Insbesondere ist ein solches Fluggerät mit einem System spezieller Auftriebskör- per versehen, die als Rotoren ausgebildet sind, mit einer Drehachse die im We- sentlichen parallel zur Längsachse des Fluggerätes angeordnet ist. Dabei ist jeder Rotor mit einer bestimmten Anzahl tragflügelähnlicher Rotorblätter versehen, die im wesentlichen an zwei scheibenähnlichen Endkörpern derart angeordnet sind, dass während einer vollen Umdrehung des Auftriebskörpers (Rotors) die Mit- telachse des Rotorblattes eine Kreisbewegung mit dem Abstand von der Dreh- achse als Radius ausführt, und das Rotorblatt vorzugsweise während einer vollen Umdrehung individuell in seiner Lage verändert werden kann. Damit kann in je- der augenblicklichen Position des Rotorblattes eine definierte Krafteinwirkung (z.

B. Auftriebskraft, Querkraft) auf das Fluggerät erzeugt werden.

Es sind vielfache Anstrengungen unternommen worden, die Vorteile eines Flug- zeugs mit denen eines Hubschraubers zu vereinen. Von besonderem Interesse ist dabei die Eigenschaft von Hubschraubern, senkrecht starten und landen zu kön- nen, oder auch bei Bedarf in der Luft stillstehen zu können, um beispielsweise Personen zu bergen, bzw. um spezielle Transport-und Montageflugmanöver oder ähnliche Aufgaben zu erfüllen. Nachteilig bei bestehenden Hubschraubern sind, der hohe technische Aufwand, insbesondere im Bereich der Rotorsteuerung, so- wie das enorme Absturzrisiko bereits bei geringfügigster Berührung der rotieren- den Rotorflügel mit einem Hindernis wie z. B Baumwipfel oder Felswände. Gerade Einsatzbedingungen, wie Alpinbergungen, sind äußerst kritisch, da einerseits eine Position möglichst nahe an z. B. einer Felswand erforderlich wäre, andererseits die geringste Kollision bereits fatale Auswirkungen zur Folge hat ; somit kann nur unter Einhaltung entsprechend großer Sicherheitsabstände gearbeitet werden.

Ein weiterer Nachteil ist der hohe Treibstoffverbrauch von Hubschraubern, der auch im Reiseflug gegeben ist.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind so genannte VTOL-oder STOL-Flugzeuge entwickelt worden, die vom Aufbau her grundsätzlich Flugzeugen ähneln, jedoch durch verschiedene technische Maßnahmen mit der Fähigkeit ausgestattet sind, senkrecht starten und landen zu können, oder zumindest mit extrem kurzen Start-und Landebahnen auskommen.

Eine solche Lösung ist beispielsweise in der EP 0 918 686 A offenbart. Diese Druckschrift beschreibt ein Flugzeug, das Tragflächen aufweist, die im Wesent- lichen durch Querstromrotoren gebildet sind. Auf diese Weise ist es möglich, durch entsprechende Strahlumlenkung einen vertikal nach unten gerichteten Luftstrahl zu erzeugen, um den Senkrechtstart des Fluggerätes zu ermöglichen.

Für den Reiseflug kann der Schub entsprechend umgelenkt werden.

Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist zum einen, dass die auf die Auftriebs- erzeugung optimierten Tragflächen einen hohen Luftwiderstand aufweisen, so dass der Treibstoffverbrauch insbesondere bei höheren Fluggeschwindigkeiten übermäßig groß ist und dass das Fluggerät insgesamt eine relativ große Spann- weite aufweist. Es benötigt daher viel Platz und ist auch unter beengten Verhält- nissen nicht oder nur schlecht einsetzbar.

Weitere Fluggeräte sind in der US 4,519, 562 A beschrieben Die Lösung ist auf- wendig und besitzt einen geringen Wirkungsgrad, so dass sich ein solches Sys- tem nicht durchgesetzt hat. Auch die in der US 6,261, 051 B beschriebenen Ro- toren sind nicht geeignet, ein senkrecht startendes Fluggerät darzustellen, das praxistauglich ist.

Ein weiteres Fluggerät, das Auftrieb unter Verwendung von abgewandelten Quer- stromventilatoren erzeugt, ist in der DE 196 34 522 A offenbart. Abgesehen von der Frage der nicht unmittelbar ersichtlichen Funktionsfähigkeit eines solchen Fluggerätes sind auch hier die oben beschriebenen Nachteile gegeben.

Ein weiteres Fluggerät mit einem Querstromrotor als Antriebselement ist aus der US 6,016, 992 A bekannt. Auch hier ergibt sich durch den Querstromrotor in Flugrichtung eine sehr große Querschnittsfläche, und der Platzbedarf ist ähnlich hoch wie bei den oben beschriebenen Lösungen.

Ein weiteres bekanntes Fluggerät mit der Möglichkeit des Senkrechtstarts ist in der US 3,361, 386 A offenbart. Bei diesem Flugzeug sind extrem variable Trag- flächen vorgesehen, die mit Öffnungen zum Gasaustritt versehen sind. Durch den systembedingt schlechten Wirkungsgrad eines solchen Systems ist der Treib- stoffverbrauch extrem hoch.

Dem Stand der Technik nahe liegend ist auch jenes Antriebskonzept für Wasser- fahrzeuge, welches als Voith-Schneider Antrieb bekannt ist. Dieses seit ca. 75 Jahren bekannte Antriebssystem unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass die Schwenkbewegung der einzelnen Schaufeln, während einer vollen Um- drehung des Drehkranzes, in einem festen kinematischen Verhältnis zueinander abläuft. Damit ist eine Vorschubkraft immer nur in eine einzige Richtung möglich.

Im Unterschied dazu ist bei dem hier vorgestellten erfinderischen rotierenden Auftriebskörper, unabhängig von einer ersten Kraftkomponente, z. B. gleich blei- bende vertikale Auftriebskomponente, eine zweite Kraftkomponente in Quer- richtung erzeugbar.

Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf weitere Ausführungsvarianten von VTOL-Fluggeräten, die mit rotierenden Auftriebskörpern ausgerüstet sind, deren Drehachse im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fluggerätes angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fluggerät zu schaffen, das einen senkrechten Start und eine senkrechte Landung ermöglicht, das in der Luft einen Schwebezustand einnehmen kann, mit einer Beweglichkeit, die eine langsame Vorwärts-, Rückwärts-, parallele Seitwärtsbewegung nach Backbord oder Steuer- bord sowie eine Drehbewegung um die Vertikalachse in bzw. gegen den Uhrzei- gersinn ausführen kann, und das gleichzeitig für eine hohe Reisefluggeschwin- digkeit geeignet ist. Durch die gewählte Ausbildung der äußeren geometrischen Form des Fluggerätes ist der Übergang von einem Schwebezustand in eine Vor- wärtsbewegung mit hoher Reisefluggeschwindigkeit zu gewährleisten. Insbeson- dere soll dabei eine hohe Treibstoffökonomie erreicht werden, bei vergleichs- weise geringem, technischem Aufwand. Ein weiterer Anspruch betrifft die Erfül- lung der höchsten Sicherheitstechnischen Standards, die dem Fluggerät selbst bei einem Totalausfall der Antriebsmotore eine sichere Landung ermöglichen.

Weiters sollen die rotierenden Auftriebskörper mit einer Verkleidung derart ge- schützt werden, dass das Fluggerät auch sehr nahe an Hindernisse (z. B. Fels- wand, Hochhauswand) heran manövriert werden kann und dass selbst bei Be- rührung des Fluggerätes mit einem Hindernis, bedingt durch die gegen Kollision geschützten rotierenden Elemente des Auftriebskörpers, ein Absturz sicher ver- hindert werden kann. Ein für den Piloten sicheres und kollisionsfreies Verlassen des Fluggerätes mittels Schleudersitz ist ebenfalls möglich, und stellt einen wei- teren Anspruch dar.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die Auftriebskör- per durch mindestens ein Antriebsaggregat angetrieben sind und jeweils eine Zylinderachse aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Fluggerätes ist. Dabei ist jeder Rotor mit einer bestimmten Anzahl tragflügelähn- licher Rotorflügel versehen, die im wesentlichen an zwei scheibenähnlichen End- körpern derart angeordnet sind, dass während einer vollen Umdrehung des Auf- triebskörpers (Rotors) die Mittelachse des Rotorblattes eine Kreisbewegung mit dem Abstand von der Drehachse als Radius ausführt, und das Rotorblatt vor- zugsweise während einer vollen Umdrehung individuell in seiner Lage verändert werden kann. Damit kann in jeder augenblicklichen Position des Rotorblattes eine definierte Krafteinwirkung (z. B. Auftriebskraft, Querkraft) auf das Fluggerät er- zeugt werden. Diese Veränderung der Lage kann als Ganzes erfolgen, es ist aber auch möglich, dass der hintere Abschnitt des Rotorblattes unabhängig vom vor- deren Abschnitt schwenkbar ist, um so eine jeweils optimale Tragflügelform zu erreichen.

Durch geeignete Wahl der Anordnung der Auftriebskörper im Fluggerät ist zudem der Raum oberhalb der Pilotenkanzel freigehalten, sodass dem Piloten ein siche- res und kollisionsfreies Verlassen des Fluggerätes mittels Schleudersitz möglich ist (dies ist z. B. bei einem Hubschrauber nicht möglich).

Für den militärischen Einsatzbereich bietet diese Anordnung der Auftriebskörper eine weitere Möglichkeit und zwar können für Aufklärungszwecke Radar-bzw. andere optische Geräte auch oberhalb des Fluggerätes angeordnet werden. Mit diesem Fluggerät ist es nicht notwendig eine schützende Geländeformation zu verlassen, ohne zuvor mit einem flexibel mit dem Fluggerät verbundenen Auf- klärungsgerät, welches z. B. vertikal oberhalb des im Schwebezustand verhar- renden Fluggerätes in die Höhe verbracht und anschließend wieder eingeholt werden kann, das Geschehen hinter der Geländeformation erfasst und beurteilt zu haben.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt ein Manövrieren des Fluggeräts auch bei niedrigen Geschwindigkeiten oder im Schwebflug, ohne die Drehzahl des An- triebsaggregats verändern zu müssen, da Richtung und Stärke der Auftriebs- kräfte durch die Steuerung der Rotorblätter in weiten Grenzen variierbar sind.

Dadurch wird eine extrem große Wendigkeit erreicht.

Durch die Anordnung der Auftriebskörper parallel zum Rumpf können mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht werden. Zum einen können die Auftriebskörper ei- nen relativ großen Durchmesser aufweisen, ohne die Querschnittsfläche in Fort- bewegungsrichtung allzu sehr zu erhöhen, wodurch auch im schnellen Reiseflug ein geringer Treibstoffbedarf gegeben ist. Zum anderen ist das erfindungsge- mäße Fluggerät äußerst kompakt aufgebaut und benötigt somit nicht nur wenig Platz in einem Hangar oder dergleichen, sondern ist auch extrem wendig. Dies ermöglicht beispielsweise die Landung auf Waldlichtungen oder im inner städti- schen Bereich zwischen Bauwerken, wo die Landung eines Hubschraubers auf- grund des vorgegebenen Rotordurchmessers nicht mehr möglich wäre. Überdies sind die als Rotor ausgebildeten Auftriebskörper besonders robust im Aufbau und umfassen im Allgemeinen außer den Rotorblättern selbst keine weiteren beweg- lichen Teile, so dass der technische Aufwand vertretbar ist. Durch die Anbringung der Auftriebskörper im unmittelbaren Nahbereich des Rumpfes ist die mechani- sche Beanspruchung der Rotoraufhängungen sehr gering, so dass eine entspre- chende Leichtbauweise möglich ist, die wiederum zur Treibstoffersparnis beiträgt.

