DE102016114576B4 - Aircraft with a mechanical primary flight control device and an electrical flight stabilization device - Google Patents

Aircraft with a mechanical primary flight control device and an electrical flight stabilization device Download PDF

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Abstract

Flugzeug (1) mit- einer einen Rumpf (3) mit einer Pilotenkabine (9) umfassenden Hauptstruktur (2),- einem beweglich an der Hauptstruktur (2) gelagerten Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder (6, 7, 8),- einem Steuer (10) in der Pilotenkabine (9), das beweglich an der Hauptstruktur (2) gelagert und über mechanische Elemente (11, 12) an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder (6, 7, 8) angekoppelt ist, und- einer Flugstabilisierungseinrichtung (16), die einen Elektromotor mit einem an der Hauptstruktur (2) gelagerten Stator (20) zum Einstellen des Höhen-, Quer- und/oder Seitenruders (6, 7, 8) aufweist,- wobei der Elektromotor einen an einem der mechanischen Elemente (11, 12) befestigten oder darin integrierten Läufer (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der mechanischen Elemente (11, 12) eine Steuerstange (14, 15) und der Elektromotor ein Linearmotor (18, 19) ist.Airplane (1) with - a main structure (2) comprising a fuselage (3) with a pilot's cabin (9), - an elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8) movably mounted on the main structure (2) - a control (10) in the pilot's cabin (9), which is movably mounted on the main structure (2) and via mechanical elements (11, 12) to the elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8) is coupled, and a flight stabilization device (16) which has an electric motor with a stator (20) mounted on the main structure (2) for adjusting the elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8), - wherein the electric motor has a rotor (21) fastened to one of the mechanical elements (11, 12) or integrated therein, characterized in that one of the mechanical elements (11, 12) has a control rod (14, 15) and the electric motor is a linear motor ( 18, 19) is.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug mit einer einen Rumpf mit einer Pilotenkabine umfassenden Hauptstruktur, mit einem beweglich an der Hauptstruktur gelagerten Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder, mit einem Steuer in der Pilotenkabine, das beweglich an der Hauptstruktur gelagert und über mechanische Elemente an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder angekoppelt ist, und mit einer Flugstabilisierungseinrichtung, die einen Elektromotor mit einem an der Hauptstruktur gelagerten Stator zum Einstellen des Höhen-, Quer- und/oder Seitenruders aufweist, wobei der Elektromotor einen an einem der mechanischen Elemente befestigten oder darin integrierten Läufer aufweist.The invention relates to an aircraft with a main structure comprising a fuselage with a pilot's cabin, with an elevator, aileron and / or rudder movably mounted on the main structure, with a control in the pilot's cabin that is movably mounted on the main structure and via mechanical Elements is coupled to the elevator, aileron and / or rudder, and with a flight stabilization device which has an electric motor with a stator mounted on the main structure for adjusting the elevator, aileron and / or rudder, the electric motor having one on one of the mechanical elements attached or integrated in runners.

Insbesondere handelt es sich bei dem Flugzeug um ein Kleinflugzeug, wie beispielsweise ein Segelflugzeug oder einen Gyrocopter. Bei solchen Kleinflugzeugen ist eine rein mechanische Ankopplung des Steuers an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder zur Ausbildung einer primären Flugsteuerung geringer Komplexität üblich.In particular, the aircraft is a small aircraft, such as a glider or a gyrocopter. In such small aircraft, a purely mechanical coupling of the controls to the elevator, aileron and / or rudder to form a primary flight control of low complexity is common.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei bekannten Kleinflugzeugen mit einer Flugstabilisierungseinrichtung, die einen Elektromotor zum Einstellen des Höhen-, Quer- und/oder Seitenruders aufweisen, besitzt die Flugstabilisierungseinrichtung einen hohen Autoritätsgrad, und der Elektromotor greift über ein Getriebe in die mechanische primäre Flugsteuerung ein. Ein Ausfall der Flugstabilisierung und/oder des Elektromotors muss vom Piloten durch hohe Steuerungskräfte kompensiert werden, oder die Flugstabilisierungseinrichtung muss durch Brechen von Sollbruchstellen deaktiviert werden. Der Einbau einer solchen Flugstabilisierungseinrichtung ist daher kompliziert und ihre flugrechtliche Zulassung nur mit zertifizierter Software möglich. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand bei eventuellen Änderungen der Flugstabilisierungseinrichtung.In known small aircraft with a flight stabilization device which have an electric motor for adjusting the elevator, aileron and / or rudder, the flight stabilization device has a high degree of authority, and the electric motor engages in the mechanical primary flight control via a transmission. A failure of the flight stabilization and / or the electric motor has to be compensated by the pilot using high control forces, or the flight stabilization device has to be deactivated by breaking predetermined breaking points. The installation of such a flight stabilization device is therefore complicated and its approval under aviation law is only possible with certified software. This means a considerable effort in the event of any changes to the flight stabilization device.

