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Vorrichtung zur Steuerung von Flugzeugen.
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richtung, die zweite bei tiefer Schwerpunktslage zur Stabilisierung in der Querrichtung verwendet werden kann.
Vorliegende Erfindung, die sich die erwähnten Umstände zunutze macht, besteht haupt- sächlich darin, dass die in der Längsrichtung des Flugzeuges angeordneten Drehachsen der Trug-
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der Querrichtung des Flugzeuges angeordneten Steg starr verbunden sind. welcher die Dreh- achse der Tragflügel für die Verstellung derselben behufs Längsstabilisierung bildet und dass die beiden mit je einem Tragflügel verbundenen Handhebel durch eine Gelenkstange zwangläuiig miteinander verbunden sind.
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Luftfahrzeuge (mit weggelassenem einem Tragflügel) während die Fig. 2, 3, 4 und 5 das Luftfahrzeug schematisch in verschiedenen Stellungen verauschaulichen.
Fig. 6 stellt eine Emzelleit in etwas grösserem Massstabe dar.
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suchen, und zwar wenn der Lenker den Hebel h, welcher zur Verschwenkung dieses Tragflügeis dient, nicht festhält, würde sich bloss der Tragflügel heben bzw. der Hebel h nach rechte ana-
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ursprünglichen Stellung gemäss Fig. 2 fest, so würde der Windstoss (wie bei fixer Anordnung) den ganzen Apparat um die Längsachse zu drehen suchen, so dass er die in Fig. 4 angedeutete Lage einnehmen würde.
Verschwenkt jedoch der Lenker im selben Tempo, als sich die Querachse d des Apparates neigt, den Hebel h nach der entgegengesetzten Seite, in vorliegendem Falle nach links, so wird die Stellung des Apparates gemäss Fig. 5 resultieren, wobei die totrechte Querachse des Apparates geneigt ist, die Tragflügel a jedoch gegen die Horizontale nicht (oder nur wenig) verschoben sind.
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Durch dasLoslassen oder die Fixation der Hebel h, i in der Ursprungsstellung kann ein Windstoss nicht pariert werden, sondern bloss durch die Drehung dieser Hebel entgegen dem Bestreben des Windstosses. Denn gemäss Fig. 5 ist ein rückdrehendes Moment vorhanden, indem der in der
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nicht bloss um die Längsachse zu kippen, sondern auch in eine Kurve nach links zu drängen trachten, also eine Drehung des Apparates um die lotrechte Querachse verursachen. Auch dafür ist die Stellung gemäss Fig. 5 günstig, indem die Schwanzssäche die Drehung des Apparatgerüstes mitgemac-ht hat und gegen die Horizontale ebenso stark geneigt ist (die Schwanzfläche steht parallel zum Steg d des Gerüstes).
Die schräge Lage der Schwanzfläche nach der linken Seite bewirkt nun eine Drehung des rückwärtigen Apparatendes nach links, also des ganzen Apparates im Sinne des Uhrzeigers um den Schwerpunkt. Diese Drehung wirkt dem Bestreben des Windstosses, den Vorderteil des Apparates in eine Kurve nach links zu drängen, entgegen. Auch der Umstand, dass der Windstoss an der stark geneigten Schwanzfläche einen besseren Angriffspunkt findet als an den wenig geneigten Tragflügeln, verhindert mit die Drehung um die lotrechte Achse.
Um eine absichtliche Kurve nach links zu beschreiben, verschwenkt der Lenker die Hebel h, i, wie in Fig. 3, dabei steht die durch den Schwerpunkt gebende Querachse des Apparates vertikal, und die Tragflügel a sind geneigt. Da jedoch die Druckkraft des Luftwiderstandes senkrecht zur Fläche wirkt, ergibt sich infolge der Schräglage der Tragflügel eine Seitenkomponente, die, in der Höhe des Steges d angreifend, das obere Apparatende nach links zu verschieben sucht und mit der im Schwerpunkte angreifenden Zentrifugalkraft ein Kräftepaar bildet, das die durch den Schwerpunkt gehende Querachse des Apparates nach links zu neigen bestrebt ist.
Hält der Lenker die in Fig. 3 dargestellte Flügelstellung bei, so wurde der Apparat eine Kurve von abnehmendem Radius ausführen und schliesslich seitlich abgleiten. Dreht der Lenker die Tragflügel in demselben Masse, als sich die Apparatachse neigt, wieder zurück (Fig. 4), so bleibt der Kurvenradius konstant. In Fig. 4 bildet die Seitenkomponente und Zentrifugalkraft zwar ebendasselbe Kräftepaar wie in Fig. 3, jedoch bildet auch die senkrechte Komponente des Luftwiderstandes mit der Schwerkraft ein'Kräftepaar, das die Wirkung des ersten aufhebt und eine zunehmende Neigung des Apparates verhindert. Um aus der Kurvenstellung (Fig. 4) wieder in
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Tragflügel a hoirizontal stehen (Fig. 5).