Eine besonders raumökonomische Anordnung der einzelnen Bauteile ist gegeben, wenn die Auftriebskörper im oberen Bereich des Rumpfes angeordnet sind. Zu- sätzlich wird dadurch eine besonders aerodynamisch günstige Ausführung er- reicht, da der Ansaugbereich völlig frei und unbehindert durch sonstige Bauteile des Fluggerätes angeströmt werden kann.

Eine weitere besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Auftriebskörper durch Gasturbinen gegenläufig angetrieben sind. Ähnlich wie bei Hubschraubern ist auch hier bei Einsatz von Gasturbinen ein besonders günstiges Verhältnis von Leistung zu Eigengewicht gegeben. Ein zusätzlicher Vorteil gegenüber Hubschraubern besteht bei der vorliegenden Erfindung darin, dass die Drehzahlen der rotierenden Auftriebskörper wesentlich höher liegen als die von üblichen Hubschrauberrotoren, so dass sich der bauliche Aufwand für Getriebe wesentlich verringert. Je nach Baugröße, Einsatzzweck und Sicherheits- vorschriften können die beiden Rotoren von einer gemeinsamen Gasturbine an- getrieben werden, oder es kann jedem Auftriebskörper eine eigene Gasturbine zugeordnet werden.

Der Wirkungsgrad der Auftriebskörper kann insbesondere dadurch weiter verbes- sert werden, dass die im Rotor beweglich angeordneten Rotorblätter aus min- destens einer feststehenden Achse und zwei unabhängig voneinander beweg- lichen Rotorblattsegmenten bestehen, damit die Rotorblattgeometrie in jedem Augenblick in jeder aktuellen Position optimal an die jeweilige Situation ange- passt werden kann ; damit können sowohl die Auftriebskräfte und Seitenkräfte optimiert und die Widerstandskräfte minimiert werden.

Besonders hohe Reisegeschwindigkeiten können dadurch erreicht werden, dass zusätzliche Triebwerke zur Erzeugung eines Schubs für den Vortrieb des Flugge- rätes vorgesehen sind. An sich ist es möglich und grundsätzlich für geringere Reisegeschwindigkeiten auch ausreichend, dass der Vortrieb durch die verstell- baren Rotorflügel der Auftriebskörper erzeugt wird, in dem das Fluggerät in eine nach vorne abgesenkte Lage gebracht wird und aus der resultierenden Auftriebs- kraft eine Vorschubkraft abgeleitet wird. Die Reisegeschwindigkeit ist jedoch in diesem Fall begrenzt, so dass für höhere Reisegeschwindigkeiten in vorteilhafter Weise zusätzliche Triebwerke eingesetzt werden. Diese können beispielsweise als Mantelstromtriebwerke ausgebildet werden. Der Start-und Landevorgang kann dadurch unterstützt werden, dass die zusätzlichen Triebwerke schwenkbar ange- ordnet sind. Einerseits kann dadurch die Auftriebskraft erhöht werden, wenn der Triebwerksstrahl senkrecht nach unten gerichtet ist, und andererseits kann durch entsprechende Steuerung des Schwenkwinkels die Manövrierbarkeit zusätzlich erhöht werden.

Der Treibstoffverbrauch beim Senkrechtstart bzw. bei der Landung und beim Schwebeflug wird maßgeblich von der umgesetzten Luftmenge beeinflusst. Es ist daher insbesondere günstig, wenn sich die Auftriebskörper über mindestens 40%, vorzugsweise über mindestens 70% der Länge des Rumpfes erstrecken.

Auf diese Weise ist es möglich, bei vorgegebener Querschnittsfläche eine größt- mögliche Auftriebsleistung der Auftriebskörper zu erzielen.

Die Manövrierfähigkeit, insbesondere im Schwebeflug und beim Start bzw. bei der Landung, kann dadurch verbessert werden, dass im Bereich der Luftauslass- öffnungen verstellbare Leitschaufeln vorgesehen sind. Bei niedrigen Flugge- schwindigkeiten ist die Möglichkeit der Steuerung durch das Leitwerk stark ein- geschränkt, so dass sich eine ausreichende Manövrierbarkeit durch die individu- elle Verstellbarkeit der Rotorblätter ergibt. Um eine Rotation des Fluggerätes auch um eine vertikale Achse zu ermöglichen, ist es in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, wenn die verstellbaren Rotorblätter in zwei paarweise ge- genläufigen Auftriebskörpern angeordnet sind und aus jeweils zwei Segmenten bestehen, die unabhängig voneinander betätig bar sind. Weitere verstellbare Leitschaufeln, die um eine Querachse des Fluggerätes schwenkbar sind, ermög- lichen eine Vorwärts-und Rückwärtsbewegung im Schwebezustand, die beson- ders fein steuerbar ist.

Weiters ist es besonders bevorzugt, wenn die Auftriebskörper mit einer äußeren Verkleidung als mechanischen Schutz der Rotorblätter gegen eine Kollision mit einem festen Hindernis ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die Verkleidung nicht nur zur Aufnahme der Lagerung der Rotorwelle, sondern auch in mecha- nisch entsprechend robuster Weise ausgebildet ist, um die Auftriebskörper ge- genüber einer Beschädigung zu schützen, wenn das Fluggerät mir geringer Rela- tivgeschwindigkeit eine Kollision mit einem Hindernis erleidet.

