Die Erfindung betrifft ein Flugmodul für ein senkrecht star tendes und landendes Fluggerät.

Fluggeräte zum Transport von Personen und/oder Lasten gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie eine schnelle Beförderung weit gehend unabhängig von Infrastruktureinrichtungen, wie z. B. Straßen, Schienen, Brücken, Tunnel usw., ermöglichen. Insbe sondere trifft dies auf kleinere Fluggeräte zu, die senkrecht starten und landen können und daher keine Start- und Landebahn benötigen .

Aus der WO 2013/124300 ist beispielsweise ein Fluggerät be kannt, dass mehrere in einer Fläche angeordnete Propeller und diesen zugeordnete Elektromotoren aufweist. Die Rotorblätter des Propellers und ihre Blattwurzeln können aus einem Faser verbundwerkstoff, beispielsweise aus mit Kohlefaser verstärk tem Kunststoff, bestehen. In einer näher beschriebenen Ausfüh rungsform umfasst das Fluggerät eine Rahmenstruktur aus zug- und druckfesten Streben, die an Knotenpunkten unter Ausbildung einer hexagonalen Struktur mit dreieckförmigen Einheitszellen miteinander verbunden sind. Die Propeller sind jeweils an den Knotenpunkten angeordnet .

Auch die DE 10 2013 108 207 Al offenbart ein Fluggerät, wel ches modular montiert und demontiert werden kann und zur Ber- gung von Personen oder Objekten geeignet ist. Das Fluggerät weist ein Zentralmodul auf, an welchem Auslegerarme mit Ro toreinheiten und eine Trageinheit oder Personenbeförderungs einheit anordbar sind. Darüber hinaus verfügt das Fluggerät über in einer Ebene angeordnete Rotoren, die jeweils über ei nen elektrischen Antrieb nebst elektrischer Energieversor gungseinheit und Regelungselektronik verfügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein vielfältig er setzbares Flugmodul für ein senkrecht startendes und landendes Fluggerät anzugeben, das eine verbesserte Stabilität und folg lich eine verbesserte Betriebssicherheit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße senkrecht startende und landende Flugge rät weist ein Flugmodul für den Antrieb des Fluggerätes auf, welches modular mit einem Transportmodul zur Beförderung von Personen und/oder Nutzlasten verbindbar ist.

Das Flugmodul weist mehrere an einer Tragwerksstruktur ange ordnete Antriebseinheiten auf, wobei die Tragwerksstruktur an Knotenpunkten miteinander verbundene Tragwerksbalken aufweist und jede Antriebseinheit einen Elektromotor und wenigstens ei nen mit dem Elektromotor in einer Wirkverbindung stehenden Propeller aufweist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Anzahl der Antriebs einheiten, d. h. einige oder alle Antriebseinheiten, außerhalb der Knotenpunkte, beispielsweise mittig auf einem Tragwerks balken der Tragwerksstruktur, angeordnet sind.

Die Anzahl der Antriebseinheiten, die außerhalb der Knoten punkte angeordnet sind, ist durch einen Teil der Antriebsein heiten oder sämtliche Antriebseinheiten des Flugmoduls be stimmt . Die Antriebseinheiten können optional in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein, wie zum Beispiel in einer Ebene der Tragwerkstruktur und / oder oberhalb und /oder unterhalb der Tragwerksstruktur .

Zudem können mehrere Antriebseinheiten koaxial zur Rotorwelle der Elektromotoren übereinander angeordnet sein.

Das Flugmodul dient dem Antrieb eines sog. VTOL (engl. Verti- cal Take-Off and Landing) Fluggeräts, insbesondere eines Flug geräts, welches zum Transport von Personen und/oder Lasten ausgebildet ist. Die Tragwerksstruktur kann radial, axial und tangential angeordnete, vorzugweise gerade oder gekrümmte Tragwerksbalken aufweisen, die beispielsweise mittels der Tragwerksstruktur zugeordneten Verbindungsstücken, z. B. T- Stücken, an Knotenpunkten miteinander und ggf. mit einer mittig in der Tragwerksstruktur angeordneten Zentraleinheit verbunden sein können.

Die miteinander verbundenen Tragwerksbalken bilden vorzugswei se eine in sich geschlossene Tragwerksstruktur, d. h. ohne frei endende Tragwerksbalken, die damit besonders steif ist.

Die Tragwerksbalken können beispielsweise so angeordnet sein, dass eine ebene, hexagonal verstrebte Tragwerksstruktur ausge bildet ist. Dazu können sechs radial gleichmäßig verteilt an geordnete Tragwerksbalken vorgesehen sein, so dass zwei be nachbarte radial angeordnete Tragwerksbalken einen Winkel von ungefähr 60 ° einschließen.

Die Verbindungsstücke können bevorzugt so ausgebildet sein, dass ein flächig anliegender, bündiger Sitz der Tragwerksbal ken im Verbindungsstück ermöglicht wird. Besonders bevorzugt kann ein Ausleger des Verbindungsstücks den Tragwerksbalken in der Art einer Steckverbindung vollständig umschließen. Ein derartiger Sitz ermöglicht eine gezielte Ausrichtung sowie ei ne flächige Verteilung der Lagerkräfte. Zur Ausbildung einer ebenen, hexagonalen Form der Tragwerks struktur können drei Ausleger des Verbindungsstücks in einer Ebene angeordnet sein, wobei der Winkel zwischen den Auslegern ca. 60 ° beträgt. Die Verbindungsstücke können aus einer Ober und einer Unterschale gebildet sein, um die Montage und War tung zu vereinfachen.

Zur Steigerung der Festigkeit der Verbindung können die Trag werksbalken innerhalb der Verbindungsstücke untereinander formschlüssig verbunden sein. Die Enden der Tragwerksbalken können so ausgebildet sein, dass diese ineinander gesteckt werden können.

Die Propeller können zwei oder mehr Rotorblätter aufweisen, welche mit ihren Blattwurzeln an einer Nabe befestigt sind.

Die Rotorblätter sind so geformt und ausgerichtet, dass sie bei einer Rotationsbewegung des Propellers von der Umgebungs luft asymmetrisch umströmt werden, so dass eine Auftriebswir kung des Flugmoduls erzeugt wird. Die Auftriebswirkung des Flugmoduls kann veränderbar ausgeführt sein, wobei die Propel ler über eine feste oder richtungsverstellbare Welle zur Ein stellung des Neigungswinkels der Propeller verfügen können und ebenso die Rotorblätter über eine feste oder verstellbare Ach se zur Einstellung derer Anstellwinkel verfügen können.

Jedem Elektromotor kann ein oder können mehrere Propeller zu geordnet sein, wobei der Elektromotor mit dem / die Propeller in einer Wirkverbindung steht, d. h. den / die Propeller an treibt. Dazu können Propeller und zugehöriger Elektromotor miteinander verschraubt sein.

Einem Elektromotor können mehrere koaxial zur Rotorwelle ange ordnete Propeller zugeordnet sein, welche oberhalb und /oder unterhalb des Elektromotors angeordnet sein können.

Die Elektromotoren können als bürstenlose Gleichstrommotoren ausgebildet sein. Derartige Motoren zeichnen sich durch einen geringen Wartungsaufwand aus. Zudem kann jede Antriebseinheit einen Motorcontroller aufweisen, so dass jede Antriebseinheit unabhängig von den anderen Antriebseinheiten gesteuert werden kann .

Zur Abdichtung, z. B. gegenüber Wasser oder Schmutz, und/oder zur Reduzierung des aerodynamischen Widerstands kann an jeder Antriebseinheit eine Abdeckung angeordnet sein, z. B. in Form eines sog. Spinners zur stromlinienförmigen Verkleidung der Nabe .

Beispielsweise kann das Flugmodul in der hexagonalen Ausfüh rung der Tragwerksstruktur insgesamt 18 Antriebseinheiten auf weisen .