Bekannte Kleinflugzeuge wie beispielsweise nicht oder nur teilweise motorisierte Segelflugzeuge, weisen keine Flugstabilisierungseinrichtung mit einem in die mechanische primäre Flugsteuerung eingreifenden Elektromotor auf.Known small aircraft such as, for example, non-motorized or only partially motorized gliders, do not have a flight stabilization device with an electric motor that intervenes in the mechanical primary flight control.

Aus der US 2009 / 0 317 252 A1 ist ein Hubschrauber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bekannt. Hier weist der Elektromotor einen in einen Hebel, der die Bewegungsrichtung zwischen zwei Steuerstangen umlenkt, integrierten Rotor und einen in ein Schwenklager dieses Hebels integrierten Stator auf.A helicopter with the features of the preamble of independent claim 1 is known from US 2009/0 317 252 A1. Here the electric motor has a rotor that is integrated into a lever, which deflects the direction of movement between two control rods, and a stator that is integrated into a pivot bearing of this lever.

Aus der DE 31 09 780 A1 ist ein Steuergerät mit einem ortsfesten und einem hiervon getragenen beweglichen Teil bekannt, das manuell oder automatisch gegenüber dem ortsfesten Teil verstellbar ist. Zur Durchführung der automatischen Einstellung ist ein Antriebsmotor vorgesehen, der aus zwei magnetisch zusammenwirkenden Komponenten besteht, von denen eine den beweglichen Teil und die andere den ortsfesten Teil zugeordnet ist. Als konkrete Anwendung des Steuergeräts ist ein Schubbedarfs-Steuergerät für ein Flugzeug beschrieben, bei der die magnetisch zusammenwirkenden Komponenten des Antriebsmotors eine automatische Bewegung eines Gashebels, beispielsweise unter der Ansteuerung eines Autopiloten ermöglichen, wobei diese Steuerung durch eine Bedienperson, beispielsweise den Flugzeugführer, übersteuert werden kann. Der Antriebsmotor kann ein Linearmotor sein, der einen Stator und einen Läufer aufweist, die jeweils mit Zähnen ausgestattet sind, die die Relativstellungen minimalen magnetischen Widerstands zwischen Stator und Läufer definieren, wobei eine Wicklung den Läufer schrittweise zwischen diesen Stellungen bewegt.From the DE 31 09 780 A1 a control device is known with a stationary part and a movable part carried thereby, which can be adjusted manually or automatically with respect to the stationary part. To carry out the automatic adjustment, a drive motor is provided which consists of two magnetically interacting components, one of which is assigned to the movable part and the other to the stationary part. A specific application of the control device is a thrust demand control device for an aircraft in which the magnetically interacting components of the drive motor enable an automatic movement of a throttle lever, for example under the control of an autopilot, this control being overridden by an operator, for example the pilot can. The drive motor can be a linear motor which has a stator and a rotor, which are each equipped with teeth that define the relative positions of minimal magnetic resistance between the stator and the rotor, a winding moving the rotor step-by-step between these positions.