In der Folge wird die vorliegend Erfindung anhand der in den Figuren dargestell- ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Ansicht eine ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fluggerätes in axonometrischer Darstellung ; Fig. 2 eine Seitenansicht des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 3 einen Schnitt des Fluggerätes von Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 2 ; Fig. 4 einen Schnitt des Fluggerätes von Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 2 mit der Darstellung einer geöffneten bzw. geschlossenen Verkleidung der Auftriebskörper, wie sie für eine hohe Reisege- schwindigkeit vorgesehen sind ; Fig. 5 eine Ansicht des Fluggerätes von Fig. 1 von vorne ; Fig. 6 eine Ansicht des Fluggerätes von Fig. 1 von oben ; Fig. 7 und Fig. 7b schematisch einen Auftriebskörper des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 8, Fig. 8a und Fig. 8b die Anordnung, Drehrichtung und Wirkungs- weise des Auftriebskörpers des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 9, Fig. 9a und Fig. 9b ein Rotorblatt mit zwei beweglichen Segmenten im Querschnitt in der Stellung Auftriebskräfte neutral, maximaler Auftrieb und negativer Auftrieb des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 10, Fig. 10a, Fig. 10b, Fig. 10c und Fig. 10d Rotorblätter-Anstellungen in ausgewählten Positionen entlang der Drehrichtung des Auf- triebskörpers des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 11 eine Variante eines Auftriebskörpers mit einteiligen Rotorblättern und mechanischer Anstellung der Rotorblätter eines Auftriebskör- pers des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 12 die einzelnen Auftriebskräfte der Auftriebskörper zur Erzielung eines stabilen Gleichgewichtes in der Luft des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 12a und Fig. 12b die Lage der Einzel-und Gesamtmassenschwerpunkte des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 13 die nach vorne geneigte Lage des Fluggerätes von Fig. 1 zur Erzie- lung einer Vorwärtsantriebskomponente für eine langsame Vor- wärtsbewegung ; Fig. 14, Fig. 14a, Fig. 14b, Fig. 14c und Fig. 14d die Auftriebskörperanord- nung und die Anstellung der Rotorblätter zur Erzeugung von Sei- tenkräften für die Querbewegung des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 15 die Erzeugung einer paarweise gegensinnig wirkenden Kraftkom- ponente quer zur Längsachse des Fluggerätes zur Erzeugung einer Drehbewegung des Fluggerätes um die Vertikalachse ; Fig. 16, Fig. 16a, Fig. 16b und Fig. 16c eine besondere Variante eines Auf- triebskörpers mit"doppelter"Länge und schränk baren Rotorblät- tern zur Erzeugung unterschiedlicher Auftriebs-bzw. Querkräfte des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 17 die Anstellung der Rotorblätter während eines Sinkfluges im freien Fall zwecks Autorotation des Auftriebskörpers z. B. nach einem Motorausfall des Fluggerätes von Fig. 1 ; Fig. 18 und Fig. 18a bis Fig. 18g eine Ausführungsvariante eines Fluggerä- tes mit nur zwei Auftriebskörpern, die gegenläufig angetrieben, hintereinander in einer Mittelachse des Fluggerätes angeordnet sind ; Fig. 19, Fig. 19a und Fig. 19b eine Ausführungsvariante eines Fluggerätes mit einem System gegenläufiger Querstromrotore mit einer ge- meinsamen Drehachse ; Fig. 20 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluggerätes mit der Anordnung eines mit dem Fluggerät flexibel verbundenen Aufklärungsgerätes ; Fig. 21 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung in einer Darstel- lung von vorne ; Fig. 22 die Ausführungsvariante von Fig. 21 von oben ; Fig. 23 die Ausführungsvariante von Fig. 21 in einer axonometrischen Dar- stellung ; Fig. 24 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung in einer seitlichen Darstellung ; Fig. 25 die Ausführungsvariante von Fig. 24 von vorne ; Fig. 26 eine schematische Darstellung zur Erklärung der Ansteuerung der Rotorblätter ; und Fig. 27 ein Detail von Fig. 26.

Das Fluggerät gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 besteht aus einem Rumpf 1 mit einer Längsachse la und aus vier parallel zu dieser Längsachse la in bevorzugter Weise oberhalb der Schwerpunktlage angeordneten Auftriebskörpern 2,3, 4 und 5, die von einem Seitenschutz 6 gegen Kollision mit einem festen Hindernis ge- schützt sind. Im hinteren Bereich 9 befinden sich in an sich bekannter Weise ein Höhenleitwerk 11 und ein Seitenleitwerk 10, vorzugsweise auch das Antriebsag- gregat z. B. eine od. zwei Gasturbine (n) und das Getriebe sowie zusätzliche An- triebsaggregate (hier nicht näher dargestellt), ausgeführt als z. B. Mantelstrom- triebwerke, die dem Fluggerät eine hohe Reisefluggeschwindigkeit verleihen bzw. bei entsprechender schwenkbarer Ausführung den Start-und Landevorgang unterstützen können. Kufen bzw. ähnliche Standbeine 12 stützen das Fluggerät am Boden ab. Mittels Längsstreben 13,14, die eine strömungsgünstige Quer- schnittsform oder eine gewichtsoptimierte Fachwerkskonstruktion aufweisen können, ist der hintere Bereich des Fluggerätes mit dem vorderen Bereich ver- bunden, weiters ist mit den Längstreben und dem Seitenschutz eine stabile Kon- struktion für eine Lagerung (hier nicht näher dargestellt) der Auftriebskörper 2, 3,4, 5 im mittleren Bereich vorgesehen.