Das Flugmodul oder die einzelnen Propeller können ohne Umman telung oder mit einer Ummantelung ausgeführt sein. Die Umman telung kann beispielsweise als Schutzgitter ausgeführt sein. Eine Ummantelung erhöht die Sicherheit für Bodenpersonal und Passagiere, da ein unbeabsichtigter Kontakt mit den Rotorblät tern vermieden wird. Die Ausführung ohne Ummantelung hat den Vorteil eines geringeren Gewichts des Flugmoduls und verein facht die Wartung der Propeller.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung einer Anzahl der An triebseinheiten außerhalb der Knotenpunkte bewirkt eine ver besserte Stabilität des Flugmoduls, da hierdurch die Antriebs kräfte außerhalb der Knotenpunkte in die Tragstruktur einge leitet werden. Auf diese Weise werden die Knotenpunkte, welche bereits hohe Belastungen aus den Tragwerksbalken erfahren, nicht zusätzlich durch die Antriebskräfte beansprucht.

Dadurch kann die Tragwerksstruktur mit weniger Material, d. h. leichter hinsichtlich der Masse und kostengünstiger hinsicht lich der Herstellung ausgeführt werden.

Die Anordnung der erforderlichen Antriebseinheiten außerhalb der Knotenpunkte führt außerdem zu einer Minimierung der not- wendigen Tragwerksbalken und Knotenpunkte, was die Tragwerks struktur vereinfacht und damit kostengünstiger macht.

Die minimierte Konstruktion der Tragwerksstruktur sorgt zudem einerseits für eine geringere Masse und erzeugt andererseits eine geringere Abdeckung der Abwindfläche der Propeller, was jeweils den Wirkungsgrad des Flugmoduls verbessert und damit den Kraftstoffverbrauch bei der Benutzung des Flugmoduls min dert .

Zudem führt die erfindungsgemäße Ausführung zu einer höheren Funktionssicherheit und damit zu einer verbesserten Betriebs sicherheit des Flugmoduls.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Flugmodul eine Zentraleinheit aufweisen, die bevorzugt mittig zu einer Mittelachse (M) des Flugmoduls angeordnet sein kann. Die Mit telachse (M) kann beispielsweise eine Symmetrieachse des Flug moduls sein und /oder senkrecht zu einer im Wesentlichen in einer Ebene angeordneten Tragwerksstruktur verlaufen.

Die Zentraleinheit kann, bezogen auf ihre äußere Form, als Halbkugel, Kugel, abgeflachte Kugel oder Ellipsoid ausgebildet sein und beispielsweise ein Gehäuse, z. B. in Form einer Halb kugel oder eines Ellipsoids, aufweisen. Beispielsweise kann die Zentraleinheit aus zwei miteinander verbundenen, z. B. verschraubten, Hälften ausgebildet sein. Zur Wartung und Durchführung kleinerer Reparaturen können Eingriffe vorgesehen sein. Die Zentraleinheit kann zudem zur Aufnahme von Trag werksbalken der Tragwerksstruktur ausgebildet sein, z. B. in dem Tragwerksbalken der Tragwerksstruktur mit einem Ende an der Zentraleinheit befestigt sind und von der Zentraleinheit radial nach außen verlaufen.

Die Zentraleinheit kann beispielsweise zur Aufbewahrung oder zur Anordnung von Gegenständen, wie z. B. Hilfsmitteln oder technische Funktionseinheiten, ausgebildet sein. Beispielswei se kann die Zentraleinheit ein Rettungssystem, z. B. einen Fallschirm zum Herausschießen, im obersten Teil der Zentral einheit aufweisen.

Die Zentraleinheit kann technische Funktionseinheiten, wie z. B. Steuerungs-, Lagebestimmungs- und/oder Kommunikationstech nik und/oder ein Lademodul aufweisen.

Zur Aufbewahrung oder Anordnung der Hilfsmittel und/oder tech nischen Funktionseinheiten kann das Gehäuse der Zentraleinheit einen oder mehrere Hohlräume aufweisen. Die Hilfsmittel oder technischen Funktionseinheiten können in den Hohlräumen und/oder an dem Gehäuse, beispielsweise oberseitig oder seit lich im Freiraum zwischen den radialen Tragwerksbalken, ange ordnet sein.

Ein integriertes Lademodul kann Energiespeicher, z. B. in Form von wiederaufladbaren Akkumulatoren oder Superkondensatoren, eine Ladeeinrichtung und/oder Solarzellen aufweisen.

Die Ladeeinrichtung kann zur Übertragung von elektrischer Energie von einer externen Ladestation in den/die Energiespei cher ausgebildet sein.

Die Energiespeicher können zur Speicherung der übertragenen und/oder mittels der Solarzellen eigenerzeugten elektrischen Energie und zur Energieversorgung der Antriebseinheiten und/oder des an das Flugmodul ankoppelbaren Transportmoduls des Fluggeräts ausgebildet sein.

Mittels der integrierten Steuerungs-, Lagebestimmungs

und/oder Kommunikationstechnik kann je nach konkreter Ausfüh rung das Flugmodul zur teilautonomen oder vollautonomen Ar beitsweise befähigt sein.

Die integrierte Lagebestimmungstechnik kann beispielsweise mittels Ortungssignalen, z. B. eines globalen Navigationssa tellitensystems wie GPS, Galileo, GLONASS, Beidou etc., zur Positionsbestimmung des Flugmoduls oder Fluggeräts ausgebildet sein und der Ermittlung und Kontrolle der Flugroute und des Flugziels des Flugmoduls oder Fluggerätes dienen.

Die integrierte Kommunikationstechnik kann zur internen und/oder externen Kommunikation ausgebildet sein, wobei unter interner Kommunikation die Kommunikation mit Modulen, die di rekt zur Verwendung mit dem Flugmodul vorgesehen sind, zu ver stehen ist, also beispielsweise die Kommunikation zur Verstän digung zwischen Flug- und Transportmodul oder Flugmodul und Bodenkontrollstation .

Unter externer Kommunikation ist beispielsweise die Kommunika tion bezüglich Flugerlaubnis, Flugroute, Standort etc. bei der Flugsicherung oder der Informationsaustausch mit Wetterdiens ten zu verstehen.

Darüber hinaus kann die Zentraleinheit auch Soft- und/oder Hardware für die Durchführung eines Landeanflugs auf eine Start- und Landestation aufweisen.

Durch die Positionierung von Hilfsmitteln und technischen Funktionselementen in oder an der mittig angeordneten Zentral einheit kann eine Schwerpunktlage konzentriert im Zentrum des Flugmoduls ermöglicht werden, wodurch die Steuer- und Regelfä higkeit des Flugmoduls verbessert ist.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Flugmodul, bevorzugt dessen Zentraleinheit, eine Kupplungseinrichtung zur Verbindung des Flugmoduls mit einem Transportmodul aufweisen. Mit anderen Worten ist die Kupplungseinrichtung zum An- und Abkuppeln eines Transportmoduls ausgebildet. Bevorzugt kann die Kupplungseinrichtung mittig an der Zentraleinheit angeord net sein. Die miteinander gekoppelten Module (Transportmodul und Flugmodul) bilden zusammen das Fluggerät.

In einer Ausgestaltungsvariante kann die Kupplungseinrichtung als Kupplungsgegenstück einer Gelenkkupplung zwischen einem kuppelbaren Transportmodul und dem Flugmodul ausgebildet sein. Das zum Kupplungsgegenstück korrespondierende Kupplungsstück der Gelenkkupplung ist dabei an einem Transportmodul angeord net, so dass das Transportmodul richtungsflexibel mit dem Flugmodul gekuppelt werden kann.

Somit kann die Neigung des Flugmoduls, also der Neigungswinkel a, der von einer Schwerkraftlinie, die senkrecht zur Erdober fläche verläuft, und der Ebene E der Tragwerksstruktur einge schlossen wird, variiert werden. Bei angekuppeltem Transport modul kann folglich die Neigung zwischen Flugmodul und Trans portmodul variiert werden, wodurch z. B. eine komfortable, im Wesentlichen stets vertikale Ausrichtung des Transportmoduls auch bei einer abweichenden Steuereingabe für die Neigung des Flugmoduls gewährleistet werden kann. Ist das Transportmodul in vertikaler Ausrichtung an dem Flugmodul angeordnet, ent spricht die Schwerkraftlinie einer Längsachse des Schafts des Transportmoduls .

Zudem kann in dieser Anordnung der Schwerpunkt des Fluggeräts in einem zentralen Bereich des Flugmoduls zentriert werden, so dass die Steuer- und Regelfähigkeit des Fluggeräts verbessert sein kann.

