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Durch Hilfskräfte betätigte Flugzeugsteuerung Bei Flugzeugsteuerungen,
bei denen die Steuerflächen durch einen Servomotor oder über Hilfssteuerklappen
betätigt werden, kann der Flugzeugführer die aerodynamischen Belastungen der Steuerflächen
am Steuerhebel nicht fühlen. Man hat daher derartige Steuervorrichtungen mit einem
Steuerdruck-Simulator versehen, der einen der Steuerflächenbelastung entsprechenden
Gegendruck auf den Steuerhebel ausübt. Ein solcher Steuerdruck-Simulator ist z.
B. im Patent 1008 581 beschrieben.
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Die Erfindung ist auf eine Flugzeugsteuerung gerichtet, bei der die
Steuerflächen durch einen vom Flugzeugführer betätigten Steuerhebel über einen Servomotor
oder über Hilfssteuerklappen bewegt werden und bei der der Steuerhebel zur Erzielung
eines fühlbaren Gegendruckes in seinen beiden Bewegungsrichtungen durch Federn belastet
ist. Damit der Flugzeugführer bei der Betätigung des Steuerhebels das gleiche Steuergefühl
erhält, das er bei unmittelbarer Verstellung der Steuerflächen haben würde, hat
man bereits vorgeschlagen, die Steuerung mit einem auf die Fluggeschwindigkeit ansprechenden
Organ auszurüsten, das über eine Betätigungsvorrichtung die Federbelastung des Steuerhebels
mit zunehmender Fluggeschwindigkeit erhöht.
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Die Erfindung geht von einer solchen Steuervorrichtung aus und kennzeichnet
sich durch eine zusätzliche Einrichtung, die bei Erreichen einer bestimmten, auf
den Normaldruck bezogenen Fluggeschwindigkeit oder einer bestimmten Machzahl wirksam
wird und das Verhältnis zwischen der Abfederung des Steuerhebels und der Fluggeschwindigkeit
verändert.
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Vorzugsweise ist die Steuerung nach der Erfindung mit einem elektromechanischen
Betätiger und mit einem druckempfindlichen Organ, z. B. einer Membran oder Druckdose,
ausgerüstet, wobei dieses Organ auf der einen Seite unter Wirkung des Staudruckes
und auf der anderen Seite unter Wirkung des statischen Luftdruckes steht und durch
eine Feder belastet ist, die unter Vorspannung zwischen dem druckempfindlichen Organ
und dem Verstellglied des Betätigers angeordnet ist. Der Betätiger wird dabei durch
einen Hebel gesteuert, der mit dem druckempfindlichen Organ verbunden ist. Bei Zunahme
der Fluggeschwindigkeit bewegt das druckempfindliche Organ den Schwenkhebel aus
seiner neutralen Mittelstellung in eine Richtung, in der er einen Schalter betätigt,
der den Betätiger in einer Richtung verstellt. Dabei wird das Verstellglied des
Betätigers in der Richtung bewegt, in der die Spannung der Belastungsfeder des druckempfindlichen
Organs zunimmt, so daß der Hebel wieder in seine neutrale Stellung zurückkehrt.
Bei Abnahme der Fluggeschwindigkeit bewegt das druckempfindliche Organ den Schwenkhebel
in der anderen Richtung und betätigt dadurch einen anderen Schalter, der den Betätiger
in entgegengesetzter Richtung in Bewegung setzt. Das Verstellglied bewirkt dann,
daß der Schwenkhebel in seine neutrale Stellung zurückkehrt, weil die Belastung
der Feder abnimmt.
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Das Verstellglied des Betätigers ist so angeordnet, daß es ein den
Steuerhebel mittig haltendes Federsystem derart beeinflußt, daß der von den Federn
auf den Steuerhebel ausgeübte mechanische Gegendruck mit zunehmender Fluggeschwindigkeit
wächst.
