an einen der Hebel 107 angelenkt, der um den Punkt 106 schwenkbar ist. Auf diese Weise kann die vordere Leiste in die punktierte Stellung der Fig. 7 verschwenkt werden, wobei sie sich von der Tragfläche entfernt und zwischen sich und der Tragfläche einen Spalt frei läßt.

Der Hebel 107 ist etwa in seiner Mitte mit dem vorderen. Ende einer Stange 110 gelenkig verbunden, die an den unteren Arm eines Hebels in angelenkt ist. Eine mit dem Hebel in verbundene Welle ist in einer Stütze 112 gelagert, die an. der Versteifungskonstruktion 113 der Tragfläche befestigt ist. Der obere Arm des Hebels in ist gelenkig mit einer Stange 114 verbunden, die hinten an einen. Vorsprung 115 der Klappe 20 angelenkt ist. Die Klappe 20 ist so angeordnet, daß sie um den unteren Punkt ihrer in Abständen angeordneten,, nach unten ragenden Arme 116 schwingen kann, die an schräg nach hinten gerichteten Stützen 117 gelagert sind. Wird die Stange 114 aus der ausgezogenen Stellung der Fig. 7 nach hinten in die punktierte Stellung gebracht, so wird die Klappe 20 nach unten verschwenkt.

Fig. 12. zeigt schematisch ein Flugzeug in der Stellung für langsamen Flug; durch die Wirkung des Propellerabwindes auf die Steuerflächen der Tragflügel und des "Schwanzleitwerkes wird ein erhöhter Auftrieb erzeugt. In der Abbildung sind die den Auftrieb erhöhenden Mittel in der Stellung für langsamen Flug gezeichnet. Φ ist die Neigung der Propellerachse gegenüber der Tragfläche, A ist der Sogwindwinkel, d.h. der Winkel der Propellerachse gegenüber der Tragfläche, wobei der Propeller sich vor der Tragfläche befindet. Der Sogwindwinkel vor der Tragfläche beeinflußt das Auf treffen des Windes auf den Propeller und daher den durch die Wirkung des geneigten Propellers erzeugten Heckwind. Der Propellerwind passiert dann die Tragfläche; er erhöht die Geschwindigkeit der über die Tragfläche streichenden Luft und verringert gleichzeitig den Auftreffwinkel des Teiles der Tragflächen, die im Propellerwind liegen, um den Winkel B, solange φ plus B positiv ist (wie in der Zeichnung dargestellt). Φ + A — B ist daher gleich dem wirklichen Auftreffwinkel der Tragfläche gegenüber der resultierenden, relativen Luftströmung über die Tragfläche. Es ist auf diese Weise möglich, einen großen Auftreffwinkel Φ der Propellerachse und trotzdem eine große Heckwmdgeschwindigkedt über der Tragfläche zu erzielen.

Die Erhöhung des Auftriebes einer in einem Luftstrahl der genannten Art liegenden Tragfläche hat sich als außerordentlich groß erwiesen.. Insbesondere ist dies der Fall, wenn der Durchmesser des Luftstromes groß ist gegenüber der Sehne der Tragfläche. Die Wirkung wird durch die Anwendung von Spalten an der Vorderkante der Tragfläche und von Klappen an der Hinterkante derselben erhöht. Hierin liegt das Wesen des bei der Erfindung angewendeten Prinzips, welche sehr geringe Start-, Flug- und Landegeschwindigkeiten und ein Stillstehen in der Luft gestattet. Es wird darauf hingewiesen, daß das Verhältnis des Durchmessers des Propellerwindstromes zur Sehne der Tragfläche wesentlich ist. Ist der Durchmesser des Windstromes kleiner als das Doppelte, der Tragflächensehne, so wird die Tragfläche nicht den durch die Erhöhung der Luftgeschwindigkeit hervorgerufenen vollen Auftrieb erhalten, da die Tiefe der mit erhöhter Geschwindigkeit vorbeistreichenden Luftschicht zu gering ist. Durch Schaffung eines Luftstromes, dessen Durchmesser mindestens doppelt so groß ist wie die Länge der Tragflächensehne, wird ein Optimum an Auftrieb erreicht. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die Schwanzflächen jederzeit in den Luftstrom eingetaucht sind. Dies ist ebenfalls wesentlich, um auch bei großem Anstellwinkel und langsamem Flug die Steuerfähigkeit des Flugzeuges zu gewährleisten, go

