Von Hand mittels eines Hilfsmotors zu betätigende Ruderlegvorrichtung an Flugzeugen. Um den Flugzeugführer bei .der Hand rudersteuerung zu entlasten und ihm die Steuerung von grösseren Flugzeugen auf die Dauer überhaupt zu ermöglichen, ist es be kannt; einen Hilfsmotor (als Servomotor) zur Einstellung der Ruder zu verwenden. Dabei ist es wichtig, dass der Hilfsmotor nicht allein ,die Ruderverstellung vornimmt, sondern dass er tatsächlich nur entlastend wirkt, dem Flugzeugführer also einen Teil der Ruder stellkraft in der Hand belässt, damit dieser fühlt, welche Luftkräfte auf das Flugzeug wirken und .danach den Flugzustand zu be urteilen vermag.
Es sind bereits Lösungen bekannt, die dieser Forderung Rechnung tragen und bei spielsweise so getroffen sind, dass die Hand kraft und die motorische Hilfskraft über einen. Waagebalken ausgewogen werden; wobei die Auslenkung des Waagebalkens die Verstellung des Regelorganes des Hilfs motors bewirkt. Der Summenwert der beiden Kräfte ergibt hierbei die Ruderstellkraft.
Bei diesem bekannten Auswiegen der Kräfte ist jedoch eine andere sehr wichtige Forde rung nicht erfüllt, die an eine Handruder steuerung zu stellen ist und,die darin besteht, dass die Verstellwege von Handsteuerorgan und Rudrer einander genau entsprechen müssen. Insbesondere sollte auch keine zeit liehe Nacheilung der Ruderbewegung gegen über der Steuerbewegung des Handhebels möglich sein. Eine weitere wichtige Forde rung besteht darin, dass auch beim Aussetzen des Hilfsmotors, z.
B. infolge Ausfallens der Triebmittelzufuhr, die Ruderlegung von Hand: weiterhin möglich bleiben muss, ohne dass dabei die Steuerwege .sich ändern.
Den erwähnten Forderungen ist erfin dungsgemäss dadurch genügt, dass die Ein richtung eine mechanische Einstellverbin dung zwiechen dem Ruder und .dem Hand- steuerorgan besitzt und der Angriffspunkt -des Hilfsmotors in dieser Einstellverbindung angeordnet ist, wobei die Steuerung des Hilfsmotors an eine erste Kraftmessvorrich- tung, die in dem von dem Handsteuerorgan zu dem Angriffspunkt des Hilfsmotors füh renden Zwei- der Einstellverbindung liegt. und an eine zweite Kraftmessvorrichtung.
welche die durch die jeweilige Ruderlegung erzeugte Kraftwirkung misst, regelbar und derart angeschlossen ist, dass sie bei einer Ruderverstellung von den beiden Kraftmess- vorrichtungen gegensinnig beeinflusst wird.
Die Beeinflussung des Regelorganes des Hilfsmotors- durch die beiden Kraftmesser er folgt zweckmässig in einer elektrischen Brük- kenschaltung, deren Brückenstrom den Hilfs motor steuert. Dadurch wird eine weitere Forderung, die an sölche Handrudersteuerun gen mit Hilfsmotor zu stellen ist und darin besteht, dass das Verhältnis, in welchem sich die Ruderstellkraft auf den Hilfsmotor und auf den Handsteuerhebel aufteilt, leicht Lind stetig veränderbar ,sein muss, leicht erfüllbar.
Dies. kann nämlich innerhalb einer Brücken schaltung durch, einfache einstellbare Vor- schaItwiderstände erzielt. werden. Die Anord- nung wird dann vorteilhaft so getroffen, dass jeder Kraftmesser auf zwei Zweige einer Brückenanordnung einwirkt, deren Ver- gleichszweige auf einen konstanten Wert ein steilbar sind.
Durch Veränderung dieser konstanten Werte der Vergleichszweige kann die Rückwirkung des Ruders auf das Hand- steuerorga.n, also das Verhältnis. zwischen der Handkraft und der motorischen Hilfskraft, beliebig eingestellt werden. Die Brücken seha.l.tunb ermöglicht auch den Verbleich der Handkraft mit der auf das.
Ruder einwirken den Luftkraft in der Weise, dass diese Luft kraft als die im Rumpf oder in der Trab fläche wirksame Spannkraft ermittelt wird. Werden z. B. bei einer Höhenrudersteuerung im obern und untern Teil des Rumpfes elek- tri:sche K ra.ftmesser, z.
