DE102020134583B4 - Protection of helicopters against dynamic rollover - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Schutz eines ein Landegestell (9) aufweisenden Hubschraubers (1) bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells (9) mit einem Hindernis (11) am Boden induzierten Dynamic Rollover, wobei Gegenmomente aufgebracht werden, um einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen der Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover mit an dem Landegestell (9) verteilt angeordneten Beschleunigungssensoren (13) Rollmomente um im Bereich des Landegestells (9) verlaufende Rollachsen erfasst werden.Method for protecting a helicopter (1) having a landing gear (9) during a lateral translational movement from a dynamic rollover induced by contact of the landing gear (9) with an obstacle (11) on the ground, wherein counter-torques are applied in order to counteract a detected development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover, characterized in that in order to detect the development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover, rolling moments about roll axes running in the region of the landing gear (9) are detected using acceleration sensors (13) distributed on the landing gear (9).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz eines Hubschraubers bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells mit einem Hindernis am Boden induzierten Dynamic Rollover. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for protecting a helicopter during a lateral translational movement from a dynamic rollover induced by contact of the long frame with an obstacle on the ground. More specifically, the invention relates to a method having the features of the preamble of independent patent claim 1.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Hubschrauber mit einer Vorrichtung zum Schutz des Hubschraubers vor einem durch Kontakt des Langegestells mit einem Hindernis am Boden induzierten Dynamic Rollover. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf einen Hubschrauber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 8.The invention further relates to a helicopter with a device for protecting the helicopter from a dynamic rollover induced by contact of the long frame with an obstacle on the ground. More specifically, the invention relates to a helicopter with the features of the preamble of independent patent claim 8.

Hubschrauber, die beim Abheben, Landen oder im extrem niedrigen Schwebeflug über Grund, eine laterale Translationsbewegung, das heißt eine Seitwärtsbewegung ausführen, sind anfällig für ein Unfallszenario namens Dynamic Rollover. Konkret besteht die Gefahr eines Dynamic Rollover dann, wenn es bei der lateralen Translationsbewegung des Hubschraubers zu einem ungewollten Bodenkontakt kommt und der Hubschrauber mit seinem Landegestell auf einem am Boden befindlichen Hindernis aufsetzt oder daran hängen bleibt. Durch das Hindernis wird eine Rollbewegung induziert, die den Hubschrauber umstürzen lässt. Sobald ein gewisser Rollwinkel überschritten ist, berühren die Rotorblätter des Hauptrotors des Hubschraubers den Boden, wodurch diese aufgrund der in ihnen gespeicherten Rotationsenergie zerstört werden. Ein Dynamic Rollover tritt häufig bei Landungen auf nicht befestigten Landeplätzen auf. Hier wirbelt der Hubschrauber Staub oder Schnee auf und nimmt dem Piloten seine direkte Sicht auf den Boden. Somit ist der Pilot nicht mehr in der Lage, die Bewegung des Hubschraubers gegenüber dem Boden korrekt einzuschätzen, so dass er eigentlich ungewollte und unbeobachtete translatorische Bewegungen gegenüber dem Boden ausführt.Helicopters that perform a lateral translational movement, i.e. a sideways movement, when taking off, landing or hovering extremely low above the ground are susceptible to an accident scenario called dynamic rollover. Specifically, the risk of a dynamic rollover exists when the lateral translational movement of the helicopter results in unintentional contact with the ground and the helicopter's landing gear touches or gets caught on an obstacle on the ground. The obstacle induces a rolling movement that causes the helicopter to tip over. As soon as a certain roll angle is exceeded, the rotor blades of the helicopter's main rotor touch the ground, destroying them due to the rotational energy stored in them. A dynamic rollover often occurs when landing on unpaved landing sites. Here the helicopter kicks up dust or snow and deprives the pilot of a direct view of the ground. The pilot is therefore no longer able to correctly assess the movement of the helicopter relative to the ground, so that he actually performs unwanted and unobserved translational movements relative to the ground.

Im Freiflug rollt ein Hubschrauber um seinen Massenschwerpunkt. Hängt jedoch das Landegestell des Hubschraubers in der Schwebephase punktuell fest, verläuft die Rollachse ab sofort durch den Kontaktpunkt des Landegestells. Dies ändert die Rolldynamik des Hubschraubers schlagartig. Abhängig vom jeweiligen Hubschraubertyp ist das Trägheitsmoment um die neue Rollachse stark erhöht. Entsprechend müssen die Steuereingaben erhöht werden und ausgleichende Steuereingaben sind weniger effektiv als für den freifliegenden Hubschrauber. Daher ist es für den Piloten schwierig, eine eintretende Rollbewegung abzufangen. Der gesamte Vorgang läuft überdies in extrem kurzer Zeit ab, die oftmals unterhalb der Reaktionszeit des Piloten liegt.In free flight, a helicopter rolls around its center of mass. However, if the landing gear of the helicopter gets stuck at a certain point during the hovering phase, the roll axis immediately runs through the contact point of the landing gear. This changes the roll dynamics of the helicopter abruptly. Depending on the type of helicopter, the moment of inertia around the new roll axis is greatly increased. The control inputs must be increased accordingly and compensating control inputs are less effective than for the free-flying helicopter. This makes it difficult for the pilot to counteract any rolling motion that occurs. The entire process also takes place in an extremely short time, which is often less than the pilot's reaction time.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Um Piloten im operativen Einsatz vor einem Dynamic Rollover zu bewahren, werden für die Navigation eines Hubschraubers dicht über Grund und bei erschwerten Sichtverhältnissen Flugassistenzsysteme eingesetzt. Wenn es dennoch zu einer Seitwärtsbewegung des Hubschraubers mit Bodenkontakt seines Landegestells kommt, sind diese Assistenzsysteme jedoch nutzlos.To protect pilots from a dynamic rollover during operational use, flight assistance systems are used to navigate a helicopter close to the ground and in poor visibility conditions. However, if the helicopter does move sideways and its landing gear comes into contact with the ground, these assistance systems are useless.

Aus der US 8 095 269 B2 ist ein Verfahren zum Verhindern eines Dynamic Rollover bekannt. Wenn anhand überwachter Parameter eines Fahrzeugs erkannt wird, dass ein Dynamic Rollover droht, werden Schuberzeuger aktiviert, um dem Dynamic Rollover entgegenzuwirken. Die Schuberzeuger sind im oberen Bereich des Fahrzeugs angeordnet und seitlich ausgerichtet. Die überwachten Fahrzeugparameter umfassen einen Fahrzeugrollwinkel, der darauf überwacht wird, ob er selbst oder seine Änderungsrate einen zulässigen Grenzwert überschreitet. Das bekannte Verfahren soll nicht nur bei einem militärischen Geländewagen sondern auch bei anderen Fahrzeugen, einschließlich Luftfahrzeugen und auch bei einem Hubschrauber anwendbar sein. Hinweise auf die konkrete Umsetzung des bekannten Verfahrens bei einem Hubschrauber oder die besondere Problematik des Dynamic Rollover bei einem Hubschrauber sind der US 8 095 269 B2 nicht zu entnehmen.From the US 8 095 269 B2 A method for preventing a dynamic rollover is known. If it is detected based on monitored vehicle parameters that a dynamic rollover is imminent, thrust generators are activated to counteract the dynamic rollover. The thrust generators are arranged in the upper area of the vehicle and aligned to the side. The monitored vehicle parameters include a vehicle roll angle, which is monitored to determine whether it or its rate of change exceeds a permissible limit. The known method is not only applicable to a military off-road vehicle, but also to other vehicles, including aircraft and even a helicopter. Information on the specific implementation of the known method in a helicopter or the particular problems of dynamic rollover in a helicopter can be found in the US 8 095 269 B2 cannot be removed.

