HYBRIDFLUGZEUG Die Erfindung betrifft ein Flugzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Flugzeugs. Das Flugzeug weist eine Verbren ^¬ nungskraftmaschine auf, mittels welcher eine Antriebsleistung zum Antreiben eines Propellers des Flugzeugs erzeugbar ist. Unter einem Flugzeug ist insbesondere in motorbetriebenes Starrflügelflugzeug zu verstehen. Unter den Begriff Flugzeug fallen aber z.B. auch Drehflügler (Rotorflugzeug, Hubschrauber) und Motorsegler.

In heutigen Flugzeugen mit Propellerantrieb, wie etwa Leicht- flugzeugen, ist eine Verbrennungskraftmaschine, beispielswei ^¬ se ein Kolbenmotor oder ein Turbinenantrieb, entweder starr über eine Welle oder über ein Getriebe mit dem Propeller gekoppelt, um diesen anzutreiben. Aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Propeller ist der so gebildete Luftfahrzeugantrieb konzentriert am Flugzeug angebracht, meistens an einem Flügel oder an der Rumpfspitze. Diese Positionen haben sich als günstiger Abgleich erwiesen, um sowohl die Konstruktionskriterien betreffend die Position des Propellers einerseits als auch diejenigen der Position der Verbrennungskraftmaschine andererseits gegeneinander ab ^¬ zugleichen. Die mit dem Abgleich in Kauf genommenen Strömungsverluste werden dabei durch eine Verbrennungskraftma ^¬ schine mit entsprechend großer Leistung kompensiert. Dies führt allerdings zu einem entsprechend großen Kraftstoffver- brauch des Flugzeugs.

In der Druckschrift DE 10 2011 103 572 AI ist ein eigenstart- fähiges Segelflugzeug beschrieben, welches eine wiederauflad ^¬ bare Gleichspannungsquelle und einen Elektroantrieb mit min- destens zwei Elektromotoren aufweist, um jeweils einen Pro ^¬ peller anzutreiben. Das Segelflugzeug kann auch einen Verbrennungsmotor mit einem daran gekoppelten elektrischen Generator zum Aufladen der Gleichspannungsquelle während des Flu- ges aufweisen. Der Verbrennungsmotor und der elektrische Generator bilden zusammen ein Notstromaggregat. Während des Fluges werden die Elektromotoren aus der wiederaufladbaren Gleichspannungsquelle mit Energie versorgt. Wenn ein vorbe- stimmter Grenzwert der Betriebsspannung der Gleichspannungsquelle unterschritten wird, muss die bezogene Leistung redu ^¬ ziert werden oder die Gleichspannungsquelle mittels des Not ^¬ stromaggregats wieder aufgeladen werden. In der Druckschrift US 2 462 201 A ist ein Flugzeug mit einem elektrisch angetriebenen Propeller und einem durch eine Turbine angetriebenen Generator beschrieben. Der Generator und der elektrische Motor für den Propeller sind unmittelbar über einen 3-phasigen Generatorbus gekoppelt. Der Generator und die Turbine sind nahe des Schwerpunkts des Flugzeugs angeord ^¬ net .

In der Druckschrift US 4 605 185 A ist ein Flugzeug mit elektrisch angetriebenen Propellern beschrieben, die ihre elektrische Energie von einem Generator beziehen, welcher durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor ist so stark, dass das Flugzeug mit einer größeren Geschwindigkeit als gewöhnlich fliegen kann. Für den Fall, dass der Verbrennungsmotor ausfällt, ist eine Batterie für die Stromversorgung vorgesehen, welche einen Notfallbetrieb der elektrischen Motoren ermöglicht.

In der Druckschrift DE 10 2008 014 404 AI ist ein Luftfahrzeug mit einem Hybrid-Antrieb beschrieben, wobei ein Brenn- stoffmotor einen Generator zur Stromerzeugung antreibt und der Strom einen als Primärantrieb fungierenden Elektromotor und/oder eine Pufferbatterie speist, wobei der Elektromotor auch mit Strom aus der Pufferbatterie gespeist werden kann. Der Elektromotor wird aus der Pufferbatterie gespeist, wenn der Brennstoffmotor ausfällt, wofür die Pufferbatterie derart ausgestaltet ist, dass stets ein sicheres Landen des Luft ^¬ fahrzeugs gewährleistet ist, indem die Batterien so ausgelegt sind, dass eine Restflugzeit von 15 Minuten ermöglicht ist. In der Druckschrift WO 2011/144690 AI ist ein Hubschrauber beschrieben, bei dem Rotoren mit elektrischen Maschinen angetrieben werden, wobei die hierfür erforderliche elektrische Energie über eine Motor-Generatoreinheit erzeugt wird. Wei- terhin kann die von den Generatoren erzeugte elektrische

Energie an einen elektrischen Speicher abgegeben werden, damit die von diesem zwischengespeicherte Energie zur Notver ^¬ sorgung der elektrischen Maschinen eingesetzt werden kann, falls eine oder mehrere der Verbrennungskraftmaschinen der Motor-Generatoreinheiten ausfallen. Auch kann die zwischengespeicherte Energie dazu verwendet werden, Spitzen in der be ^¬ nötigten Leistung der elektrischen Maschinen zu bedienen.