B. Kohlendruek- widerstände, vorgesehen, die jeweils einen Zwei-, einer Brückenschaltung bilden, wäh rend die andern Zweite dieser Brücke durch Handkräfte geregelt werden, so kann das durch die Verstellung des Ruders auf das Flugzeug ausgeübte Biegemoment als mass für die Luftkräfte verwendet werden, die der Flugzeubführer bei der Ruderlegung fühlt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung, die sich insbesondere auf die Begrenzung - der Handsteuerkräfte im Sturzflug beziehen. sind nachstehend an Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standes darstellt, näher erläutert. In dieser zeigt:
Fig. 1 eine Höhenruderlegvorrichtung mit hydraulischem Hilfsmotor. der über zwei elektrische Brückenschaltungen regelbar ist und wobei diese Brückenschaltungen ausser durch die beiden die Handsteuerkraft und die Ruderstellkraft messenden Kraftmesser noch durch einen Beschleunigungsmesser im Sinne einer Begrenzung der Ruderverstellung während des Sturzfluges regelbar ist, Fig. 2 eine im wesentlichen ähnliche Höhenrudersteuerung, bei der an Stelle der Ruderstellkraft die Spannkräfte im Rumpf gemessen werden, Fig. 3 eine in Verbindung mit der Vor richtung nach Fig.
1 oder 2 verwendbare An ordnung zur Begrenzung der Höhenruder- ausscläge beim Abfangen des Flugzeuges aus dem Sturzflug, Fig. 4 schematisch verschiedene Möglich keiten der Anordnung .der Kraftmesser be züglich der Steuerungen für alle drei Flug zeugachsen.
In das gemäss Fig. 1 von dem vorn beim Flugzeugführer um den Drehpunkt 1 schwenkbaren Steuerhebel 2 zu dem am Heck des Flugzeuges in bekannter Weise um einen Drehpunkt 3 schwenkbaren Höhen ruder 4 führende Gestänge sind ein hydrau lisch betriebener Hilfsmotor 5, 6 und zwei Gestängekraftmesser 7 und 8 eingeschaltet.
Der linke Kraftmesser 7 liebt in dem vom Handstenerhebel 2 zum Hilfsmotor führen- den Gostängeteil und besteht aus zwei 7' und 7", die durch eine am Handgestänge angreifende Platte 7"' durch die Handkraft gegensinnig belastet werden. Der rechte Kraftmesser 8 ist nach Art einer Federwaage ausgebildet, deren federnder Arm 8' durch die Ruderstellkraft belastet wird und mit dem Spannungsteiler widerstand 8" zusammen ein Potentiometer bildet.
Die beiden von den Kraftmessern be tätigten Potentiometer 7', 7" und 8', 8" sind mit festen Vergleichswiderständen 9 und 10 jeweils in eine Wheatstonesche Brücke ge schaltet die über einstellbare Vorschalt- alt- s 'haltet, die über einstdilbare Vore#ch"' widerstände 11 und 12 an das. Bordnetz 13 angeschlossen sind. In den Ausgleichsstrom kreis der linken Brücke ist die linke Steuer wieklung 14 und in den Ausgleichsstrom kreis der rechten Brocke die rechte Steuer wicklung 15 einer elektrischen Tauchspule belegt, deren Erregerwicklung 16 ebenfalls über einen einstellbaren Vorschaltwiderstand 17 an der Bordspannung liegt.
Die auf einer verschiebbar gelagerten Stange 18 befestig ten Anker der Tauchspule verstellen ent sprechend der Differenz der Erregung der beiden Wicklungen 14 und 15 entgegen der Kraft von Fesselungsfedern 19 die Steuer- kölbchen 20 in dem Zylinder 21 eines Steuer- sschiebers für den hydraulischen Rudermotor 5, 6.
In der Verbindungsleitung zwischen dem Vergleichswiderstand 9 und der Plusleitung des Bordnetzes ist ein Schalter 22 vorge sehen, der durch den veränderbaren Wider stand 23 überbrückt ist. Der bewegliche Kon takt dieses: Widerstandes. 23 kann über das Gestänge 24 von einer Masse 25 verstellt werden, die an der Feder 26 aufgehängt ist und deren Bewegungen durch den Zylinder 27 gedämpft werden, in welchem die Masse 25 auf und ab verschiebbar ist. Die Dämp fungswirkung kann dabei durch Verstellung des- Ventile 28 geändert werden, welches, das. Überströmen einer Flüssigkeit oder eines Gases vom obern zum untern Teil des Zy linders 27 regelt.
