*DE102007046299A120090402*

*DE102007046299A120090402* (19) Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt (10) DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 (12) Offenlegungsschrift (21) Aktenzeichen: 10 2007 046 299.0 (22) Anmeldetag: 27.09.2007 (43) Offenlegungstag: 02.04.2009 (71) Anmelder: Haslberger, Franz Josef, 85356 Freising, DE (74) Vertreter: Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising (51) Int Cl. 8 : B64C 27/18 (2006.01) (72) Erfinder: gleich Anmelder (56) Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht zu ziehende Druckschriften: DE 23 52 484 A1 DE 22 22 457 A Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen Rechercheantrag gemäß 43 Abs. 1 Satz 1 PatG ist gestellt. (54) Bezeichnung: Hubschrauber mit einem Blattspitzenantrieb (57) Zusammenfassung: Die Erfindung betrifft einen Hubschrauber (1) mit einem Blattspitzenantrieb, mit: einer Rotoreinheit (3), welche einen Rotorkopf (31) und hieran angelagerte Rotorblätter (32) aufweist, wobei in den Rotorblättern (32) ein Hohlraum zum Hindurchführen eines komprimierten Gases ausgebildet ist, durch welchen das komprimierte Gas zu Schubdüseneinrichtungen (34) an Blattspitzen (33) der Rotorblätter (32) führbar ist, sowie einem Antriebsorgan, welches das komprimierte Gas bereitstellt. Der erfindungsgemäße Hubschrauber (1) zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Antriebsorgan eine der Anzahl der Rotorblätter (32) entsprechende Zahl an Antriebsaggregaten aufweist, wobei jeweils ein Antriebsaggregat einem Rotorblatt (32) zugeordnet ist und wobei jedes Antriebsaggregat benachbart zum Rotorkopf (31) angeordnet ist. Dadurch lässt sich ein gattungsgemäßer Hubschrauber derart verbessern, dass dieser mit größerer Zuverlässigkeit und besserem Wirkungsgrad betrieben werden kann. 1/8

DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Hubschrauber mit einem Blattspitzenantrieb, mit einer Rotoreinheit, welche einen Rotorkopf und hieran angelagerte Rotorblätter aufweist, wobei in den Rotorblättern ein Hohlraum zum Hindurchführen eines komprimierten Gases ausgebildet ist, durch welchen das komprimierte Gas zu Schubdüseneinrichtungen an Blattspitzen der Rotorblätter führbar ist, sowie einem Antriebsorgan, welches das komprimierte Gas bereitstellt. [0002] Hubschrauber mit einem Blattspitzenantrieb bzw. Reaktionsantrieb weisen gegenüber Drehflügelflugzeugen mit angetriebener Rotorwelle den Vorteil auf, dass sie keinen Drehmomentenausgleich z. B. durch einen Heckrotor erfordern, da sich am Hubschrauberrumpf kein Antriebsmoment abstützt. Aus diesem Grunde wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, um Hubschrauber mit Blattspitzenantrieb zur Serienreife zu bringen. Dennoch hat keine dieser Bauweisen dauerhaft Eingang in die Praxis gefunden. [0003] So sind z. B. aus der DE 40 39 907 A1 und der US 5,934,873 Hubschrauber bekannt geworden, welche mit Antriebsaggregaten an den Blattspitzen versehen sind. Diese Bauweise ist insofern konstruktiv aufwändig und auch störanfällig, als der Treibstoff für diese Antriebsaggregate wie auch die elektrische Energieversorgung hierfür vom feststehenden Hubschrauberrumpf in die sich drehenden Rotorblätter geführt werden muss. Dies erforderte spezielle Konzeptionen im Bereich der Rotornabe. Zudem unterliegen derartige an den Blattspitzen angeordnete Antriebsaggregate einer sehr hohen Fliehkrafteinwirkung, was deren Arbeitsweise erheblich beeinträchtigt. Bereits die Zuführung des Kraftstoffs wie auch dessen Verteilung innerhalb jedes Antriebsaggregats neigen angesichts der Fliehkräfte zu Instabilitäten. [0004] Darüber hinaus ist es auch bekannt, ein zentrales Antriebsaggregat für einen Hubschrauber mit einem Blattspitzenantrieb im Hubschrauberrumpf anzuordnen. Eine derartige Bauweise ist z. B. in der DE 195 47 749 A1 offenbart. Hier erzeugt das als Kompressor ausgebildete Antriebsaggregat Druckluft, welche durch eine hohle Rotorwelle und einen geeignet ausgebildeten Rotorkopf in hohle Rotorblätter zugeführt und dort an den an den Blattspitzen angeordneten Schubdüseneinrichtungen abgegeben wird. Hier besteht die Problematik, die Druckluft vom feststehenden Antriebsaggregat in die sich drehenden Rotorblätter zu bringen, was typischerweise über eine spezielle Ausgestaltung des Rotorkopfes möglich wird. Dies ist jedoch mit erheblichen Wirkungsgradverminderungen verbunden. [0005] In einer weiteren bekannten Bauweise ist es ferner bekannt, im Bereich der Schubdüseneinrichtungen Kraftstoff einzuspritzen und zu entzünden, um so eine verbesserte Schubwirkung zu erzielen. Diese Antriebsweise wird als Heißer Blattspitzenantrieb" bezeichnet. [0006] All diesen Bauweisen ist gemeinsam, dass sie mit einer sehr hohen Geräuschentwicklung und hohem Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Hubschraubern mit angetriebener Rotorwelle verbunden sind. [0007] Aus der DE 20 29 733 A und der DE 39 06 109 A1 ist schließlich eine Bauweise für einen Hubschrauber mit Blattspitzenantrieb bekannt geworden, bei der zwar ein zentrales Antriebsorgan vorgesehen ist, dieses jedoch nicht im Hubschrauberrumpf, sondern am oberen Ende der Rotornabe angeordnet ist. So ist bspw. bei der DE 39 06 109 A1 der Rotorkopf als ein nach oben offener Luftansaugstutzen ausgebildet, in dem ein um die Achse des Rotorkopfes drehbar angetriebener Impeller gelagert ist, der Luft von oben ansaugt. Für den Drehantrieb des Impellers ist ein Sternmotor vorgesehen. Die Druckluft wird hier somit direkt am Rotorkopf bereitgestellt und von dort in die hohlen Rotorblätter eingebracht. An deren Spitzen erfolgt dann über die Schubdüseneinrichtungen der Austritt der Druckluft und somit die für den Antrieb erforderliche Schubkraftwirkung. In einer etwas abgewandelten Ausführungsform schlägt die DE 14 81 697 A ergänzend noch vor, am Umfang eines Diffusorkranzes der Turbine Brennkammern anzubringen, mit deren Hilfe die geförderten Gase aufgeheizt werden können. [0008] Auch bei diesen Bauweisen besteht das Problem, die Druckluft zuverlässig und möglichst verlustfrei von den feststehenden Teilen am Hubschrauber in die sich demgegenüber drehenden Rotorblätter einzubringen. [0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Hubschrauber mit einem Blattspitzenantrieb derart weiterzubilden, dass dieser mit größerer Zuverlässigkeit und besserem Wirkungsgrad betrieben werden kann. [0010] Diese Aufgabe wird durch einen Hubschrauber mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Antriebsorgan eine der Anzahl der Rotorblätter entsprechende Zahl an Antriebsaggregaten aufweist, wobei jeweils ein Antriebsaggregat einem Rotorblatt zugeordnet ist, und wobei jedes Antriebsaggregat benachbart zum Rotorkopf angeordnet ist. [0011] Die Erfindung sieht somit vor, als Antriebsorgan für die Bereitstellung des komprimierten Gases keine zentrale Gasturbine oder dergleichen anzuordnen, sondern eine solche an jedem einzelnen Rotor- 2/8

DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 blatt zu positionieren. Dabei erfolgt die Anordnung jedoch nicht wie im Stand der Technik bspw. gemäß der DE 40 39 907 A1 an den Blattspitzen, sondern benachbart zum Rotorkopf an einem Blattfuß. [0012] Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Antriebsaggregate mit größerer Zuverlässigkeit als im Stand der Technik betrieben werden können. Da das komprimierte Gas zugleich weiterhin durch die Hohlräume in den Rotorblättern nach außen zu den Schubdüseneinrichtungen an den Blattspitzen geführt wird, lässt sich nach wie vor die gewünschte Schubkraft erzielen. [0013] Somit hat die erfindungsgemäße Konfiguration den Vorteil, dass das komprimierte Gas an einem Ort erzeugt wird, der einem jeweiligen Rotorblatt zugeordnet ist und sich mit diesem dreht. Hierzu ist das Antriebsaggregat z. B. zwischen einer Rotornabe und dem Rotorblatt dazwischengeschaltet oder im Rotorblattfuß integriert. Damit ist es, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht erforderlich, das komprimierte Gas von einem feststehenden Bereich in einen drehbeweglich hierzu gelagerten Bereich zu leiten. Hierdurch lassen sich Wirkungsgradverluste aufgrund von Reibung, Verwirbelung im Gas etc. in hohem Maße vermeiden, weshalb sich der erfindungsgemäße Hubschrauber durch eine besonders hohe Effizienz auszeichnet. [0014] Durch den erfindungsgemäß erzielbaren, verbesserten Wirkungsgrad ist es zudem möglich, verhältnismäßig kleine und leichte Antriebsaggregate einzusetzen. Hierdurch lassen sich die Fliehkrafteinwirkungen besonders gering halten. Diese können daher besonders zuverlässig betrieben werden. [0015] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. [0016] So ist es möglich, dass die Antriebsaggregate Gasturbinen sind. Diese haben sich als besonders leistungsfähig für den erfindungsgemäßen Zweck erwiesen. Ferner können diese in einer geeigneten Bauart bereitgestellt werden, um an einem Rotorblattfuß benachbart zu einem Rotorkopf angeordnet zu werden. [0017] Ferner ist es auch möglich, dass der Hubschrauber einen zentral angeordneten Kraftstofftank für die Kraftstoffversorgung der Antriebsaggregate aufweist. Damit können sämtliche Antriebsaggregate aus einer gemeinsamen Quelle gespeist werden, was sich für einen zuverlässigen Betrieb als vorteilhaft herausgestellt hat. [0018] Hierbei ist es möglich, dass der Kraftstofftank im Rotorkopf angeordnet ist. Dann ist er nahe den benachbarten Antriebsaggregaten vorgesehen, so dass eine entsprechende Leitungsführung kurz gehalten werden kann. Hierdurch lässt sich die Zuverlässigkeit der Anordnung weiter verbessern. [0019] Alternativ ist es auch möglich, dass der Kraftstofftank im Hubschrauberrumpf angeordnet ist, was insbesondere mit dem Vorteil verbunden ist, dass ein größeres Tankvolumen realisierbar ist. [0020] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: [0021] Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hubschraubers; und [0022] Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Detail einer Rotoreinheit eines erfindungsgemäßen Hubschraubers. [0023] Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weist ein Hubschrauber 1 einen Rumpf 2 sowie eine Rotoreinheit 3 auf. [0024] Die Rotoreinheit 3 enthält einen Rotorkopf 31, an welchem in gezeigtem Beispiel drei Rotorblätter 32 angelagert sind. Von diesen sind in Fig. 1 nur zwei sichtbar. Jedes Rotorblatt 32 weist ferner eine Blattspitze 33 auf, an welcher eine Schubdüseneinrichtung 34 angeordnet ist. Diese ist in näherem Detail in Fig. 2 gezeigt. [0025] Die Rotoreinheit 3 enthält ferner drei Gasturbinen 35, welche als Antriebsaggregate dienen. Die Anzahl der Gasturbinen 35 entspricht der Anzahl der Rotorblätter 32 und die Gasturbinen 35 sind einem jeweiligen Rotorblatt 32 zugeordnet. Dabei sind die Gasturbinen 35 benachbart zum Rotorkopf 31 angeordnet, so dass sie effektiv zwischen den Rotorblättern 32 und dem Rotorkopf 31 vorliegen. [0026] Ferner wird jede Gasturbine 35 von einem hier nicht gezeigten, zentral im Rumpf 2 angeordneten Kraftstofftank durch eine Rotorwelle der Rotoreinheit 3 hindurch über geeignete Verbindungseinrichtungen mit Kraftstoff versorgt. Im Betrieb erzeugen die Gasturbinen 35 eine Strahlleistung, welche in Form von komprimierter Luft durch Hohlräume in den Rotorblättern 32 zu den Blattspitzen 33 und den dort angeordneten Schubdüseneinrichtungen 34 geleitet wird. Mittels der Schubdüseneinrichtungen 34 wird diese Druckluft zu einer Seite ausgeblasen, so dass sich die Rotoreinheit 3 in der Gegenrichtung in Bewegung setzt und durch diese Rotorbewegung ein Auftrieb erzeugen lässt, durch den der Hubschrauber 1 geflogen werden kann. [0027] Die Erfindung lässt neben der erläuterten Ausführungsform weitere Gestaltungsansätze zu. [0028] So können anstelle der erläuterten Gasturbinen auch andere Antriebsaggregate wie beispiels- 3/8