In der Druckschrift DE 195 25 267 C2 ist ein Antrieb be- schrieben, der als Energiequelle Wasserstoff verwendet, der nach Bedarf direkt oder durch eine Reaktion von Lithium, Natrium und anderen Grundelementen sowie Wasser erzeugt und dann mit Hilfe einer Antriebseinheit, wie einer Gasturbine oder einem Dieselmotor, oder einer Wärmekraftmaschine mit Genera- tor in Antriebsenergie verwandelt wird.

In der Druckschrift WO 2011/144696 AI ist ein Kippflügel- Flugzeug beschrieben, bei welchem die zum Antrieb notwendige Leistung für alle Propeller durch eine gemeinsame Motor- oder Turbineneinheit bereitgestellt wird und die Leistung dann über eine elektrische Kupplung je nach Missionsaufgabe opti ^¬ miert auf die Propeller verteilt wird, die durch Elektromoto ^¬ ren angetrieben werden. In der Druckschrift US 1,511,448 A ist ein Flugzeug mit elektrisch angetriebenem Propeller beschrieben, wobei der elektrische Antriebsmotor seine Energie aus einem Generator bezieht, der von einem Motor angetrieben wird. Der Motor kann in der Nase des Flugzeugs angeordnet sein, während die Pro- peller mit den Elektromotoren an den Flügeln angebracht sein können . In der Druckschrift US 4,554,989 ist ein Helikopter beschrie ^¬ ben, dessen Rotor elektrisch angetrieben wird, wobei ein Generator die nötige elektrische Energie für den Antrieb des Rotors erzeugt. Der Generator wird durch eine Turbine ange- trieben, deren Abluftschacht nach oben hin geöffnet ist.

In der Druckschrift DE 10 2010 021 026 AI ist ein hybrides Antriebs- und Energiesystem für Fluggeräte beschrieben. Ein Energieerzeugungssystem liefert elektrische Energie über ei- nen Inverter an einen ersten Elektromotor eines Hauptrotors eines Hubschraubers. Das Energieerzeugungssystem kann beispielsweise einen Wankelmotor und einen Generator umfassen. In einem Reiseflug des Hubschraubers, wenn der Leistungsbe ^¬ darf für den Elektromotor des Hauptrotors nicht so groß ist wie beim Start, kann die so verfügbare zusätzliche Leistung des Energieversorgungssystems zum Aufladen der Batterie ge ^¬ nutzt werden.

In der Druckschrift US 2011/0089290 AI ist ein Flugzeug mit Strahltriebwerken beschrieben, die oberhalb von Flügelflächen angeordnet sind, um so eine Abstrahlung von Lärm der Trieb ^¬ werke zum Boden hin zu verringern.

In der Druckschrift DE 27 20 957 AI sind Motorsegelflugzeuge beschrieben, die Propellerantriebe aufweisen, die an unterschiedlichen Stellen angebracht sind, um so eine einwandfreie aerodynamische Gestaltung des jeweiligen Flugzeugs zu ermög ^¬ lichen und eine praktische Schwerpunklage des Flugzeugs zu erzielen .

In der Druckschrift DE 32 45 011 AI ist ein Segelflugzeug mit demontierbarem Hilfstriebwerk beschrieben. Bei dem Hilfstriebwerk kann es sich auch um ein mit elektrischen Batterien angetriebenem Elektromotor mit Propeller handeln.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim Herstellen eines Flugzeugs mehr konstruktive Freiheitsgrade bei der Be- Stimmung geeigneter Positionen sowohl für den Propeller als auch die Verbrennungskraftmaschine zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch ein Flugzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.

Durch die Erfindung wird eine sinnvolle Verteilung der einzelnen Komponenten des Luftfahrzeugantriebs im bzw. am Flug- zeug ermöglicht. Hierzu wird die Verbrennungskraftmaschine nicht als mechanischer Antrieb für den Propeller, sondern als Bestandteil einer Energieerzeugungseinheit bereitgestellt, die außer der Verbrennungskraftmaschine noch einen mit dieser über eine Welle gekoppelten elektrischen Generator umfasst. Mit der Verbrennungskraftmaschine wird also zunächst elektri ^¬ sche Energie generiert. Der Propeller wird nun als Bestand ^¬ teil einer Schuberzeugungseinheit bereitgestellt, die außer dem Propeller noch einen Elektromotor umfasst, der mit diesem über eine Welle gekoppelt ist.