Der Neigungswinkel kann beispielsweise zwischen 30° und 150° variierbar sein. Bei einem Neigungswinkel von 90° ist die Ebene der Tragwerksstruktur des Flugmoduls senkrecht zur

Schwerkraftlinie und folglich parallel zur Erdoberfläche ange ordnet. In diesem Zustand kann die Schwerkraftlinie der Mit telachse des Flugmoduls entsprechen. Bei Beschleunigung des Flugmoduls kann die Ebene E der Tragwerksstruktur in Flugrich tung nach unten geneigt werden, d. h. es wird ein Neigungswin kel < 90° eingestellt. Beim Abbremsen des Flugmoduls kann die Ebene E der Tragwerksstruktur in Flugrichtung nach oben geneigt werden, d. h. es wird ein Neigungswinkel > 90° ein gestellt . Die Kupplungseinrichtung kann bevorzugt so ausgebildet sein, dass unter jeglicher Nutzungsbelastung die korrekte Ankupplung des Transportmoduls stets gewährleistet ist. Des Weiteren kann sie über einen Kontrollmechanismus zum Bestätigen einer ord nungsgemäßen Verbindung sowie über einen Sicherheitsmechanis mus zum manuellen Lösen der Verbindung im unbelasteten Zustand verfügen. Die Kupplungseinrichtung kann über eine Dämpfungs einrichtung verfügen, die beispielsweise zum Abfedern harter Landestöße ausgebildet sein kann.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Flugmodul eine oder mehrere Luftleiteinrichtungen aufweisen, vorzugswei se können die Luftleiteinrichtungen an den Tragwerksbalken der Tragwerksstruktur des Flugmoduls oder an den Verbindungsstü cken zur Verbindung der Tragwerksbalken der Tragwerksstruktur befestigt sein.

Die Luftleiteinrichtungen können als Auftriebs- und Lenk- und Flughilfsmittel der Steigerung der Effizienz des Flugmoduls sowie zur Stabilisierung und/oder Verbesserung der Strömungs eigenschaften und damit der Steuerbarkeit des Flugmoduls die nen .

Die Luftleiteinrichtungen können flügelartig, beispielsweise plattenförmig oder leicht gewölbt, ausgebildet sein. Optional kann die Position der Luftleiteinrichtungen gegenüber dem üb rigen Flugmodul drehbeweglich oder linear verfahrbar ausgebil det sein.

Beispielsweise können die flügelartigen Luftleiteinrichtungen an die Tragwerksstruktur angeklappt und von dieser abgeklappt werden und/oder um ihre Längsachse drehbar gelagert sein.

Die Lufteinrichtungen können zumindest teilweise in ihrer Aus richtung zu einem mit dem Flugmodul gekoppelten Transportmodul und/oder zur Tragwerkstruktur des Flugmoduls steuerbar ein stellbar ausgebildet sein, insbesondere mit einem Anstellwin kel ß gegenüber dem Transportmodul und / oder gegenüber der Tragwerkstruktur des Flugmoduls variabel ausrichtbar sein, so dass ihre Auftriebs- bzw. Lenkfunktion während des Flugbetrie bes optimal an die Strömungsverhältnisse etc. angepasst werden kann .

Insbesondere können die an der Tragwerksstruktur befestigten, um ihre Längsachse drehbar gelagerten Luftleiteinrichtungen jeweils in einem Anstellwinkel ß, der zwischen der Ebene E der Tragwerksstruktur und einer mittleren Querschnittsebene der Luftleiteinrichtung eingeschlossene ist, variierbar sein. Be vorzugt kann der Anstellwinkel ß in einem Bereich zwischen 110° (in Flugrichtung weisender Flügelabschnitt der Luftleit einrichtung steil nach oben in Flugrichtung weisend ange stellt) und 260 ° (entgegen der Flugrichtung weisender Flügel abschnitt der Luftleiteinrichtung steil nach oben angestellt) variierbar sein. Bei einem Anstellwinkel ß von 180° liegen die Luftleiteinrichtungen und die Tragwerksstruktur in einer Ebe ne. Bei mehreren Luftleiteinrichtungen können die jeweiligen Anstellwinkel ß unabhängig voneinander variierbar sein.

Durch die Variation des Anstellwinkels ß kann beispielsweise die Auftriebsfunktion des Flugmoduls entsprechend der Strö mungsverhältnisse beeinflusst werden. Werden die Luftleitein richtungen mit jeweils verschieden großen Anstellwinkeln ß ausgerichtet, kann beispielsweise die Lenkfunktion des Flugmo duls beeinflusst werden.

In einer Ausführungsvariante kann der Anstellwinkel ß in Ab hängigkeit des Neigungswinkels variierbar sein. Bei Neigung des Flugmoduls gegenüber der Schwerkraftlinie S kann durch ge eignete Variation des Anstellwinkels ß ein durch die Neigung des Flugmoduls verringerter Auftrieb wieder erhöht werden. Bei Beschleunigung des Flugmoduls mit in Flugrichtung nach unten geneigter Ebene E der Tragwerksstruktur ( < 90°) können hier zu die Luftleiteinrichtungen gegenläufig, d. h. mit einem An stellwinkel ß größer 90 ° und kleiner 180 °, angestellt wer den. Beim Abbremsen des Flugmoduls mit in Flugrichtung nach oben geneigter Ebene E der Tragwerksstruktur ( > 90°) können die Luftleiteinrichtungen hierzu gegenläufig, d. h. mit einem Anstellwinkel ß größer 180 ° und kleiner 270 °, angestellt werden .

Mit derartigen Auftriebshilfen kann nicht nur der Auftrieb des Flugmoduls verbessert und damit die Propellerleistung redu ziert und Energie eingespart werden werden, sondern u. a. auch die Flugstabilität des Fluggerätes verbessert werden.

Zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Betriebsweisen des Flugmoduls und der Luftleiteinrichtungen kann die Steuerungs technik des Flugmoduls beispielsweise zum Ausgeben eines Steu ersignals zum Einschalten oder Ausschalten der Antriebseinhei ten eingerichtet und ausgebildet sein. Alternativ oder zusätz lich kann die Steuerungstechnik zum Ausgeben eines Steuersig nals zum Öffnen oder Schließen der Kupplungseinrichtung und/oder zum Einstellen des Neigungswinkels , d. h. der Nei gung eines angekoppelten Transportmoduls bezüglich des Flugmo duls eingerichtet und ausgebildet sein. Die Kupplungseinrich tung kann entsprechend als steuerbare Kupplungseinrichtung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer einheit zum Ausgeben eines Steuersignals zum Einstellen des Anstellwinkels ß ausgebildet sein.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann vorgesehen sein, dass eine Anzahl der Antriebseinheiten, d. h. einige oder alle Antriebseinheiten, konzentrisch um eine Mittelachse (M) des Flugmoduls angeordnet sind. Mit anderen Worten können die An triebseinheiten symmetrisch um eine gemeinsame Mitte mit der Mittelachse (M) des Flugmoduls und in einer oder in mehreren Ebenen verteilt angeordnet sein. Hierdurch und im Weiteren auch durch die im Flugmodul mittig angeordnete Zentraleinheit kann eine stabile Flugeigenschaft des Flugmoduls erreicht wer den . Beispielsweise kann eine Anzahl der Antriebseinheiten in einem identischen radialen Abstand (Radius) von der Mittelachse (M) des Flugmoduls und damit ringförmig (in einem Ring) um die Mittelachse (M) des Flugmoduls angeordnet sein.

Vorzugsweise ist unter dem radialen Abstand die Entfernung zwischen der Mittelachse (M) des Flugmoduls und der Nabenachse des jeweiligen Propellers der Antriebseinheit zu verstehen.

Die Anzahl der Antriebseinheiten mit identischem radialem Ab stand von der Mittelachse (M) des Flugmoduls bilden in einer gedachten kreisbogenförmigen Verbindungslinie mit gleichblei bendem Radius einen Ring.

Die Antriebseinheiten können auch in mehreren Ringen mit iden tischem Radius bzw. Ringdurchmesser auf mehreren Ebenen um die Mittelachse (M) angeordnet sein.

Die Antriebseinheiten können in mehreren Ringen (RI, R2, R3) mit unterschiedlichem Radius bzw. Ringdurchmesser (DR1, DR2, DR3) in einer Ebene um die Mittelachse (M) des Flugmoduls an geordnet sein.