Bei Betätigung des. Handhebels 2 durch den Flugzeugführer treten in der Messeinrich- tung 7 Kräfte auf, da, der Kolben 6 des Hilfsmotor: bei in der Mittellage stehendem Steuerkolben 20 zunächst fest steht. Diese Kräfte bewirken eine Verstimmung der linken Brückenanordnung und somit einen Erregerstrom für die linke Steuerwicklung 14 der Tauchspule. Der Spulenkern wird sich daher im Felde,der Erregerspule 16 bewegen und eine Verstellung der Steuerkolben ent sprechend -der Grösse und Richtung der Tauchspulerregung in dem.
Sinne bewirken, dass der Kolben 6 die vom Flugzeugführer beabsichtigte Verstellung ausführt. In Wirk lichkeit wird die Summe der am Handhebel 2 ausgeübten Handkraft und der von dem Hilfsmotor 5, 6 ausgeübten Kraft auf das Ruder übertragen. Diese Ruderstellkraft be wirkt eine entsprechende Auslenkung des, Po tentiometers. 8', 8" und damit eine entspre chende Verstimmung der rechts liegenden Brückenanordnung in der Weise, dass die an diese Brücke angeschlossene Steuerwicklung 15 eine Gegnererregung der Tauchspule her beiführt. Praktisch wird also. die Tauchspule eine Verstellung des.
Steuerschiebers 20 ent sprechend der Differenz ihrer Erregungen bewirken, welche Differenz der Differenz zwischen Handkraft und Ruderstellkraft entspricht. Es ist dabei vorausgesetzt, dass die Empfindlichkeit der die Gestängekräfte abfühlenden Systeme 7 und 8 gleich .gewählt wurde, die Widerstände 9 und 10 gleich sind und die Spulen 14 und 15 sich nicht unter scheiden. Andernfalls sind die elektrischen Bedingungen entsprechend auszugleichen. Die Aufteilung der Ruderstellkraft auf die vom Hilfsmotor 5, 6 aufzubringende Kraft und auf die vom Handhebel 2 ausgeübte Ver stellkraft erfolgt dann bei der Schaltung gemäss Fig. 1 durch entsprechende Einstel lung der Vorschaltwiderstände 11 und 12.
Die Ansprechempfindlichkeit des Hilfs motors 5, 6 kann durch Regelung der Feld stärke der Spule 16 mittels des Vorschalt widerstandes 17 eingestellt werden. Der Flugzeugführer behält also bei dieser Ruder legun;g an seinem Steuerhebel 2 eine Hand kraft, die zweckmässig einen Bruchteil der R.uderstellkraft beträgt, wobei das Verhält nis .dieser Kräfte unverändert und durch die Widerstände 11, 12 vorbestimmt ist.
Durch Vergrösserung des Widerstandes 11 oder Ver- kleinerung des Widerstandes 12 kann er reicht werden, dass das Verhältnis der Hand kräfte zu den Ruderkräften sich im Sinne wachsender Handkräfte verschiebt und eine entsprechend empfindlichere Regelung des Ruders durch den Bedienungshebel 1 erhal ten wird.
Bisher wurde vorausgesetzt, dass die Wi derstände 9 und 10 so abgeglichen sind. dass eine Ruderstellkraft nur dann vorhanden ist, wenn bleichzeitig auch eine Handkraft auf gebracht wird. Im vertrimmten Flugzustand ist. aber häufig eine dauernde Auslenkung des Ruders 4 erforderlich, um das Vertrim- mungsmoment auszugleichen. Um in diesem Falle keine Handkraft zu erhalten, könnte der Vergleichswiderstand 1.0 in dem Sinne verstellt werden, dass die durch die erwähnte Ruderkraft über das Potentiometer 8', 8" be wirkte Verstimmung der rechts liegenden Brücke durch den untern Vergleichswider stand 10 kompensiert wird.
Alsdann ist er sichtlich, dass die Tauchspule bei dieser Ru derkraft keine Erregung erhält, und dass der Motor 5, 6 das Ruder in der aasgelenkten Stellung hält. ohne dass eine Handkraft da bei mitwirken mass.
Wenn der Schalter 2 2 am Ende eines Sturzfluges, also zu Beginn des Abfangens, geöffnet wird, dann ist eine Verstimmung der links liegenden Brücke auch durch den von dem Beschleunigungsmesser betätiglen Vorschaltwiderstand 23 möglich. Die Be schleunigungskräfte, die- heim Abfangen des Flugzeuges aus dem Sturzflug auf die Masse 25 einwirken, .sollen innerhalb gewisser durch die Bemessung der Flugzeuzkonstruktion ge gebener Grenzen den Abgriff des Widerstan des 23 nur auf einem einfachen Draht 23' gleiten lassen.
