ETHICS   -   Edged Turbine Helicopter Impulsion Common System     

                                                             The new vertical take-off and landing system

 

Physikalische Gesetze gelten für alle Senkrechtstarter

 

Für einen Langstrecken-Cruiseflight ist beim Senkrechtstarter ein vertikale Startphase von 1,5 bis 2,5 Minuten anzunehmen. Danach schließt sich die sehr kurze Transitionsphase unter Beschleunigung an, welche dann den vom Flügel getragenen Reiseflug mit hohen Reisegeschwindigkeiten heutiger Linienflugzeuge einleitet.

 

Im Vergleich zum erforderlichen Schub für flügelgetragenen Reiseflug, ist in den sehr kurzen vertikalen Flugphasen eines Senkrechtstarts zum Heben eines Flugzeuges der mehrfache Schub erforderlich!

 

Bisher realisierte Senkrechtstart-Konzepte arbeiten vornehmlich mit dem umgeleiteten heißen Abgasstrom der Turbine, oder mit schweren und mechanisch gekoppelten Tilt-Rotoren. Beide Konzepte sind mit aerodynamischen und technischen Nachteilen verbunden, sowie mit hohen Kosten.

 

 

Schubsteigerung in der VTOL-Phase

 

Um den für den VTOL-Betrieb notwendigen Mehrschub zu erreichen, wird die Abluft des Fans einer Primärturbine (>70% des Gesamt-Triebwerkschubs heutiger Triebwerke) in der ETHICS-Lifteinheit zur vertikalen Beschleunigung von Umgebungsluft genutzt. Der Primärturbinen-Kernstrahl tritt unverändert weiter in Richtung Flugzeugheck aus.

 

Mit dem gleichen Triebwerk kann der Lift-Schub seines Primärturbinen-Fans mit ETHICS um Faktoren gegenüber dem für den Reiseflug erforderlichen Schub für den Lift gesteigert werden.

 

Im dargestellten Konzept kann das Flugzeug am Boden gefährdungsfrei be- und entladen werden. In der Start-/Landephase sorgt ein Balance-System für Stabilität.

 


 

Lösung der technischen Hürden

 

Die patentierte Struktur der Liftturbine trägt im besonderen Maße zum guten Leistungs-/Masseverhältnis bei. Durch die Nutzung von unverbrannter Fan-Luft wird hohe thermische Belastung der Bauteile vermieden. Das wirkt sich gewichtsreduzierend aus und senkt die Kosten.

 

 

ETHICS ist für radiale und axiale Turbinenbauweisen, sowie deren Mischformen nutzbar. Die Ingenieure haben damit einen hohen konstruktiven Freiheitsgrad.

 

 

Die Kraftübertragung in der Power Chain zwischen Mantelstromturbine und ETHICS Lift-Propulsor ist mechanisch entkoppelt und erfolgt nur über das Fan-Fluid. Optimiert wird der berührungslose Antrieb des ETHICS Runners durch ein Luftlager, welches sein Arbeitsmedium durch hochverdichtete Zapfluft aus der Kernturbine erhält. Grundlage für eine solche Bauweise ist der patentierte ETHICS Double-Blade-Ring (DBR).

 

 

Der DBR sorgt zusätzlich für den Wegfall eines Hauptproblems, nämlich für eine autonome Steuerung der Spalthaltung zwischen Runner und Stator. Ganz besonders wichtig ist das, wenn die Rotordurchmesser groß sind und dadurch unvermeidlich Dehnungen und fliehkraftbedingte Spannungen auftreten.

 

 

Eine weitere wichtige Funktion des DBR ist die Abdichtung des ETHICS-Turbinengehäuses zum Runner, ebenfalls ein bisher sehr schwer zu lösendes technisches Problem im Turbinenbau.

 

 

Rotierende Massen müssen klein gehalten werden. Neben der Verwendung von Leichtbaumaterialien für Rotor- und Runner-Blades, sind bei ETHICS massebeeinflussende Komponenten -soweit möglich- auf die Statorseite verlagert und verringern damit Probleme durch große Dreh- und Kreiselmomente.

 

Durch die Verwendung moderner, hochstrapazierbarer Materialien (z.B. CFK) ist das zusätzliche Gewicht der Lifteinheiten moderat.

Im Unterschied zu ETHICS wäre bei einer mechanischen Kopplung von Komponenten die Verwendung von masseintensiven Wellen und Getrieben notwendig.

 

Noch ein Wort zum Single-Point-Of-Failure (SPOF): Beim gezeigten Vehikel trägt eine ETHICS-Einheit das halbe Flugzeug. Der ETHICS-Lift ist also redundant ausgelegt. Selbst im unwahrscheinlichen Fall, dass in einem thermisch unbelasteten und mechanikfreien System ein Totalausfall auftreten sollte, kann die verbleibende Einheit ihre Leistung schnell auf das erforderliche Maß erhöhen, da das Antriebsmedium durch die Primärturbine weiterhin zur Verfügung gestellt wird.

 

Durch Nutzung des Lifts nur in der VTOL-Phase ist Vogelschlag faktisch ausgeschlossen und minimiert dadurch zusätzlich diese ohnehin seltenen Risiken.

 


 

Jenseits des Helikopters

 

Senkrecht startende und landende Flugsysteme sind weltweit unverzichtbar.

 

Für unterschiedlichste Einsatzfelder bieten Helikopter heute Lösungen. Jedoch zeigt die Physik den reinen Drehflüglern ihre Grenzen auf. Wesentliche Beschränkungen bestehen für erzielbare Höchstgeschwindigkeiten und Reichweiten.

 

 

Für viele Anforderungen sind reine Drehflügler schlichtweg zu träge

 

Was sind die Wunschparameter für ein VTOL/Cruiseflight System?

 - Starten und landen wie ein Helikopter, fliegen wie ein Flugzeug.

 - Wendigkeit, Schnelligkeit, Reichweite.

 - Am Start- oder Zielort minimale oder keine Anforderungen an die Infrastruktur stellen.

 

Weltweit wurde jahrzehntelang daran gearbeitet, durch Kombination von vertikalen Liftsystemen und Tragflügeln die Vorteile von Helikoptern und Flugzeugen zu kombinieren. Aus verschiedenen Gründen haben sich diese Systeme meist nur im militärischen Sektor behaupten können. Zivile Senkrechtstarterflugzeuge kommen praktisch nicht vor.

 

E.T.H.I.C.S. ist die Lösung.