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EP-4426609-B1 - PIVOTING WING AS PARTIAL-PROFILE PIVOTING WING WITH PIVOTABLE PARTIAL-PROFILES

EP4426609B1EP 4426609 B1EP4426609 B1EP 4426609B1EP-4426609-B1

Inventors

  • KARGL, Franz

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20230802

Claims (15)

  1. A pivoting wing (12) for an aircraft (13), wherein the pivoting wing is designed as a partial-profile pivoting wing, wherein the partial-profile pivoting wing is assembled from individual partial profiles (1) when these partial profiles (1) are pivoted together, wherein the pivotable partial profiles (1) comprise at least one of the following propulsion systems (6, 10), namely: - an engine-propeller combination; - a jet engine; - an impeller; - another type of mass flow-driven propulsion, and wherein a forward thrust caused by the propulsion system (6, 10) can be converted into a lifting force, in particular by a pivotable propulsion system (6, 10), characterized in that the direction of thrust is pivotable around the transverse axis of an aircraft fitted with a pivoting wing.
  2. Pivoting wing (12) according to claim 1, - wherein the individual partial profiles (1) fit together into a complete airfoil profile (4) or a full wing profile when the partial profiles (1) are pivoted together, and - wherein the partial profiles (1) form individual profiles of the airfoil profile (4) when the partial profiles (1) are driven apart or swung out.
  3. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, wherein the partial profiles (1) are locked when the partial profiles (1) are pivoted together.
  4. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, which comprises two or more partial profiles (1).
  5. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, wherein each partial profile (1) comprises the outer shape of a segment of the airfoil profile (4).
  6. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, wherein the partial profile (1) consists of a partial wing profile segment and a spar (3) or multiple spars (3), preferably wherein the partial wing profile segment and the spar (3) are designed as a single component.
  7. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, which comprises a fixed partial profile (11) or multiple fixed partial profiles (11).
  8. Pivoting wing (12) according to claim 7, wherein the movable or pivotable partial profiles (1) are narrower as compared with the fixed partial profile (11).
  9. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, wherein the propulsion system (6, 10) is pivotable relative to a fuselage-wing transition or a wing root of the pivoting wing, such that the direction of thrust can be varied corresponding to the pivoting of the propulsion system (6, 10).
  10. Pivoting wing (12) according to any one of the preceding claims, wherein the profile of the pivoting wing (12) or a partial profile (1) is designed to be pivotable, in particular pivotable against a wing root of the pivoting wing, or wherein the propulsion system (6, 10) itself is designed to be pivotable against the profile of the pivoting wing (12) and/or a partial profile (1).
  11. Pivoting wing (12) according to claim 1, wherein, when the engine-propeller combination is configured as the propulsion system (6, 10), the forward-facing partial profile (1) of the airfoil profile (4) comprises a pull propeller or a push propeller, and the rearward-facing partial profile (1) of the airfoil profile (4) comprises either a pull propeller or a push propeller.
  12. An aircraft (13) comprising a fuselage configuration which, depending on its design, comprises a fuselage (2), a twin-fuselage, or a multi-fuselage structure, and comprising a pivoting wing (12) according to any one of claims 1 to 11 on the left side and on the right side of the fuselage configuration.
  13. Aircraft (13) according to claim 12, which comprises a spar box (7), wherein the partial profiles (1) are implemented as individual spars and are each connected to the spar box (7) and thereby to the fuselage (2) by individual spar bolts (8).
  14. Aircraft (13) according to claim 12, wherein the partial profiles (1) consist of spars extending continuously from one side of the fuselage (2) to the other side of the fuselage (2), wherein the continuous spars are connected to the fuselage (2) by means of a central mounting (9).
  15. A computer-assisted method for operating an aircraft (13) with a pivoting wing (12) according to any one of claims 1 to 11 in the following flight conditions, namely: - in a level flight condition, in which the partial profiles (1) of the respective partial-profile pivoting wing are pivoted together and a resulting full wing generates the aircraft lift, similar to a conventional aircraft, through the action of a propulsion system (6, 10), in particular of the respective partial profile (1), and - in a transition flight condition, in which the partial profiles (1) are driven apart so that partial wings (14) are formed from the full wing, whereby the aircraft lift of the full wing decreases, which may be partially taken over by the individual partial wings, while the propulsion or a direction of action of the propulsion is successively pivoted in such a way that the decrease in lift of the full wing is compensated for when the partial profiles are driven apart, and - in a takeoff, landing, or hovering flight condition, in which the partial profiles (1) of the partial-profile pivoting wing are driven apart and the directed action of the propulsion system (6, 10) alone generates the force required for the takeoff, landing, or hovering flight condition.