Durch die Anordnung einer Anzahl der Antriebseinheiten insbe sondere in einem oder mehreren Ringen kann beispielsweise eine erste Gruppe von Antriebseinheiten einen ersten, identischen radialen Abstand von der Mittelachse (M) des Flugmoduls auf weisen und einen ersten Ring (RI) bilden. Eine zweite Gruppe von Antriebseinheiten kann einen zweiten, identischen radialen Abstand von der Mittelachse (M) aufweisen und einen zweiten Ring (R2) bilden und so weiter.

Ein dritter Ring (R3) mit dem größten Abstand der Antriebsein heiten von der Mittelachse des Flugmoduls kann den äußeren Ring bilden, während der erste Ring (RI) einen inneren Ring mit dem geringsten Abstand zur Mittelachse (M) des Flugmoduls bildet . Die Ringdurchmesser der Ringe und der Durchmesser der Rotoren der Propeller kann in Abhängigkeit der Abmessungen der Beför derungskapsel gewählt sein, um den erzeugten Abwind der Pro peller der Antriebseinheiten in Hinblick auf die Position und Größe der Beförderungskapsel abzustimmen.

Unter dem Durchmesser eines Rotors des Propellers ist der Durchmesser der Kreislinie zu verstehen, die während der Rota tionsbewegung der Rotorblätter des Propellers durch die äuße ren Enden der Rotorblätter erzeugt wird.

So kann vorzugsweise der Ringdurchmesser des ersten, inneren Ringes (RI) so angeordnet sein, dass die vertikal projizierten Kreislinien der Rotoren der Antriebseinheiten des ersten, in neren Ringes nicht die vertikal projizierte Fläche der Beför derungskapsel überschneiden .

Hierdurch kann die Aerodynamik des Fluggeräts nachhaltig ver bessert werden.

Selbstverständlich bedingt darüber hinaus die Gestaltung der Tragwerksstruktur, insbesondere die Anordnung derer Tragwerks balken, die konkrete Platzierung der Antriebseinheiten an der Tragwerksstruktur .

Ist beispielsweise die Tragwerksbalkenanordnung der Tragwerks struktur hexagonal ausgebildet, kann beispielsweise ein erster innerer Ring sechs Antriebseinheiten jeweils mittig auf einem der sechs radial nach außen weisenden Tragwerksbalken aufwei sen, während ein zweiter Ring weitere sechs Antriebseinheiten jeweils am äußeren Ende der radial nach außen weisenden Trag werksbalken aufweisen kann.

Weitere sechs Antriebseinheiten können jeweils mittig auf ei nem, die radial nach außen weisenden Tragwerksbalken verbin denden und die Tragwerksstruktur radial abschließenden Trag werksbalken angeordnet sein und einen dritten Ring bilden. Die direkten, geraden Verbindungslinien der Nabenachsen der Propeller eines Ringes können damit im Wesentlichen ein Sechs eck bilden.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten können die Rotoren der Propeller einer Anzahl der Antriebseinheiten unterschied liche Durchmesser aufweisen.

Unter dem Durchmesser eines Rotors des Propellers ist der Durchmesser der Kreislinie zu verstehen, die während der Rota tionsbewegung der Rotorblätter des Propellers durch die äuße ren Enden der Rotorblätter erzeugt wird.

Es besteht die Möglichkeit, dass alle Rotoren einen unter schiedlichen Durchmesser aufweisen oder dass eine erste Gruppe von Rotoren einen jeweils einheitlichen, aber eine zweite Gruppe von Rotoren einen zur ersten Gruppe der Rotoren ver schiedenen Durchmesser aufweist.

Beispielsweise können Rotoren der Propeller der Antriebsein heiten eines Rings einen einheitlichen Durchmesser aufweisen. Alternativ können die Rotoren der Propeller der Antriebsein heiten eines Rings unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

So können beispielsweise die Rotoren der Propeller der An triebseinheiten eines Rings einen sich abwechselnden unter schiedlichen Durchmesser aufweisen.

Mit der Anordnung von Antriebseinheiten mit unterschiedlichem Rotordurchmesser kann die flächenmäßige Ausnutzung des Luft raumes oberhalb der Tragwerksstruktur optimiert werden und da mit die Auftriebswirkung des Flugmoduls verbessert werden.

Sind beispielsweise drei Ringe der Antriebseinheiten vorgese hen, können beispielsweise die Rotoren der Propeller der An triebseinheiten des ersten Rings RI einen ersten einheitlichen Durchmesser dl aufweisen, während die Rotoren der Propeller der Antriebseinheiten des zweiten Rings R2 einen zweiten ein- heitlichen Durchmesser d2 und die Rotoren der Propeller der Antriebseinheiten des dritten Rings R3 einen dritten einheit lichen Durchmesser d3 aufweisen.

Es besteht im Weiteren auch die Möglichkeit, dass die Rotoren der Propeller der Antriebseinheiten eines ersten und eines zweiten Rings RI, R2 einen einheitlichen Durchmesser und die Rotoren der Propeller der Antriebseinheiten des dritten Rings R3 einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so dass ins gesamt nur zwei Propellergruppen unterschiedlichen Durchmes sers vorhanden sind.

Damit verringert sich der Fertigungsaufwand, da lediglich zwei Propellergruppen mit zwei verschiedenen Rotordurchmessern her gestellt werden müssen.

Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Durchmesser der Rotoren so gewählt sein, dass sich die von den Rotoren genutz ten Lufträume, in einer Draufsicht senkrecht auf das Flugmo dul, zumindest teilweise überlappen. In einer solchen Ausfüh rungsvariante sind die Antriebseinheiten bevorzugt in mehreren Ebenen angeordnet, so dass auch hierdurch eine Kollision der Rotoren vermieden werden kann.

Alle Varianten ermöglichen auf ihre Weise zum einen eine ver besserte Luftraumausnutzung, da weniger Lücken im Luftraum über der Tragwerksstruktur vorhanden sind, die nicht durch ei nen Rotorkreis der Propeller ausgefüllt werden können, sowie zum anderen eine günstigere Lastverteilung innerhalb des Flug moduls .

Zur Vereinfachung der Fertigung, Montage und Wartung können jedoch auch alle Rotoren der Propeller einen einheitlichen Durchmesser aufweisen.

Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können eine Anzahl von Tragwerksbalken, d.h. einige oder alle, ein Hohlprofil aufwei- sen . Tragwerksbalken mit Hohlprofil bewirken eine günstige Massen reduzierung, zum Vorteil eines verbesserten Wirkungsgrades des Flugmoduls .

Weist das Hohlprofil zumindest teilweise gekrümmte Wandflächen auf, wirkt sich dies günstig auf die Aerodynamik des Flugmo duls aus, was zu einer Reduzierung des Luftwiderstands und zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades des Flugmoduls bei trägt. Zudem wirken sich die gekrümmten Wandflächen günstig auf die Beul-Eigenschaften des Tragwerkbalkens aus.

Durch die Ausbildung der Tragwerksbalken als Hohlprofil kann eine signaltechnische Verbindung zu den Antriebseinheiten und/oder eine Energieversorgungleitung für die Antriebseinhei ten innerhalb der Tragwerksbalken angeordnet werden, so dass diese weitgehend geschützt vor Umwelteinflüssen sind.

Das Hohlprofil des Tragwerksbalkens kann gemäß weiteren Aus führungsvarianten einen in Wirkrichtung der Antriebseinheiten längserstreckten Profilquerschnitt, vorzugsweise einen ovalen Profilquerschnitt, aufweisen.

Durch die einheitliche Wirkrichtung der Antriebseinheiten gibt es eine Hauptrichtung der Biegebelastung der Tragwerksbalken, die durch den längserstreckt ausgebildeten, mit seinen Längs seiten vertikal orientierten Profilquerschnitt vorteilhaft kompensiert werden kann.

Der längserstreckte Profilquerschnitt kann beispielsweise durch ein langlochförmigen, elliptischen, ovalen, oder kombi niert ovalen Profilquerschnitt gebildet sein, wobei die Längs seiten jedes der längserstreckten Profilquerschnitte stets vertikal in Richtung der Wirkrichtung der Antriebseinheiten erstreckt sind.

Der mit den Langseiten vertikal in Richtung der Wirkrichtung der Antriebseinheiten orientierte Profilquerschnitt des Hohl profils kann gegenüber beispielsweise einem Kreisquerschnitt des Hohlprofils eine höhere Biegebelastung infolge der Wir krichtung der Antriebseinheiten aufnehmen.