Fig. 13 verdeutlicht die eingangs besprochene Änderung des Winkels des aufsteigenden und des absteigenden Propellerflügels gegenüber der Richtung des Windes, wenn die Propellerachse nach unten geneigt ist. Aus der Darstellung geht hervor, daß der Winkel des aufsteigenden Flügels gegenüber dem Luftstrom das Ergebnis des Flügelwinkels selbst (Θ) plus dem Winkel der Propellerneigung (Φ) ist, während der Wert für den aufsteigenden Flügel der Flügelwinkel (Q₁) minus dem Propellerwinkel (Φ) ist. Hierdurch wird daher jeder Propellerflügel periodisch belastet und entlastet, wodurch erhebliche Schwingungs- und Biegungsbeanspruchungen in dem Flügel auftreten. Durch gelenkige Befestigung der Flügel an ihrer Wurzel; so daß sie klappen können, wie in Fig. 9 dargestellt, werden diese Biegungsbeanspruchungen automatisch verringert und unschädlich gemacht. Mit anderen Worten: Starr eingesetzte Flügel würden Biegungsbeanspruchungen infolge der genannten Winkelabweichung sowie infolge der Kreiselkräfte aufnehmen, zu denen noch die Zugbeanspruchungen infolge der durch die rotierenden Massen erzeugten Zentrifugalkräfte hinzukommen.

Solange der Propeller und seine Flügel unverändert rotieren, treten keine Kreiselkräfte auf. Sobald jedoch dieses Gleichgewicht durch Schwenkung der Rotationsachse gestört wird, tritt folgendes ein: Durch die Zentrifugalkraft werden die Flügel gezwungen, in einer gegebenen Rotations- iao ebene zu rotieren; wird diese Rotationsebene durch Schwenkung der Propellerachse geändert, so haben die Flügel das Bestreben, der Änderung der Achsrichtung entgegenzuwirken und in. ihrer alten Rotationsebene zu verbleiben. Sind die Flügel starr an ihrer Nabe befestigt, so werden hierbei natür-

Hch die Flügel durchgebogen. Erfindungsgemäß sind die Flügel jedoch schwenkbar an ihrer Wurzel befestigt, so daß sie eine Klappbewegung ausführen können, statt sich durchzubiegen, wodurch die unerwünschten Biegungskräf te, die bei starren Flügeln auftreten, eliminiert werden. In gleicher Weise müssen die gleichen Kreiselkräfte, die eine Durchbiegung der Flügel verursachen, auch in der Propellerwelle, dem Motor oder der Propellerhalterung berücksichtigt werden. Durch gelenkige Befestigung der Flügel und Ausschaltung der Biegungskräfte wird daher die Anwendung leichterer Flügel, Naben und Halterungsorgane ermöglicht, zugleich mit einer Verringerung oder Ausschaltung der Schwingungsbeanspruchungen. Gleichzeitig werden schnelle Änderungen der Rotationsachse ohne übermäßige Beanspruchung der Propeller und ihrer Halterungsorgane ermöglicht. All dies erlangt eine erhöhte Bedeutung, wenn man sich vergegenwärtigt, daß die Propeller ein erhebliches Stück vor den Flügeln angeordnet sein müssen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Schwenkgetriebes, im Gegensatz zu einem Kreuzgelenk- oder Kardangetriebe, das eine periodiische Erhöhung und Verringerung der Winkelgeschwindigkeit der getriebenen. Teile erzeugt, wobei diese Änderungen um so größer werden, je größer der Schwenkwinkel wird. Ein Propeller, oder überhaupt eine rotierende Masse, auf welche schwankende Rotationskräfte einwirken, wird durch die Beanspruchungen mit der Zeit zerstört. Ganz besonders gilt dies für einen Propeller mit einer Mehrzahl von Flügeln, da jeder Flügel bei seiner Drehung um 360⁰ beschleunigt wird, den Schub vergrößert, und dann wieder verzögert wird und den Schub verringert. Würde man. die Schwenkung mit Hilfe eines Kardangelenkes oder eines anderen Gelenkes, mit nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit bewirken, so wurden daher Schwingungserscheinungen mit scharfen Spitzen auftreten. Obwohl diese Kräfte durch die schwenkbare Aufhängung der Flügel bis zu einem gewissen Grad unschädlich gemacht werden können, wären diese Änderungen doch zu schnell, als daß die Flügel sich ihnen anpassen könnten. Die Kombination eines neigbaren Propellers mit wechselnden Winkelgeschwindigkeiten würde diese zerstörenden Schwingungskräfte noch weiter verstärken. Daher ist bei der Erfindung die Anwendung eines konstant übertragenden Getriebes von großer Wichtigkeit. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Schwenkachse des konstant arbeitenden Getriebes in der Rotationsebene des Propellers angeordnet ist, wie aus Fig. 9 hervorgeht, im Gegensatz zu der vorbekannten Anordnung, bei der die Schwenkachse weit hinter der Rotationsebene des Propellers gelegen ist. Außer den bei der Anordnung nach der Erfindung erzielten aerodynamischen Vorteilen erlaubt diese Anordnung, der Schwenkachse eine viel größere Verschwenkbarkeit als bei der bekannten Anordnung, bei der die durch die Konstruktion, den. Propellerabstand vom Boden, das erhäMe Gewicht und andere Komplikationen bedingten Begrenzungen nicht einen solchen Grad der Verschwenkbarkeit gestatten. Die Anordnung nach: der Erfindung ermöglicht daher nicht nur eine Erhöhung des Geschwindigkeitsbereiches (von langsam.bis schnell), sondern sie verringert auch dem Erdwinkel beim Starten.