Aus der US 3 177 655 A ist eine Vorrichtung zur Beendigung und zur Umkehr des Schubs eines Raketenantriebs bekannt.From the US 3 177 655 A A device for terminating and reversing the thrust of a rocket engine is known.

Um den Rückstoß von Geschützen, z. B. von Panzerabwehrhandwaffen, zu kompensieren, ist es bekannt, durch Ausstoßen einer Hilfsmasse in entgegengesetzter Richtung zu dem abgefeuerten Geschoss einen gegenläufigen Rückstoß zu erzeugen. Bei der Hilfsmasse kann es sich z. B. um Salzwasser hoher Dichte handeln, das mit Hilfe eines gezündeten Ausstoßsatzes ausgestoßen wird. Mit einer Hilfsmasse in Form einer Flüssigkeit ist ein geringeres Verletzungsrisiko verbunden als mit einer zur Erzeugung des gegenläufigen Rückstoßes ausgestoßenen festen Hilfsmasse.In order to compensate for the recoil of guns, e.g. hand-held anti-tank weapons, it is known to generate a counter-rotating recoil by ejecting an auxiliary mass in the opposite direction to the fired projectile. The auxiliary mass can be, for example, high-density salt water, which is ejected using an ignited ejection charge. An auxiliary mass in the form of a liquid is associated with a lower risk of injury than a solid auxiliary mass ejected to generate the counter-rotating recoil.

Aus der US 2020 / 0 047 916 A1 ist ein Landegestell für einen Hubschrauber mit einer Mehrzahl von Kraftsensoren bekannt. Während des Landens erfassen die Kraftsensoren an einer Mehrzahl von Positionen Kräfte auf das Landegestell. Die Kraftsensoren sind an einer Unterseite des Landegestells angeordnet und erfassen die durch Berührung mit dem Boden auftretenden Kräfte. Durch Vergleich der auftretenden und mit den Kraftsensoren erfassten Kräfte kann die Eignung eines Untergrunds für eine Landung bestimmt werden.From the US 2020 / 0 047 916 A1 A landing gear for a helicopter with a plurality of force sensors is known. During landing, the force sensors detect forces on the landing gear at a plurality of positions. The force sensors are located on the underside of the landing gear and record the forces that occur when the vehicle comes into contact with the ground. By comparing the forces that occur and those recorded by the force sensors, the suitability of a surface for landing can be determined.

Aus der DE 10 2012 101 705 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines tatsächlichen Schwerpunkts eines Hubschraubers bekannt, bei dem an mehreren Messpositionen, an denen ein Landegestell des Hubschraubers Kontakt mit einer Auflagefläche hat, Auflagekräfte gemessen werden. Der tatsächliche Schwerpunkt des Hubschraubers wird in Abhängigkeit von den Auflagekräften und der jeweiligen Lage des Hubschraubers, für welche die Messung der Auflagekräfte durchgeführt wurde, berechnet.From the EN 10 2012 101 705 A1 A method is known for determining the actual center of gravity of a helicopter, in which support forces are measured at several measuring positions at which a landing gear of the helicopter is in contact with a support surface. The actual center of gravity of the helicopter is calculated depending on the support forces and the respective position of the helicopter for which the measurement of the support forces was carried out.

Aus der US 2006 / 0 283 239 A1 ist eine Onboard-Vorrichtung zum Messen der Masse und der Position des Schwerpunkts eines Luftfahrzeugs bekannt. Alle Teile eines Fahrwerks des Luftfahrzeugs sind mit Kraftsensoren ausgerüstet. Zur Bestimmung des Rollwinkels des Luftfahrzeugs ist eine zusätzliche Einrichtung im Rumpf des Luftfahrzeugs angeordnet.From the US 2006 / 0 283 239 A1 An onboard device for measuring the mass and position of the center of gravity of an aircraft is known. All parts of the aircraft's landing gear are equipped with force sensors. An additional device is arranged in the aircraft's fuselage to determine the aircraft's roll angle.

Aus der US 2010 / 0 095 788 A1 ist ein Sensor zum Bestimmen der Last auf ein Landegestell eines Hubschraubers bekannt. Der Sensor ist zentral an einer Querstrebe des Landegestells angeordnet.From the US 2010 / 0 095 788 A1 A sensor for determining the load on a landing gear of a helicopter is known. The sensor is arranged centrally on a cross-strut of the landing gear.

Aus der US 2018 / 0 229 857 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines dynamischen Rollover-Zustands bei einem Hubschrauber bekannt. Ein dynamischer Rollover-Zustand wird auf verschiedene Weisen erkannt, z. B. wenn ein Kontaktelement in Kontakt mit dem Boden ist, während andere Kontaktelemente nicht im Kontakt mit dem Boden sind, und wenn der Hubschrauber während des Abhebens unbeabsichtigt am Boden festhängt.From the US 2018 / 0 229 857 A1 A method for determining a dynamic rollover condition in a helicopter is known. A dynamic rollover condition is detected in various ways, such as when a contact element is in contact with the ground while other contact elements are not in contact with the ground, and when the helicopter accidentally gets stuck on the ground during takeoff.

Aus der DE 10 2010 020 445 A1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Bodenkontakts des Landewerks eines Hubschraubers bekannt. Die Vorrichtung weist mindestens einen zur Detektion einer zumindest teilweisen Verformung des Landewerks eingerichteten Sensor auf. Dabei ist jedem von zwei parallelen Kufen des Landewerks jeweils ein Sensor zugeordnet, so dass auf den Bodenkontakt jeder der beiden Kufen rückgeschlossen werden kann.From the EN 10 2010 020 445 A1 A device for determining the ground contact of the landing gear of a helicopter is known. The device has at least one sensor designed to detect at least partial deformation of the landing gear. Each of two parallel skids of the landing gear is assigned a sensor so that the ground contact of each of the two skids can be determined.

AUFGABE DER ERFINDUNGTASK OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in der Praxis wirksames Verfahren zum Schutz eines Hubschraubers vor einem Dynamic Rollover und einen entsprechenden Hubschrauber aufzuzeigen.The invention is based on the object of demonstrating a method for protecting a helicopter against a dynamic rollover that is effective in practice and a corresponding helicopter.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch einen Hubschrauber mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Hubschraubers.The object of the invention is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and by a helicopter having the features of independent patent claim 8. The dependent patent claims relate to preferred embodiments of the method according to the invention and of the helicopter according to the invention.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schutz eines ein Landegestell aufweisenden Hubschraubers bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells mit einem Hindernis am Boden induzierten Dynamic Rollover, bei dem Gegenmomente aufgebracht werden, um einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, werden zum Erkennen der Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover mit an dem Landegestell verteilt angeordneten Beschleunigungssensoren Rollmomente um im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachsen und optional zusätzlich mit an dem Landegestell verteilt angeordneten Kraftsensoren von dem Hindernis auf das Landegestell ausgeübte asymmetrische Kräfte erfasst.In a method according to the invention for protecting a helicopter having a landing gear during a lateral translational movement from a dynamic rollover induced by contact of the landing gear with an obstacle on the ground, in which counter-torques are applied in order to counteract a detected development of the helicopter towards the dynamic rollover, in order to detect the development of the helicopter towards the dynamic rollover, rolling torques about roll axes running in the area of the landing gear are recorded with acceleration sensors arranged distributed on the landing gear and, optionally, asymmetric forces exerted on the landing gear by the obstacle are recorded with force sensors arranged distributed on the landing gear.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einem als drohend erkannten Dynamic Rollover mit geeigneten Mitteln begegnet, d. h. der aufkommenden Rollbewegung des Hubschraubers wird mit um die aktuelle Rollachse wirksamen Gegenmomenten entgegengewirkt. Geeignete Mittel hierfür sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, siehe z. B. die US 8 095 269 B2 und auch schon die viel frühere US 3 580 354 A.In the method according to the invention, a dynamic rollover that is recognized as imminent is counteracted with suitable means, ie the emerging rolling movement of the helicopter is counteracted with counter-moments that are effective around the current roll axis. Suitable means for this are generally known to the person skilled in the art from the prior art, see e.g. the US 8 095 269 B2 and also the much earlier US$ 3,580,354 A.