Die US 4 516 063 A1 offenbart eine Steuervorrichtung mit einem Betätigungselement, das an einen elektrischen Schrittmotor gekoppelt ist. Der Schrittmotor wird gesteuert, um Kräfte auf das Betätigungselement auszuüben, beispielsweise Gegenkräfte, die einer Betätigung des Betätigungselements entgegenwirken. Der elektrische Schrittmotor ist ein Linearschrittmotor, der auf eine an das Betätigungselement angekoppelte Stange einwirkt. Bei dem Betätigungselement handelt es sich um ein Gaspedal oder einen Schubsteuerhebel, wobei der elektrische Schrittmotor von einem Autopiloten angesteuert wird.The U.S. 4,516,063 A1 discloses a control device having an actuator coupled to an electric stepper motor. The stepping motor is controlled in order to exert forces on the actuating element, for example opposing forces which counteract an actuation of the actuating element. The electric stepper motor is a linear stepper motor that acts on a rod coupled to the actuating element. The actuation element is an accelerator pedal or a thrust control lever, the electric stepper motor being controlled by an autopilot.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeug mit den Merkmalen der eingangs beschriebenen Art, insbesondere ein Kleinflugzeug aufzuzeigen, bei dem die Flugstabilisierungseinrichtung mit möglichst geringen Anforderungen bei der flugrechtlichen Zulassung verbunden ist, um beispielsweise Modifikationen einer Software der Flugstabilisierungseinrichtung ohne neuerliche Zertifizierung der Software und darauf basierender flugrechtlicher Zulassung der Flugstabilisierungseinrichtung erproben zu können.The invention is based on the object of providing an aircraft with the features of the type described at the outset, in particular a small aircraft, in which the flight stabilization device is associated with the lowest possible requirements for flight approval, for example in order to modify software of the flight stabilization device without renewed certification of the software and to be able to test the aviation law approval of the flight stabilization device based on this.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flugzeugs sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The object of the invention is achieved by an aircraft with the features of claim 1; preferred embodiments of the aircraft according to the invention are defined in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei einem erfindungsgemäßen Flugzeug mit einer einen Rumpf mit einer Pilotenkabine umfassenden Hauptstruktur, mit einem beweglich an der Hauptstruktur gelagerten Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder, mit einem Steuer in der Pilotenkabine, das beweglich an der Hauptstruktur gelagert und über mechanische Elemente an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder angekoppelt ist, und mit einer Flugstabilisierungseinrichtung, die einen Elektromotor mit einem an der Hauptstruktur gelagerten Stator zum Einstellen des Höhen-, Quer- und/oder Seitenruders aufweist, weist der Elektromotor einen an einem der mechanischen Elemente befestigten oder darin integrierten Läufer auf. Das heißt, der Läufer des Elektromotors liegt an einem der mechanischen Elemente fest, die das Steuer mechanisch an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder ankoppeln. Dabei ist das eine der mechanischen Elemente, an dem der Läufer befestigt ist oder in das der Läufer integriert ist, eine Steuerstange, und der Elektromotor ist ein Linearmotor, der entsprechend zum linearen Verschieben der Steuerstange durch die Flugstabilisierungseinrichtung ansteuerbar ist.In an aircraft according to the invention with a main structure comprising a fuselage with a pilot's cabin, with an elevator, aileron and / or rudder movably mounted on the main structure, with a control in the pilot's cabin that is movably mounted on the main structure and via mechanical elements to the Elevator, aileron and / or rudder is coupled, and with a flight stabilization device which has an electric motor with a stator mounted on the main structure for adjusting the elevator, aileron and / or rudder, the electric motor has one on one of the mechanical elements attached or integrated runners. This means that the rotor of the electric motor is fixed to one of the mechanical elements that mechanically couple the rudder to the elevator, aileron and / or rudder. One of the mechanical elements to which the runner is attached or into which the runner is integrated is a control rod, and the electric motor is a linear motor that can be controlled by the flight stabilization device for linear displacement of the control rod.

Bei dem neuen Flugzeug führt ein Ausfall der Flugstabilisierungseinrichtung, weil beispielsweise ein zu deren Versorgung vorgesehener Akkumulator keine ausreichende Spannung mehr liefert, zu keiner Beeinträchtigung der primären Flugsteuerung. Vielmehr fällt ausschließlich der Eingriff der Flugstabilisierungseinrichtung in die primäre Flugsteuerung weg. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Elektromotor bürstenlos und rastmomentenfrei ausgebildet ist, so dass der stromlose (und nicht kurzgeschlossene) Elektromotor der Bewegung des einen der mechanischen Elemente und damit der Betätigung der primären Flugsteuerung über das Steuer keine Kräfte entgegensetzt.In the new aircraft, failure of the flight stabilization device, because, for example, an accumulator provided to supply it no longer supplies sufficient voltage, does not impair the primary flight control. Rather, only the intervention of the flight stabilization device in the primary flight control is omitted. This applies in particular if the electric motor is designed to be brushless and free of cogging torque, so that the currentless (and not short-circuited) electric motor does not oppose any forces to the movement of one of the mechanical elements and thus to the actuation of the primary flight control via the control.