Das uun auftretende Kräftepaar sucht den Apparat wieder aufzurichten, wie nach der früheren Erklärung leicht einzusehen ist. Die in Fig. 4 dargestellte Hebelstellung bewirkt nicht bloss eine Drehung des Apparates um die Längsachse, sondern auch die zur Wendung nötige Drehung um die lotrechte Ra/umachse. In der Kurve selbst (Fig. 4)
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Resultierende, deren Richtung mit der Längsachse einen Winkel einschliesst. Für diese Bewegungs- richtung ist jedoch der linke Tragflügel der vorangehende, daher der Druckpunkt des Luftwiderstandes assymmetrisch (nach links) verschoben. Dies bedeutet ebenfalls ein Drehmoment um die lotrechte Raumachse entgegengesetzt dem Drehsillne des Uhrzeigers, welches für eine linksseitige Kurve notwendig ist.
Das Verschwenken der Hebel & , i um die Querachse dient zur Höhen- und Tiefensteuerung, indem durch die Bewegung derselben nach vorne der Anstellwinkel der Tragflügel vergrössert, durch die Verschwenkung derselben nach hinten dieser Winkel verkleinert bzw. negativ wird. Beim Anfahren mit negativem Anstellwinkel ist der Stirnwiderstand treriiig und die zum Schweben nötige Geschwindigkeit wird leicht erreicht. Durch Vergrösserung des Anstellwinkels wird das Abbiegen vom Boden bewirkt.
Bei tiefer Schwerpunktlage dient auch die Verstellung der Tragflügel um die Querachse zur Stabilisierung in der Längsrichtung. Nimmt beispielsweise durch Versagen des Motors die Schwebegeschwindigkeit ab, so nähert sie)), je mehr der Stirnwiderstand die Geschwindigkeit vermindert, der Zustand immer mehr dem Verhalten veines frei fallen gelassenen Flugkörpers. Mit dem wie erläutert konstruierten Apparat kann auch bei stark verminderter Vortriebsgeschwindigkeit noch ohne Kippmoment (Sturzflug) in ssin-her Bahn gelandet werden.
Um die beim Versagen des Motors noch zur Verfügung stehende Energie der Lage für ein glattes Landen auszunutzen, ist die Verstellung der Tragflügel um die
Querachse bei Tieflage des Schwerpunktes nötig. Bei Abnahme der Schwebegeschwindigkeit tritt nämlich bei hinter dem Schwerpunkt angebrachter Schwan : Aäche ein Drehmoment auf,
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Apparates von der Vertikalen abweicht. Werden die Tragflügel jedoch bei drohendem Kippen un seilen Masse als sich die lotrechte Achse nach vorne neigt, aufgedreht, so ist ihre Neigung unter die Horizontale eine geringere und die Tragkraft eine verhältnismässig grosse.
Mit der
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Neigung der lotrechten Apparatachse nach vorne ist eine Verschiebung des Druckpunktes des Luftwiderstandes gegenüber dem tiefligenden Schwerpunkt verbunden, die Druckkraft und Schwerkraft. bilden ein Kjäftepaar, das den vorderen Apparatteil aufzurichten sucht. Mit zunehmender Geschwindigkeit wird der Hebel wieder der Anfangsstellung genähert ; ist diese Gesohwindigkeit zur Schewebegeschwindigkeit angewachsen, so kann auch streckenweise bei positivem Anstellwinkel ein Horizontalflug erreicht werden, wie dies zum Lenken nidg. ii, st @ Das im vorausgehenden geschilderte Prinzip hat gegenüber den gebräuchlichen Stabilisierungs- curd, Steuerungsvorrichtungen folgende Vorteile. Die Wirkung der Verwindung (bzw.
Hilfsflügel) und desSeitensteners hängt von der Vortriebsgeschwindigkeit ab und ist um so sicherer, je mehr die Gesehwindigkeit zunimmt, versagt jedoch bei Abnahme derselben (z. B. beim Aus- setzen des Motors). Der geringste Seitenwind kann in diesem Momente den Apparat um die Längsachse kippen. Je grösser die Vertriebsgeschwindigkeit ist, um so weniger braucht die
Verwindung und das Seitensteuer betätigt werden ; es wird schon eine geringe Verdrehung der
Flügelende oder des Seitensteuers eine bedeutende Wirkung haben. Je geringer die Ge- schwindigkeit ist, um so stärker muss die Verdrehung dieser Vorrichtungen vorgenommen werden.