Zum Erkennen der Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit an dem Landegestell verteilt angeordneten Beschleunigungssensoren Rollmomente um im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachsen und optional zusätzlich mit an dem Landegestell verteilt angeordneten Kraftsensoren asymmetrische Kräfte erfasst, die von dem Hindernis auf das Landegestell ausgeübt werden. Diese Rollmomente sind die in Rollrichtung des Dynamic Rollover wirkenden Drehmomente, und die asymmetrischen Kräfte sind die hierfür ursächlichen Kräfte. Diese Kräfte resultieren aus der Trägheit des von dem Hindernis an einer ungestörten Fortsetzung seiner lateralen Translationsbewegung gehinderten Hubschraubers.In order to detect the development of the helicopter towards the dynamic rollover, the method according to the invention uses acceleration sensors distributed along the landing gear to detect rolling moments around roll axes running in the area of the landing gear and, optionally, force sensors distributed along the landing gear to detect asymmetrical forces exerted by the obstacle on the landing gear. These rolling moments are the torques acting in the rolling direction of the dynamic rollover, and the asymmetrical forces are the forces causing this. These forces result from the inertia of the helicopter, which is prevented from continuing its lateral translational movement without disruption by the obstacle.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen, ob das Dynamic Rollover droht, mit an dem Landegestell verteilt angeordneten Sensoren asymmetrische Kräfte auf das Landegestell erfasst werden, impliziert dies, dass die Kräfte mit den Sensoren an verschiedenen Stellen erfasst werden und zwar so, dass zumindest erkannt wird, ob diese Kräfte asymmetrisch verteilt sind. Unter „asymmetrisch“ ist dabei zu verstehen, dass die Kräfte eine asymmetrische Verteilung zu einer Längsmittelebene des Landegestells aufweisen. Derart asymmetrische Kräfte resultieren in Rollmomente, die in der Lage sind, ein Dynamic Rollover zu verursachen. Wenn beispielsweise ein Hubschrauber mit seinem Landegestell bei einer lateralen translatorischen Bewegung gegenüber dem Boden an einem Hindernis am Boden hängenbleibt, treten an dem Hindernis abgestützte Querkräfte auf das Landegestell auf, die auf der einen Seite des Landegestells zu dessen Längsmittelebene hin und auf der anderen Seite des Landegestells von der Längsmittelebene weg gerichtet, also insgesamt hochgradig asymmetrisch sind. Diese Querkräfte resultieren in Rollmomente auf den Hubschrauber um eine Rollachse im Bereich seines Landegestells, die dort verläuft, wo sich der Hubschrauber an dem jeweiligen Hindernis gefangen hat.If, in the method according to the invention for detecting whether dynamic rollover is imminent, sensors distributed on the landing gear sensors, this implies that the forces are recorded by the sensors at different points in such a way that it is at least recognized whether these forces are asymmetrically distributed. By “asymmetric” we mean that the forces are distributed asymmetrically in relation to a longitudinal center plane of the landing gear. Such asymmetric forces result in rolling moments that are capable of causing a dynamic rollover. If, for example, a helicopter with its landing gear gets caught on an obstacle on the ground during a lateral translational movement relative to the ground, transverse forces supported by the obstacle act on the landing gear. On one side of the landing gear, these forces are directed towards its longitudinal center plane and on the other side of the landing gear, away from the longitudinal center plane; overall, they are highly asymmetrical. These transverse forces result in rolling moments on the helicopter about a roll axis in the area of its landing gear, which runs where the helicopter got caught on the obstacle in question.

Um reine Querkräfte auf das Landegestell des Hubschraubers zu erfassen, wären grundsätzlich keine über das Landegestell verteilten Sensoren erforderlich. Vielmehr wäre ein zentraler Kraftsensor oder ein paar zentraler Kraftsensoren grundsätzlich ausreichend. Mit mehreren über das Landegestell verteilten Sensoren und einer Differenzbildung oder einem anderweitigen Vergleich der Signale dieser Sensoren kann jedoch sowohl die Genauigkeit beim Erfassen der asymmetrischen Kräfte auf das Landegestell erhöht als auch die Rollachse eines drohenden Dynamic Rollover lokalisiert werden.In order to detect pure transverse forces on the helicopter's landing gear, sensors distributed across the landing gear would not be required. Rather, a central force sensor or a few central force sensors would be sufficient. However, with several sensors distributed across the landing gear and a difference calculation or other comparison of the signals from these sensors, the accuracy of detecting the asymmetric forces on the landing gear can be increased and the roll axis of an impending dynamic rollover can be localized.

Die Rollmomente, die bei einem einsetzenden Dynamic Rollover eines bei einer translatorischen seitlichen Bewegung mit seinem Landegestell an einem Hindernis am Boden hängenbleibenden Hubschraubers um eine durch den Punkt des Hängenbleibens verlaufende Rollachse resultieren, können am besten an einem möglichst weit von der Rollachse entfernten Punkt des Landegestells erfasst werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn zum Erfassen der Rollmomente die daraus resultierenden Beschleunigungen des Landegestells erfasst werden. Hierfür verwendbare Beschleunigungssensoren sind typischerweise sehr viel sensibler als übliche Kraftsensoren, die typischerweise eine elastische Verformung, z. B. eine elastische Verformung des Landegestells mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen erfassen. Mit Beschleunigungssensoren lassen sich auftretende Rollmomente zudem leichter richtungsabhängig erfassen. Umgekehrt sind Beschleunigungssensoren häufig teurer als Kraftsensoren. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren können die asymmetrischen Kräfte mit Kraftsensoren erfasst werden und werden die Rollmomente mit Beschleunigungs- und Kraftsensoren erfasst.The rolling moments that result from a dynamic rollover of a helicopter that gets stuck on an obstacle on the ground during a translational lateral movement with its landing gear, around a roll axis that runs through the point of getting stuck, can best be recorded at a point on the landing gear that is as far away from the roll axis as possible. This is especially true if the resulting accelerations of the landing gear are recorded to record the rolling moments. Acceleration sensors that can be used for this purpose are typically much more sensitive than conventional force sensors, which typically record elastic deformation, e.g. elastic deformation of the landing gear, using strain gauges. With acceleration sensors, rolling moments that occur can also be recorded more easily in a direction-dependent manner. Conversely, acceleration sensors are often more expensive than force sensors. In a method according to the invention, the asymmetric forces can be recorded with force sensors and the rolling moments are recorded with acceleration and force sensors.