Um den Betrieb des Elektromotors zu ermöglichen, werden die Schuberzeugungseinheit und die Energieerzeugungseinheit mit ^¬ einander elektrisch gekoppelt. Hierzu wird der Generator mit dem Elektromotor mittels einer elektrischen Übertragungsein- richtung gekoppelt. Anders als eine Welle für eine mechani ^¬ sche Kopplung, kann diese elektrische Übertragungseinrichtung flexible Kabel umfassen, über welche elektrische Leistung vom Generator zum Elektromotor übertragen werden kann. Die relative Lage der Energieerzeugungseinheit und der Schuberzeu- gungseinheit zueinander kann somit frei gewählt werden. Es ergeben sich zusätzliche konstruktive Freiheitsgrade, die es ermöglichen, bei der Konstruktion des Flugzeugs die Position der Schuberzeugungseinheit unabhängig von der Position der Energieerzeugungseinheit festzulegen. Die Erfindung sieht entsprechend vor, zum Herstellen des Flugzeugs für die Ener ^¬ gieerzeugungseinheit eine Position zu ermitteln, an welcher die Energieerzeugungseinheit im Flugzeug angeordnet werden kann. Die Position für die Schuberzeugungseinheit wird dabei unabhängig von der Position der Energieerzeugungseinheit ermittelt. Nach dem Anordnen im Flugzeug an der jeweils für sie ermittelten Position, werden die Generator- und die Schuberzeugungseinheit dann über die Übertragungseinrichtung elekt- risch gekoppelt.

Insgesamt ist hierdurch in vorteilhafter Weise eine räumliche Verteilung der Antriebskomponenten im Flugzeug freier wählbar .

Das erfindungsgemäße Flugzeug weist entsprechend eine Schub ^¬ erzeugungseinheit der genannten Art sowie eine Energieerzeu ^¬ gungseinheit der genannten Art auf. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Flugzeug die beschriebene elektrische Über- tragungseinrichtung auf, die zum Übertragen von elektrischer Energie von der Energieerzeugungseinheit zu der Schuberzeu ^¬ gungseinheit ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Flug ^¬ zeug beträgt nun ein Abstand zwischen der Schuberzeugungseinheit und der Energieerzeugungseinheit mindestens 0,5 m, ins- besondere mehr als 1,0 m, bevorzugt mehr als 1,5 m. Hierdurch ist es möglich, die Schuberzeugungseinheit an einem aerodyna ^¬ misch günstigen Ort am Flugzeugrumpf oder an dessen Flügeln zu platzieren und gleichzeitig die Energieerzeugungseinheit im Rumpf strömungsgeschützt und nach weiteren Konstruktions- kriterien günstig anzuordnen.

Die mechanische Entkopplung der Schuberzeugungseinheit einer ^¬ seits und der Energieerzeugungseinheit andererseits bringt des Weiteren den Vorteil mit sich, dass auch ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermög ^¬ licht ist. Hierzu sieht das erfindungsgemäße Flugzeug vor, dass eine maximal mögliche Leistungsabgabe der Verbrennungs ^¬ kraftmaschine kleiner als die bei einem Start des Flugzeugs benötigte Schubleistung (MTOP - Maximum Take-off Power - ma- ximale Startleistung) ist. Mit anderen Worten kann das Flugzeug eine deutlich kleinere Verbrennungskraftmaschine aufwei ^¬ sen, als ein herkömmliches Flugzeug, bei welchem der Propel- ler unmittelbar über die Verbrennungskraftmaschine angetrie ^¬ ben wird, sodass diese auch die MTOP aufbringen können muss.

Ein verbrauchsoptimierter Betrieb der Verbrennungskraft- maschine liegt bei einer Leistungsabgabe der Verbrennungs ^¬ kraftmaschine in einem Bereich von 100% bis 130% der bestimmungsgemäßen Reiseleistung des Flugzeugs. Unter der Reiseleistung (MCP - Maximum Continuous Power - maximale, kontinu ^¬ ierlich erzeugbare Leistung) ist ein Leistungswert zu verste- hen, welchen das Flugzeug für die Schuberzeugung während der Reise zwischen der Startphase und der Landephase erzeugen können muss. Die MCP liegt in der Regel zwischen 30% und 70% der MTOP. Bei einer Verbrennungskraftmaschine ist ein Betrieb bei maximalem Wirkungsgrad in der Regel nahe der maximalen Leistungsabgabe gegeben. Indem nun die maximale Leistungsan ^¬ gabe kleiner als die MTOP sein kann, kann der Betrieb bei ma ^¬ ximalem Wirkungsgrad nahe der MCP gewählt wird. Durch die Wahl der maximal möglichen Leistungsabgabe im Bereich zwischen 100% bis 130% der MCP, also größer als 100%, ist es des Weiteren möglich, während des Flugs nebenher noch eine Batterie mittels der Verbrennungskraftmaschine aufzuladen. Eine solche Batterie kann dann dazu genutzt werden, die für das Aufbringen der MTOP benötigte zusätzliche Leistung bereitzu ^¬ stellen .