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Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung der Steuerrdruck-Regelvorrichtung
nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des gesamten
Steuersystems, Fig. 2 einen abgeänderten Teil davon und Fig. 3 den gleichen Teil
in weiterer Abänderung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Steuersystem wird die Steuerfläche
10 des Flugzeuges mittels des durch den Flugzeugführer betätigten Steuerhebels 11
über einen Servomechanismus verstellt. Der Servomechanismus besteht aus einem Geber
12, der mit dem Steuerhebel 11 mittels eines Gestänges 14, eines doppelarmigen Hebels
15 und eines Lenkers 16 betätigt wird, und einem Empfänger 13, der mit der Steuerfläche
10 verbunden ist. Der Servomechanismus arbeitet so, d!aß die Steuerfläche 10 in
der einen oder anderen Richtung in einem Ausmaß verstellt wird,
das
der Schwenkbewegung des Steuerhebels 11 aus seiner neutralen Stellung in der einen
oder anderen Richtung entspricht. Ein mechanischer Gegendruck wird durch Federn
17 auf den Steuerhebel 11 ausgeübt. Diese Federn belasten das eine Ende eines doppelarmigen
Hebels 18, der um einen in einen Längsschlitz 19 des Hebels eingreifenden Zapfen
20 schwenkbar und mit dem anderen Ende an dem Gestänge 14 angelenkt ist. Der Zapfen
20 ist auf einer verstellbaren Schiene 21 angeordnet. Der von den Federn auf den
Steuerhebel bei seiner Bewegung ausgeübte Druck hängt von der Lage des Zapfens 20
in dem Schlitz 19 ab.
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Der durch die Federn 17 auf den Steuerhebel ausgeübte Gegendruck wird
durch eine Membran 22 so verändert, daß er mit der auf den Normaldruck bezogenen
Fluggeschwindigkeit zunimmt. Die Membran steht auf ihrer rechten Seite über die
Leitung 23 unter Wirkung des gesamten atmosphärischen Drukkes pt (Staudruck), wie
er sich in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit einstellt, und auf ihrer linken
Seite unter dem Atmosphärendruck (statischer Druck). Die Druckdifferenz wird durch
eine Feder 24 aufgenommen, die unter Vorspannung zwischen einem mit der Membran
22 verbundenen Stößel 25 und einer Stange 26 angeordnet ist, die sich gegen einen
Nocken 27 anlegt. Dieser Nocken verbindet die Schiene 21 mit dem Verstellglied 28
eines elektrischen Betätigers 29. Der Betätiger wird durch einen doppelarmigen Hebel
30 gesteuert, der um einen festen Zapfen 31 schwenkbar und an seinem oberen Ende
mit dem Stößel 25 verbunden ist.
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Bei einer Erhöhung der Fluggeschwindigkeit nimmt der Staudruck pt
zu, so daß die Membran nach links gedrückt und infolgedessen auch der Hebel 30 entgegengesetzt
dem Uhrzeigersinn eschwenkt wird. Dadurch wird ein Schalter 32 geschlossen. der
bewirkt, daß der elektrische Betätiger 29 den Nocken 27 nach oben schiebt. Dies
ergibt einen erhöhten Druck auf die Feder 24, wodurch der Schwenkhebel 30 wieder
in seine neutrale Stellung zurückbewegt wird. Durch die Aufwärtsbewegung des Nockens
27 wird außerdem der Zapfen 20 in dem Schlitz 19 des Hebels 18 hochgeschoben, wodurch
infolge der veränderten Hebelübersetzung die Federn 17 den Bewegungen des Steuerhebels
11 einen erhöhten Widerstand entgegensetzen.
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Bei einer Verminderung der Fluggeschwindigkeit wird der Hebel 30 im
Uhrzeigersinn verschwenkt und schließt dabei einen Schalter 33. Hierdurch wird,
der elektrische Betätiger 29 in der entgegengesetzten Richtung in Gang gesetzt.
der Nocken 27 also abwärts bewegt und die Spannung der Feder 24 vermindert, so daß
sich der Hebel 30 wieder in die neutrale Stellung zurückbewegt. Zugleich wird der
Zapfen 20 in dem Schlitz 19 ebenfalls nach unten verschoben, so daß die durch die
Federn 17 auf den Hebel 11 ausgeübten Gegenkräfte vermindert werden.
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Die beschriebene Vorrichtung sorgt also dafür, daß der von dem Federn
erzeugte Gegendruck auf den Steuerhebel 11 proportional der Differenz q zwischen
dem statischen Druck und dem Staudruck ist.