Vorzugsweise werden die Rollmomente und ggf. die asymmetrischen Kräfte auf das Landegestell bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Sensoren erfasst, die über mindestens 80 % und bevorzugt mindestens 90 % einer lateralen Breite des Landegestells verteilt sind, um eine maximale Empfindlichkeit für das Detektieren auftretender Rollmomente und asymmetrischer Kräfte um beliebige im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachsen zu erreichen.Preferably, the rolling moments and possibly the asymmetrical forces on the landing gear are detected in the method according to the invention with sensors which are distributed over at least 80% and preferably at least 90% of a lateral width of the landing gear in order to achieve maximum sensitivity for detecting rolling moments and asymmetrical forces occurring around any roll axes running in the area of the landing gear.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Gegenmomente sinnvollerweise einerseits so aufgebracht, dass die erfassten Rollmomente ausgeglichen werden, und andererseits so lange, bis das Landegestell mit seiner Längsmittelebene wieder vertikal ausgerichtet ist oder zumindest bis sich der Hubschrauber um die jeweilige im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachse wieder aufrichtet. Dabei bedeutet das Aufbringen der Gegenmomente so, dass die erfassten Rollmomente ausgeglichen werden, kein Erhöhen der Gegenmomente, bis diese ein Gegenmoment aufbringen, das genauso groß ist wie das jeweilige Rollmoment, sondern dass alle bisherigen Rollmomente durch entsprechende Gegenmomente ausgeglichen werden, um die Rollbewegung des Hubschraubers zu stoppen. Darüber hinausgehend ist die Rollbewegung des Hubschraubers um die jeweilige im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachse so umzukehren, dass er sich wieder aufrichtet. Dies ist dann abgeschlossen, wenn das Landegestell mit seiner Längsmittelebene zumindest wieder soweit vertikal ausgerichtet ist, dass der Hubschrauber vom Piloten auch mit Steuereingaben abgefangen werden kann, die in ihrer Effektivität vermindert sind. Mit den deshalb in ihrer Effektivität verminderten Steuereingaben, weil der Hubschrauber seine Rollbewegungen nicht mehr um seinen Massenschwerpunkt, sondern um den Kontaktpunkt seines Landegestells mit dem Hindernis am Boden ausführt, können Rollbewegungen häufig nur bis zu einem geringen Neigungswinkel des Hubschraubers gegenüber der Vertikalen abgefangen werden, der in der Regel kleiner als zehn Grad ist.In the method according to the invention, the counter moments are sensibly applied on the one hand in such a way that the recorded roll moments are balanced out, and on the other hand until the landing gear is again aligned vertically with its longitudinal center plane or at least until the helicopter straightens up again around the respective roll axis running in the area of the landing gear. Applying the counter moments in such a way that the recorded roll moments are balanced out does not mean increasing the counter moments until they apply a counter moment that is just as large as the respective roll moment, but rather that all previous roll moments are balanced out by corresponding counter moments in order to stop the rolling movement of the helicopter. In addition, the rolling movement of the helicopter around the respective roll axis running in the area of the landing gear is to be reversed so that it straightens up again. This is completed when the landing gear is again aligned vertically with its longitudinal center plane at least to the extent that the pilot can catch the helicopter even with control inputs that are reduced in their effectiveness. With the control inputs reduced in their effectiveness because the helicopter no longer performs its rolling movements around its center of mass but around the contact point of its landing gear with the obstacle on the ground, rolling movements can often only be compensated up to a small angle of inclination of the helicopter with respect to the vertical, which is usually less than ten degrees.

Konkret kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein erstes Winkelintegral der erfassten Rollmomente bestimmt werden, und die Gegenmomente können dann so aufgebracht werden, dass ein zweites Winkelintegral der Gegenmomente um die jeweilige im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachse gleich dem ersten Winkelintegral ist. Dabei bedeutet die Gleichheit der Winkelintegrale, dass diese zumindest im Wesentlichen oder in etwa identisch sind. Bei identischen Winkelintegralen würde die Rollbewegung des Hubschraubers um die jeweilige im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachse gestoppt. Ein etwas größeres zweites Winkelintegral führt zu einem Gegenmoment, das den Hubschrauber wieder aufrichtet.Specifically, in the method according to the invention, a first angular integral of the recorded roll moments can be determined, and the counter moments can then be applied in such a way that a second angular integral of the counter moments about the respective roll axis running in the area of the landing gear is equal to the first angular integral. The equality of the angular integrals means that they are at least essentially or approximately identical. With identical angular integrals, the roll movement of the helicopter about the respective axis running in the area of the landing gear would rolling axis is stopped. A slightly larger second angle integral leads to a counter moment that rights the helicopter again.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Gegenmomente mittels Schub, z. B. durch Zünden eines Treibsatzes, und/oder mittels Rückstoß, beispielsweise durch Ausstoßen einer Hilfsmasse mit einem Ausstoßsatz, aufgebracht werden. Vorzugsweise werden die Gegenmomente, wie sich aus den voranstehenden Ausführungen ergibt, genau dosiert aufgebracht, um den Hubschrauber bezüglich seiner Rollbewegung abzubremsen und wieder aufzurichten, aber nicht etwa in eine gegenläufige Rollbewegung zu versetzen. Ein Dynamic Rollover kann aber auch schon dann verhindert werden, wenn die Gegenmomente dieses Idealziel zwar verfehlen, aber dennoch die aufgetretenen Rollmomente im Wesentlichen kompensieren. Dies kann auch mit nicht dosierbaren Gegenmomenten erreicht werden. Günstig ist es jedoch, wenn zum Beispiel das Aufbringen der Gegenmomente gezielt beendet werden kann, wenn die erfassten Rollmomente ausgeglichen sind und sich der Hubschrauber wieder aufrichtet.In the method according to the invention, the counter-torques can be applied by means of thrust, e.g. by igniting a propellant charge, and/or by means of recoil, e.g. by ejecting an auxiliary mass with an ejection charge. Preferably, as can be seen from the above explanations, the counter-torques are applied in a precisely dosed manner in order to slow down the helicopter with regard to its rolling movement and to right it again, but not to set it into a rolling movement in the opposite direction. However, a dynamic rollover can also be prevented if the counter-torques miss this ideal target, but nevertheless essentially compensate for the rolling moments that have occurred. This can also be achieved with counter-torques that cannot be dosed. However, it is advantageous if, for example, the application of the counter-torques can be deliberately stopped when the recorded rolling moments are balanced out and the helicopter rightes itself again.

Um die Gegenmomente möglichst effizient aufzubringen, sollen sie in möglichst großem Abstand zu der jeweiligen im Bereich des Landegestells verlaufenden Rollachse aufgebracht werden. In diesem möglichst großen Abstand ist auch die genaue Richtung von Gegenkräften zur Erreichung eines maximalen Gegenmoments zu den Rollmomenten weniger entscheidend als näher an der jeweiligen Rollachse. Vorzugsweise setzen die Gegenkräfte für das Aufbringen der Gegenmomente bei dem erfindungsgemäßen Verfahren parallel zu einer Rotorebene des Hubschraubers, und zwar in einem gerade ausreichenden vertikalen Sicherheitsabstand unterhalb der Rotorebene an einer Zelle des Hubschraubers an. Hierzu können im oberen Bereich der Zelle des Hubschraubers geeignete Vorrichtungen für das Aufbringen der Gegenmomente angeordnet werden, deren Funktion nicht mit dem Hauptrotor des Hubschraubers kollidiert, indem beispielsweise von den Einrichtungen ausgestoßene Gase oder Hilfsmassen durch die Rotorebene hindurchtreten, wobei die Gefahr einer Beschädigung von Rotorblättern des Hauptrotors bestünde.In order to apply the counter-torques as efficiently as possible, they should be applied as far away as possible from the respective roll axis running in the area of the landing gear. At this greatest possible distance, the exact direction of counter-forces to achieve a maximum counter-torque to the roll moments is less important than closer to the respective roll axis. Preferably, the counter-forces for applying the counter-torques in the method according to the invention are applied parallel to a rotor plane of the helicopter, specifically at a just sufficient vertical safety distance below the rotor plane on a cell of the helicopter. For this purpose, suitable devices for applying the counter-torques can be arranged in the upper area of the cell of the helicopter, the function of which does not collide with the main rotor of the helicopter, for example by gases or auxiliary masses emitted by the devices passing through the rotor plane, which would pose a risk of damage to the rotor blades of the main rotor.