Damit ist jedoch stets eine einseitige Vergrösserung des Stirnwiderstandes verbunden, der um so grösser ist, je mehr diese Vorrichtungen verdreht wqtden müssen. Die Steuerung und Stabilisierung in dieser Art geht also auf Kosten der Geschwindigkeit, und ihre Wirkung hängt von der vor-
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vorliegender Anordnung das rückdrehende Moment stete unabhängig von der Vortriebs- geschwindigkeit, die Grösse desselben hängt bloss von der gegenseitigen Stellung der Tragflügel und des Apparatgerüates gegenüber der Vertikalen ab. Auch ist keine Vermehrung des Stirn- widerstandes mit dieser Verdrehung verbunden.
Das Drehmoment um die senkrechte Raum- achse kommt beim Kurvenflug bloss durch Verschiebung des Druckpunktes gegen den voran- gehenden Tragflügel zustande, der gesamte Stirnwiderstand bleibt jedoch der gleiche wie bei gerader Fahrt. Bezüglich des Höhensteuers, das jetzt durchaus rückwärts angebracht wird, sind folgende Nachteile hervorzuheben. Um mit kleinen Flächen eine grosse Wirkung zu erzielen, ist es nötig, das Höhensteuer in grossem Abstand vom Gesamtschwerpunkt anzubringen, da dann 'der Hebelarm entsprechend der Ausladung an Grösse zunimmt.
Diese Notwendigkeit bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Stabilität in der Längsrichtung eine mangelhafte ist, so dass schon bei, geringem Geschwindigkeitsverlust ein vollständiges Kippen nach vorne und ein
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Die Art der Wirkung des Höhensteuers ist auch sehr unrationell, da zur Vergrösserunu : des Anstellwinkels der Tragfläche der rückwärtige Apparatteil durch Abwärtsdrehen des Höhensteuers gesenkt und zur Verkleinerung des Anstellwinkels dieser Teil durch Aufwärtsdrehcu des Höhensteuers gehoben werden muss. Die Tragkraft dieser Steuerflächen ist also beim Steigen eine geringere als beim Niedergehen.
Dass der Anstellwinkel der Tragfläche nur durch Senken des rückwärtigen Apparatteiles vergrössert werden kann, hat ferner Nachteile bezüglich des Abfluges vom Boden. Um nämlich einen Spielraum für die Bewegung des 8chwal1zteiles nach unten zu besitzen, muss derselbe erst durch die beim Anfahren entstehende Tragkraft gehoben werden. Das heisst die Anfahrt beginnt. da ja das Höhensteuer anfangs am Boden aufliegt, mit stark vergrössertem Anstellwinkel der
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bewirkt. Diese Anlaufgeschwindigkeit ist wegen des grossen Anstellwinkels und Stirnwiderstandes anfangs stark gebremst.
Bei vorliegender Anordnung dient die rückwärtige Fläche bloss als Stabilisierungsfläche und kann als solche in geringer Entfernung vom Schwerpunkt angebracht werden. Daher stört sie nicht die Längsstabilität bei Gesehwindigkeitsverlust in dem Grade, wie die weit ausladenden
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werden kann. Bei den gebräuchlichen Apparaten sind für Seitenstabilität und Kurvenflug zwei verschiedene Vorrichtungen (Verwindung und Seitenateuer) in Verwendung, zur Höhen-und Tiefensteuerung das rückwärts angebrachte Höhensteuer. Eine Vorrichtung zur Stabilisierung
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geht in Trümmer.
Da die beiden Tragflügel mittels der Hebel stets gleichsinnig bewegt werden, ist die Betätigung derselben eine höchst einfache. Der dazu nötige Kraftaufwand ist um so kleiner, je länger die Hebel nach unten verlängert werden, wobei auch die Beine des Lenkers mit zur Verschwenkung der Hebel benutzt werden können. Die tellerförmigen Schalen n müssen entsprechend tiefer angebracht werden. Die Hände werden sowohl die Verschwenkung der Hebel mitbesorgen, als auch die Federwirkung des in jeden hohlen Hebel t bzw. i eingesetzten Fusses p (Fig. 6) regulieren. Diese Vorrichtung hat den Zweck, die Tragflügel in normaler Fahrt zu fixieren, damit der Lenker das Festhalten der Hebel h, i erspart und gibt ferner die Bewegungsmöglichkeit der Tragflügel a rasch frei, falls der Federdruck auf die Rollen m aufgehoben wird.
PATENT-AN SPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Steuerung von Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Längsrichtung des Flugzeuges angeordneten Drehachsen (b, c) der Tragflügel mit einem in der Querrichtung des Flugzeuges angeordneten Steg (d) starr verbunden sind, welcher die Drehachse der Tragflügel zwecks Änderung ihres Anstellwinkels bildet, und dass die mit je einem Tragflügel (a) starr verbundenen Handhebel (h) durch eine Gelenkstange (k) zwangläufig miteinander gekuppelt sind.