In Fig. 2 sind die Längenverhältnisse ersichtlich, wonach die Länge der rotieren- den Auftriebskörper 2, 3,4, 5 etwa 50 % der Gesamtlänge, vorzugsweise 30 bis 70 %, des Fluggerätes entspricht. In Fig. 3 sind die gegenläufig um die Drehach- sen 7a, 7b rotierenden Auftriebskörper 2,3, 4,5 mit den Drehrichtungen 20a, 20b und den zur Erzeugung der Auftriebskraft erforderlichen Rotorblättern 8 er- sichtlich. Für eine hohe Reisegeschwindigkeit bei gleichzeitiger Treibstoffökono- mie, sind die zusätzlichen Antriebsaggregate, hier nicht näher dargestellt, vorge- sehen und zur Reduzierung des Luftwiderstandes, werden die Auftriebskörper 2, 3,4, 5, die bei einer hohen Reisegeschwindigkeit nicht den erforderlichen Auf- trieb erzeugen können, mittels geeigneter Verkleidungsschürzen strömungs- günstig im Fluggerät abgedeckt. Gemäß Fig. 4 können diese Verkleidungsschür- zen als kompakte Flächen 40a, 40b ausgebildet sein (wie z. B. in Fig. 4 im geöff- neten Zustand, für eine optimale Wirkung der Auftriebskörper, dargestellt), bzw. als ein System von Lamellen 40a', 40b', 41a', 41b', die wahlweise zu einer ge- schlossenen Verkleidung oder für einen ungehinderten Luftdurchlass angestellt werden können.

Wie in Fig. 7 dargestellt, besteht ein Auftriebskörper 2,3, 4,5 im Wesentlichen aus einer Drehachse 7, aus zwei Endscheiben 2a-2b, 3a-3b, 4a-4b, 5a-5b mit dem Durchmesser D 23b und einer bestimmten Anzahl (vorzugsweise 4 bis 10) von Rotorblättern 8, die beweglich um eine Schwenkachse 8a in den beiden Endscheiben (z. B. 2a-2b) angeordnet sind, und bei einer vollen Umdrehung eine Kreisbahn 23a mit dem Radius R 23 beschreiben. Die Tiefe des Rotorblattes t 8e ist Abhängig von der Größenordnung der Gesamtkonstruktion und beträgt ca. 30 bis 50% des Kreisbahnradius R 23, die Länge L 8d des Rotorblattes 8 be- trägt vorzugsweise ca. 25 bis 35% der Gesamtlänge des Fluggerätes. Im Be- triebszustand rotiert der Auftriebskörper mit Nenndrehzahl (vorzugsweise ca.

750 bis 3000 1/min) um die Drehachse 7, und während einer vollen Umdrehung werden die Rotorblätter 8 in jeder augenblicklichen Position individuell in Bezug auf die Tangente 23b der Kreisbahn 23a mit dem Radius R 23 angestellt, sodass im Bereich der oberen und unteren Extremiage maximale Auftriebskräfte erzeugt werden können und in den beiden vertikalen Extrempositionen ausschließlich Strömungswiderstandskräfte auf das Rotorblatt einwirken. Die bevorzugte An- ordnung der Drehrichtung 20 der Auftriebskörper im Fluggerät ist gegenläufig.

In Fig. 8 sind die Strömungsverhältnisse näher dargestellt, wobei aufgrund der Rotorblättergeometrie die Tragflügeltheorie maßgeblich ist, der zufolge jeweils unterhalb des angestellten Rotorblattes bei einer definierten Relativgeschwindig- keit eine Druckerhöhung und oberhalb ein Unterdruck erzeugt wird. Die entspre- chenden Kraftkomponenten, die auf ein Rotorblatt einwirken, resultieren aus die- sen beiden Druckkomponenten. Bei entsprechender Anstellung der Rotorblätter relativ zur Tangente 23b der Kreisbahn 23a während einer vollen Umdrehung der Auftriebskörper 2,3, 4,5 mit Nenndrehzahl wird Umgebungsluft bevorzugt von oben angesaugt 18a, in den rotierenden Auftriebskörper hineingepresst 18b, nach unten angesaugt 19a und hinausgepresst 19b. Eine optimale Ausführungs- variante ist in den Fig. 9, Fig. 9a und Fig. 9b dargestellt. Bei dieser Ausführungs- variante besteht das Rotorblatt 8 aus mindestens drei Elementen und zwar einer stabilen Schwenkachse 8a, einer beweglichen Rotorblattnase 8b und einer be- weglichen Rotorblattspitze 8c. Für den Normalbetrieb sind die Rotorblattnase 8b um den Winkel a 21a, vorzugsweise um +/-3°-10° relativ zur Tangente der Kreisbahn 23a schwenkbar und die Rotorblattspitze 8c um den Winkel ß 21b, vorzugsweise um +/-3° bis 10° relativ zur Tangente der Kreisbahn 23a schwenkbar. Für den Sonderfall"Autorotation"sind Rotorblattspitze und Rotor- blattnase um > 90°, vorzugsweise ca. 105° aus schwenkbar. Gemäß Fig. 9a ist eine vertikale Kraftkomponente Fa 22 in Richtung Drehachse 7 des Auftriebskör- pers erzeugbar, wenn bei Nenndrehzahl in der oberen Extremposition die Rotor- blattnase 8b mit dem Winkel a < 0° und die Rotorblattspitze mit dem Winkel ß > 0°, jeweils bezogen auf die Tangentenrichtung 23b der Umlaufkreisbahn 23a, angestellt werden und vice versa gemäß Fig. 9b ist eine vertikale Kraftkompo- nente Fa 22 entgegen Richtung Drehachse 7 des Auftriebskörpers erzeugbar, wenn bei Nenndrehzahl in der oberen Extremposition die Rotorblattnase 8b mit dem Winkel a > 0° und die Rotorblattspitze mit dem Winkel ß < 0°, jeweils be- zogen auf die Tangentenrichtung 23b der Umlaufkreisbahn 23a, angestellt wer- den. In Fig. 10 sind die beiden gegenläufig angetriebenen Auftriebskörper mit den zur Erzeugung einer maximalen Auftriebskraft bei Nenndrehzahl optimalen Anstellungen der Rotorblätter in den unterschiedlichen Positionen im Detail dar- gestellt. Fig. 10a (Detail W von Fig. 10) zeigt die Winkelverhältnisse der Rotor- blattnase und Rotorblattspitze beim Eintritt in die obere Umlaufbahn nach dem Verlassen der neutralen Vertikalposition, Fig. 10b (Detail X von Fig. 10) zeigt die Winkelverhältnisse der Rotorblattnase und Rotorblattspitze in der oberen Ex- tremposition der Umlaufbahn, Fig. 10c (Detail Y von Fig. 10) zeigt die Winkel- verhältnisse der Rotorblattnase und Rotorblattspitze in der oberen Umlaufbahn vor dem Eintritt in die neutrale Vertikalposition, Fig. 10d (Detail Z von Fig. 10) zeigt die Winkelverhältnisse der Rotorblattnase und Rotorblattspitze in der unte- ren Extremposition der Umlaufbahn.