Bei einem erfindungsgemäßen Hubschrauber mit einem Landegestell und mit einer Vorrichtung zum Schutz des Hubschraubers bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells mit einem Hindernis am Boden induzierten Dynamic Rollover, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, Gegenmomente aufzubringen, um einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, umfasst die Vorrichtung an dem Landegestell verteilt angeordnete Beschleunigungssensoren, und sie ist dazu ausgebildet, mit den Beschleunigungsensoren Rollmomente um im Bereich des Landegestells verlaufende Rollachsen zu erfassen, um die Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover zu erkennen. Zusätzlich kann die Vorrichtung an dem Landegestell verteilt angeordnete Kraftsensoren umfassen und dazu ausgebildet sein, von dem Hindernis auf das Landegestell ausgeübte asymmetrische Kräfte zu erfassen, um die Entwicklung des Hubschraubers zu dem Dynamic Rollover zu erkennen.In a helicopter according to the invention with a landing gear and with a device for protecting the helicopter during a lateral translational movement from a dynamic rollover induced by contact of the landing gear with an obstacle on the ground, wherein the device is designed to apply counter-torques in order to counteract a detected development of the helicopter towards the dynamic rollover, the device comprises acceleration sensors arranged in a distributed manner on the landing gear, and it is designed to use the acceleration sensors to detect rolling torques about roll axes running in the region of the landing gear in order to detect the development of the helicopter towards the dynamic rollover. In addition, the device can comprise force sensors arranged in a distributed manner on the landing gear and be designed to detect asymmetrical forces exerted by the obstacle on the landing gear in order to detect the development of the helicopter towards the dynamic rollover.

Die Sensoren sind vorzugsweise über mindestens 80 %, mehr bevorzugt mindestens 90 % einer lateralen Breite des Landegestells verteilt. Dies bedeutet, dass mindestens zwei Sensoren im Abstand von 80 % bzw. 90 % der lateralen Breite des Landegestells an dem Landegestell angeordnet sind.The sensors are preferably distributed over at least 80%, more preferably at least 90% of a lateral width of the landing gear. This means that at least two sensors are arranged on the landing gear at a distance of 80% or 90% of the lateral width of the landing gear.

Die Sensoren der Vorrichtung umfassen Beschleunigungssensoren und ggf. Kraftsensoren. Vorzugsweise erfassen die Sensoren sowohl Höhe als auch Richtung der jeweiligen Beschleunigung bzw. Kraft. Hinsichtlich der Richtung kommt es dabei auf die Komponenten der jeweiligen Beschleunigung oder Kraft am Ort des Sensors in Querrichtung und vertikaler Richtung an, weniger in Längsrichtung des Hubschraubers.The sensors of the device include acceleration sensors and, if necessary, force sensors. Preferably, the sensors record both the height and the direction of the respective acceleration or force. With regard to the direction, what matters is the components of the respective acceleration or force at the location of the sensor in the transverse and vertical directions, less in the longitudinal direction of the helicopter.

Zum Aufbringen der Gegenmomente mittels Schub kann die Vorrichtung mindestens einen Treibsatz aufweisen. Typischerweise weist die Vorrichtung mindestens zwei Treibsätze auf, um den Schub wahlweise in zwei einander entgegen gerichteten Richtungen aufbringen zu können, indem einer der beiden Treibsätze gezündet wird. Grundsätzlich kann aber auch die Richtung variiert werden, in der Schub mit nur einem einzigen Treibsatz erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung mindestens eine Hilfsmasse und einen Ausstoßsatz zum Ausstoßen der Hilfsmasse zum Aufbringen der Gegenmomente mittels Rückstoß aufweisen. Typischerweise sind auch in diesem Fall mindestens zwei Hilfsmassen und zwei Ausstoßsätze zum Ausstoßen der beiden Hilfsmassen in einander entgegengesetzte Richtungen vorhanden. Die jeweilige Hilfsmasse besteht vorzugsweise zumindest überwiegend aus Salzwasser, so dass die Hilfsmasse zwar einerseits eine hohe Dichte aufweist, aber andererseits auch dann, wenn sie mit relativ hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, mit keiner Gefahr einer Beschädigung von Teilen des Hubschraubers oder von Objekten in seiner Umgebung verbunden ist.The device can have at least one propellant charge to apply the counter-moments by means of thrust. Typically, the device has at least two propellants in order to be able to apply the thrust in two opposing directions by igniting one of the two propellants. In principle, however, the direction in which thrust is generated can also be varied with just a single propellant charge. Alternatively or additionally, the device can have at least one auxiliary mass and an ejection set for ejecting the auxiliary mass to apply the counter-moments by means of recoil. Typically, in this case, too, there are at least two auxiliary masses and two ejection sets for ejecting the two auxiliary masses in opposite directions. The respective auxiliary mass preferably consists at least predominantly of salt water, so that the auxiliary mass has a high density on the one hand, but on the other hand, even if it is ejected at a relatively high speed, there is no risk of damage to parts of the helicopter or objects in its surroundings.

Ganz generell sind Einrichtungen der Vorrichtung zum Aufbringen der Gegenmomente bei dem erfindungsgemäßen Hubschrauber typischerweise parallel zu einer Rotorebene des Hubschraubers ausgerichtet, und zwar vorzugsweise in einem vertikalen Sicherheitsabstand unterhalb der Rotorebene. Auf diese Weise werden die Gegenkräfte für das Aufbringen der Gegenmomente in möglichst großem Abstand und entsprechend mit großem Hebel um die jeweilige Rollachse im Bereich des Landegestells hervorgerufen, so dass hohe Gegenmomente um diese Rollachse resultieren.Generally speaking, devices for applying the counter-torques in the helicopter according to the invention are typical oriented parallel to a rotor plane of the helicopter, preferably at a vertical safety distance below the rotor plane. In this way, the counterforces for applying the counter moments are generated as far away as possible and with a correspondingly large lever around the respective roll axis in the area of the landing gear, so that high counter moments around this roll axis result.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mehrere unterschiedliche Treibsätze und/oder unterschiedliche Hilfsmassen und/oder unterschiedliche Ausstoßsätze zum Ausstoßen der Hilfsmassen aufweisen, die wahlweise einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können, um Gegenmomente gewünschter Größe und für eine gewünschte Dauer aufzubringen.The device according to the invention can also have several different propellant charges and/or different auxiliary masses and/or different ejection sets for ejecting the auxiliary masses, which can be used either individually or in combination to apply counter-moments of a desired size and for a desired duration.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous developments of the invention emerge from the patent claims, the description and the drawings.

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.The advantages of features and combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can be used alternatively or cumulatively without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention.

Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt 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, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.The following applies to the disclosure content - not the scope of protection - of the original application documents and the patent: Further features can be found in the drawings - in particular the geometries shown 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 in deviation from the selected references of the patent claims and is hereby suggested. This also applies to features that are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different patent claims. Likewise, features listed in the patent claims can be omitted for further embodiments of the invention, but this does not apply to the independent patent claims of the granted patent.

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 Ausstoßsatz die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Ausstoßsatz, zwei Ausstoßsätze oder mehr Ausstoßsätze vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Verfahren oder die jeweilige Vorrichtung aufweist.The number of features mentioned in the patent claims and the description is to be understood as meaning that exactly this number or a greater number than the number mentioned is present, without the need for an explicit use of the adverb "at least". For example, if one discharge set is mentioned, this is to be understood as meaning that exactly one discharge set, two discharge sets or more discharge sets are present. The features mentioned in the patent claims can be supplemented by further features or can be the only features that the respective method or device has.