weise Kompressoren, Verbrennungsmotoren oder dergleichen zur Anwendung kommen. [0029] Ferner ist die Anzahl der Rotorblätter 32 nicht auf die drei gezeigten beschränkt; wie im Hubschrauberbau üblich ist, können z. B. auch Rotoreinheiten mit zwei oder vier Rotorblättern verwendet werden. Die Anzahl der Antriebsaggregate ist dann entsprechend zu wählen. [0030] Der Kraftstofftank für die Kraftstoffversorgung der Antriebsaggregate kann ferner auch im Rotorkopf angeordnet sein. [0031] Überdies ist es auch möglich, dass den einzelnen Antriebsaggregaten unmittelbar separate Kraftstofftanks zugeordnet sind, wobei hierfür eventuell auch Hohlräume in den Rotorblättern genutzt werden können. [0032] Im gezeigten Beispiel sind die als Antriebsaggregate wirkenden Gasturbinen zwischen den eigentlichen Rotorblättern 32 und dem Rotorkopf 31 positioniert. Hiervon abgesehen ist es jedoch auch möglich, die Antriebsaggregate innerhalb eines Rotorblattfußes zu integrieren. DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 4/8

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. Zitierte Patentliteratur - DE 4039907 A1 [0003, 0011] - US 5934873 [0003] - DE 19547749 A1 [0004] - DE 2029733 A [0007] - DE 3906109 A1 [0007, 0007] - DE 1481697 A [0007] DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 5/8

Patentansprüche 1. Hubschrauber (1) mit einem Blattspitzenantrieb, mit: einer Rotoreinheit (3), welche einen Rotorkopf (31) und hieran angelagerte Rotorblätter (32) aufweist, wobei in den Rotorblättern (32) ein Hohlraum zum Hindurchführen eines komprimierten Gases ausgebildet ist, durch welchen das komprimierte Gas zu Schubdüseneinrichtungen (34) an Blattspitzen (33) der Rotorblätter (32) führbar ist, sowie einem Antriebsorgan, welches das komprimiertes Gas bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan eine der Anzahl der Rotorblätter (32) entsprechende Zahl an Antriebsaggregaten aufweist, wobei jeweils ein Antriebsaggregat einem Rotorblatt (32) zugeordnet ist, und wobei jedes Antriebsaggregat benachbart zum Rotorkopf (31) angeordnet ist. 2. Hubschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsaggregate Gasturbinen (35) sind. 3. Hubschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen zentral angeordneten Kraftstofftank für die Kraftstoffversorgung der Antriebsaggregate aufweist. 4. Hubschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank im Rotorkopf (31) angeordnet ist. 5. Hubschrauber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstofftank im Hubschrauberrumpf (2) angeordnet ist. Es folgen 2 Blatt Zeichnungen DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 6/8

DE 10 2007 046 299 A1 2009.04.02 Anhängende Zeichnungen 7/8

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