Eine vereinfachte Variante eines Auftriebskörpers ist in Fig. 11 dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, dass die Ro- torblätter 8 einteilig um eine Schwenkachse schwenkbar ausgeführt sind und mechanisch mit Hilfe eines Kopplungsgliedes 28, welches als Gestänge oder einer sonstigen Konstruktion, zur Übertragung von Zug-und Druckkräften, ausgeführt sein kann, angesteuert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsvari- ante wird das Kopplungsglied in einer speziellen Kulisse 29,30, die in den beiden Endscheiben 2a-2b, ... 5a-5b untergebracht ist, derart geführt, dass, zur Erzeu- gung einer optimalen Auftriebskraft bei Nenndrehzahl, während einer vollen Um- drehung des Auftriebskörpers 2,3, 4,5 um die Drehachse 7 mit der Drehrich- tung 20 und dem jeweils aktuellen Drehwinkel 8 31 das Rotorblatt 8 in der oberen Extremiage mit dem Winkel a'21c, in der unteren Extremlage mit dem Winkel a"21d > a'21c und in den beiden seitlichen Extremiagen jeweils vertikal, d. h. parallel zur Tangentenrichtung der Umlaufkreisbahn 23a, angestellt werden kann. Seitenkräfte zur Erzeugung einer Seitwärtsbewegung bzw. einer Drehbe- wegung um die Vertikalachse des Fluggerätes werden durch eine entsprechende Verstellung der Kulisse 29,30 in Querrichtung 27x erreicht, wobei unter Beibe- haltung der Drehzahl des Auftriebskörpers die Auftriebskräfte unverändert blei- ben. Eine Beeinflussung der Auftriebskräfte ist durch Verstellung der Kulisse 29, 30 durch Veränderung der Mittelpunktslage 27 in Vertikalrichtung 27z vorgese- hen. Die Mittelachse 27y liegt parallel zur Drehachse 7. Ein Fluggerät, ausgerüs- tet mit einem Auftriebskörper gemäß dieser Ausführungsvariante wäre sogar vollständig mechanisch steuerbar.

Eine stabile Gleichgewichtslage in Fig. 12 bis Fig. 12b in der Luft ist dadurch ge- geben, dass jeder einzelne Auftriebskörper 2,3, 4,5 individuelle Auftriebskräfte Al bis A4 35a, 35b, 35c und 35d erzeugen kann und damit ein Gleichgewichtszu- stand zum Gesamtmassenschwerpunkt S 32 der Gesamtmasse m 33 bzw. zu den Hauptteilmassenschwerpunkten 32a der Teilmasse aus Pilotenkanzel mi 33a, mit dem Teilschwerpunktsabstand Si 34a, und 32b der Teilmasse aus dem rückwärti- gen Bereich des Fluggerätes m2 33b, mit dem Teilschwerpunktsabstand 52 34b, und dem seitlichen Schwerpunktsabstand S3 34c des Gesamtmassenschwerpunkt S 32 der Gesamtmasse m 33 zu jeder Situation hergestellt werden kann. Damit kann jederzeit auch auf sich verändernde Gleichgewichtslagen reagiert werden.

Nach Erreichen einer definierten Höhenposition, die mittels der rotierenden Auf- triebskörper 2,3, 4,5 eingenommen werden kann, ist ein Übergang von einem Schwebezustand in eine langsame Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung dadurch möglich, dass das Fluggerät eine Neigungslage (Fig. 13) einnimmt und aus der resultierenden Auftriebskraft 35a, 35b der Auftriebskörper eine Kraft- komponente 35a', 35b'abgeleitet werden kann, die eine Vorwärts-bzw. Rück- wärtsbeschleunigung ermöglicht, während die vertikale Kraftkomponente 35a", 35b"das Fluggerät weiterhin vertikal im Gleichgewicht hält.

Eine Bewegung des Fluggerätes quer zur Längsachse ist im Schwebezustand durch eine spezielle Anstellung der Rotorblätter zur Tangentenrichtung 23b der Bewegungsbahn 23a der Rotorblätter möglich. In Fig. 14 ist eine Querbewegung mit der Geschwindigkeit vx 36 dargestellt, die dadurch erreicht wird, dass gemäß Fig. 14a die Rotorblätter in der Position der Vertikalen Extremlage in eine ent- sprechende Neigungslage 21 gebracht werden, sodass von einer Richtung Luft angesaugt 18a und quasi quer durch das Fluggerät ausgepresst 19b wird ; auch hier ist die Tragflügeltheorie anzuwenden. In Fig. 14b ist die Rotorblattstellung in einer neutralen Lage dargestellt, während gemäß Rotorblattanstellung nach Fig. 14c auf das Fluggerät eine Kraftkomponente Fq 22 von der Drehachse weg ausgeübt werden würde und eine Bewegung mit der Geschwindigkeit vx 36 von rechts nach links zur Folge hätte und gem. Darstellung nach Fig. 14d auf das Fluggerät eine Kraftkomponente Fq 22 in entgegen gesetzter Richtung, in Rich- tung der Drehachse ausgeübt werden würde und eine Bewegung mit der Ge- schwindigkeit vx 36 von links nach rechts zur Folge hätte. Durch paarweise ge- gensinnige Erzeugung der Kraftkomponenten Fq 22 im vorderen und rückwär- tigen Bereich des Auftriebskörpers gemäß Fig. 15, kann eine Drehbewegung 36a im Schwebezustand um die Vertikalachse 1b des Fluggerätes im bzw. gegen den Uhrzeigersinn erreicht werden.