In diesem Zusammenhang sieht das erfindungsgemäße Flugzeug vor, dass zumindest eine weitere Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen der Schuberzeugungseinrichtung mit zusätzlicher elektrischer Energie bereitgestellt ist, wobei die zu- mindest eine weitere Energieversorgungseinrichtung eine Batterie oder eine Brennstoffzelle umfasst. Die zumindest eine weitere Energieversorgungseinrichtung kann z.B. in einem Flügel des Flugzeugs angeordnet sein. Durch eine Batterie oder eine Brennstoffzelle kann die Energieerzeugungseinheit beim Start des Flugzeugs unterstützt werden, um die benötigte MTOP bereitzustellen. Hierdurch entstehen auch keine zusätzlichen Geräusche . Bevorzugt wird für die Schuberzeugungseinheit eine Position ermittelt, durch welche zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei, aus den folgenden Bedingungen im Flugbetrieb erfüllt wird .

Die erste Bedingung besagt, dass der Propeller frei ange ^¬ strömt wird. Ein freies Anströmen ist dann gegeben, wenn sich in Flugzeuglängsrichtung vor dem Propeller kein weiteres Bauelement des Flugzeugs befindet, welches die Strömung der zum Propeller hin strömenden Luft signifikant beeinflusst.

Die zweite Bedingung besagt, dass ein vom Propeller erzeugter Luftstrom frei abströmt. Unter einem freien Abströmen versteht man, dass von der Schuberzeugungseinheit beschleunigte, abströmende Luft auf kein weiteres Bauteil des Flugzeugs trifft, welches den Luftstrom signifikant beeinträchtigt. Bei heutigen Flugzeugen trifft der Luftstrom in der Regel auf den Flugzeugrumpf (Propeller am Bug) oder auf einen Flügel, was den Auf- und Vortrieb im Vergleich zu einem frei abströmenden Luftstrom signifikant beeinträchtigt.

Durch die Verbesserung der Anströmung und/oder der Abströmung ergibt sich eine günstigere Aerodynamik, die z.B. den Bau des Flugzeugs mit verhältnismäßig kurzen Flügeln ermöglicht, was wiederum den Treibstoffverbrauch senkt. So ist entsprechend gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs vorgesehen, dass die Schuberzeugungseinheit zwischen Tragflä ^¬ chen des Flugzeugs und einem Leitwerk des Flugzeugs angeord ^¬ net ist. Diese Anordnung erfüllt sowohl die Bedingung des freien Anströmens als auch diejenige des freien Abströmens.

Die dritte Bedingung besagt, dass eine von der Schuberzeu ^¬ gungseinheit erzeugte Antriebskraft in einem vorbestimmten Bereich auf den Flugzeugrumpf übertragen wird. Im Gegensatz zu einem Flugzeug gemäß dem Stand der Technik kann die leichtbauendere Schuberzeugungseinheit aus Propeller und Elektromotor an sehr viel mehr unterschiedlichen Orten am Flugzeugrumpf oder an einem Flügel angebracht werden, ohne dass hierdurch die Statik des Flugzeugs überfordert wird. So ^¬ mit kann auch die Anbindungsstelle der Schuberzeugungseinrichtung für die Schubübertragung in den Flugzeugrumpf günstiger gewählt werden. Bei einem Flugzeug gemäß dem Stand der Technik, bei welchem zusätzlich noch das Gewicht der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt werden muss, ist man dage ^¬ gen gezwungen, die Position des Propellers an die Statik des Flugzeugs anzupassen.

Ähnlich wie im Falle der Positionswahl für die Schuberzeugungseinheit sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass für die Energieerzeugungseinheit eine Position ermittelt wird, die zumindest eine, bevorzugt zumindest zwei, aus den folgenden Bedingungen für einen Flugbetrieb erfüllt.

Die erste Bedingung besagt, dass von der Energieerzeugungs ^¬ einheit ausgehende Vibrationen auf den Flugzeugrumpf nur bis zu einem vorbestimmten Maß übertragen werden. Da die Ausrichtung der Verbrennungskraftmaschine und des Generators bezüg ^¬ lich der Schuberzeugungseinheit völlig frei gewählt werden kann, stehen nun weitaus mehr Freiheitsgrade zur Verfügung, um die Übertragung von Vibrationen in den Flugzeugrumpf zu vermeiden, beispielsweise durch Auswahl einer entsprechenden Lage der Energieerzeugungseinheit oder durch Lagern der Ener ^¬ gieerzeugungseinheit auf einem vibrationsdämpfenden Material.