Unter dem langlochförmigen Profilquerschnitt wird ein Quer schnitt verstanden, dessen Begrenzungslinie durch zwei Kreis bögen gleichen oder verschiedenen Radiuses und zwei geraden Abschnitten gebildet wird.

Die Begrenzungslinie eines elliptischen Querschnitts ist aus unendlich viele unterschiedlichen Radien zusammengesetzt.

Vorzugsweise weist das Hohlprofil einen ovalen Profilquer schnitt auf. Unter einem ovalen Querschnitt wird ein Quer schnitt verstanden, dessen Begrenzungslinie durch zwei ver schiedene Radien gebildet wird.

Ein kombiniert ovaler Profilquerschnitt kann mehr als zwei Ra dien, z. B. drei oder vier Radien, aufweisen.

Ein Hohlprofil mit elliptischem, ovalem oder kombiniert ovalem Querschnittsprofil, das ausschließlich gekrümmte Flächen auf weist, ist zudem noch weniger beulanfällig gegenüber einem langlochförmigen Profilquerschnitt mit ebenen Flächen.

Zusätzlich kann der ovale oder kombiniert ovale Querschnitt des Hohlprofils wegen des größeren Radiuses an dessen Schmal seiten gegenüber dem spitz zulaufenden elliptischen Quer schnitt ein noch günstigeres Verhältnis von Querschnittsfläche zum Flächenträgheitsmoment bieten.

Der Querschnitt des Hohlprofils kann bevorzugt in Stärke und Form an den Kraftverlauf und die zu erwartenden mechanischen Belastungen angepasst sein. Beispielsweise kann das Hohlprofil der Tragwerksbalken eine variable, d. h. sich verändernde Wandstärke entlang der Längserstreckung des Tragwerkbalkens und/oder in Umfangsrichtung des Tragwerksbalkens aufweisen.

Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Tragwerksstruk tur und/oder die Zentraleinheit und/oder eine Anzahl der An- triebseinheiten Bauelemente aus Faserverbundwerkstoff aufwei sen oder aus Faserverbundwerkstoff bestehen.

So kann z. B. eine Anzahl der Tragwerksbalken und/oder der Verbindungsstücke und/oder Befestigungsmittel der Tragwerks struktur zur Befestigung der Antriebseinheiten und/oder Naben der Propeller und/oder das Gehäuse der Zentraleinheit einen Faserverbundwerkstoff aufweisen oder aus einem Faserverbund werkstoff bestehen.

Bei dem Faserverbundwerkstoff kann es sich beispielsweise um einen faserverstärkten Kunststoff handeln, wie z. B. kohlefa ser-, glasfaser- oder basaltfaserverstärkten Kunststoff.

Der Faserverbundwerkstoff kann spezielle textile Faserverstär kungselemente aufweisen. Die textile Faserverstärkung kann in Form von flächigen oder bandförmigen Geweben, Gestricken, Ge wirken oder Geflechten in eine Kunststoffmatrix eingebracht sein .

Beispielsweise kann das Gehäuse der Zentraleinheit aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Verfügt die Zent raleinheit über Kommunikationshardware, kann bevorzugt glasfa serverstärkter Kunststoff verwendet werden, um eine Beein trächtigung der Funktionalität der Kommunikationshardware zu vermeiden .

Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen verwirklicht eine Verbesserung des Verhältnisses von Stabilität und Masse des Flugmoduls, da die aus Faserverbundwerkstoffen hergestellten Bauelemente eine niedrige Masse bei gleichzeitig guten bis sehr guten mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Festigkeit,

E-Modul, Schlagzähigkeit, aufweisen.

In einer Ausgestaltungsvariante können die Tragwerksbalken aus einem pultrudierten Hohlprofil aus faserverstärktem Kunst stoff, z. B. kohlefaserverstärktem Kunststoff, gebildet sein. Vorzugsweise kann der Faserverbundwerkstoff unidirektional an geordnete Verstärkungsfasern aufweisen.

Diese Verstärkungsfasern können konzentriert und im Wesentli chen einheitlich ausgerichtet als sogenannte UD-Fasergurte ausgebildet sein, die in differenziert angeordneten Lagen in nerhalb des Faserverbundmaterials zur Kompensation bestimmter, am Tragwerksbalken auftretenden hohen mechanischen Belastungen eingesetzt werden.

Beispielsweise können Zug-, Druck- und/oder Biegebelastungen innerhalb der Tragwerksbalken von UD-Fasergurten aus unidirek- tionalen, axial verlaufenden Verstärkungsfasern aufgenommen werden, während Torsions- und/oder Schubbeanspruchungen durch in einem Winkel von +/- 45° ausgerichtete Fasern, z. B. in ei nem Gewebe oder Gelege, kompensiert werden.

Vorteilhafter Weise ist zur Kompensation der auftretenden Be anspruchung eine textile Faserverstärkung in der Preform der Tragwerksbalken wie beispielsweise folgender Maßen vorgesehen:

-abwechselnde Anordnung von einzelnen Faserlagen mit in einem Winkel von +/- 45° ausgerichtete Fasern durch Wickeln,

- unidirektionale, axial verlaufende Fäden als Gurte an der Ober- und Unterseite der Tragwerksbalken,

-abschließend äußere Faserlage mit in einem Winkel von +/- 45° ausgerichtete Fasern durch Flechten.

Das beim Flechten entstehende Fasergebilde mit gekreuzten und ondulierten Fasern steigert die Robustheit des Tragwerksbal kens .

Zudem kompensiert die äußere Lage mit einem Fasergebilde aus in einem Winkel von +/- 45° ausgerichtete Fasern besonders die auftretende Torsionsbeanspruchung des Tragwerkbalkens. Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann eine Anzahl der Antriebseinheiten, beispielsweise einige oder alle Antriebs einheiten, mittels kraft- und/oder formschlüssiger Befesti gungsmittel mit der Tragwerksstruktur, vorzugsweise mit den Tragwerksbalken verbunden sein.

Bevorzugt ist das Befestigungsmittel als eine Schelle ausge bildet, die einen Tragwerksbalken zumindest teilweise um schließt .

Beispielsweise kann die Schelle derart ausgebildet sein, dass sie das Hohlprofil des Tragwerkbalkens bündig umfasst, d. h. die Form der Schelle der Außenkontur des Balkens folgt.

Zur Steigerung der Stabilität und Steifigkeit kann die Schelle einen Omega-förmigen Querschnitt aufweisen, so dass das Dreh moment der Antriebseinheiten sowie Biege- und Schwingbelastun gen ausgeglichen werden können.

Die Schelle kann mit dem Tragwerksbalken verschraubt, ver klebt, vernietet sein oder mittels Klemmverbindung durch Ver spannen mit dem Tragwerksbalken verbunden sein.

Die Schellen können über einen einseitig abgewinkelten Bereich zur Aufnahme der Antriebseinheiten verfügen. In diesem Bereich kann die Schelle mittels einer Schraub- oder Nietverbindung mit der Antriebseinheit verbunden werden.

Durch den Kraft- und/oder Formschluss kann eine verbesserte Positionierung der Antriebseinheiten an der Tragwerksstruktur sowie eine verbesserte Kraftübertragung von den Antriebsein heiten auf die Tragwerksstruktur ermöglicht werden.

Das Befestigungsmittel, z. B. die Schelle, kann zur Vereinfa chung der Montage und Demontage mehrteilig, vorzugsweise zwei teilig, ausgebildet sein. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den Ab bildungen sowie der zugehörigen Beschreibung ersichtlich. Es zeigen :

Figur 1 beispielhafte Darstellung eines Flugmoduls mit

Zent raleinheit ;

Figur 2 beispielhafte Darstellung eines Flugmoduls mit Zen traleinheit und angekuppeltem Transportmodul;

Fig . 3a, 3b Detaildarstellungen eines Verbindungsstückes;

Fig. 3c, 3d Detaildarstellungen der Enden von zusammensteckba ren Tragwerksbalken;

Figur 4 schematische Darstellung der Draufsicht auf die

Tragwerksstruktur eines Flugmoduls;

Figur 5 schematische Darstellung der Draufsicht eines Flug moduls mit Tragwerksstruktur, daran angeordneten Antriebseinheiten und Zentraleinheit;

Figur 6 schematische Darstellung der Seitenansicht auf die

Tragwerksstruktur eines Flugmoduls mit Zentralein heit ;

Figur 7 schematische Darstellung der Luftraumabdeckung

durch die Propeller der Antriebseinheiten eines Flugmoduls in einer ersten Variante;

Figur 8 schematische Darstellung der Luftraumabdeckung

durch die Propeller der Antriebseinheiten eines Flugmoduls in einer weiteren Variante;

Figur 9a-c schematische Darstellung verschiedener Querschnitte der Tragwerksbalken; Figur lOa-c schematische Darstellung verschiedener Schellen zur Befestigung der Antriebseinheiten an der Tragwerks struktur;

Figur 11 schematische Darstellung der Draufsicht auf eine

Tragwerksstruktur eines Flugmoduls mit Luftleitein richtungen; und

Figur 12 schematische Darstellung eines geneigten Flugmoduls mit angestellten Luftleiteinrichtungen .