Wird jedoch eine bestimmte Beschleunigung überschritten, die für das Flugzeug gefahrvoll werden könnte, ,so wird der Widerstand. 23 wirksam und damit. der durch die Spule 14 fliessende Brückenstrom geschwächt. Der Erfolg dieser Strom änderung ist. eine Verstellung des Höhen ruders im Sinne einer Verkleinerung der auf das Flugzeug wirkenden Vertikalbeschleuni- hüll--. Es wird also das Verhältnis zwischen Handkraft und Ruderkraft geändert, um beim Abfangen aus dem Sturzflug trotz gleichbleibender Handkräfte die auf das Flugzeug wirkenden Kräfte in zulässigen Grenzen zu halten.
Durch passende Bemes sung des Widerstandes 23 kann erreicht wer den, dass oberhalb einer bestimmten Beschleu- nigung auch mit der grössten Handkraft keine Weiterverstellung des Ruders 4 mehr möglich wird. Anderseits kann die geschil derte Abfangbegrenzung durch Schliessen des Sehalters 22 sofort ausser Wirksamkeit ge setzt werden, um in Notfällen auch über das zulässige Mass hinausgehende Beschleunigun gen erreichen zu können.
Die in Fig. 2 angegebene Höhenruder n stimmt hinsichtlich der elektri schen Brückenschaltung und der motorischen Ruderlegvorrichtung mit jener in Fig. 1 überein. Da für die einander entsprechenden Teile diaselben Bezugzeichen verwendet sind. kann insoweit auf eine Beschreibung der Einrichtung gemäss Fig. 2 verzichtet werden. Abweichend von der Einrichtung gemäss Fig. 1 wird jedoch in Fig. 2 die rechte Steuerwicklung 15 der Tauchspule nicht ent sprechend der Ruderstellkraft, sondern ent sprechend der vom Höhenruder 4 auf den Flugzeugkörper ausgeübten Verwindungs kraft geregelt.
Zu diesem Zweck sind= im obern und untern Verband zwei Kraftmesser 8;, und 8c, eingebaut, die die dort vorhandenen Spannkräfte messen und entweder wiederum aus Kohledruckwiderständen aufgebaut oder nach Art einer Federwaage ausgebildet sind, deren Kontaktarme 8" und 8b über Span- nungsteilerwiderstände 8." und 8b' schleifen. Die Steuerwicklung 15 ist dann in den Aus- gleichsstromkreis der von diesen beiden Spannungsteilern gebildeten Brücke gelebt.
Auch bei der Einrichtung gemäss Fig. 2 kann das Verhältnis zwischen der Handkraft und der auf das Flugzeug ausgeübten Verwin dungskraft durch die Vorschaltwiderstände 11 und 12 eingeregelt werden, über welche die Steuerbrücken gespeist werden. In der linken Steuerbrücke der Fig. 1 ist der Ver- leichswiderstand 9\ über ein Gestänge 30. entsprechend den Ausschlägen eines aus der Masse 25', der Feder 26 und der Dämpfungs einrichtung 27' bestehenden Beschleuni gungsmessers einstellbar, wobei in dem Ge stänge 30 ein bestimmtes Spiel vorgesehen ist, um zu verhindern, dass .der Vergleichs widerstand 9' bereits bei geringeren Be schleunigungen verstellt wird.
Die Steuer wirkung, die dieser Beschleunigungsmesser auf die Tauchspulwicklung 14 ausübt, ist im übrigen :dieselbe wie bei der Abfang begrenzung gemäss' Fig. 1.
An Stelle solcher Beschleunigungsmesser kann jedoch auch die in Fig. 3 dargestellte, zur Abfangbegrenzung mit dem vom Hand- steuerorga.n 2 betätigten Kraftmesser 7 zu sammen auf die motorische Ruderlegvorrich tung, beispielsweise durch Beeinflussung der linken Steuerwicklung der Tauchspule, wir ken. Wie ersichtlich, wird diese Steuerwick- lung 14 ähnlich wie in Fig. 1 von dem Aus gleichsstrom einer .durch die vom Kraftmesser 7 betätigten Widerstände und durch die Ver gleichswiderstände 9 gebildeten Wheat- stonesche Brücke beeinflusst.
Mit 11 ist wie derum der von Hand einschaltbare Vor schaltwidersta.nd, bezeichnet, der zur Ein siellung des, Anteils dient, den die Hand kraft an der Ruderstellkraft haben soll. Die Abfangsicherung besteht hier aus einem Rechengerät, welches aus Staudruck und Flughöhe die für den Abfangvorgang höchst zulässigen Drehgeschwindigkeiten ermittelt. Von einem aussen im Fahrtwind angeordne ten Pitotrohr 31 werden der Staudruck und der :statische Druck einem Fahrtwinddruck messer 33 zugeleitet; der statische Druck geht ausserdem in einem Höhenmesser 34.