Bei Fehlfunktionen der Flugstabilisierungseinrichtung kann diese von einem Piloten des Flugzeugs bei sinnvoller Auslegung des Elektromotors problemlos, d. h. ohne Überwindung größerer Kräfte übersteuert werden. Dabei bedeutet eine sinnvolle Auslegung des Elektromotors, dass dieser das mechanische Element, an dem sein Läufer befestigt oder in das sein Läufer integriert ist, im Betrieb des Flugzeugs verschieben kann. Dafür muss der Elektromotor aber nur so hohe Kräfte aufbringen können, wie sie auch vom Piloten aufgebracht und vom Piloten entsprechend auch überwunden werden können.In the event of malfunctions of the flight stabilization device, it can be easily operated by a pilot of the aircraft if the electric motor is sensibly designed. H. can be overridden without overcoming greater forces. A sensible design of the electric motor means that it can move the mechanical element to which its rotor is attached or into which its rotor is integrated when the aircraft is in operation. To do this, the electric motor only needs to be able to generate as high forces as the pilot can apply and the pilot can overcome accordingly.

Insgesamt ergänzt bei dem erfindungsgemäßen Flugzeug die Flugstabilisierungseinrichtung die primäre Flugsteuerung, ohne sie jedoch in ihrer grundsätzlichen Struktur und Funktion zu ändern. Damit sind nur begrenzte Anforderungen bei der flugrechtlichen Zulassung zu erfüllen.Overall, in the aircraft according to the invention, the flight stabilization device supplements the primary flight control without, however, changing its basic structure and function. This means that only limited requirements have to be met for licensing under the aviation law.

Es versteht sich, dass die Flugstabilisierungseinrichtung des erfindungsgemäßen Flugzeugs typischerweise nicht nur einen einzigen Elektromotor, sondern je Ruder, das von der Flugstabilisierungseinrichtung unabhängig angesteuert wird, einen oder mehrere Elektromotor/- en aufweist, dessen/deren Läufer an einem mechanischen Element befestigt oder in das mechanische Element integriert ist/sind, das das Steuer mechanisch an das jeweilige Ruder ankoppelt. Dennoch wird die Erfindung auch weiterhin unter Bezugnahme auf nur einen Elektromotor beschrieben werden.It goes without saying that the flight stabilization device of the aircraft according to the invention typically not only has a single electric motor, but rather one or more electric motors for each rudder, which is controlled independently by the flight stabilization device, whose rotor is attached to a mechanical element or in the mechanical element is / are integrated, which mechanically couples the rudder to the respective rudder. However, the invention will continue to be described with reference to only one electric motor.

Der Elektromotor kann ein Schrittmotor sein, so dass die Stabilisierungseinrichtung den Läufer des Elektromotors in eine bestimmte Position gegenüber seinem Stator und damit das jeweilige Ruder in eine bestimmte Stellung verfahren kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektromotor zu diesem Zweck einen Positionssensor für eine aktuelle Position seines Läufers gegenüber seinem Stator aufweisen. Ein solcher Sensor kann beispielsweise eine Hall-Sonde oder eine Lichtquelle und einen Fotosensor umfassen.The electric motor can be a stepping motor, so that the stabilization device can move the rotor of the electric motor into a specific position relative to its stator and thus the respective rudder into a specific position. As an alternative or in addition, for this purpose the electric motor can have a position sensor for a current position of its rotor in relation to its stator. Such a sensor can for example comprise a Hall probe or a light source and a photo sensor.

Mit Hilfe des Positionssensors für die aktuelle Position des Läufers gegenüber dem Stator des Elektromotors können auch Steuereingaben des Piloten des Flugzeugs erfasst und überwacht und/oder im Sinne eines Flugschreibers protokolliert werden, ohne dass der Elektromotor Kräfte einleiten muss.With the help of the position sensor for the current position of the rotor relative to the stator of the electric motor, control inputs from the pilot of the aircraft can also be recorded and monitored and / or logged in the sense of a flight recorder without the electric motor having to introduce forces.