In den im Folgenden erläuterten Beispielen wird auf die beige fügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beispie le bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Aus führungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinte res" usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Fi guren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden kön nen, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.

Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden kön nen, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ab zuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin be schriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die ange fügten Ansprüche definiert.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekuppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direk- ten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Flugmoduls 1 für ein senkrecht startendes und landendes Fluggerät gemäß Fig. 2. Das Flugmodul 1 weist neben einer mittig zur vertika len Mittelachse des Flugmoduls 1 angeordneten Zentraleinheit 8 eine Tragwerksstruktur 2 mit mehreren Tragwerksbalken 5 auf, die an Knotenpunkten 4 untereinander mittels als T-Stücke aus gebildeten Verbindungsstücken 11 sowie mit der Zentraleinheit 8 verbunden sind.

Das Fluggerät weist gemäß Figur 2 das Flugmodul 1 und ein mit dem Flugmodul 1 verbundenes Transportmodul 9 zum Transport von Personen und/oder Nutzlasten auf.

Diese Tragwerksstruktur 2 sowie die Zentraleinheit 8 des Flug moduls 1 gemäß Figur 1 sind in Figur 4 schematisch in der Draufsicht und in Figur 6 in der Seitenansicht dargestellt.

Die Tragwerksstruktur 2 wird durch sechs radial von der Zent raleinheit 8 nach außen verlaufenden Tragwerksbalken 5 sowie durch sechs weitere Tragwerksbalken gebildet, welche die der Zentraleinheit 8 gegenüberliegenden Enden der radial verlau fenden Tragwerksbalken 5 unter Ausbildung eines Sechsecks an den Knotenpunkten 4 miteinander verbinden.

Die Tragwerksbalken 5 sind an den Knotenpunkten 4 mittels T- Stück-förmige Verbindungsstücke 11 formschlüssig miteinander verbunden .

Die Verbindungsstücke 11 des Ausführungsbeispiels bestehen aus einem Faserverbundwerkstoff.

Zur Vereinfachung der Montage und Wartung sind die Verbin dungsstücke 11 des Ausführungsbeispiels zweiteilig aus einer Ober- und einer Unterschale ausgeführt (S. Detaildarstellung nach Figur 3a) . Die Enden der Tragwerksbalken 5 sind beispielsweise mindestens 100 mm tief in die T-Stück-förmigen Verbindungsstücke einge steckt oder eingelegt, wobei im geschlossenen Zustand der zweiteiligen Verbindungsstücke 11 die Enden der Tragwerksbal ken 5 vollständig umschließend aufgenommen sind.

Durch den bündigen Sitz der Tragwerksbalken 5 in den Verbin dungsstücken 11 wird die Ausrichtbarkeit der Tragwerksbalken 5 verbessert. Zudem werden die Lagerkräfte gleichmäßiger ver teilt .

Zur Ausbildung der hexagonalen Form der Tragwerksstruktur 2 weisen die Verbindungsstücke 11 drei Ausleger auf, wobei zwei Ausleger jeweils einen Winkel von 60° zueinander einschließen (S. Detaildarstellung nach Figur 3b) .

Die miteinander zu verbindenden Tragwerksbalken 5 können zu sätzlich innerhalb des T-stückförmigen Verbindungsstückes un tereinander formschlüssig verbunden werden. Dazu können die Enden der Tragwerksbalken 5 Schlitze und Stege aufweisen, mit tels derer die Tragwerksbalken 5 in einem bestimmten Winkel zueinander zusammengesteckt werden können (Figur 3c, 3d) .

Die zusammengesteckten Enden der Tragwerksbalken 5 können in die Ober- oder Unterschale des zweiteiligen T-stückförmigen Verbindungsstückes 11 eingelegt werden und nach Verschluss des T-stückförmigen Verbindungsstückes 11 vollständig vom T- stückförmigen Verbindungsstückes 11 umschlossen werden.

Des Weiteren sind in Figur 4 Schellen als Befestigungsmittel 10 ersichtlich, die zur Befestigung von Antriebseinheiten 3 an den Tragwerksbalken 5 der Tragwerksstruktur 2 dienen. Die Be festigungsmittel 10 sind sowohl ungefähr mittig auf jedem Tragwerksbalken 5 sowie am äußeren Ende der radial von der Zentraleinheit 8 nach außen verlaufenden Tragwerksbalken 5, jedoch außerhalb der Knotenpunkte 4 angeordnet. Insgesamt sind im Ausführungsbeispiel 18 Befestigungsmittel 10 zur Befesti gung von 18 Antriebseinheiten vorgesehen, wobei jedoch auch eine davon abweichende Anzahl an Befestigungsmitteln 10 bzw. Antriebseinheiten 3 vorgesehen sein kann.

Die Befestigungsmittel 10 können beispielsweise wie in den Fi guren 10a bis 10 c dargestellt ausgebildet sein.

Figur 10a zeigt eine zweiteilige Schelle 10 als Befestigungs element 10 aus zwei halbschalenförmigen Schellenteilen mit je weils einseitig abgewinkelten Enden, die durch eine Verschrau bung in horizontaler Richtung mit dem Tragwerksbalken 5 (nicht gezeigt) verspannt werden. Die abgewinkelten Enden stellen ei nen Bereich zur Verbindung der Schellenteile mit der Antriebs einheit 3 (nicht dargestellt) bereit, wobei die Schellenteile durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit der Antriebsein heit 3 verbunden sein können.

In Figur 10b ist eine Schelle als Befestigungsmittel 10 darge stellt, die ein Omega-förmiges, unteres Schellenteil mit beid seitig abgewinkelten Enden, ein U-förmiges, oberes Schellent eil und ein flächiges Deckelelement aufweist.

Das Omega-förmige, untere Schellenteil umschließt den Trag werksbalken zumindest teilweise seitlich und im unteren Be reich. Das U-förmige obere Schellenteil umschließt den Trag werksbalken 5 zumindest teilweise seitlich und im oberen Be reich .

Das Deckelelement der Schelle ist durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit den abgewinkelten Enden des Omega-förmigen Schellenteils verbunden, wodurch die Schelle in vertikaler Richtung mit dem Tragwerksbalken 5 verspannt wird. Darüber hinaus dient das Deckelelement dem Anschluss der Antriebsein heit 3 (nicht dargestellt) .

Zusätzlich ist ein Druckstück (Zwischenlageelement) vorgesehen sein, welches das U-förmige, obere Schellenteil gegen das De ckelelement abstützt, wodurch beim Schließen der Schelle das Omega-förmige untere Schellenteil und das U-förmige, obere Schellenteil sowohl gegeneinander als auch gegen den Trag werksbalken 5 verspannt und damit die kraft- und formschlüssi ge Verbindung zwischen Schelle und Tragwerksbalken 5 her stellt. Das Druckstück kann auch Bestandteil des Deckelele ments oder des U-förmigen Schellenteils sein) .

Die Schelle gemäß Fig. 10b ist somit vierteilig ausgebildet.

In Figur 10c ist eine Schelle als Befestigungsmittel 10 darge stellt, die ein Omega-förmiges, unteres Schellenteil mit beid seitig abgewinkelten Enden, ein U-förmiges oberes Schellenteil und ein Druckstück (Zwischenlageelement) aufweist.

Das Omega-förmige, untere Schellenteil umschließt den Trag werksbalken 5 zumindest teilweise seitlich und im unteren Be reich, wobei die abgewinkelten Enden des Omega-förmigen, unte ren Schellenteils einen Bereich zur Verbindung mit der An triebseinheit 3 bereitstellen .

