专利名称：支持有动力装置的飞行器着陆和/或起飞的方法
技术领域：
本发明涉及一种支持有动力装置的飞行器着陆和/或起飞的方法及设备。
在这里飞行器是指任何适合借助自身动力装置在行星的大气层中不接触地面运动的物体，例如飞行。
起飞过程和着陆过程对于这种飞行器无论在结构上还是在使用上均意味着一种特殊的挑战。
为了飞行器的起飞和着陆通常需要长的起飞和着陆跑道。但是制备长的起飞和着陆跑道费时且成本高昂。再加上并不是在任何地方都能提供足够的位置用于正规的起飞和着陆跑道。这种情况尤其发生在舰载着陆设施上，而在另一些场合也同样会带来问题，例如在多山的地区。在这里可能需要借助捕集索在短的跑道上支持着陆过程，为此要求特别准确的归航(引向目标)。这种方法意味着对空勤人员高昂的训练费用。
本发明的目的是提供一种方法和一种设备，它们特别简单地支持(协助)有动力装置的飞行器的起飞和/或着陆过程。
此目的一方面通过一种方法达到，按此方法提供一种相对于一着陆或起飞区固定地产生的用于向飞行器施加能量的流体流。
此目的另一方面通过一种设备达到，它有至少一个相对于一着陆或起飞区固定的流体流发生器，发生器设计为提供一种用于向飞行器施加能量的流体流。
本发明基于这一思想，即，即使没有使用机械的辅助装置，飞行器为起飞或着陆用于正或负加速度的能量也不一定仅由飞行器供给。确切地说，一种对准飞行器的流体流可以支持飞行器的制动或加速。
本发明的一个优点是，它可以普遍和灵活地使用。本发明可以在无需长的起飞和着陆跑道的情况下实现易于操作的对飞行器起飞和着陆的支持。本发明另一个优点是，本发明可以与着陆地点的类型、与天气情况以及与飞行器的类型无关。在这种情况下按本发明的系统可以按简单的方式经济地和在短时间内实现。
其起飞和/或着陆按本发明得到支持的飞行器也可以设计得比迄今的更加简单，因为它们可以不必再绝对独立地起飞和/或着陆。若不再需要某些使用于着陆的部件，例如轮子，则这样做还提高了安全性，因为这些部件的故障易感性不再重要。
由从属权利要求说明按本发明的有利的设计。
按本发明的一项有利的设计，流体流的方向可以根据具体情况进行调整。在这里，方向也包括相对于起飞和/或着落区的角度。具体情况可例如通过归航方向、飞行器高度和/或距离确定。若使用多个独立的流体流，则它们的方向可有利地各自进行调整。
按本发明另一项有利的设计，流体流的至少一个物理参数可根据具体情况调整。在这里这样一种物理参数可例如是流体流的温度、流体流的密度、流体流的速度、流体流的均质性或流体流的层流份额。其中具体情况可例如通过环境温度、飞行器速度、飞行器类型、飞行器距离等确定。
温度的调整可以借助加热元件和/或冷却元件进行。用比较高的流体流的温度可以例如避免生雾，或也可避免或防治飞行器覆水。降低流体流的温度可例如防止飞行器过热。
若提供的流体流有规定的单位密度，以及通过它用至少一种单位密度较高的物质增浓，则可以提高流体流的效果，亦即增强其制动作用或其加速作用。
同样可以在提供的流体流内在需要时加入一种灭火剂，例如为了扑灭已经飞近的飞行器上的着火。
提供的流体流可例如是由现有的大气人造的风、一种物质流或一种物料流。用于产生流体流的流体流发生器可以是一种在实际工作中已知的流体流发生器，例如鼓风机，诸如传统上使用于飞机的涡轮风扇(Mantelstromtriebwerk)。若使用现已存在的流体流发生器，则按本发明的系统能特别迅速地实现。
为了支持飞行器着陆，按本发明的一种实施形式首先提供一种适用于制动飞行器的流体流。接着，将流体流控制为使飞行器从悬浮状态下降到着陆区上。
为了支持飞行器起飞，按本发明的一种实施形式首先提供一种适用于使飞行器从起飞区出发升高到悬浮状态的流体流。接着提供一种适用于使飞行器朝期望的方向加速的流体流。
为了支持飞行器的起飞，按本发明另一种实施形式，飞行器首先按传统的方式自行加速。但这种自身的起飞，亦即从地面升起，接着得到按本发明的方法或按本发明的设备支持并因而被加速。按相应的方式，以传统的方式着陆的飞行器可以在接触着陆跑道后不久通过按本发明的方法或按本发明的设备的支持而制动。因此不需要长的起飞或着陆跑道，而是只需要一段短的为加速所需的距离。根据飞机类型，这一距离可以是50至100m。这一设计方案的优点是，它适用于改造已有的起飞和着陆跑道。