Eine Führung des Elektromotors zwischen dem Läufer und dem Stator kann als notwendige Führung des einen der mechanischen Elemente gegenüber der Hauptstruktur vorgesehen sein. Das heißt, der Linearmotor ersetzt eine Linearführung für die Steuerstange. Dies ist für die primäre Flugsteuerung bei Ausfall der Flugstabilisierungseinrichtung völlig unkritisch, weil die mechanische Führung des Elektromotors zwischen seinem Läufer und seinem Stator von seiner Bestromung unabhängig ist.A guide for the electric motor between the rotor and the stator can be provided as a necessary guide for one of the mechanical elements relative to the main structure. This means that the linear motor replaces a linear guide for the control rod. This is completely uncritical for the primary flight control in the event of failure of the flight stabilization device, because the mechanical guidance of the electric motor between its rotor and its stator is independent of its energization.

Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Flugzeugs erweist es sich, dass der Elektromotor leicht in einem außerhalb der Pilotenkabine im Rumpf liegenden Hohlraum der Hauptstruktur angeordnet werden kann, in dem das mechanische Element, an dem sein Läufer befestigt ist bzw. in das sein Läufer integriert ist, angeordnet ist, d. h. durch den beispielsweise die entsprechende Steuerstange verläuft. Hierfür geeignete Hohlräume sind bei vielen Kleinflugzeugen frei und entsprechend für das Anordnen des Elektromotors verfügbar.It has proven to be a particular advantage of the aircraft according to the invention that the electric motor can easily be arranged in a cavity of the main structure which is located outside the pilot's cabin in the fuselage and in which the mechanical element to which its rotor is attached or into which its rotor is integrated is arranged, d. H. through which, for example, the corresponding control rod runs. Suitable cavities for this purpose are free in many small aircraft and accordingly available for the arrangement of the electric motor.

Die Flugstabilisierungseinrichtung kann beispielsweise einen Autopilotenbetriebsmodus aufweisen, in dem sie, soweit der Pilot des Flugzeugs das Steuer nicht anders auslenkt, die primäre Flugsteuerung des Flugzeugs vollständig übernimmt. Mit der Flugstabilisierungseinrichtung können aber auch vom Piloten gewählte Einstellungen der primären Flugsteuerung fixiert werden, d. h. das Steuer für die gewählte Einstellung der primären Flugsteuereinrichtung kraftfrei gemacht werden. Weiterhin ist es möglich, mit der Flugstabilisierungseinrichtung dem Piloten Empfehlungen für eine Änderung der Einstellung der primären Flugsteuerung zu geben.The flight stabilization device can, for example, have an autopilot operating mode in which it completely takes over the primary flight control of the aircraft, provided the pilot of the aircraft does not deflect the control differently. With of the flight stabilization device, settings of the primary flight control selected by the pilot can also be fixed, ie the control for the selected setting of the primary flight control device can be made force-free. It is also possible to use the flight stabilization device to give the pilot recommendations for changing the setting of the primary flight control.

Im Autopilotenbetriebsmodus der Flugstabilisierungseinrichtung kann die Flugstabilisierungseinrichtung beispielsweise auch dazu vorgesehen sein, das Flugzeug mit einer Minimalmenge an noch vorhandener elektrischer Energie an einen bestimmten Punkt zu fliegen. Dies gilt insbesondere für Kleinflugzeuge mit elektrischem Hilfsmotor.In the autopilot operating mode of the flight stabilization device, the flight stabilization device can also be provided, for example, to fly the aircraft to a specific point with a minimum amount of electrical energy that is still available. This applies in particular to small aircraft with an electric auxiliary engine.

Weiterhin kann die Flugstabilisierungseinrichtung an ein Antikollisionswarnsystem des Flugzeugs angeschlossen sein und den Elektromotor bei einer drohenden Kollision ansteuern, um der Kollision auszuweichen und/oder vor der Kollision zu warnen. So können dem Piloten haptische Signale gegeben werden, die auf die drohende Kollision hinweisen. Die haptischen Signale können dabei anzeigen, wie der Pilot die primäre Flugsteuerung verstellen sollte, um der Kollision auszuweichen.Furthermore, the flight stabilization device can be connected to an anti-collision warning system of the aircraft and control the electric motor in the event of an impending collision in order to avoid the collision and / or to warn of the collision. In this way, the pilot can be given haptic signals that indicate the impending collision. The haptic signals can indicate how the pilot should adjust the primary flight control in order to avoid the collision.