Hierzu sieht auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs vor, dass eine Rotationsachse der Welle der Ener ^¬ gieerzeugungseinheit quer zu einer bestimmungsgemäßen Flug- richtung des Flugzeugs angeordnet ist. So lassen sich die von der Verbrennungskraftmaschine hauptsächlich quer zur Rotati ^¬ onsachse wirkenden Vibrationskräfte in Längsrichtung zum Flugzeugrumpf ausrichten. Die Längssteifigkeit des Flugzeug ^¬ rumpfes ist in der Regel größer als die Quersteifigkeit . Aus diesem Grund wird dann nur ein kleinerer Anteil der Vibrationen auf den Flugzeugrumpf übertragen. Die zweite Bedingung besagt, dass ein von der Energieerzeu ^¬ gungseinheit erzeugtes Geräusch zu einem vorbestimmten Anteil, z.B. 50% oder 70%, nach oben hin vom Flugzeug abge ^¬ strahlt wird. Auch diese Bedingung lässt sich nun sehr viel leichter erfüllen, indem die Lage der Energieerzeugungseinheit im Flugzeugrumpf entsprechend gewählt wird oder sogar eine Schallleiteinrichtung zum Abstrahlen eines von der Energieerzeugungseinheit erzeugten Schalls nach oben vom Flugzeug weg bereitgestellt wird. Eine solche Schallleiteinrichtung kann beispielsweise einen Kanal zum Leiten des Schalls nach oben hin umfassen.

Gemäß der dritten Bedingung balanciert das Gewicht der Energieerzeugungseinheit das Gewicht der Schuberzeugungseinheit zumindest teilweise aus. Das Ausbalancieren erfolgt hierbei bezüglich des Gesamtschwerpunkts des Flugzeugs. Entsprechend sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs vor, dass ein Gesamtschwerpunkt des Flugzeugs zwischen einem Schwerpunkt der Energieerzeugungseinheit und einem Schwer- punkt der Schuberzeugungseinheit angeordnet ist. Das Ausba ^¬ lancieren hat den Vorteil, dass das Flugzeug einen kürzeren Rumpf aufweisen kann. Bei Flugzeugen aus dem Stand der Technik mit einem kompakten Aufbau des Luftfahrzeugantriebs aus Propeller und Verbrennungskraftmaschine in der Bugspitze muss dagegen das Gewicht dieses Antriebs auf einer Seite des Ge ^¬ samtschwerpunkt angeordnet werden und deshalb durch einen entsprechend verlängerten Rumpf ausbalanciert werden.

Um die von der Energieerzeugungseinheit erzeugte elektrische Energie zu der Schuberzeugungseinheit zu übertragen, ist bei dem erfindungsgemäßen Flugzeug die elektrische Übertragungs ^¬ einrichtung bereitgestellt. Mit dieser wird der erwähnte Ab ^¬ stand überbrückt. In einer einfachen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der vom Generator erzeugte Drehstrom unmittelbar an den Elektromotor übertragen wird und diesen antreibt. In diesem Fall ist dann die Drehzahl des Elektromo ^¬ tors von der Drehzahl des Generators abhängig. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Übertragungseinrichtung einen Zwischenkreis umfasst, an welchen der Genera ^¬ tor über einen Gleichrichter gekoppelt ist. Unter einem Zwischenkreis ist hier eine Anordnung aus elektrischen Leitele- menten, z. B. Kabeln und/oder Stromschienen zu verstehen, über welche eine gleichgerichtete Spannung übertragen wird. Der Vorteil eines Zwischenkreises besteht darin, dass die Drehzahl des Elektromotors und die Drehzahl des Generators unabhängig voneinander sind.

Ein Umrichter zum Betreiben des Elektromotors ist dabei be ^¬ vorzugt im Flugzeugrumpf angeordnet, also nicht unmittelbar am Elektromotor. Dies verbessert die Aerodynamik des Flugzeugs. Besteht dagegen Bedarf an Kühlleistung für den Umrich- ter, ist dieser zweckmäßigerweise außerhalb des Flugzeug ^¬ rumpfes angeordnet. Der Umrichter kann auch vorteilhaft in den Elektromotor integriert werden.

Das Auftrennen des Luftfahrzeugantriebs in Schuberzeugungs- einheit einerseits und Energieerzeugungseinheit andererseits ergibt den weiteren Vorteil, dass mit ein- und derselben Energieerzeugungseinheit auch eine weitere Schuberzeugungs ^¬ einheit betrieben werden kann. Entsprechend sieht eine Aus ^¬ führungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs vor, dass zumin- dest eine weitere Schuberzeugungseinheit bereitgestellt ist, die ebenfalls über die Übertragungseinrichtung elektrisch mit der Energieerzeugungseinheit gekoppelt ist. Anders als bei herkömmlichen Flugzeugen muss also bei dieser Ausführungsform des Flugzeugs nur eine Verbrennungskraftmaschine bereitge- stellt sein. Dies vereinfacht das Auffinden einer Position für die Energieerzeugungseinheit, an welcher möglichst wenig Vibrationen auf den Flugzeugrumpf übertragen werden und/oder eine Schallemission nach unten hin möglichst gering ist. Mittels der einen Energieerzeugungseinheit können dann problem- los mehrere, nach aerodynamischen Gesichtspunkten optimal angeordnete Schuberzeugungseinheiten im Flugzeug / am Flugzeug betrieben werden. Wegen der in der Regel klein bauenden