有利地，流体流的所有匹配借助一个调节器自动确定和调整。
用于支持适合在行星的大气层内不接触地面运动(意思是物体的任何部分均不与地面接触。大气的至少一个分子厚度的层处于该物体与地面之间)的物体(＝飞行器、飞机)起飞或着陆过程的方法和/或设备的特征在于，这种物体在例如通过强力的必要时还可回转和可沿空间方向移动地安装的鼓风机产生的所有物理参数(温度、密度、速度、均质性、层流性)均受控制的大气流(＝风、物质流、物料流)内加速(在这里按物理学定义是指正加速度和负加速度)，并因而起飞或着陆。为了提高加速度的效果，大气流可以通过用单位密度更高的物质增浓(例如可以喷射水滴，也可以设想其他增浓材料，只要它们能达到此目的)进行加强。
按此方法和/或设备的一项针对着陆过程的设计，可例如设想为让飞行器飞入了一种没有必要控制的物质流内，它通过其动能再加上飞行器的驱动能将飞行器相对于地面的速度降为零，并通过物质流固有的速度，使飞行器由于入流飞行器的升力体具有悬浮所需的升力。(其他有关的细节可参阅任何物理教科书。)通过物质流以及飞行器动力的转向、减少或通常的控制(在这里指可能改变所有的几何参数(x、y、z、角度)以及改变物理参数)，现在可以使飞行器落地。
同一种方法和/或设备现在也可以按相反的方式利用于起飞过程。例如起飞过程可设想类似于滑翔机的绳索牵引起飞，按类比法推理，结合卷绕绳索要完成的任务是使飞行器加速和产生迎面风，在这里此任务由一台固定式可旋转的鼓风机以及飞行器的动力装置承担。在这里也限于此一个例子，就象在着陆过程的情况下也只作了非常简要的说明，因为起飞的方法尤其认为与飞机的类型有关。
尽管如此仍表示了另一种优选的设计，因为它体现了多种多样可能性之一，它可以迅速实现以及是最能接受的方案。按此设计，部分使用了上面已说明的方法/设备飞行器首先如通常那样加速，然后在常规的过程结束前通过在这里介绍的新方法和/或设备最终完成起飞。这种改变在改造现有机场的过渡阶段是令人感兴趣的，因为这些机场不值得考虑改扩建现有的飞机跑道以及经营者也不希望完全改造(目前有兴趣于改扩建汉堡AIRBUS-空中巴士机场！)按方法和/或设备的另一项优选的设计，通过控制物质流的温度，例如避免或取消工作空间区域内生雾或飞行器覆冰，或减少过热。
按另一种实施形式，还可以在物质流内尤其选择性有目的地加入灭火剂，例如灭火泡沫。
按另一种优选的实施形式，所有的控制过程自动化并通过普通的例如基于计算机的调节器实施。
为了提供另一个形象化的例子，可在这里引述在喷泉上或在气流中跳跃的球。类似地以及再加上所有可以想到的情况差异和可能的解决办法，例如有关物质流的层流性或均质性，设计了一种优选的实施形式。按另一种优选的实施形式，作为鼓风机利用大型涡轮风扇，如同在民用航空中所使用的涡轮风扇那样。
上述所有措施均导致可以在最短时间内实现所述的方法和/或设备(仅数月(！)发展时间！)。
在这里所介绍的用于支持飞行器起飞或着陆过程的方法和/或设备可以使用于陆地起降或舰载起降，并与天气情况完全无关。同样也与飞行器的设计无关。
在多种多样的优点中，除上面论及的外还应列出另一些突出的优点·飞行人员较低的训练费用想到为了着陆借助捕集索这种难以形容的方法，为此需要准确地进入目标。同样，起飞过程也要简单得多节省费用和时间！·模块化结构方式舰上和陆地起降用的装置可以设计为一致的。
·最大可能的灵活性和机动性不需要起飞或着陆跑道，只需要用于加速过程必要的空间(依飞行的不同，短于50m至100m)，也就是说取消了这一部分必要的后勤保障。几乎完全省去例如建设军用机场节省费用和时间！·降低飞机制造时的结构复杂性，亦即有更多有效荷载。因此不再需要设计用于超音速飞行的垂直起落飞机。较少运动部分＝更高的(技术)安全性。其结果是较少高级专业化人员和减少技术故障。
下面参见附图借助实施例详细说明本发明的设计。其中
图1示意表示起飞和着陆装置作为按本发明的设备实施例；以及图2说明图1所示起飞和着陆装置工作的流程图。
图1示意表示一种按本发明支持飞机起飞和着陆的起飞和着陆装置。在这里飞机可以是一种传统类型的飞机。