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 patent claims do not represent a limitation of the scope of the subject matter protected by the patent claims. They serve only the purpose of making the patent claims easier to understand.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE CHARACTERS

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

  • 1 zeigt einen sich lateral auf ein am Boden befindliches Hindernis hin bewegenden Hubschrauber.
  • 2 zeigt die Auswirkungen des mit seinem Landegestell an dem Hindernis hängenbleibenden Hubschraubers auf an seinem Landegestell angeordnete Beschleunigungssensoren.
  • 3 zeigt die Auswirkungen des mit seinem Landegestell an dem Hindernis hängenbleibenden Hubschraubers auf an seinem Landegestell angebrachte Kraftsensoren, die nicht unter die unabhängigen Patentansprüche fallen.
  • 4 zeigt das Aufbringen von Gegenmomenten zu Rollmomenten um Rollachsen im Bereich des Landegestells beim Hängenbleiben des Hubschraubers gemäß 2 oder 3.
  • 5 zeigt den wiederaufgerichteten Hubschrauber beim Beenden des Aufbringens der Gegenmomente und
  • 6 illustriert schematisch eine Einrichtung zum Aufbringen der Gegenmomente mittels Rückstoß.
In the following, the invention is further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.
  • 1 shows a helicopter moving laterally towards an obstacle on the ground.
  • 2 shows the effects of the helicopter getting stuck on the obstacle with its landing gear on the acceleration sensors arranged on its landing gear.
  • 3 shows the effects of the helicopter getting caught on the obstacle with its landing gear on force sensors attached to its landing gear, which are not covered by the independent patent claims.
  • 4 shows the application of counter-torques to roll moments around roll axes in the area of the landing gear when the helicopter gets stuck according to 2 or 3 .
  • 5 shows the re-erected helicopter finishing the application of the counter torques and
  • 6 schematically illustrates a device for applying counter-moments by means of recoil.

FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION

Ein in 1 dargestellter Hubschrauber 1 weist einen um eine Rotorachse 2 angetriebenen Hauptrotor 3 auf. Der Hauptrotor 3 rotiert in einer Rotorebene 4, die mit Abstand oberhalb einer Zelle 5 des Hubschraubers 1 verläuft. Im hinteren Bereich des Hubschraubers 1 ist ein angetriebener Heckrotor 6 am Ende eines Heckauslegers 7 vorgesehen. An dem Heckausleger 7 befindet sich weiterhin ein Leitwerk 8. Zum Aufsetzen des Hubschraubers 1 auf dem Boden ist an der Unterseite der Zelle 5 ein Landegestell 9 angebracht, das in der Ausführungsform gemäß 1 Räder aufweist. Wenn sich der Hubschrauber 1 nahe am Boden 10 lateral bewegt, besteht dann, wenn er, insbesondere mit seinem Landegestell 9, seitlich auf ein Hindernis 11 trifft, die Gefahr eines Dynamic Rollover. Bei einem Dynamic Rollover tritt eine Rollbewegung des Hubschraubers 1 um eine im Bereich des Landegestells 9 verlaufende Rollachse auf, die sich aufgrund eines anderen Trägheitsmoments als um die normale Rollachse des Hubschraubers 1 beschleunigt und zum Kontakt des Hauptrotors 3 mit dem Boden 10 und einer Zerstörung des Hauptrotors 3 oder des ganzen Hubschraubers 1 führen kann.A in 1 The helicopter 1 shown has a main rotor 3 driven about a rotor axis 2. The main rotor 3 rotates in a rotor plane 4, which runs at a distance above a cell 5 of the helicopter 1. In the rear area of the helicopter 1, a driven tail rotor 6 is provided at the end of a tail boom 7. A tail unit 8 is also located on the tail boom 7. To set the helicopter 1 down on the ground, a landing gear 9 is attached to the underside of the cell 5, which in the embodiment according to 1 wheels. When the helicopter 1 moves laterally close to the ground 10, If it hits an obstacle 11 from the side, particularly with its landing gear 9, there is a risk of a dynamic rollover. In a dynamic rollover, the helicopter 1 rolls around a roll axis running in the area of the landing gear 9, which accelerates due to a different moment of inertia than the normal roll axis of the helicopter 1 and can lead to contact of the main rotor 3 with the ground 10 and destruction of the main rotor 3 or the entire helicopter 1.

Um die Gefahr eines solchen Dynamic Rollover frühzeitig zu erkennen, sind an dem Landegestell 9 des Hubschraubers 1 Sensoren 12 angeordnet, um Rollmomente um Rollachsen, die im Bereich des Landegestells 9 verlaufen und infolge des lateralen Anstoßens an das Hindernis 11 auftreten, zu erfassen.In order to detect the danger of such a dynamic rollover at an early stage, sensors 12 are arranged on the landing gear 9 of the helicopter 1 in order to detect rolling moments about roll axes that run in the area of the landing gear 9 and occur as a result of lateral impact with the obstacle 11.

2 erläutert die Auswirkungen auf hier als Beschleunigungssensoren 13 ausgebildete Sensoren 12, wenn der der hier in einer anderen Ausführungsform als in 1 dargestellte Hubschrauber 1 mit einer Seite seines Landegestells, das in der Ausführungsform gemäß 2 Kufen aufweist, an dem Hindernis 11 hängenbleibt. Hieraus resultiert ein Rollmoment um eine Rollachse 14 im Bereich des hängenbleibenden Landegestells. Dabei wird der hängenbleibende Teil des Landegestells 9 und der dort angeordnete Sensor 12 entgegen der bisherigen lateralen Bewegungsrichtung des Hubschraubers 1 stark beschleunigt. Dann bleibt er in Ruhe. Der Sensor 12 auf der gegenüberliegenden Seite des Landegestells 5 wird zunächst ebenfalls entgegen der bisherigen lateralen Bewegungsrichtung des Hubschraubers 1 stark beschleunigt. Daran schließt sich eine Beschleunigung dieses Sensors 12 auf der gegenüberliegenden Seite des Landegestells 5 in Richtung eines schräg nach oben, d. h. längs einer Tangente zu einer Kreisbahn um die Rollachse 14 verlaufenden Pfeils 15 an. Mit Hilfe der Beschleunigungssensoren 13 kann also das um die im Bereich des Landegestells 9 verlaufende Rollachse 14 auftretende Rollmoment um die Rollachse 14 erfasst und daraus auf die Gefahr eines drohenden Dynamic Rollover geschlossen werden. 2 explains the effects on sensors 12 designed here as acceleration sensors 13, if the one here in a different embodiment than in 1 Helicopter 1 shown with one side of its landing gear, which in the embodiment according to 2 skids on which obstacle 11 gets stuck. This results in a rolling moment about a roll axis 14 in the area of the stuck landing gear. The stuck part of the landing gear 9 and the sensor 12 arranged there are greatly accelerated against the previous lateral direction of movement of the helicopter 1. It then remains at rest. The sensor 12 on the opposite side of the landing gear 5 is initially also greatly accelerated against the previous lateral direction of movement of the helicopter 1. This is followed by an acceleration of this sensor 12 on the opposite side of the landing gear 5 in the direction of an arrow 15 running diagonally upwards, i.e. along a tangent to a circular path around the roll axis 14. With the help of the acceleration sensors 13, the rolling moment around the roll axis 14 occurring in the area of the landing gear 9 can be recorded and from this it can be concluded that there is a risk of an impending dynamic rollover.