Description

Technisches Feld Die Erfindung betrifft einen Schwenkflügel als Teilprofil-Schwenkflügel mit schwenkbaren Teilprofilen. Hintergrund Mit Fluggeräten, wie VTOLs (VTOLs steht hier für Fluggeräte die "Vertical Take-Off and Landing" Fähigkeiten aufweisen, also senkrechtes Starten und Landen beherrschen), die bemannt oder unbemannt sein können, oder UASs (UASs steht hier für "unmanned aerial systems", also unbemanntes Fluggerät) usw. wird versucht, eine Mischung aus herkömmlichem Flugzeug und Hubschrauber zu erschaffen, um verschiedene Flugzustände zu realisieren. VTOLs haben meist eine Mehrzahl an Propellern oder andere Antriebe, welche hubschraubergleich oder ähnlich einem Multikopter das Fluggerät abheben lässt. Der Vorwärtsflug wird ähnlich dem Hubschrauber oder dem Multikopter oder durch einen zusätzlichen Antrieb, welcher das Fluggerät nach vorne bewegt, erzeugt. Hier wird meist kein Tragflügelprofil verwendet. Im Laufe der Luftfahrtentwicklung wurden auch verschiedenste Konzepte für Fluggeräte mit Schwenkflügeln vorgeschlagen. So offenbart beispielsweise die DE 37 10914 A1 ein Fluggerät variabler Geometrie mit Einrichtungen zur Anpassung an verschiedene Flugzustände, wobei die Flügel (linker und rechter Gesamtflügel) um vertikale Drehachsen (Hochachse) schwenkbar sind, um die Pfeilung der Fluggeschwindigkeit anzupassen. Ein weiteres Beispiel für ein Fluggerät mit Schwenkflügeln und verschiedenen Flugzuständen ist beispielsweise aus der DE 20 2016 005 012 U1 bekannt. Dort ist ein senkrechtstartendes und -landendes Flugzeug mit elektrischen Fans (Ventilatoren) in den Flügeln offenbart, welches anlegbare Schwenkflügel besitzt, deren variable Pfeilung zur Trimmung der Auftriebsschwerpunkte der Flügel und der Fans oder bei deren Ausfall verwendet wird. Ein Beispiel für ein Fluggerät mit schwenkbarem Flügel findet sich im Dokument US 2016/207625 A1. Mit all diesen bekannten schwenkflügel-basierten Fluggeräten geht jedoch das Problem einher, dass sie kein breites Spektrum an wirklich einfach zu realisierenden und - im Hinblick auf die Gesamtschwerpunktslage - stabil zu betreibenden Flugzuständen aufweisen. Die Erfindung hat sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe gestellt, einen verbesserten Schwenkflügel bereitzustellen, mit dessen Hilfe ein wesentlich flexibleres und stabiles Flugverhalten unter verschiedensten Flugzuständen eines damit ausgerüsteten Fluggeräts ermöglicht ist. Zusammenfassung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch einen Schwenkflügel gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher eine Schwenkflügel für ein Fluggerät, wobei der Schwenkflügel als Teilprofil-Schwenkflügel ausgebildet ist, wobei sich der Teilprofil-Schwenkflügel aus einzelnen Teilprofilen zusammenfügt, wenn diese Teilprofile zusammengeschwenkt sind, wobei die schwenkbaren Teilprofile zumindest einen der nachfolgend angeführten Antriebe aufweisen, nämlich: Motor-Propeller-Kombination; Strahltriebwerk; Impeller; eine andere durch Massenstrom wirkende Antriebsart, und wobei ein durch den Antrieb verursachter Vortrieb in eine Hubkraft umwandelbar ist, insbesondere durch einen schwenkbaren Antrieb, sodass die Richtung des Schubs um die Querachse eines mit dem Schwenkflügel ausgerüsteten Fluggeräts verschwenkbar ist. Diese Aufgabe wird weiters durch ein Fluggerät gemäß dem Anspruch 12 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein Fluggerät, das eine Rumpfkonfiguration, die je nach Ausbildungsform einen Rumpf oder einen Doppelrumpf oder eine Mehrfachrumpfkonstruktion aufweist, und an der linke und der rechten Seite der Rumpfkonfiguration einen erfindungsgemäßen Schwenkflügel aufweist. Weiters können Teilprofil-Schwenkflügel aber auch an Enden von Stummelflügel angebracht sein. Entlang der Rumpfkonfiguration, wie beispielsweise entlang des Einzel-Rumpfes, also der Längserstreckung des Rumpfes vom Heck zum Bug definieren sich die Richtungen links und rechts in herkömmlicher Weise. Der Pilot blickt vom Cockpit aus nach vorne (Bug) in Flugrichtung und die Flügel erstrecken sich zu seiner linken und rechten Seite, also Backbord und Steuerbord. Diese Aufgabe wird weiters durch ein computerunterstütztes Verfahren gemäß dem Anspruch 15 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein computerunterstütztes Verfahren zum Betreiben eines Fluggeräts mit einem Schwenkflügel gemäß Anspruch 1 in den nachfolgend angeführten Flugzuständen, nämlich: in einem Horizontalflug-Flugzustand, in dem die Teilprofile des jeweiligen Teilprofil-Schwenkflügels zusammengeschwenkt sind und ein so gebildeter Gesamtflügel mit der Wirkung eines Antriebs, insbesondere des jeweiligen Teilprofils, den Fluggeräteauftrieb erzeugt, gleich einem herkömmlichen Flugzeug, und in einem Transition-Flugzustand, in dem die Teilprofile auseinandergefahren werden, so dass sich aus dem Gesamtflügel Teilflügel bilden, wobei der Fluggerätauftrieb des Gesamtflügels abnimmt, ggf. teils von den einzelnen Teilflügeln übernommen wird, während der Antrieb bzw. eine Wirkrich