起飞和着陆装置有一圆形的起飞和着陆区10。围绕起飞和着陆区10按均匀的间距安装八台大型涡轮风扇11。每台涡轮风扇11可转动地安装以及有温度调整元件。温度调整元件包括一个在各自涡轮风扇11空气出口区内的格网状插件12，其中，格网状插件12的温度是可调的。此外为每台涡轮风扇11配设一喷射设备13，它可在涡轮风扇11的空气出口区内喷射水滴。
此外，起飞和着陆装置有一个以计算机为基础的调节器14。调节器14与检测和接收装置15连接。后者包括温度传感器以及用于接收由正在飞近的飞机发送的信号的接收器。调节器14还有一个控制通道去往每台涡轮风扇11和去往每个喷射设备13。为了视图清晰起见，所述的通道只作为举例表示用于其中一台涡轮风扇11和其中一个喷射设备13。
图2中的流程图表示图1的起飞和着陆装置的工作方式。
若飞机处于要着陆的归航状态，则调节器14首先确定飞机飞来的方向。这例如可以借助坐标定位进行，坐标定位由飞机向检测和接收装置15的接收器发送。按另一种方案或附加地，归航方向的确定也可以借助飞行参数的地面检测进行。调节器14借助控制信号调整，将要产生的气流迎面对准飞机。
此外，飞行传输一些有关飞机本身的信息，例如关于其速度、高度、重量和形状，这些信息由检测和接收装置15的接收器接收。调节器14以这些信息为基础确定要产生的气流用于飞机制动所需的速度。更准确的速度通过控制信号调整涡轮风扇11，使得通过组合飞机动力装置能量与气流逆此功能作用的运动能量将飞机的速度降为零。如果需要，在这里还可以进一步增强气流的有效性，即为此通过调节器14的控制信号命令喷射设备将水滴喷入要产生的气流中，以提高气流的密度。在需要时还可以通过调节器14的控制信号命令喷射设备13将一种灭火剂喷入要产生的气流中。
显然，要产生的气流所需速度的确定也可以按另一种可选用的方案或附加地借助飞行参数的地面检测进行。
此外，检测和接收装置15的温度传感器确定环境温度。当环境温度特别低时，调节器14通过控制信号指令在涡轮风扇11上加热温度调整元件的格网12，以防止由于喷入气流内的水滴导致覆冰，或为了除去飞机上存在的覆冰。当环境温度特别高时，调节器14通过控制信号指令在涡轮风扇12上冷却温度调整元件的格网12，以防止飞机过热。
现在涡轮风扇11有可能在喷射设备13的支持下提供参数经调整的气流以及飞机飞入此气流中。由此使飞机制动并在起飞和着陆区10上方置于悬浮状态。为此目的，涡轮风扇11气流的方向和其他参数通过调节器14相应的控制应与飞机彼此协同。
若飞机已处于此位置，控制器14通过相应的控制信号促使涡轮风扇11降低要产生的气流的速度，从而使飞机降落到地面上。按另一种方案或附加地，为了使飞机下降也可以借助调节器14的控制信号改变要产生的气流的其他参数，例如改变通过喷射设备13喷入气流中的水量。
飞机的起飞按针对飞机着陆所说明的相反的顺序得到支持。
为了起飞，飞机首先被置于在涡轮风扇11之间的起飞位置。现在调节器14实施预定的起飞程序，据此，涡轮风扇11首先产生并提供气流，它将飞机置于起飞和着陆跑道上方的悬浮状态。从此状态出发，飞机借助自己的动力装置以及附加地通过由涡轮风扇11提供的气流适当的定向和强度加速。在这里气流的方向取决于飞机计划的航向。
按另一种方案，也可以使用若干个涡轮风扇11，以造成一个与飞机逆向的其强度增大的气流。与此同时利用飞机自身的动力，以使飞机相对于迎着它流动的气流加速。在这里气流的强度及自身动力彼此协调，使飞机尽可能少地从其原始位置挪动。若达到足够的相对加速度，则飞机可以如传统的起飞过程那样从起飞区10升起。这一设计方案可以显著缩短，借助自身动力起飞的飞机所需要的起飞跑道。
气流如在着陆过程那样由调节器14通过控制信号在涡轮风扇11上借助温度调整元件调整为期望的温度。此外，为了增强气流的效果调节器14仍可命令喷射设备13将水滴喷入产生的气流中。
所说明的实施形式只是表示从按本发明的方法和按本发明的设备许多可能的实施形式中的一种选择。
权利要求