Gemäß 3 sind die Sensoren 12 im Bereich des Landegestells 9, das auch in der Ausführungsform des Hubschraubers 1 gemäß 3 Kufen aufweist, Kraftsensoren 16, die auf Deformationen des Landegestells 9 infolge einwirkender Kräfte ansprechen. Hier zeigt insbesondere der Sensor 12 auf der Seite, auf der das Landegestell 9 an dem Hindernis 11 hängenbleibt, eine hohe einwirkende Kraft an, mit der das Landegestell 9 an dem Hindernis 11 anliegt. Demgegenüber zeigt der Sensor 12 auf der gegenüberliegenden Seite des Landegestells 9 nur eine geringere Kraft infolge der Beschleunigung des Landegestells 9 um die Rollachse 14 an. Auch diese stark asymmetrischen Kräfte sind ein Hinweis auf ein drohendes Dynamic Rollover.According to 3 the sensors 12 are in the area of the landing gear 9, which is also in the embodiment of the helicopter 1 according to 3 Skids, force sensors 16 that respond to deformations of the landing gear 9 as a result of acting forces. Here, in particular, the sensor 12 on the side on which the landing gear 9 gets caught on the obstacle 11 indicates a high acting force with which the landing gear 9 rests on the obstacle 11. In contrast, the sensor 12 on the opposite side of the landing gear 9 only indicates a lower force as a result of the acceleration of the landing gear 9 about the roll axis 14. These strongly asymmetrical forces are also an indication of an impending dynamic rollover.

4 illustriert, wie durch Erzeugen von Rückstoß durch Ausstoßen einer Hilfsmasse 17 ein Gegenmoment zu dem Rollmoment um die Rollachse 14 auf den Hubschrauber 1 hervorgerufen wird, um die Rollbewegung des Hubschraubers 1 um die Rollachse 14 abzubremsen und im Idealfall exakt zu kompensieren. In diesem Idealfall ist der Hubschrauber 1 nach dem Ausstoßen der Hilfsmasse 17 gemäß 4 mit seiner Rotorachse 2 bzw. einer in der Ansicht gemäß 5 damit zusammenfallenden Längsmittelebene 18 seines hier erneut Räder aufweisenden Landegestells 9 wieder vertikal ausgerichtet und damit in einem stabilen Flugzustand. Die Hilfsmasse 17 wird auf der Seite des Hubschraubers 1 von dem Hubschrauber 1 weg ausgestoßen, auf der der Hubschrauber 1 an das Hindernis 11 anschlägt, um das Gegenmoment zu dem Rollmoment um die Rollachse 14 in der richtigen Richtung aufzubringen. Einrichtungen 19, die die Hilfsmasse 17 ausstoßen, sind im oberen Bereich der Zelle 5 in einem Sicherheitsabstand unterhalb der Rotorebene 4 angeordnet, also mit praktisch maximalem vertikalem Abstand zu dem Landegestell 9. Die Einrichtungen 19 stoßen die Hilfsmasse 17 auf der jeweiligen Seite des Hubschraubers 1 parallel zu der Rotorebene 4 aus. Einrichtungen, um Gegenmomente aufzubringen, die einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers 1 zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, sind in den 2 und 3 zwar nicht dargestellt, bei den dortigen Hubschraubern 1 aber auch vorhanden. 4 illustrates how, by generating recoil by ejecting an auxiliary mass 17, a counter-moment to the roll moment about the roll axis 14 is caused on the helicopter 1 in order to slow down the roll movement of the helicopter 1 about the roll axis 14 and, ideally, to compensate it exactly. In this ideal case, the helicopter 1 is in the position according to 4 with its rotor axis 2 or a in the view according to 5 the longitudinal center plane 18 of its landing gear 9, which here again has wheels, is aligned vertically again and is thus in a stable flight state. The auxiliary mass 17 is ejected away from the helicopter 1 on the side of the helicopter 1 on which the helicopter 1 hits the obstacle 11 in order to apply the counter-moment to the roll moment about the roll axis 14 in the correct direction. Devices 19 which eject the auxiliary mass 17 are arranged in the upper area of the cell 5 at a safety distance below the rotor plane 4, i.e. with practically the maximum vertical distance to the landing gear 9. The devices 19 eject the auxiliary mass 17 on the respective side of the helicopter 1 parallel to the rotor plane 4. Devices for applying counter-moments which counteract a recognized development of the helicopter 1 towards the dynamic rollover are in the 2 and 3 Although not shown, it is also present on the helicopters 1 there.

6 ist eine Prinzipdarstellung einer solchen Einrichtung 19. Sie umfasst einen Ausstoßsatz 20. Vor dem Ausstoßsatz 20 ist in einem Ausstoßrohr 21 die Hilfsmasse 17 unter einer Abdeckung 22 angeordnet. Zwischen dem Ausstoßsatz 20 und der Hilfsmasse 17 ist dabei eine Abtrennung 23 vorgesehen. Nach außen ist das Ausstoßrohr 21 normalerweise durch eine Deckklappe 24 verschlossen, die sich aber beim Zünden des Ausstoßsatzes 20 und daraufhin erfolgendem Ausstoßen der Hilfsmasse 17 automatisch öffnet. Vorzugsweise besteht die Hilfsmasse 17 aus Salzwasser. Es versteht sich, dass der Ausstoßsatz 20 mit Hilfe eines hier nicht separat dargestellten Zünders gezündet wird, um die Hilfsmasse 17 auszustoßen. Wenn die Einrichtung 19 mit Hilfe des Ausstoßsatzes 20 die Hilfsmasse 17 mit einer mittleren Geschwindigkeit ausstößt, so dass die ausgestoßene Hilfsmasse 17 einen Impuls von der Größe des Produkts der mittleren Geschwindigkeit und ihrer physikalischen Masse aufweist, resultiert hieraus ein Rückstoß gleicher Größe auf den Hubschrauber 1, der sich in eine Rotationsenergie oder ein Winkelintegral eines Gegenmoments zu der Rollbewegung des Hubschraubers 1 um die Rollachse 14 umrechnen lässt. Wenn mehrere Einrichtungen 19 mit unterschiedlichen Ausstoßsätzen 20 und/oder unterschiedlichen Hilfsmassen 17 in dem Hubschrauber 1 vorhanden sind, kann der Ausstoßsatz 20 oder die Kombination von Ausstoßsätzen 20 gezündet werden, der bzw. die zum Bereitstellen solchen Gegenmomente, wie sie zur Beendigung der aus den festgestellten Rollmomenten resultierenden Rollbewegung des Hubschraubers 1 benötigt werden, am besten geeignet ist. 6 is a schematic diagram of such a device 19. It comprises an ejection set 20. In front of the ejection set 20, the auxiliary mass 17 is arranged in an ejection tube 21 under a cover 22. A partition 23 is provided between the ejection set 20 and the auxiliary mass 17. The ejection tube 21 is normally closed off from the outside by a cover flap 24, which opens automatically when the ejection set 20 is ignited and the auxiliary mass 17 is then ejected. The auxiliary mass 17 preferably consists of salt water. It is understood that the ejection set 20 is ignited with the aid of an igniter (not shown separately here) in order to eject the auxiliary mass 17. When the device 19, with the aid of the ejection set 20, ejects the auxiliary mass 17 at an average speed, so that the ejected auxiliary mass 17 has an impulse equal to the product of the average speed and its physical mass, this results in a recoil of the same magnitude on the helicopter 1, which is converted into a rotational energy or an angular integral of a counter-moment to the rolling movement of the helicopter. screwdriver 1 about the roll axis 14. If several devices 19 with different ejection sets 20 and/or different auxiliary masses 17 are present in the helicopter 1, the ejection set 20 or the combination of ejection sets 20 can be ignited which is or are best suited to providing such counter-moments as are required to terminate the rolling movement of the helicopter 1 resulting from the determined roll moments.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
Hubschrauberhelicopter
22
RotorachseRotor axis
33
HauptrotorMain rotor
44
RotorebeneRotor level
55
Zellecell
66
HeckrotorTail rotor
77
HeckauslegerRear boom
88th
LeitwerkTail unit
99
LandegestellLanding gear
1010
BodenFloor
1111
Hindernisobstacle
1212
Sensorsensor
1313
BeschleunigungssensorAccelerometer
1414
RollachseRoll axis
1515
PfeilArrow
1616
KraftsensorForce sensor
1717
HilfsmasseAuxiliary mass
1818
Längsmittelebene des Landegestells 9Longitudinal center plane of the landing gear 9
1919
EinrichtungFurnishings
2020
AusstoßsatzEjection rate
2121
AusstoßrohrEjection pipe
2222
Abdeckungcover
2323
Abtrennungseparation
2424
DeckklappeCover flap