Weiterhin können mit Hilfe der Flugstabilisierungseinrichtung definiert bestimmte Flugzustände des Flugzeugs für dessen flugtechnische Erprobung eingestellt werden.Furthermore, with the aid of the flight stabilization device, certain flight conditions of the aircraft can be set in a defined manner for its technical flight testing.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous further developments of the invention emerge from the patent claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention. Without changing the subject matter of the appended claims, the following applies with regard to the disclosure content of the original application documents and the patent: Further features can be found in the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another as well as their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is also possible, deviating from the selected back-references of the patent claims, and is hereby suggested. This also applies to features that are shown in separate drawings or mentioned in their description. These features can also be combined with features of different patent claims. Features listed in the patent claims for further embodiments of the invention can also be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Elektromotor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Elektromotor, zwei Elektromotoren oder mehr Elektromotoren vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The number of features mentioned in the claims and the description are to be understood in such a way that precisely this number or a greater number than the number mentioned is present without the need for an explicit use of the adverb “at least”. So when we talk about an electric motor, for example, this is to be understood in such a way that there is exactly one electric motor, two electric motors or more electric motors. These characteristics can be supplemented by other characteristics or be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference signs contained in the claims do not restrict the scope of the subject matter protected by the claims. They only serve the purpose of making the claims easier to understand.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Segelflugzeug in einer Seitenansicht.
  • 2 zeigt Teile einer primären Flugsteuerung des erfindungsgemäßen Segelflugzeugs gemäß 1.
  • 3 zeigt ein Detail einer alternativen Ausführungsform der primären Flugsteuerung gemäß 2.
In the following, the invention is further explained and described with reference to preferred exemplary embodiments shown in the figures.
  • 1 shows a glider according to the invention in a side view.
  • 2 shows parts of a primary flight control of the glider according to the invention according to FIG 1 .
  • 3 FIG. 13 shows a detail of an alternative embodiment of the primary flight controller according to FIG 2 .

FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION

Das in 1 dargestellte Segelflugzeug 1 weist eine Hauptstruktur 2 mit einem Rumpf 3, Tragflügeln 4 und einem Leitwerk 5 auf. An den Tragflügeln 4 sind Querruder 6 beweglich gelagert. An dem Leitwerk 5 sind Höhenruder 7 und ist ein Seitenruder 8 beweglich gelagert. Im Rumpf 3 ist eine Pilotenkabine 9 angeordnet. In der Pilotenkabine 9 befindet sich ein Steuer 10 zum Betätigen der Ruder 6 bis 8. Das Steuer 10 ist an der Hauptstruktur 2 beweglich gelagert und über mechanische Elemente an die Ruder 6 bis 8 gekoppelt. So weist das Segelflugzeug 1 wie andere Kleinflugzeuge eine rein mechanische primäre Flugsteuerung auf.This in 1 depicted glider 1 has a main structure 2 with a fuselage 3 , Hydrofoils 4th and a tail unit 5 on. On the wings 4th are ailerons 6th movably mounted. At the tail unit 5 are elevators 7th and is a rudder 8th movably mounted. In the trunk 3 is a pilot's cabin 9 arranged. In the pilot's cabin 9 there is a tax 10 to operate the oars 6th to 8th . The steering 10 is at the main structure 2 movably mounted and attached to the rudder via mechanical elements 6th to 8th coupled. So shows the glider 1 like other small aircraft, a purely mechanical primary flight control.

