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Landegestell für senkrecht landende Luftfahrzeuge, insbesondere Hubschrauber
Bei senkrecht startenden und landenden Luftfahrzeugen ist es erforderlich, daß während
aller Phasen des Start- und Landevorgangs die Schubachse senkrecht bleibt. Das gilt
vorwiegend für Hubschrauber. Deshalb soll die Erfindung im folgenden am Beispiel
des Hubschraubers erläutert werden.
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Die Landegestelle von Hubschraubern sind bei den bekannten Ausführungen
für Start und Landung auf horizontaler Fläche ausgelegt. Der Rumpf des Hubschraubers
liegt im Schwebeflug nahezu horizontal und kann durch kein Steuermanöver aus dieser
Lage gebracht werden, ohne daß dabei eine Vor-, Rück- oder Seitwärtsbewegung ausgelöst
wird. Bei einer Landung auf einer geneigten Ebene muß aber der gesamte Hubschrauber
mit Rotor aus der Horizontalen bis in eine entsprechend geneigte Lage gebracht werden.
Dies kann dadurch geschehen,-daß der Rotor von dem Augenblick der ersten Bodenberührung
des Landegestells an gegen den Hang gesteuert wird, -so daß das Kippmoment infolge
Schräglage des Hubschraubers bis zum vollständigen Aufsetzen durch entsprechende
Rotorneigung ausgeglichen wird. Auf gleiche Weise kann auch der Start aus dieser
Lage erfolgen. Das Gegensteuern läßt sich aber nur so lange erfolgreich durchführen,
wie der Boden nicht stärker geneigt ist als der größtmögliche Neigungswinkel des
Rotors. Dieser liegt in der Regel zwischen 6 und 8°. Auf einem stärker geneigten
Boden ist eine sichere Landung insbesondere bei ungünstigen Windverhältnissen, etwa
böigen oder hangabwärtsblasenden Winden, nicht mehr ausführbar.
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Der Anwendungsbereich des Hubschraubers wird wesentlich vergrößert,
wenn diesem die Möglichkeit gegeben wird, auf unvorbereiteten Flächen ohne Rücksicht
auf die Bodenbeschaffenheit sicher starten und landen zu können. Der Einsatz im
Bergrettungsdienst und die Verwendung zu militärischen Zwecken erhält erst unter
dieser Voraussetzung Sinn und Bedeutung.
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Es wurde schon versucht, die Landung eines Hubschraubers auf geneigtem
Gelände zu ermöglichen. An einem mit Dreiradfahrwerk ausgerüsteten Hubschrauber
ist dazu das Bugrad an einer Schwinge befestigt, die bei der Landung eine Schwenkbewegung
nach oben ausführen. kann, bis auch das Hauptfahrwerk den Boden berührt. Dieses
Fahrwerk ermöglicht eine sichere Landung auf geneigtem Gelände jedoch nur dann,
wenn das Bugrad den Boden zuerst berührt und die beiden Räder des Hauptfahrwerks
auf gleich hohe Stellen des. Bodens aufsetzen.. Es verbleibt für den Piloten die
Schwierigkeit, die Bodenneigungen aus der Luft genau zu erkennen, und den Hubschrauber
in einer von der Bodenbeschaffenheit bestimmten Richtung aufzusetzen. -Die Erfindung
beseitigt alle diese Schwierigkeiten und macht den Hubschrauber von der Bodenbeschaffenheit
des Start- und Landeplatzes weitgehend unabhängig und vermeidet zusätzliche Belastungen
des Piloten.
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Die Erfindung, besteht darin, daß alle Bodenstützen eines Landegestells
für senkrecht landende Luftfahrzeuge, insbesondere Hubschrauber einem Druck von
unten nahezu kraftfrei nachgeben, bis, das Landegestell allseitig Bodenberührung
hat. Danach wird die freie Nachgiebigkeit der Stiftzen aufgehoben, sofern das Luftfahrzeug
nicht in dieser Lage bereits stabil steht. Es ist dabei gleichgültig, aus wieviel
Bodenstützen das Landegestell besteht. Durch diese Ausführung wird erreicht, daß
das mit einem entsprechenden Landegestell ausgerüstete Luftfahrzeug beim Starten
und Landen keine durch die Beschaffenheit des Platzes bedingte Neigung des. Rumpfes
auszuführen braucht. Es steht nach der Landung unter dem gleichen Winkel, den es
vorher im Schwebeflug hatte, auf dem Boden. Die zulässige Neigung der Landefiäche
wird hier nur begrenzt durch die Bewegungsmöglichkeit des Landegestells. Es ist
also möglich, das Landegestell für ein Gelände auszulegen, das an. der Grenze dessen
liegt, was statisch zum Aufstellen eines Luftfahrzeuges überhaupt zulässig ist.