Die Messer 33, 34 stellen zusammen einen Fahrtmesser dar. Beide zusammen verstellen dann den Kontaktarm 35 eines Spannungs- teilerwiderstandes 36 entgegen der Kraft einer Feder 37. Dadurch wird ein Nachlauf motor 40 eingeschaltet, der einerseits über den Zahnstangenantrieb 39 den Kontaktarm 38 und anderseits über einen Schneckentrieb 41 die Kontaktbahn 42 verstellt, über welcher der durch Federn 44 an seine Nullage ge fesselte Kontaktarm 43 auf der Präzessions- achse eines Wendezeigerkreisels 45 spielt, welcher im Flugzeug so angeordnet ist, dass er die Geschwindigkeit .der um die Quer achse auftretenden Drehung misst.
Der Nach laufmotor 40 verstellt beim Überschreiten der durch den Rechner ermittelten zulässigen Drehgeschwindigkeit die einen Vorschalt widerstand tragende Basis. der Kontaktvor richtung 42, 43 derart, dass der Vorschalt widerstand in der Speiseleitung der Brücke 7, 9 vergrössert wird und damit die zur Er zielung einer Ruderauslenkung am Hand hebel 2 aufzubringende Handkraft stark an wächst Auf diese Weise wird also der Ru derausschlag, der durch den Flugzeugführer erzielt bezw. gehalten werden kann, begrenzt.
Fig. 4 zeigt noch verschiedene Möglich keiten für den Einbau der Kraftmesser für die Handkraft und für die Ruderstellkraft bezw. für die durch das, Ruder hervor gerufene Beanspruchung des Flugzeuges, und zwar in Anwendung auf alle drei Achsen. Mit S, H und Q sind die drei Hilfe motoren zur Einstellung des Seitenruders s, des Höhenruders, <I>h</I> und. der Querruder <I>q</I> be zeichnet. .Während die Motoren S und 11 mittels, ihrer Abtriebshebel a unmittelbar an dem Gestänge Gs und G,, angreifen, welches von dem Seitenruder bezw.
Höhenruder zu den vom Flugzeugführer betätigten Steuer organen F und, R führen, arbeitet .der Quer- rulermotor Q über eine Zwischenstange g auf den am Gestänge G, der Querrudern q angeordneten Hebel a.
Die Handkraftmesser bezw. Fusskraftmesser sind, stets zwischen den Betätigungsorganen F und R und dem jeweiligen Angriffspunkt des Rudermotors S bezw. <I>H</I> oder Q bei u oder v angebracht. Die andern Kraftmesser sind, falls sie die Ruderstellkraft oder .die Steilkraft des.
Hilfs motors messen, bei x bezw. x' in dem vom Motor wegführenden Gestänge oder auch bei y in den Scharnieren angeordnet, in welchen sich die Ruder<I>s,</I> h drehen. Soll hingegen in der grundsätzlich bereits an Hand von Fig. 2 erläuterten Weise die tatsächliche Rumpf- oder Flügelbeanspruchung gemessen werden, so sind für die Seitenrudersteuerung zwei Kraftmesser bei z1 und für die Höhenruder steuerung bei z2 an zwei gegenüberliegenden Stellen des Flügelrumpfes vorzusehen,
wäh rend bezüglich der durch die Querruder be wirkten Flügelbelastung zwei Kraftmesser bei z." an der Ober- und Unterseite .des Trag flügel.. vorgesehen werden können. Im letz teren Fall wird also die tatsächliche Rumpf- oder Flügelbeanspruchung mit der vom Flugzeugführer aufgebrachten Ruderstell kraft verglichen. Auf diese 'Weise ist es möglich, dem Flugzeugführer unabhängig von. der Stellung .der Trimmkanten und Trimmflossen sowie vom übrigen Gleich gewichtszustand des Flugzeuges ein -Mass für die tatsächlichen Ruderkräfte bezw. Flug zeugbeanspruehungen "in die Hand" zu --eben.
Manually operated rudder device on aircraft by means of an auxiliary motor. In order to relieve the pilot of the hand rudder control and to enable him to control larger aircraft in the long run, it is known; to use an auxiliary motor (as a servo motor) to adjust the rudder. It is important that the auxiliary motor does not only adjust the rudder, but that it actually only has a relieving effect, leaving the pilot with part of the rudder control force in his hand so that he can feel what air forces are acting on the aircraft and then Able to judge flight condition.
There are already known solutions that take this requirement into account and are made in example so that the hand force and the motor assistent on one. Balance bars are balanced; wherein the deflection of the balance beam causes the adjustment of the control element of the auxiliary motor. The sum of the two forces gives the rudder control force.