Die gleichen wie zuvor beschriebenen Effekte und Manöver lassen sich auch dann erreichen, wenn anstatt vier nur zwei paarweise gegenläufig angeordnete Auf- triebskörper 2,3 eingesetzt werden, die jedoch mit einer doppelten Länge 2L 8d ausgeführt werden (Fig. 16). Bei dieser Ausführungsvariante sind die Rotorblät- ter elastisch um die Schwenkachse 8a deformierbar. Die Rotorblattnase 8b und die Rotorblattspitze 8c können parallel an beiden Enden verschoben werden oder unterschiedlich. In Fig. 16a ist eine neutrale Lage des Rotorblattes (Schnitt II-II von Fig. 16) dargestellt, wie sie bei einer gegensinnigen Verschiebung der beiden Enden des Rotorblattes gem. Fig. 16b (Schnitt I-I von Fig. 16) und Fig. 16c (Schnitt III-III von Fig. 16) entsteht. Damit ist es möglich, bei einer Ausfüh- rungsvariante mit nur zwei gegensinnig rotierenden Auftriebskörpern, unter- schiedliche Schwerpunktslagen im Flug zu korrigieren, Vorwärts-und Rückwärts- bewegungen mit geringer Fluggeschwindigkeit auszuführen und Drehbewegun- gen um die Vertikalachse ausführen zu können.

Bei genügend großer Verstellmöglichkeit der Schwenkbewegung des Rotorblattes ist im Sinkflug nach einem z. B. Ausfall eines Antriebsaggregates oberhalb einer kritischen Flughöhe eine Autorotation der Auftriebskörper und dadurch ein si- cherer Landevorgang möglich. Fig. 17 zeigt die entsprechenden Anstellungswin- kel a 21 der Rotorblätter und den Relativluftstrom 41 sowie die Rotationsrichtung 20 der Auftriebskörper, wenn das Fluggerät mit der Sinkgeschwindigkeit 40 im freien Fall in vertikaler Richtung nach unten fällt.

Eine weitere Ausführungsvariante eines Fluggerätes mit zwei gegensinnig rotie- renden Auftriebskörpern 2,3 ist in Fig. 18 dargestellt, wobei Fig. 18a eine Sei- tenansicht und Fig. 18b eine Frontansicht zeigt. Die beiden gegensinnig rotieren- den Auftriebskörper sind entlang der Mittelachse des Fluggerätes entlang einer gemeinsamen Drehachse hintereinander angeordnet. Fig. 18c zeigt einen Schnitt I-I von Fig. 18a, worin die Lagerung der Drehachse der Auftriebskörper 2,3 und die Seitenschutzverkleidung dargestellt sind. Fig. 18d zeigt den Schnitt II- II von Fig. 18a und Fig. 18e den Schnitt III-III von Fig. 18a woraus die Anord- nung und Drehrichtung der beiden hintereinander liegenden Auftriebskörper er- sichtlich sind, in der Darstellung für einen üblichen Schwebezustand bzw. Steig- flug. Fig. 18f zeigt den Schnitt II-II von Fig. 18a und Fig. 18g zeigt den Schnitt III-III von Fig. 18a in der Stellung der Rotorblätter zur Erreichung der Autoro- tation im freien Sinkflug nach z. B. Ausfall eines Antriebsaggregates.

Fig. 19 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Fluggerätes, geeignet für den vertikalen Start-und Landevorgang, ausgeführt jedoch mit Auftriebskörpern 36,37, 38,39, die als Querstromrotoren ausgebildet sind. Fig. 19a zeigt die Draufsicht eines derartigen Fluggerätes und Fig. 19b eine Darstellung gemäß Schnitt I-I von Fig. 19. Bei dieser Ausführungsvariante sind so genannte Quer- stromrotoren im Einsatz, die mit äußeren Strömungsleiteinrichtungen 6 versehen sind, die entsprechend verstellbar angeordnet sind und damit wiederum eine schier unbegrenzte Manövrierbarkeit (Vorwärtsbewegung, Rückwärtsbewegung, Querbewegung, Drehbewegung um die Vertikalachse) erreichen lassen. Diese Auftriebskörper 36,37, 38,39, ausgeführt als Querstromrotoren, bestehen aus jeweils zwei runden Endscheiben, die eine Vielzahl von Rotorflügeln 36a, 37a tragen und um eine Drehachse rotieren. In einer bevorzugten Ausführungsvari- ante sind zur Erhöhung von strömungstechnischen Wirkungsgraden, in jeweils einen äußeren Querstromrotor 36 ein innerer kleinerer Querstromrotor 37, mit gegenläufiger Drehrichtung, eingefügt.

Bedingt durch die Tatsache, dass oberhalb des Fluggerätes keine rotierenden Ag- gregate vorhanden sind, ist dem Piloten im Bedarfsfall auch ein gefahrloses und sicheres Verlassen des Fluggerätes auch mittels Schleudersitz möglich. Weiters kann gemäß Fig. 20 oberhalb des Fluggerätes auch ein als Aufklärungsgerät 43 bezeichnetes Aggregat (Radar, optischer Sensor, ...) vorgesehen sein, welches bei Bedarf, im Schwebezustand des Fluggerätes, mittels einer flexiblen Verbin- dung 44 vertikal in die Höhe verbracht und anschließend wieder eingezogen wer- den kann. Dies ist u. a. dann sinnvoll, wenn mit dem Fluggerät im militärischen Einsatz ein Unterliegen feindlicher Radarstrahlen hinter schützender Deckungen im Gelände oder in Gebäudefluchten erreicht werden soll, und zur Erfassung der militärischen Situation z. B. hinter einer schützenden Geländeformation, anstatt eines kurzfristigen gefahrvollen"Auftauchens"nur das Aufklärungsgerät 43 verti- kal in die Höhe geschossen, die militärische Situation erfasst und anschließend das Aufklärungsgerät mit der flexiblen Verbindung wieder sicher in den Rumpf des Fluggerätes eingebracht wird.