Das U-förmige, obere Schellenteil umschließt den Tragwerksbal ken 5 zumindest teilweise seitlich und im oberen Bereich.

Die abgewinkelten Enden des Omega-förmigen Schellenteils Schelle sind durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit der der Antriebseinheit 3 (nicht dargestellt) verbindbar, wodurch die Schelle in vertikaler Richtung mit dem Tragwerksbalken 5 verspannt wird.

Das zusätzlich vorgesehene Druckstück (Zwischenlageelement) stützt die abgewinkelten Enden des Omega-förmigen Schellen teils oberhalb des Tragwerkbalkens 5 und bewirkt beim Schlie ßen der Schelle und Montage der Antriebseinheit 3 eine Ver spannung des Omega-förmigen, unteren Schellenteils und des U- förmigen, obere Schellenteils gegen den Tragwerksbalken 5 und stellt damit die kraft- und formschlüssige Verbindung zwi schen Schelle und Tragwerksbalken 5 her. Das Druckstück kann Bestandteil des U-förmigen Schellenteils sein. Die Schelle gemäß Fig. 10c ist somit dreiteilig ausgebildet.

Im oberen Bereich verfügen die Befestigungsmittel 10 nach den Figuren 10a bis 10c jeweils über abgewinkelte Enden zur unmit telbaren Aufnahme der Antriebseinheiten 3 (Fig. 10a, 10c), o- der zur mittelbaren Aufnahme der Antriebseinheiten 3 (Fig.

10b) über das Deckelelement.

Die Antriebseinheiten 3 können mit dem abgewinkelten Enden bzw. mit dem Deckelelement verschraubt oder vernietet werden.

Die Befestigungsmittel 10 gemäß den Figuren 10a bis 10c bilden im Montagezustand jeweils eine Omega-Form, d. h. ihre äußere Form entspricht in etwa dem griechischen Großbuchstaben Omega. Die Befestigungsmittel 10 sind zudem so ausgebildet, dass sie der Außenkontur der Tragwerksbalken 5 weitestgehend folgen und den Tragwerksbalken seitlich und unten zumindest teilweise um fassen, so dass im Verbindungszustand ein Kraft- und Form schluss mit dem Tragwerksbalken 5 gewährleistet ist.

Die Tragwerksbalken 5 bestehen aus einem pultrudierten Hohl profil aus faserverstärktem Kunststoff, z. B. kohlefaserver stärktem Kunststoff.

Günstige Ausführungen der Hohlprofile des Tragwerkbalkens wei sen nach Figur 9a, 9b und 9c jeweils einen längserstreckten Profilquerschnitt auf. Die Figuren 9a bis 9c zeigen drei Hohl profile in Schnittdarstellung, wovon das Hohlprofil gemäß Fi gur 9a einen bevorzugten ovalen Querschnitt, das Hohlprofil gemäß Figur 9b einen elliptischen und das Hohlprofil gemäß Fi gur 9c einen langlochförmigen Querschnitt aufweist. Die Längs seiten der Hohlprofile weisen jeweils in eine senkrechte Wir krichtung der Antriebseinheiten 3 (nicht dargestellt) .

Das Hohlprofil der Tragwerksbalken 5 gemäß Figur 9a, 9b und 9c weist jeweils eine variable Wandstärke in Umfangsrichtung des Tragwerksbalkens 5 auf. In Bereichen des Umfangs mit hoher Beanspruchung infolge ein wirkender Kräfte ist die Wandstärke größer als in Bereichen geringerer Beanspruchung. Beispielweise kann die Wandstärke, wie in Figur 9a, 9b, 9c ersichtlich, im Bereich der Schmalsei ten des Umfangs (oben und unten in der Darstellung gemäß Figur 9a, 9b, 9c) größer als im Bereich der Längsseiten des Umfangs sein. Weiterhin kann die Wandstärke nicht nur in Umfangsrich tung entlang des Querschnitts unterschiedlich groß sein, son dern auch entlang der Längserstreckung des Balkens 5 variie ren. Beispielsweise kann die Wandstärke der radial von der Zentraleinheit 8 nach außen verlaufenden Tragwerksbalken von außen nach innen in Richtung Zentraleinheit 8 zunehmen. Die auftretenden Belastungen können computersimuliert werden, um die erforderliche Mindestwandstärke zu berechnen.

Im Hohlprofil verlaufen Leitungen zur signaltechnischen Ver bindung sowie Energieversorgung.

Erneut bezugnehmend auf Figur 1, ist ersichtlich, dass das Flugmodul 1 Antriebseinheiten 3 aufweist, die jeweils über ei nen Propeller 7 mit einem Rotor aus zwei Rotorblätter und ei nen bürstenlosen Gleichstrommotor als Elektromotor 6 verfügen, wobei der Propeller 7 mittels des Elektromotors 6 angetrieben wird. Mittels einer Nabe des jeweiligen Propellers 7 ist die ser drehbar am Elektromotor 6 gelagert.

Optional kann eine Abdeckung, z. B. in Form eines Spinners, zur Abdichtung der Antriebseinheit 3 gegenüber Wasser und Schmutz sowie zur Verbesserung der Aerodynamik vorhanden sein. Die Propeller 7, insbesondere dessen Rotoren, weisen einen Fa serverbundwerkstoff, z. B. kohlefaserverstärkten Kunststoff, auf .

Figur 5 zeigt die Draufsicht des Flugmoduls 1 gemäß Figur 1 schematisch .

Die Antriebseinheiten 3, im Ausführungsbeispiel 18 Antriebs einheiten 3, sind in einer Ebene E der Tragwerksstruktur 2 au- ßerhalb der Knotenpunkte 4 in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Ring (RI, R2, R3) mit jeweils sechs Antriebsein heiten 3 konzentrisch um die vertikale Mittelachse (M) des Flugmoduls 1 angeordnet. Der erste, zweite und dritte Ring RI, R2, R3 weisen einen unterschiedlichen Ringdurchmesser DR1,

DR2, DR3 auf (ersichtlich auch in Figur 7) .

Die Antriebseinheiten 3 sind mittels der als Schellen ausge bildeten Befestigungsmittel 10 unmittelbar an den Tragwerks balken 5 der Tragwerksstruktur 2 befestigt.

Die Rotoren der Propeller 7 der Antriebseinheiten 3 weisen un terschiedliche Durchmesser dl, d2, d3 auf. Im Ausführungsbei spiel weisen die Rotoren der sechs Propeller 7 der Antriebs einheiten 3 des ersten (inneren) Rings RI einen ersten ein heitlichen Durchmesser dl von 1800 mm auf. Die Rotoren der sechs Propeller 7 der Antriebseinheiten 3 des zweiten Rings R2 weisen einen zweiten Durchmesser d2 auf, der im Ausführungs beispiel dem Durchmesser dl der Rotoren der Propeller 7 des inneren ersten Rings von 1800 mm entspricht. Die Rotoren der sechs Propeller 7 der Antriebseinheiten 3 des dritten Rings R3 weisen einen dritten Durchmesser d3 von 1300 mm auf (Figur 7) . Mit anderen Worten weist das Flugmodul 1 zwölf Propeller 7 mit Rotoren mit einem Durchmesser dl, d2 von 1800 mm und sechs Propeller 7 mit Rotoren mit einem Durchmesser d3 von 1300 mm auf .

Aus der Anordnung der Antriebseinheiten um die vertikale Mit telachse (M) und der Größe der Rotoren der Propeller ergibt sich nach diesem Ausführungsbeispiel ein Gesamtdurchmesser des Flugmoduls von maximal 8,14 m.

In Figur 7 ist in einer schematischen Draufsicht auf das Flug modul 1 die durch die Rotoren der Propeller 7 der Antriebsein heiten 3 des Flugmoduls 1 erreichbare Luftraumabdeckung darge stellt. Es zeigt sich, dass durch die beschriebene Auswahl der Rotoren der Propeller 7 eine hohe Konzentration der abdeckba- ren Fläche oberhalb des Tragwerksystems 2 und damit eine sehr gute Luftraumabdeckung erreicht wird, obwohl lediglich zwei Rotorsorten unterschiedlichen Durchmessers gefertigt werden müssen .

Durch die sehr gute Luftraumabdeckung wird die Leistungsfähig keit des Flugmoduls 1 verbessert und gleichzeitig der Platzbe darf des Flugmoduls 1 beim Starten und Landen und dem Aufent halt am Boden minimiert, was insbesondere beim Betrieb des Flugmoduls 1 in einem urbanen Umfeld vorteilhaft ist.