Wenn oben von einem mit »konstanter Geschwindigkeit« arbeitenden; Schwenkgetriebe die Rede war, so ist dies nicht mit konstanter Geschwindigkeit in Verbindung mit einem Propeller mit verstellbarem Anstellwinkel zn verwechseln. Im Fall des Schwenkgetriebes; Bedeutet dieser Ausdruck, daß die Winkelgeschwindigkeit der getriebenen Teile für eine bestimmte Drehzahl 8» konstant bleibt, was für rotierende Massen, eine Grundforderung ist, um- Schwingungen zu vermeiden. Konstante Geschwindigkeit in Verbindung mit einem verstellbaren Propeller bedeutet jedoch, daß der durch den Propeller erzeugte Schub für eine gegebene Drehzahl und Leistung geändert wird. Durch Erhöhung des Anstellwinkels und des Schubes bei gleichzeitiger Erhöhung der Motorleistung kann daher eine gleichbleibende Drehzahl eingehalten werden. Dies wird meist als ein Propeller mit »konstanter Geschwindigkeit« bezeichnet.

Im Fall eines schräg gestellten (nach unten geneigten) Propellers, bei dem der Schub der einzelnen Flügel periodischen Änderungen unter- g$ worfen ist und bei dem die Propellerflügel derart gelenkig befestigt sind, daß der aufsteigende Flügel dem Schub und/oder der Biegungsbeanspruchung ausweichen kann, indem er nach vorn klappt, können die Schwingungsbeanspruchungen auch in der fol- 100. genden Weise unschädlich gemacht werden: Wenn der Flügel nach vorn klappt, sucht die den Anstellwinkel steuernde Stange 93, wie· aus Fig. 8 und 9 hervorgeht, den Arm 95 der mit dem Flügel 13 verbundenen Manschette 68 in der gleichen Stellung zu halten. Wenn der Flügel nach vorn klappt, wird er daher gleichzeitig nach hinten verdreht, d. h. der Anstellwinkel wird verringert, wodurch wiederum die Klappbewegung verkleinert wird; hierdurch werden die Flügel im Gleichgewicht zueinander gehalten, die Schwankungen unschädlich gemacht und eine gleichmäßige Drehzahl aufrechterhalten.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Luftschraubenanordnung für Flugzeuge, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender, an sich bekannter Merkmale:

   Auftrieberhöhende Mittel (19, 20) für die iao Tragflächen (11), die in ihrer eingeschalteten Stellung den Luftstrom nach unten ablenken;

   mindestens zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordnete Propeller (13) zu beiden Seiten der Längsachse des Flugzeuges, die vor ii»5 den. Flügeln und im Abstand von. denselben der-

   art angeordnet sind, daß sie um eine durch, die Mitte der Propellerscheibe gelegte Querachse nach unten gekippt werden können;

   eine schwenkbare Anordnung der Propellerflügel (67) an ihren Nahen, derart, daß sie eine begrenzte Schwenk- oder Klappbewegung um eine parallel zu ihrer Rotationsebene angeordnete Querachse (66) ausführen können, sowie eine derartige Größe und Anordnung der Propeller, daß bei. allen Flugstellungen der überwiegende Teil der Tragflächen (11) mit ihren den Auftrieb erhöhenden Mitteln (19, 20) und das Leitwerk (14) in einen Luftstrom erheblichen Querschnittes eingetaucht sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (67) durch federnde Mittel (79, 80) in an sich bekannter Weise in der Mitte ihrer Klappbewegung zentriert gelaalten werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (67) zwecks Verstellung des Anstellwinkels in an sich bekannter Weise drehbar (Mittel 68 bis 70) gelagert und mit Mitteln (81 bis 95) zu ihrer Verstellung versehen sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (81 bis 95) zur Verstellung des" Anstellwinkels der Propellerflügel (67) in an sich bekannter Weise durch einen Fliehkraftregler (96 bis 99) gesteuert werden.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Ebene der Propeller (13) angeordnete· S chwenkgetriehe (48) ein an sich bekanntes Schwenkgetriebe mit konstanter Übertragung der Winkelgeschwindigkeit ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (63 usw.) zur Neigung der Propellerachse mit den Mitteln (101 bis 117) zur Verstellung der auftrieberhöhenden Einrichtungen! (19, 20) gekuppelt sind.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor _ (22) im unteren mittleren Teil des Rumpfes untergebracht und mit den Propellern (13) durch Antriebswellen (29 usw.) verbunden ist, welche durch Schrägstreben (23) hindurchgeführt, sind, die den Rumpf mit den Tragflächen verbinden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 723035, 641 119,

   2724S9. 359 423;

   französische Patentschrift Nr. 389 647.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   θ 60»576/75 7.56 (609 773 1.57)