Elektromotoren ist es insbesondere auch möglich, mehrere kleine Propeller zu betreiben und für diese entsprechend günstige Positionen zu finden. Beispielsweise können 4 oder sogar 8 Propeller vorgesehen sein, die dann einen Schub erzeugen, der dann sehr viel gleichmäßiger verteilt sein kann als der Schub von nur zwei Propellern.

Bei der Realisierung eines erfindungsgemäßen Flugzeugs ist man im Bezug auf die Wahl des Propellers sehr flexibel. Bei dem Propeller kann es sich beispielsweise um einen freifah- renden Propeller oder einen Mantelpropeller handeln. Unter einem freifahrenden Propeller wird vorliegend verstanden, dass die Blattspitzen des Propellers, im Gegensatz zu denje ^¬ nigen eines Mantelpropellers, nicht von einem weiteren Bau ^¬ teil des Propellers umgeben sind.

Auch in der Wahl des Elektromotors für die Schuberzeugungs ^¬ einheit ist man sehr frei. Im Prinzip ist jeder Typ von elektrischer Maschine nutzbar, also z.B. eine Asynchronma ^¬ schine, eine Synchronmaschine, ein Gleichstrommotor. Als be- sonders geeignet hat sich eine permanentmagneterregte Syn ^¬ chronmaschine erwiesen.

Die Schuberzeugungseinheit weist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs auch ein Getriebe auf, über welches der Elektromotor mit dem Propeller gekoppelt ist.

Hierdurch kann ein verhältnismäßig langsam drehender Propeller genutzt werden und dennoch eine günstige Drehzahl für die Bauform des Elektromotors gewählt werden. Genauso kann bei der Energieerzeugungseinheit die Verbrennungskraftmaschine über ein Getriebe mit dem elektrischen Generator gekoppelt sein .

Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal genauer anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Dazu zeigt:

FIG 1 eine schematische Darstellung einer Flugzeugantriebseinrichtung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs und FIG 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs.

Bei dem im Folgenden erläuterten Beispiel stellen die be- schriebenen Komponenten des Flugzeugs jeweils einzelne, unab ^¬ hängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzu- sehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In FIG 1 ist ein Luftfahrzeugantrieb 10 gezeigt, der eine Schuberzeugungseinheit 12, eine Energieerzeugungseinheit 14, eine leistungsverteilende Elektronik, die eine elektrische Übertragungseinrichtung 16 darstellt, und eine Batterieanord ^¬ nung 18 aufweist. Die Übertragungseinrichtung 16 kann einen Gleichspannungszwischenkreis sowie Gleich- und Wechselrichter zum Austauschen von elektrischer Energie mit dem Gleichspannungszwischenkreis umfassen. Der Luftfahrzeugantrieb 10 kann beispielsweise in einem Leichtflugzeug eingebaut sein. Die Schuberzeugungseinheit 12 weist einen Propeller 20 auf, der über eine Welle 22 mit einem Elektromotor 24 gekoppelt ist. Der Elektromotor 24 dreht die Welle 22 und treibt somit den

Propeller 20 rotatorisch an. Der Elektromotor 24 kann zusätzlich über ein Getriebe mit dem Propeller 20 gekoppelt sein.

Eine Drehzahl und ein Drehmoment, welches der Elektromotor 24 dabei erzeugt, wird von einem Umrichter 26 in der an sich bekannten Weise eingestellt. Durch den Umrichter 26 wird in ei ^¬ nem mehrphasigen Kabel 28 ein Drehstrom mit variabler Frequenz eingestellt. Der Umrichter 26 empfängt hierzu Schalt ^¬ signale von einem (nicht dargestellten) Steuergerät.

Der Umrichter wandelt eine elektrische Gleichspannung, die er von (nicht dargestellten) elektrischen Leitern des Zwischenkreises der Übertragungseinrichtung 16 abgreift in die Wech- selspannung in dem Kabel 28 um. Bei der Gleichspannung des Zwischenkreises der Übertragungseinrichtung 16 handelt es sich um eine gleichgerichtete Spannung, die von der Energie ^¬ erzeugungseinheit 14 erzeugt wird. Die Energieerzeugungsein- heit 14 weist hierzu einen elektrischen Generator 30 auf, der über einen Gleichrichter 32 mit dem Zwischenkreis der Übertragungseinrichtung 16 gekoppelt ist. Der Generator 30 wird von einer Verbrennungskraftmaschine 34 angetrieben, bei ^¬ spielsweise einem Wankelmotor, einem Hubkolbenmotor oder ei- ner Turbine.