Das Fluggerät der Fig. 21 besteht aus einem Rumpf 1 mit einer Längsachse la und zwei oberhalb dieser Längsachse la angeordneten Querstromrotoren 2 und 3. Im hinteren Bereich des Rumpfes sind in an sich üblicher Weise ein Höhenleit- werk 11 und ein Seitenleitwerk 10 vorgesehen. Kufen 46 stützen das Fluggerät am Boden ab. Hinter den Querstromrotoren 2,3 sind im Bereich der Leitwerke 4, 5 zwei Mantelstromtriebwerke 47 vorgesehen, um den nötigen Vortrieb zu er- zeugen.

Aus Fig. 22 ist ersichtlich, dass die Länge LI der Querstromrotoren 2,3 etwa 50% der Länge L des gesamten Fluggerätes entspricht.

In Fig. 25 ist der Aufbau des Fluggerätes in größerer Detaillierung im Schnitt dar- gestellt. Die Rotoren 2,3 besitzen eine Vielzahl von Schaufeln 8, die entlang des Umfanges angeordnet sind. Am Umfang sind die Rotoren 2,3 jeweils durch eine erste Leitfläche 49 und eine zweite Leitfläche 50 abgedeckt. Dabei ist die erste Leitfläche 49 als Teil der Außenfläche des Rumpfes 1 ausgebildet, während die zweite Leitfläche 50 jeweils als Strömungsleitblech ausgebildet ist. Durch die Drehung der Querstromrotoren 2,3 im Sinne der Pfeile 51 wird eine Luftströ- mung induziert, so dass Luft entlang der Pfeile 52 angesaugt wird und in Rich- tung der Pfeile 53 ausgestoßen wird. Der obere offene Bereich der Rotoren 2,3 dient somit als Lufteinlassöffnung 54, und der untere offene Bereich als Luftaus- lassöffnung 55. Durch den Impuls der nach unten ausgestoßenen Luftmengen ergibt sich insgesamt eine Auftriebskraft auf das Fluggerät, die durch den Pfeil 56 dargestellt ist und die bei entsprechender Auslegung ausreicht, das Fluggerät vom Boden abzuheben.

Unterhalb der Rotoren 2,3 sind verstellbare Leitschaufeln 17 vorgesehen, die bei den Ausführungsvarianten der Fig. 24 aus mehreren Segmenten 17a, 17b, 17c bestehen, die unabhängig voneinander um eine zur Längsachse des Fluggerätes parallelen Achse schwenkbar sind. Dadurch kann durch die Leitschaufeln 17 auch eine Drehung des Fluggerätes um eine Vertikalachse 1b bewirkt werden. Es ist gezeigt, dass die unterhalb der Luftausstoßöffnungen 55 angeordneten Leit- schaufeln 17 die Richtung der Luftstrahlen im Sinne der Pfeile 53 entsprechend abgeändert werden kann. In der in Fig. 6 gezeigten Stellung wird durch Ver- schwenkung der beweglichen Leitschaufeln 17 eine Kraftkomponente nach Back- bord erzeugt, was durch den Pfeil 56 angedeutet ist. Innerhalb der Querstrom- rotoren können Leitschaufeln 58 zur verbesserten Luftströmungsführung vorge- sehen sein. Die Leitschaufeln 58 können beweglich ausgeführt sein, was die Ma- növrierfähigkeit bei hohem Wirkungsgrad verbessert.

Der Antrieb der Querstromrotoren 2,3 kann im Prinzip durch Kolbenmotoren er- folgen, wird jedoch bevorzugt über Gasturbinen durchgeführt, was in den Zeich- nungen nicht dargestellt ist.

Aus Fig. 26 ist ersichtlich, dass die einzelnen Rotorblätter 8 über eine Zugstange 60 um einen Drehpunkt 61 schwenkbar angeordnet sind. Die Zugstangen 60 sind in einem gemeinsamen Sternpunkt 62 gelagert, der beliebig gegenüber der Achse 63 verschoben werden kann. Dadurch kann eine Gesamtströmung in beliebiger Richtung eingestellt werden. Die Rotorblätter 8 sind über Zapfen 64 in Kulissen 65 geführt, um die entsprechende Stabilität zu gewährleisten.

Aus Fig. 27 ist erkennbar, dass ein Endbereich 66 des Rotorblatts 8 separat ver- stellbar ist. Ein mit dem Endbereich 66 verbundener Hebel 67 besitzt einen Zapfen 68, der in einer zweiten Kulisse 69 geführt ist, so dass das Rotorblatt 8 ein asymmetrisches Tragflügelprofil annimmt, was die Förderleistung und den Wirkungsgrad verbessert. Je stärker das Rotorblatt 8 insgesamt angestellt wird, um so stärker ist auch die zusätzliche Anstellung des Endbereichs 66 und damit die Gesamtprofilierung des Rotorblatts 8.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Fluggerät, welches die Möglichkeit eines senkrechten Starts und einer senkrechten Landung aufweist, eine fast unbe- grenzte Manövrierbarkeit im Schwebezustand erlaubt, eine hohe Reisegeschwin- digkeit bei gleichzeitiger Treibstoffökonomie bietet, dem Piloten im Bedarfsfall ein sicheres Verlassen des Fluggerätes ermöglicht und ein flexibel angeordnetes Auf- klärungsgerät oberhalb des Fluggerätes unterbringt.