In this known balancing of the forces, however, another very important requirement is not met, which is to be placed on a hand rudder control and which consists in the fact that the adjustment paths of the hand control member and rudder must correspond exactly. In particular, it should also not be possible for the rudder movement to lag behind the control movement of the hand lever. Another important requirement is that even when the auxiliary engine is exposed, e.g.
B. as a result of the failure of the propellant supply, the rudder adjustment by hand: must remain possible without the control paths .sich change.
According to the invention, the requirements mentioned are satisfied in that the device has a mechanical adjustment connection between the rudder and the hand control element and the point of application of the auxiliary motor is arranged in this adjustment connection, the control of the auxiliary motor being connected to a first force measuring device which lies in the two of the setting connection leading from the manual control element to the point of application of the auxiliary motor. and to a second force measuring device.
which measures the force generated by the respective rudder placement, is adjustable and connected in such a way that it is influenced in opposite directions by the two force measuring devices when the rudder is adjusted.
The influencing of the control element of the auxiliary motor by the two dynamometers is expediently carried out in an electrical bridge circuit, the bridge current of which controls the auxiliary motor. As a result, a further requirement that must be made of such hand rudder controls with an auxiliary motor is that the ratio in which the rudder control force is divided between the auxiliary motor and the hand control lever must be easily and continuously changeable.
This. can namely be achieved within a bridge circuit through simple adjustable series resistances. will. The arrangement is then advantageously made in such a way that each dynamometer acts on two branches of a bridge arrangement, the comparison branches of which can be steepened to a constant value.
By changing these constant values of the comparison branches, the retroactive effect of the rudder on the hand control organ, i.e. the ratio. between the manual force and the motor auxiliary force, can be set as desired. The bridges seha.l.tunb also allow the hand strength to be bleached with that of the.
Oars act on the air force in such a way that this air force is determined as the tension force effective in the torso or in the trot area. Are z. B. with an elevator control in the upper and lower part of the fuselage electrical: cal force meter, z.
B. Kohlendruek- resistors are provided, which each form a two-, a bridge circuit, while the other second of this bridge are controlled by manual forces, the bending moment exerted by the adjustment of the rudder on the aircraft can be used as a measure for the air forces that the pilot feels when laying the rudder.
Further details of the invention, which relate in particular to the limitation - the manual control forces in a dive. are explained in more detail below with reference to the drawing, which represents exemplary embodiments of the subject matter of the invention. In this shows:
1 shows an elevator laying device with a hydraulic auxiliary motor. which can be regulated via two electrical bridge circuits and these bridge circuits can be regulated not only by the two dynamometers measuring the manual control force and the rudder adjusting force, but also by an accelerometer in the sense of limiting the rudder adjustment during the dive, Fig. 2 shows an essentially similar elevator control in which an Place the rudder adjusting force, the tension forces are measured in the hull, Fig. 3 in connection with the device according to Fig.
1 or 2 usable arrangement to limit the elevator deflections when catching the aircraft from the dive, Fig. 4 schematically different possibilities of the arrangement of the dynamometer with regard to the controls for all three aircraft axes.
In the according to Fig. 1 from the front of the pilot about the pivot point 1 pivotable control lever 2 to the at the tail of the aircraft in a known manner about a pivot point 3 elevator 4 leading linkage are a hydraulically operated auxiliary motor 5, 6 and two linkage dynamometers 7 and 8 switched on.
The left dynamometer 7 is located in the Gostang part leading from the hand lever 2 to the auxiliary motor and consists of two 7 'and 7 "which are loaded in opposite directions by the hand force by a plate 7"' engaging the hand-link. The right dynamometer 8 is designed in the manner of a spring balance, the resilient arm 8 'of which is loaded by the rudder control force and together with the voltage divider resistor 8 "forms a potentiometer.
The two potentiometers 7 ', 7 "and 8', 8" actuated by the dynamometers are each connected to a Wheatstone bridge with fixed reference resistances 9 and 10, which is connected via adjustable ballasts and s' that can be adjusted via adjustable Vore # ch "'Resistors 11 and 12 are connected to the. On-board network 13. In the equalizing circuit of the left bridge, the left control is 14 and in the equalizing circuit of the right chunk, the right control winding 15 of an electrical moving coil is occupied, the excitation winding 16 of which is also over an adjustable series resistor 17 is connected to the on-board voltage.