Die Batterieanordnung 18 stellt eine weitere Energiequelle für den Elektromotor 24 dar. Die Batterieanordnung 18 kann eine oder mehrere Batterien mit jeweils einer oder mehreren Batteriezellen umfassen. Die von der Batterieanordnung 18 erzeugte Gleichspannung wird bei Bedarf ebenfalls über ein Kabel 36 in den Zwischenkreis der Übertragungseinrichtung 16 eingespeist. Dies kann auch über eine DC/DC-Wandler (DC - Gleichstrom) zur Anpassung der Batteriespannung an die Zwi- schenkreisspannung erfolgen. Durch eine (nicht dargestellte) entsprechende Schalteinrichtung ist es bei dem Luftfahrzeug ^¬ antrieb 10 auch möglich, die Batterien der Batterieanordnung 18 mittels der Energieerzeugungseinheit 14 wieder aufzuladen. Anstelle der Batterieanordnung 18 oder zusätzlich hierzu kann beispielsweise auch ein Brennstoffzellensystem bereitgestellt sein .

Der Luftfahrzeugantrieb 10 kann noch weitere Schuberzeugungs ^¬ einheiten wie die Schuberzeugungseinheit 12 aufweisen, die ebenfalls an den Zwischenkreis der Übertragungseinrichtung 16 angeschlossen sein können. Es können bei dem Luftfahrzeugantrieb 10 auch eine oder mehrere weitere Energieerzeugungseinheiten wie die Energieerzeugungseinheit 14 bereitgestellt sein, die ebenfalls an den Zwischenkreis der Übertragungsein- richtung 16 angeschlossen sein können.

Bei dem Luftfahrzeugantrieb 10 sind dessen Komponenten, ins ^¬ besondere die Schuberzeugungseinheit 12 und gegebenenfalls die auch die weitere Schuberzeugungseinheit oder weiteren Schuberzeugungseinheiten einerseits und die Energieerzeu ^¬ gungseinheit 14 und gegebenenfalls die weitere Energieerzeu ^¬ gungseinheit oder weiteren Energieerzeugungseinheiten ande- rerseits nicht konzentriert in einem Bereich des Flugzeugs, beispielsweise in der Bugspitze oder an einem Flügel angeord ^¬ net. Der Luftfahrzeugantrieb 10 ist stattdessen im Flugzeug verteilt angeordnet, wie es im Folgenden näher erläutert wird .

Wo genau die Antriebskomponenten des Luftfahrzeugantriebs 10 in einem vorgegebenen Flugzeugtyp anzuordnen sind, kann bei einem Entwurf und der Konstruktion des Flugzeugs anhand geeigneter Simulationen und Berechnungen ermittelt werden. Die Verteilung der einzelnen Antriebskomponenten könnten beispielsweise so aussehen, wie es anhand von FIG 2 erläutert ist. In FIG 2 ist der Luftfahrzeugantrieb 10 noch einem in einem Flugzeug F eingebaut dargestellt. Die Energieerzeugungseinheit 14 kann in der Spitze 38 des

Flugzeugrumpfes 14 angeordnet sein. Eine Kurbelwelle bzw. die Drehachse der Kurbelwelle muss dabei nicht in Flugrichtung 42 weisen. Die Batterieanordnung 18 kann beispielsweise aus zwei Teilbatterien bestehen, die jeweils in einer der Tragflächen 44 des Flugzeugs F angeordnet sein können. Der Umrichter 32 der Energieerzeugungseinheit 14 kann in einem Flugzeugrumpf 40 angeordnet sein. Das Steuergerät für den Umrichter 26 und den Umrichter 32 kann im Heck 46 angeordnet sein (in FIG 2 nicht dargestellt) . Die Schuberzeugungseinheit 12 kann am Flugzeugrumpf 40 zwischen den Tragflächen 44 und einem Leitwerk 48 befestigt sein.

Ein weiterer Vorteil der Verteilung der Antriebskomponenten ergibt sich, wenn die Verbrennungskraftmaschine 34 so im Flugzeug F angeordnet wird, dass seine Schallabstrahlung nach oben (Richtung 50) gelenkt wird, und somit die Lärmbelastung am Boden, über den das Flugzeug F fliegt, reduziert wird. Ein Abstand A zwischen der Schuberzeugungseinheit 12 und der Energieerzeugungseinheit 14 beträgt bei dem in FIG 2 gezeig ^¬ ten Bespiel mehr als 0,5 m, insbesondere mehr als 1,5 m. Ein Gesamtschwerpunkt S des Flugzeugs F, welcher den Massen- Schwerpunkt aller Komponenten des Flugzeugs F zusammen be ^¬ schreibt, kann sich zwischen einem Massenschwerpunkt der Schuberzeugungseinheit 12 und einem Massenschwerpunkt der Energieerzeugungseinheit 14 befinden, um das Flugzeug auszu ^¬ balancieren .