1.支持有动力装置的飞行器着陆和/或起飞的方法，其特征在于，提供一种相对于一着陆或起飞区(10)固定地产生的用于向飞行器施加能量的流体流。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，流体流的方向根据具体情况进行调整。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征为，流体流的至少一个物理参数的值根据具体情况进行调整。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征为，所述至少一个物理参数包括至少下列参数之一流体流的温度、流体流的密度、流体流的速度、流体流的均质性以及流体流的层流份额。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所提供的流体流有规定的单位密度，以及在需要时通过至少一种单位密度较高的物质增浓。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征为，在提供的流体流内加入一种灭火剂。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所提供的流体流是一种由现有的大气人造的风、一种物质流或一种物料流。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征为，为了支持飞行器着陆，首先提供一种适用于制动飞行器的流体流，以及，然后提供一种适用于使飞行器从悬浮状态下降到着陆区(10)的流体流。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征为，为了支持飞行器起飞，首先提供一种适用于使飞行器从起飞区(10)向上置于悬浮状态的流体流，以及，然后提供一种适用于使飞行器朝期望的方向加速的流体流。
10.支持有动力装置的飞行器着陆和/或起飞的设备，其特征在于，设有至少一个相对于一着陆或起飞区(10)固定的流体流发生器(11)，它设计为提供一种流体流，用于向飞行器施加能量。
11.按照权利要求10所述的设备，其特征为，由流体流发生器(11)提供的流体流可以定向。
12.按照权利要求10所述的设备，其特征为，流体流发生器设计用于改变所提供的流体流至少一种物理参数的值。
13.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，设有一个用于加热所提供的流体流的加热元件(12)。
14.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，设有一个用于冷却所提供的流体流的冷却元件(12)。
15.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，设有一个用于将一种附加的物质供入一提供的流体流内的物质供给装置(13)，其中，附加的物质有一种比所提供的流体流更高的单位密度。
16.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，设有一个用于将灭火剂供入所提供的流体流内的灭火剂供给装置(13)。
17.按照权利要求10所述的设备，其特征为，所述至少一个流体流发生器包括至少一台鼓风机(11)。
18.按照权利要求16所述的设备，其特征为，所述至少一台鼓风机包括至少一台涡轮风扇(11)。
19.按照权利要求10所述的设备，其特征为所述至少一个流体流发生器(11)设计为，作为流体流提供一种由现有的大气人造的风、一种物质流或一种物料流。
20.按照权利要求10所述的设备，其特征在于，设有一个调节器(14)，用于确定由所述至少一个流体流发生器提供的流体流的至少一个参数的最佳值以及用于调整此至少一个参数值。
21.按照权利要求19所述的设备，其特征为所述至少一个参数包括至少下列参数之一流体流的方向、流体流的温度、流体流的密度、流体流的速度、流体流的均质性以及流体流的层流份额。
全文摘要
本发明涉及一种支持有动力装置的飞行器着陆和/或起飞的方法。作为支持，提供一种相对于一着陆或起飞区(10)固定地产生的用于向飞行器施加能量的流体流。本发明还涉及一种设备，它为了产生流体流而设有一个流体流发生器(11)。
文档编号B64F1/36GK1802287SQ200480015776
公开日2006年7月12日 申请日期2004年5月26日 优先权日2003年6月6日
发明者克劳斯.沃尔特 申请人:克劳斯.沃尔特