Claims (12)

Verfahren zum Schutz eines ein Landegestell (9) aufweisenden Hubschraubers (1) bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells (9) mit einem Hindernis (11) am Boden induzierten Dynamic Rollover, wobei Gegenmomente aufgebracht werden, um einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen der Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover mit an dem Landegestell (9) verteilt angeordneten Beschleunigungssensoren (13) Rollmomente um im Bereich des Landegestells (9) verlaufende Rollachsen erfasst werden.Method for protecting a helicopter (1) having a landing gear (9) during a lateral translational movement from a dynamic rollover induced by contact of the landing gear (9) with an obstacle (11) on the ground, wherein counter-torques are applied in order to counteract a detected development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover, characterized in that in order to detect the development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover, rolling moments about roll axes running in the region of the landing gear (9) are detected using acceleration sensors (13) distributed on the landing gear (9). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollmomente mit Beschleunigungssensoren (13) erfasst werden, die über mindestens 80 % und bevorzugt mindestens 90 % einer lateralen Breite des Landegestells (9) verteilt sind.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the rolling moments are detected by acceleration sensors (13) which are distributed over at least 80% and preferably at least 90% of a lateral width of the landing gear (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich von dem Hindernis (11) auf das Landegestell (9) ausgeübte asymmetrische Kräfte mit an dem Landegestell (9) verteilt angeordneten Kraftsensoren (16) erfasst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that additionally asymmetric forces exerted by the obstacle (11) on the landing gear (9) are detected by force sensors (16) arranged distributed on the landing gear (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Gegenmomente so aufgebracht werden, dass die erfassten Rollmomente ausgeglichen werden, und - dass die Gegenmomente solange aufgebracht werden bis - sich der Hubschrauber (1) wieder um die jeweilige im Bereich des Landegestells (9) verlaufende Rollachse aufrichtet oder - das Landegestell (9) mit seiner Längsmittebene wieder vertikal ausgerichtet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the counter moments are applied in such a way that the detected rolling moments are compensated, and - the counter moments are applied until - the helicopter (1) straightens up again about the respective rolling axis running in the region of the landing gear (9) or - the landing gear (9) is again aligned vertically with its longitudinal center plane. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Winkelintegral der erfassten Rollmomente bestimmt wird und dass die Gegenmomente so aufgebracht werden, dass ein zweites Winkelintegral der Gegenmomente um die jeweilige im Bereich des Landegestells (9) verlaufende Rollachse gleich dem ersten Winkelintegral ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first angular integral of the detected rolling moments is determined and that the counter-moments are applied such that a second angular integral of the counter-moments about the respective rolling axis running in the region of the landing gear (9) is equal to the first angular integral. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmomente mittels Schub, vorzugsweise durch Zünden eines Treibsatzes, und/oder mittels Rückstoß, vorzugsweise durch Ausstoßen einer Hilfsmasse mit einem Ausstoßsatz, aufgebracht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the counter-moments are applied by means of thrust, preferably by igniting a propellant charge, and/or by means of recoil, preferably by ejecting an auxiliary mass with an ejection charge. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schub und/oder der Rückstoß parallel zu einer Rotorebene (4) des Hubschraubers (1), vorzugsweise in einem vertikalen Sicherheitsabstand unterhalb der Rotorebene (4) aufgebracht wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the thrust and/or the recoil is applied parallel to a rotor plane (4) of the helicopter (1), preferably at a vertical safety distance below the rotor plane (4). Hubschrauber (1) mit einem Landegestell (9) und mit einer Vorrichtung zum Schutz des Hubschraubers (1) bei einer lateralen Translationsbewegung vor einem durch Kontakt des Langegestells (9) mit einem Hindernis (11) am Boden induzierten Dynamic Rollover, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, Gegenmomente aufzubringen, um einer erkannten Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover entgegen zu wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an dem Landegestell (9) verteilt angeordnete Beschleunigungssensoren (13) umfasst und dazu ausgebildet ist, mit den Beschleunigungssensoren (13) Rollmomente um im Bereich des Landegestells (9) verlaufende Rollachsen zu erfassen, um die Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover zu erkennen.Helicopter (1) with a landing gear (9) and with a device for protecting the helicopter (1) during a lateral translation movement Protection against a dynamic rollover induced by contact of the landing gear (9) with an obstacle (11) on the ground, wherein the device is designed to apply counter-torques in order to counteract a detected development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover, characterized in that the device comprises acceleration sensors (13) arranged distributed on the landing gear (9) and is designed to use the acceleration sensors (13) to detect roll moments about roll axes running in the region of the landing gear (9) in order to detect the development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover. Hubschrauber (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungssensoren (13)über mindestens 80 % und bevorzugt mindestens 90 % einer lateralen Breite des Landegestells (9) verteilt sind.Helicopter (1) to Claim 8 , characterized in that the acceleration sensors (13) are distributed over at least 80% and preferably at least 90% of a lateral width of the landing gear (9). Hubschrauber (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an dem Landegestell (9) verteilt angeordnete Kraftsensoren (16) umfasst und zusätzlich dazu ausgebildet ist, mit den Kraftsensoren (16) von dem Hindernis (11) auf das Landegestell (9) ausgeübte asymmetrische Kräfte zu erfassen, um die Entwicklung des Hubschraubers (1) zu dem Dynamic Rollover zu erkennen.Helicopter (1) to Claim 8 or 9 , characterized in that the device comprises force sensors (16) distributed on the landing gear (9) and is additionally designed to detect with the force sensors (16) asymmetric forces exerted by the obstacle (11) on the landing gear (9) in order to detect the development of the helicopter (1) towards the dynamic rollover. Hubschrauber (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Treibsatz zum Aufbringen der Gegenmomente mittels Schub und/oder mindestens eine Hilfsmasse und einen Ausstoßsatz zum Ausstoßen der Hilfsmasse zum Aufbringen der Gegenmomente mittels Rückstoß aufweist, wobei die Hilfsmasse vorzugsweise zumindest überwiegend aus Salzwasser besteht.Helicopter (1) after one of the Claims 8 until 10 , characterized in that the device has at least one propellant charge for applying the counter-moments by means of thrust and/or at least one auxiliary mass and an ejection charge for ejecting the auxiliary mass for applying the counter-moments by means of recoil, wherein the auxiliary mass preferably consists at least predominantly of salt water. Hubschrauber (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Aufbringen der Gegenmomente so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie den Schub und/oder Rückstoß parallel zu einer Rotorebene (4) des Hubschraubers (1) erzeugt, vorzugsweise in einem vertikalen Sicherheitsabstand unterhalb der Rotorebene (4).Helicopter (1) to Claim 11 , characterized in that the device for applying the counter-torques is designed and arranged such that it generates the thrust and/or recoil parallel to a rotor plane (4) of the helicopter (1), preferably at a vertical safety distance below the rotor plane (4).
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