2 zeigt die mechanischen Elemente 11, die das Steuer 10 an das Querruder 6 ankoppeln, und die mechanischen Elemente 12, die das Steuer 10 an das Höhenruder 7 gemäß 1 ankoppeln. Gezeigt sind auch mechanische Elemente 13 zur Ansteuerung weiterer Klappen an den Tragflügeln 4 gemäß 1. Nicht dargestellt sind die mechanischen Elemente zur Ansteuerung des Seitenruders 8 gemäß 1. Diese mechanischen Elemente können anders als die in 2 dargestellten mechanischen Elemente, die ausschließlich Steuerstangen und Schwenkhebel umfassen, auch Zugseile umfassen. 2 shows the mechanical elements 11 who are taking the wheel 10 to the aileron 6th couple, and the mechanical elements 12th who are taking the wheel 10 to the elevator 7th according to 1 couple. Mechanical elements are also shown 13th to control additional flaps on the wings 4th according to 1 . The mechanical elements for controlling the rudder are not shown 8th according to 1 . These mechanical elements may differ from those in 2 mechanical elements shown, which exclusively include control rods and pivot levers, also include pull cables.

An einzelnen mechanischen Elementen 11 und 12, konkret zwei Steuerstangen 14 und 15 greift eine Flugstabilisierungseinrichtung 16 durch Ansteuern von Linearmotoren 18 und 19 mit Steuersignalen 17 an. Der Linearmotor 18 weist einen starr an der Hauptstruktur 2 gelagerten Stator 20 auf. Hingegen ist sein Läufer 21 an der Steuerstange 14 befestigt, die in Linearführungen 22 gegenüber der Hauptstruktur 2 geführt ist. Der Stator 20 des Linearmotors 19 ist um eine Querachse 23 beweglich an der Hauptstruktur 2 gelagert. Sein Läufer 21 ist an der Steuerstange 15 befestigt, die hier nicht unmittelbar linear an der Hauptstruktur 2 geführt ist und an der hier auch eine an der Hauptstruktur 2 gelagerte Trimmeinrichtung 24 angreift. Die Trimmeinrichtung 24 kann aber auch durch den Linearmotor 19 und dessen Ansteuerung durch die Flugstabilisierungseinrichtung 16 ersetzt werden.On individual mechanical elements 11 and 12th , specifically two control rods 14th and 15th a flight stabilization device engages 16 by controlling linear motors 18th and 19th with control signals 17th at. The linear motor 18th shows one rigidly at the main structure 2 mounted stator 20th on. On the other hand, his runner is 21 on the control rod 14th fixed in linear guides 22nd opposite the main structure 2 is led. The stator 20th of the linear motor 19th is around a transverse axis 23 movable on the main structure 2 stored. His runner 21 is on the control rod 15th attached, which here is not directly linear to the main structure 2 and one on the main structure 2 stored trimming device 24 attacks. The trim device 24 but can also be done by the linear motor 19th and its control by the flight stabilization device 16 be replaced.

Bei Ausfall der Stabilisierungseinrichtung 16 mit den Linearmotoren 18 und 19 verhält sich die primäre Flugsteuerung als wenn die Stabilisierungseinrichtung 16 nicht vorhanden wäre. Bei funktionierender Stabilisierungseinrichtung 16 kann diese das Querruder 6 und das Höhenruder 7 einstellen. Diese Einstellungen können jedoch von dem Piloten über das Steuer 10 problemlos übersteuert werden.If the stabilization device fails 16 with the linear motors 18th and 19th the primary flight controller behaves as if the stabilization device 16 would not exist. With a functioning stabilization device 16 can this the aileron 6th and the elevator 7th to adjust. However, these settings can be made by the pilot via the steering wheel 10 can easily be overdriven.

3 illustriert eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugzeugs, bei der der Läufer 21 des Linearmotors 18 in die Steuerstange 14 integriert ist. Dabei übernimmt die inhärente Linearführung des Linearmotors 18 die Funktion einer der Linearführungen 22 gegenüber der Hauptstruktur 2. Weiterhin ist in 3 die Ausbildung von Kühlrippen 25 an dem Stator 20 dargestellt. 3 illustrates an embodiment of the aircraft according to the invention in which the runner 21 of the linear motor 18th into the control rod 14th is integrated. The inherent linear guide of the linear motor takes over 18th the function of one of the linear guides 22nd opposite the main structure 2 . Furthermore, in 3 the formation of cooling fins 25th on the stator 20th shown.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SegelflugzeugGlider
22
HauptstrukturMain structure
33
Rumpfhull
44th
TragflügelHydrofoil
55
LeitwerkTail unit
66th
QuerruderAilerons
77th
HöhenruderElevator
88th
SeitenruderRudder
99
PilotenkabinePilot cabin
1010
Steuertax
1111
Mechanische ElementeMechanical elements
1212th
Mechanische ElementeMechanical elements
1313th
Mechanische ElementeMechanical elements
1414th
SteuerstangeControl rod
1515th
SteuerstangeControl rod
1616
StabilisierungseinrichtungStabilizing device
1717th
AnsteuersignalControl signal
1818th
LinearmotorLinear motor
1919th
LinearmotorLinear motor
2020th
Statorstator
2121
Läuferrunner
2222nd
LinearführungLinear guide
2323
QuerachseTransverse axis
2424
TrimmeinrichtungTrim device
2525th
KühlrippeCooling fin