Durch Verteilung der einzelnen Antriebskomponenten (Verbrennungskraftmaschine 34, Generator 30, Batterien der Batterie ^¬ anordnung 18, Steuerungs- und Regelungssystem (mit Leistungs ^¬ elektronik) der Übertragungseinrichtung 16, Elektromotor 24 und gegebenenfalls Getriebe zwischen Elektromotor und Propel ^¬ ler 20) können mehrere effizienzsteigernde Effekte erzielt werden .

1. Die Ausbalancierung des Flugzeugs ist einfacher, da die Schuberzeugungseinheit 12 und die Energieerzeugungseinheit 16 auf gegenüberliegenden Seiten des Gesamtschwerpunkts des Flugzeugs angeordnet sein können. Dies gibt mehr Freiheits ^¬ grade bei der Anordnung und den Proportionen der einzelnen Flugzeugteile (Spitze, Rumpf, Heck, Tragflächen, Leitwerk) . Indem beispielsweise nicht der Verbrennungsmotor 24 und der Propeller 20 zusammen in der Spitze des Flugzeugrumpfes im Bug angeordnet sein müssen, muss auch das Heck nicht als Ge ^¬ gengewicht entsprechend lang ausgebildet sein, um diese Bug ^¬ lastigkeit auszugleichen. Ein kürzeres Flugzeug kann dann auch kürzere Flügel aufweisen, sodass sich insgesamt eine

Verbesserung des Auftriebs und des Vortriebs aufgrund eines geringeren Luftwiderstands ergibt. Eine besondere Ausfüh ^¬ rungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs sieht auch die Ausgestaltung als Nur-Flügel-Flugzeug vor, in welchem dann eben- falls die beschriebenen Antriebskomponenten einfacher verteilt werden können, als es bei einem Luftfahrzeugantrieb mit mechanisch Kopplung von Verbrennungsmotor und Propeller der Fall wäre. 2. Eine Anordnung der Schuberzeuger (Propeller 20 und gegebenenfalls weiterer Propeller) in Bereichen des Flugzeugs, denen die Aerodynamik des Gesamtsystems des Flugzeugs möglichst wenig gestört wird, wird ermöglicht. So stört beispielsweise ein Propeller an einer Tragfläche die den Auftrieb erzeugende Strömung der Tragfläche und reduziert deshalb den gewünschten Auftrieb. Ein Propeller ist in der Regel an der Tragfläche angeordnet, da diese einen statisch günstigen Ort zum Tragen einer Verbrennungskraftmaschine bildet. Bei dem erfindungsge- mäßen Flugzeug fällt diese Randbedingung weg, da die Verbren ^¬ nungskraftmaschine 34 in einem größeren Abstand A vom Propel ^¬ ler 20 im Flugzeug F angeordnet sein kann. Die Schuberzeu ^¬ gungseinheit 12 lässt sich konstruktiv sehr viel einfacher am Flugzeug anbringen als eine Kombination aus einer Verbren- nungskraftmaschine und einem Propeller. So kann die Schuber ^¬ zeugungseinheit 12 beispielsweise auf einem Stab auf dem Dach des Flugzeuges in einer Entfernung von beispielsweise 1,5 m oder 2 m angeordnet sein oder auch zwischen den Flügeln und dem Leitwerk. Hierdurch lässt sich eine Verbesserung des Auf- triebs im Vergleich zu einem herkömmlichen Flugzeug erzielen.

3. Eine Verbesserung des Vortriebs kann durch eine Anordnung der Schuberzeuger in Bereichen des Flugzeugs erzielt werden, in denen eine ungestörte An- und Abströmung der Luft möglich ist. Dies sind ebenfalls die bereits beschriebenen Orte auf einer Stange oder z. B. am Rumpf hinter den Tragflächen und vor dem Leitwerk, wenn als Grundform des Flugzeugrumpfes die herkömmliche Form aus zylinderförmigem Flugzeugrumpf mit mittig angeordneten Starrflügel und Heckleitwerk zugrunde gelegt wird (vergleiche FIG 2) . Diese Anordnung ermöglicht eine Ver ^¬ besserung des Vortriebs durch einen verringerten Strömungswiderstand .

Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie durch eine räumliche Aufteilung der Antriebskomponenten in vorteilhafter Weise der Auf- und Vortrieb eines Flugzeugs verbessert werden kann und es dadurch schneller und/oder im Kraftstoffverbrauch effizienter gemacht werden kann. Des Weiteren besteht durch die Aufteilung die Möglichkeit der Reduzierung einer Lärmbelastung am Boden durch die freie Ausrichtbarkeit des Verbrennungsmotors im Flugzeug.