Die Zentraleinheit 8 des Flugmoduls 1 ist in Form einer Halb kugel aus kohlefaserverstärktem oder glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet. In der Zentraleinheit 8 befindet sich die Kommunikations- und Steuerungstechnik des Flugmoduls 1. Zudem befinden sich in der Zentraleinheit 8 wiederaufladbare Akkumulatoren zur Energieversorgung der Antriebseinheiten 3 sowie weiterer elektrischer Energieverbraucher.

Optional kann in der Zentraleinheit 8 zudem ein Rettungssystem mit einen Fallschirm zum Herausschießen untergebracht sen.

Die Zentraleinheit 8 des Flugmoduls 1 weist eine Kupplungsein richtung, z. B. ein Kupplungsgegenstück einer Gelenkkupplung zwischen einem kuppelbaren Transportmodul 9 und dem Flugmodul 1 (nicht dargestellt), zur lösbaren und richtungsflexiblen Verbindung des Flugmoduls 1 mit einem Transportmodul 9 auf.

Figur 8 zeigt in einer schematischen Draufsicht auf das Flug modul 1 die Luftraumabdeckung durch die Propeller 7 der An triebseinheiten 3 eines Flugmoduls 1 in einer weiteren Varian te. In dieser Ausführungsvariante sind die Antriebseinheiten 3 in zwei Ringen RI, R2 um die Mittelachse (M) des Flugmoduls 1 angeordnet, wobei die zwei Ringe RI, R2 einen unterschiedli chen Ringdurchmesser DR1, DR2 aufweisen. Der innere Ring RI mit kleinerem Ringdurchmesser DR1 als der äußere Ring R2 weist sechs Antriebseinheiten 3 auf. Der äußere Ring R3 weist zwölf Antriebseinheiten 3 auf. Die Rotoren der Propeller 7 der Antriebseinheiten 3 eines Rings RI, R2 als auch der Ringe RI, R2 untereinander weisen einen einheitlichen Durchmesser dl auf. Mithin ist der Durch messer dl aller Rotoren gleich groß, was die Fertigung und Montage des Flugmoduls 1 vereinfacht.

Weiterhin sind die Ringdurchmesser DR1, DR2 und der Durchmes ser dl der Rotoren so gewählt, dass der Luftraum überlappend abgedeckt wird. Mit anderen Worten überlappen sich die von den Rotoren genutzten Lufträume in der Draufsicht auf das Flugmo dul 1 zumindest teilweise.

Figur 2 zeigt das Flugmodul 1 gemäß Figur 1 mit auf diese Wei se angekuppeltem Transportmodul 9. Die Kupplungseinrichtung ist mittig an der Unterseite der Zentraleinheit 8 angeordnet, so dass sich auch das Transportmodul 9 mittig unterhalb des Flugmoduls 1 befindet. Das Transportmodul 9 kann eine Beförde rungskapsel und einen sich daran anschließenden längserstreck ten Schaft aufweisen, wobei der Schaft, wie in Figur 2 ge zeigt, in Verlängerung der Mittelachse (M) des Flugmoduls 1 angeordnet sein kann.

Mittels der Gelenkkupplung ist die Neigung des Flugmoduls 1 bezüglich des angekuppelten Transportmoduls 9 variierbar.

Dadurch kann eine vertikale Ausrichtung des Transportmoduls 9 auch bei einer abweichenden Ausrichtung des Flugmoduls 1 wäh rend des Flugbetriebes weitestgehend beibehalten werden und der Schwerpunkt des Fluggeräts auf einen beschränkten zentra len Bereich des Flugmoduls zentriert werden, was den Komfort und die Steuer- und Regelfähigkeit des Fluggerätes verbessert.

Figur 11 zeigt ein Flugmodul 1 der Figur 4 mit vier Luftleit einrichtungen 12, welche als Auftriebsmittel fungieren. Die Luftleiteinrichtungen 12 weisen flächige Flügel auf. Sie kön nen an den Tragwerksbalken 5 der Tragwerksstruktur 2 des Flug moduls 1 oder an den Verbindungsstücken 11 zur Verbindung der Tragwerksbalken 5 der Tragwerksstruktur 2 befestigt werden. Sie können drehbar gelagert ausgebildet sein, so dass die Luftleiteinrichtungen 12 an die Tragwerksstruktur 2 angeklappt und von dieser abgeklappt werden können (Punktlinie mit Doppel pfeil) .

Die Luftleiteinrichtungen 12 weisen jeweils einen flächigen Flügel 12 auf, der zum Beispiel um seine Längsachse drehbar gelagert ist.

Bei entsprechend schnellem Vorwärtsflug in gezeigter Flugrich tung werden die Flügel ausgeklappt und unterstützen die Pro peller 7 der Antriebseinheiten 3 (hier nicht sichtbar) dabei, einen zusätzlichen Auftrieb zu erzeugen.

Zusätzlich können die Flügel um ihre Längsachse gedreht wer den, um den Anstellwinkel gegenüber der Luftströmung zu verän dern und damit den Auftrieb anzupassen.

Vorzugsweise sind die Flügel im oberen oder seitlichen Bereich der Tragwerksstruktur 2 des Flugmoduls 1 an den Tragwerksbal ken 5 angeordnet, da hier die Beeinflussung durch den Abstrom der Propeller 7 am geringsten ist.

Die Lufteinrichtungen 12 können in ihrer Ausrichtung zum

Transportmodul 9 bzw. zur Tragwerkstruktur 2 des Flugmoduls 1 steuerbar einstellbar ausgebildet sein, so dass die Funktion während des Flugbetriebes optimal an die Strömungsverhältnisse etc. angepasst werden kann.

Figur 12 zeigt in einer Seitenansicht ein in Flugrichtung nach unten geneigtes Flugmodul 1 mit einem Neigungswinkel von un gefähr 75°. Der Neigungswinkel wird von der Ebene E der Tragwerksstruktur 2 und der senkrecht verlaufenden Schwer kraftlinie S eingeschlossen. Eine solcher Neigungswinkel kann beispielsweise während des Beschleunigens des Flugmoduls 1 eingestellt werden.

Das Flugmodul 1 weist vier Luftleiteinrichtungen 12 auf, die wie in der Draufsicht gemäß Figur 11 dargestellt, an der Trag werkstruktur 2 Flugmoduls 1 angeordnet sind und von denen in der Fig. 12 lediglich zwei ersichtlich sind. Die Luftleitein richtungen 12 sind gegenüber der Ebene E der Tragwerksstruktur 2 mit einem Anstellwinkel ß von ungefähr 150° angestellt. Der Anstellwinkel ß wird von der Ebene E der Tragwerksstruktur 2 und der mittleren Querschnittsebene der Luftleiteinrichtung 12 eingeschlossen .

In einer Bremssituation (nicht dargestellt) können die Neigung des Flugmoduls 1 gegenüber der Schwerkraftlinie S sowie die Anstellung der Luftleiteinrichtungen 12 entgegengesetzt erfol gen, so dass sich beispielsweise ein Neigungswinkel von un gefähr 105° und Anstellwinkel ß von ungefähr 235° ergeben kön nen .

Hinsichtlich der weiteren Elemente des Flugmoduls 1 der Figur 12 wird auf die vorherigen Erläuterungen verwiesen.

Der hier verwendete Ausdruck „und/oder", wenn er in einer Rei he von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden.

Wird beispielsweise eine Beziehung beschrieben, die die Kompo nenten A, B und/oder C, enthält, kann die Beziehung die Kompo nenten A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombinati on; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten. Bezugszeichenliste

1 Flugmodul

2 Tragwerks _S truktur

3 Antriebseinheit

4 Knotenpunkt

5 Tragwerksbalken

6 Elektromotor

7 Propeller

8 Zentraleinheit

9 Transportmodul

10 Befestigungsmittel

11 Verbindungsstück

12 Luftleiteinrichtung

RI, R2, R3 erster, zweiter, dritter Ring dl, d2, d3 Durchmesser des Rotors

DR1 DR2, DR3 Durchmesser des Rings

M Mittelachse des Flugmoduls

E Ebene der Tragwerksstruktur

S Schwerkraftlinie

Neigungswinkel

ß Anstellwinkel