Claims (9)

Flugzeug (1) mit - einer einen Rumpf (3) mit einer Pilotenkabine (9) umfassenden Hauptstruktur (2), - einem beweglich an der Hauptstruktur (2) gelagerten Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder (6, 7, 8), - einem Steuer (10) in der Pilotenkabine (9), das beweglich an der Hauptstruktur (2) gelagert und über mechanische Elemente (11, 12) an das Höhen-, Quer- und/oder Seitenruder (6, 7, 8) angekoppelt ist, und - einer Flugstabilisierungseinrichtung (16), die einen Elektromotor mit einem an der Hauptstruktur (2) gelagerten Stator (20) zum Einstellen des Höhen-, Quer- und/oder Seitenruders (6, 7, 8) aufweist, - wobei der Elektromotor einen an einem der mechanischen Elemente (11, 12) befestigten oder darin integrierten Läufer (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der mechanischen Elemente (11, 12) eine Steuerstange (14, 15) und der Elektromotor ein Linearmotor (18, 19) ist.Airplane (1) with - a main structure (2) comprising a fuselage (3) with a pilot's cabin (9), - an elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8) movably mounted on the main structure (2) - A control (10) in the pilot's cabin (9), which is movably mounted on the main structure (2) and via mechanical elements (11, 12) to the elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8) is coupled, and - a flight stabilization device (16) which has an electric motor with a stator (20) mounted on the main structure (2) for adjusting the elevator, aileron and / or rudder (6, 7, 8), - wherein the electric motor has a rotor (21) fastened to one of the mechanical elements (11, 12) or integrated therein, characterized in that one of the mechanical elements (11, 12) has a control rod (14, 15) and the electric motor is a linear motor ( 18, 19) is. Flugzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor bürstenlos und/oder rastmomentenfrei ist.Airplane (1) after Claim 1 , characterized in that the electric motor is brushless and / or free of cogging torque. Flugzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Schrittmotor ist.Airplane (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the electric motor is a stepper motor. Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor einen Positionssensor für eine aktuelle Position des Läufers (21) gegenüber dem Stator (20) aufweist.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor has a position sensor for a current Has position of the rotor (21) relative to the stator (20). Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung des Elektromotors zwischen dem Läufer (21) und dem Stator (20) als notwendige Führung des einen der mechanischen Elemente (11, 12) gegenüber der Hauptstruktur (2) vorgesehen ist.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a guide for the electric motor between the rotor (21) and the stator (20) is provided as a necessary guide for one of the mechanical elements (11, 12) relative to the main structure (2) is. Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) des Elektromotors an der Hauptstruktur (2) befestigt ist.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (20) of the electric motor is attached to the main structure (2). Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor außerhalb der Pilotenkabine (9) in einem Hohlraum der Hauptstruktur (2) angeordnet ist.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor is arranged outside the pilot's cabin (9) in a cavity in the main structure (2). Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstabilisierungseinrichtung (16) einen Autopilotenbetriebsmodus aufweist.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flight stabilization device (16) has an autopilot operating mode. Flugzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugstabilisierungseinrichtung (16) an ein Antikollisionswarnsystem des Flugzeugs (1) angeschlossen ist und den Elektromotor bei einer drohenden Kollision ansteuert, um der Kollision auszuweichen und/oder vor der Kollision zu warnen.Aircraft (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flight stabilization device (16) is connected to an anti-collision warning system of the aircraft (1) and controls the electric motor in the event of an impending collision in order to avoid the collision and / or to warn of the collision .
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