The armature of the plunger coil, which is mounted on a displaceably mounted rod 18, adjusts the control piston 20 in the cylinder 21 of a control slide for the hydraulic rudder motor 5 in accordance with the difference in excitation of the two windings 14 and 15 against the force of restraint springs 19, 6th
In the connecting line between the comparison resistor 9 and the positive line of the on-board network, a switch 22 is provided, which stood by the variable counter-23 is bridged. The moving contact of this: resistance. 23 can be adjusted via the linkage 24 by a mass 25 which is suspended from the spring 26 and whose movements are damped by the cylinder 27 in which the mass 25 can be moved up and down. The damping effect can be changed by adjusting the valve 28, which regulates the overflow of a liquid or a gas from the upper to the lower part of the cylinder 27.
When the hand lever 2 is actuated by the pilot, forces occur in the measuring device 7, since the piston 6 of the auxiliary motor is initially stationary when the control piston 20 is in the central position. These forces cause a detuning of the left bridge arrangement and thus an excitation current for the left control winding 14 of the plunger coil. The coil core will therefore move in the field, the excitation coil 16 and an adjustment of the control piston accordingly -the size and direction of the plunger excitation in the.
Senses cause the piston 6 to carry out the adjustment intended by the pilot. In fact, the sum of the hand force exerted on the hand lever 2 and the force exerted by the auxiliary motor 5, 6 is transferred to the rudder. This rudder control force acts a corresponding deflection of the, Po tentiometer. 8 ', 8 "and thus a corresponding detuning of the bridge arrangement on the right in such a way that the control winding 15 connected to this bridge induces an opposing excitation of the moving coil. In practice, the moving coil is an adjustment of the.
Control slide 20 accordingly cause the difference in their excitations, which difference corresponds to the difference between manual force and rudder control force. It is assumed that the sensitivity of the systems 7 and 8 sensing the linkage forces has been selected to be the same, the resistors 9 and 10 are the same and the coils 14 and 15 do not differ. Otherwise the electrical conditions must be balanced accordingly. The distribution of the rudder adjustment force between the force to be applied by the auxiliary motor 5, 6 and the adjustment force exerted by the hand lever 2 is then carried out in the circuit according to FIG. 1 by setting the series resistors 11 and 12 accordingly.
The sensitivity of the auxiliary motor 5, 6 can be adjusted by regulating the field strength of the coil 16 by means of the series resistor 17. With this rudder adjustment, the pilot retains a hand force on his control lever 2, which is usefully a fraction of the rudder adjusting force, the ratio of these forces being unchanged and predetermined by the resistors 11, 12.
By increasing the resistance 11 or reducing the resistance 12, it can be sufficient that the ratio of the hand forces to the rudder forces shifts in the sense of increasing hand forces and a correspondingly more sensitive control of the rudder by the operating lever 1 is obtained.
So far it has been assumed that the resistors 9 and 10 are balanced in this way. that a rudder control force is only available if hand force is also applied at the same time. Is in the trimmed flight condition. however, a permanent deflection of the rudder 4 is often necessary in order to compensate for the trimming moment. In order not to obtain manual force in this case, the comparison resistance 1.0 could be adjusted in the sense that the detuning of the bridge on the right caused by the mentioned rudder force via the potentiometer 8 ', 8 "is compensated for by the comparison resistance 10 below.
It is then evident that the plunger coil does not receive any excitation with this rudder force, and that the motor 5, 6 keeps the rudder in the steered position. without any manual strength being involved.
If the switch 22 is opened at the end of a dive, that is to say at the beginning of the interception, then the bridge on the left can also be detuned by the series resistor 23 actuated by the accelerometer. The acceleration forces that act on the mass 25 when the aircraft is intercepted from the nosedive. Should within certain limits given by the dimensioning of the aircraft construction, the tapping of the resistance of 23 can only slide on a simple wire 23 '.
However, if a certain acceleration is exceeded, which could be dangerous for the aircraft, then the resistance is increased. 23 effective and thus. the bridge current flowing through the coil 14 is weakened. The success of this current change is. an adjustment of the elevator in the sense of a reduction in the vertical acceleration acting on the aircraft. The ratio between hand force and rudder force is therefore changed in order to keep the forces acting on the aircraft within permissible limits when catching from a dive despite constant hand forces.
By appropriately dimensioning the resistance 23 it can be achieved that above a certain acceleration no further adjustment of the rudder 4 is possible even with the greatest manual force. On the other hand, the described interception limitation can be immediately deactivated by closing the holder 22 in order to be able to achieve accelerations that go beyond the permissible extent in emergencies.