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Soll der auf den Steuerhebel wirkende Gegendruck konstant bleiben,
wenn eine bestimmte, auf den Normaldruck bezogene Fluggeschwindigkeit über schritten
wird, so kann dies durch einen Anschlag 34 erreicht werden, gegen den die Membran
bei einer entsprechenden Bewegung nach links anschlägt. Es kann mitunter erwünscht
sein, daß oberhalb einer bestimmten, auf den Normaldruck bezogenen Flug geschwimdigkeit
das Verhältnis des Gegendruckes zu der Druckdifferenz q verändert wird. Dies kann
durch Anordnung einer zweiten Membran 122 gemäß Fig. 2 erzielt werden, die ebenfalls
auf der einen Seite unter dem Staudruck und auf der anderen Seite unter dem statischen
Druck steht und normalerweise unwirksam ist. Wird aber eine bestimmte, auf den Normaldruck
bezogene Fluggeschwindigkeit überschritten, so verschwenkt die Feder einen Hebel
37 entgegen der Wirkung einer Feder 35 in eine Stellung, in der sich der Hebel 37
gegen die Membran 22 anlegt und auf den Hebel 30 eine dem Druck der Membran 22 entgegenwirkende
Gegenkraft ausübt, die mit zunehmender Fluggeschwindigkeit zunimmt. Die Vorrichtung
kann eine weitere dritte, nicht dargestellte Membran aufweisen, die in Tätigkeit
tritt, wenn eine bestimmte Machzahl oder eine auf den Normaldruck bezogene Fluggeschwindigkeit
überschritten wird und eine zusätzliche Änderung der Charakteristik des Steuerdruck-Simulators
bewirkt.
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In weiterer Abänderung kann auch, wie dies Fig. 3 zeigt, eine Änderung
der Charakteristik des Steuerdruck-Simulators nach Erreichen einer bestimmten Machzahl
durch eine normalerweise umwirksame Membran 222 und eine luftleere Druckdose 36
erzielt werden. Wird in diesem Falle eine bestimmte Machzahl überschritten, so verschwenkt
diese Membran einen Hebel 134, so daß sich dessen oberes Ende gegen die Membran
22 anlegt und auf den Hebel 30 eine dem Druck der Membran 22 entgegenwirkende Kraft
ausübt. Gegebenenfalls kann eine weitere, auf die Machzahl ansprechende Vorrichtung,
wie sie in dem Patent 1 008 581 beschrieben ist, vorgesehen sein, die eine zusätzliche
Änderung der Charakteristik des Steuerdruck-Simulators bewirkt, wenn eine bestimmte
höhere Machzahl erreicht wird.
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Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Erzielung
einer plötzlichen Änderung der Charakteristik des Steuerdruck-Simulators bei Erreichen
einer bestimmten Fluggeschwindigkeit oder Machzahl kann, wie dies in dem Patent
1 008 581 beschrieben ist, eine Einrichtung vorgesehen sein, durch die für einen
bestimmten Bereich der Fluggeschwindigkeit eine progressive Veränderung des Verhältnisses
zwischen dem auf den Steuerhebel einwirkenden Gegendruck und der Verstellbewegung
des auf die Fluggeschwindigkeit ansprechenden Organs bewirkt wird, so daß der Gegendruck
auf den Steuerhebel in diesem Bereich proportional zur Fluggeschwindigkeit V und
nicht proportional zum Quadrat der Fluggeschwindigkeit V2 wächst. So können die
verschiedenen, in dem vorgenannten Patent beschriebenen Federsysteme dazu benutzt
werden, des Verhältnis zwischen dem Steuergegendruck und der Fluggeschwindigkeit
V zu verändern. Hierfür kann aber auch ein gesteuerter Luftauslaß vorgesehen sein,
wie dies in dem erwähnten Patent beschrieben ist.
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Gemäß Fig. 1 kann die Membran 22 auf ihrer vom Staudruck beaufschlagten
Seite unter Wirkung einer Feder 38 mit quadratischer Charakteristik stehen. Mit
zunehmender Fluggeschwindigkeit nimmt die jeweilige Kraft der Feder 38 ab, so daß
der auf denn Steuerhebel 11 wirkende Gegendruck der dritten Potanz V3 der Fluggeschwindigkeit
entsprechen kann.