The elevator n indicated in Fig. 2 agrees with that in Fig. 1 with regard to the electrical bridge circuit's rule and the motorized rudder-laying device. Since the same reference numerals are used for corresponding parts. In this respect, a description of the device according to FIG. 2 can be dispensed with. In contrast to the device according to FIG. 1, however, in FIG. 2 the right control winding 15 of the plunger coil is not regulated in accordance with the rudder adjustment force, but rather in accordance with the torsional force exerted by the elevator 4 on the aircraft body.
For this purpose, two dynamometers 8 and 8c are installed in the upper and lower bracing, which measure the tension forces present there and are either again made up of carbon pressure resistors or are designed in the manner of a spring balance, whose contact arms 8 ″ and 8b via tension divider resistors 8th." and 8b 'loops. The control winding 15 is then lived in the equalizing circuit of the bridge formed by these two voltage dividers.
In the device according to FIG. 2, too, the ratio between the manual force and the torsional force exerted on the aircraft can be regulated by the series resistors 11 and 12, via which the control bridges are fed. In the left control bridge of FIG. 1, the comparative resistance 9 \ can be adjusted via a linkage 30, corresponding to the deflections of an accelerometer consisting of the mass 25 ', the spring 26 and the damping device 27', with linkage 30 in the linkage 30 a certain game is provided in order to prevent that .the comparison resistor 9 'is adjusted even at lower accelerations.
The control effect that this accelerometer exerts on the moving coil winding 14 is otherwise: the same as in the interception limit according to FIG. 1.
Instead of such accelerometers, however, the one shown in FIG. 3 for limiting the interception with the dynamometer 7 actuated by the manual control organ 2 can be used together with the motorized Ruderlegvorrich device, for example by influencing the left control winding of the moving coil. As can be seen, this control winding 14 is influenced, similarly to FIG. 1, by the equalizing current of a Wheatstone bridge formed by the resistors actuated by the dynamometer 7 and by the comparative resistances 9.
With 11 is in turn the switchable by hand before schaltwidersta.nd, referred to, which is used to a siellung the portion that the hand should have force on the rudder control force. The interception protection consists of a computing device which determines the maximum permissible rotational speeds for the interception process from the dynamic pressure and flight altitude. From a pitot tube 31 arranged outside in the airflow, the dynamic pressure and the: static pressure are fed to an airflow pressure meter 33; the static pressure also goes in an altimeter 34.
The knives 33, 34 together represent an airspeed indicator. Both together then adjust the contact arm 35 of a voltage divider resistor 36 against the force of a spring 37. This turns on an after-run motor 40, which on the one hand via the rack drive 39 the contact arm 38 and on the other hand a worm drive 41 adjusts the contact path 42, via which the contact arm 43, which is tied to its zero position by springs 44, plays on the precession axis of a reversing pointer gyro 45, which is arranged in the aircraft in such a way that it adjusts the speed of the rotation occurring around the transverse axis measures.
The after-running motor 40 adjusts the base bearing a ballast resistance when the permissible rotational speed determined by the computer is exceeded. the contact device 42, 43 in such a way that the ballast resistance in the feed line of the bridge 7, 9 is increased and thus the manual force to be applied to achieve a rudder deflection on the hand lever 2 increases significantly the pilot achieved respectively. can be kept limited.
Fig. 4 shows various possibilities for the installation of the dynamometer for manual force and for the rudder control force BEZW. for the stress on the aircraft caused by the rudder, and that applies to all three axes. S, H and Q are the three auxiliary motors for adjusting the rudder s, the elevator, <I> h </I> and. the aileron <I> q </I> denotes. .While the motors S and 11 attack by means of their output lever a directly on the linkage Gs and G ,, which respectively from the rudder.
Elevators lead to the control organs F and R operated by the pilot, works .der aileron motor Q via an intermediate rod g on the lever a arranged on the linkage G, the ailerons q.
The hand dynamometers respectively. Foot dynamometers are always between the actuators F and R and the respective point of application of the rudder motor S respectively. <I> H </I> or Q attached to u or v. The other dynamometers are, if they control the rudder control force or the vertical force of the.
Measure auxiliary motor, at x resp. x 'in the linkage leading away from the motor or also in the hinges at y, in which the oars <I> s, </I> h rotate. If, on the other hand, the actual fuselage or wing stress is to be measured in the manner already explained with reference to FIG. 2, two dynamometers are to be provided for the rudder control at z1 and for the elevator control at z2 at two opposite points on the wing fuselage.
while with regard to the wing load caused by the ailerons, two dynamometers at z. "On the top and bottom of the wing ... can be provided. In the latter case, the actual fuselage or wing stress is determined by the rudder position applied by the pilot In this way it is possible to give the pilot a measure of the actual rudder forces and aircraft loads "in his hand" regardless of the position of the trim edges and tabs as well as the rest of the equilibrium of the aircraft .