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Es ist für die Erfindung gleichgültig, ob das Landegestell mit Rädern,
Kufen oder irgendwelchen anderen Stützgliedern ausgerüstet ist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Landegestell als ein
in sich festes Teil ausgebildet, das
mit einem Kugel- oder Kardangelenk
am Rumpf befestigt ist. Die Verriegelung nach dem Aufsetzen erfolgt mechanisch durch
Sperrung des Hauptgelenkes.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Rumpf des
Hubschraubers an einem in sich steifen Landegestell so aufgehängt, daß der Schwerpunkt
unter dem Aufhängepunkt liegt. Der Rumpf mit Rotor hängt also in jeder Aufsetzstellung
des Landegestells stabil. Damit ist eine Sperrung beim Aufsetzen der letzten Stütze
des Landegestells nicht erforderlich. Sie kann aber zur endgültigen Fixierung, beispielsweise
als nachträgliche Verriegelung von Hand vorgesehen sein.
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Bei einer weiteren Ausführung erfolgt die Bewegung der Landestütze
in Führungsbahnen. Zu Beginn der Bewegung jeder Stütze wird ein zugehöriger Schalter
geschlossen. Sind die Schalter aller Stützen geschlossen, so fließt ein Strom, welcher
Bremsen zum Unterbrechen. der Bewegung in den Stützen betätigt, so da,ß im Augenblick
des Bewegungsbeginns der letzten Stütze die Bewegung aller Stützen gesperrt wird.
Dieses Verriegelungsprinzip ist auch anwendbar für Landegestelle, bei denen die
Stützglieder schwenkbar am Rumpf angeschlossen sind.
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Nach einer weiteren Ausführung wird die Bewegung der Landestützen
auf ein hydraulisches System geleitet. Jede Stütze steht mit einem Kolben in Verbindung,
welcher beim Aufsetzen auf den Boden eine Flüssigkeit aus einem Raum über dem Kolben.
in einen Raum unter dem Kolben befördert. Nach Aufsetzen der letzten Stütze auf
den Boden. wird die Flüssigkeitsbewegung für alle Kolben unterbunden, so daß die
Landegestellstützen in der erreichten Lage festgehalten werden.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Verstellbewegung
der Landegestellstützen durch ein Servosystem bewirkt. In einem dem zuletzt beschriebenen
ähnlichen Ausführungsbeispiel wird von einer Pumpe über eine durch die jeweiligen
Stützfüße betätigte Steuerung Flüssigkeit von unten gegen die Kolben der einzufahrenden
Stützen gedrückt. Die Kraft zum Einfahren wird also von der Pumpe aufgebracht und
wirkt sich daher nicht auf die Lage des Rumpfes aus.
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Weitere Merkmale sind aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen
und Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 einen Hubschrauber mit einem: Landegestell,
das an einem Kardangelenk befestigt ist, in der Ansicht von vorn, Fig. 2 a und 2
b einen Hubschrauber, dessen Räder sich durch ungleichmäßiges Einfahren der die
Räder tragenden Stützen. an den unebenen Boden anpassen, Fig.3 in, schematischer
Darstellung die Bodenstützen eines Landegestells gemäß Fig. 2 mit einer elektrischen
Schaltung zur Sperrung des Systems, Fig. 4 und 4a eine Stütze, die an ein hydraulisches
System angeschlossen und mit Servokraft eingefahren wird, im Schnitt.
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Das in Fig. 1 dargestellte in sich starre Landegestell 12 mit den
Rädern. 14, 15, 16 ist über ein Kardangelenk 13 mit dem Rumpf il des Hubschraubers
verbunden. Beim Landen bekommt der Hubschrauber zuerst mit dem Rad 14 seines Landegestells
12 Bodenberührung. Dem dadurch entstehenden Druck von unten weicht das in sich starre
Landegestell 12 durch Drehung um das Kardangelenk 13 aus, ohne daß der Rumpf 11
seine Lage zu verändern braucht. Wenn das letzte Rad 15 oder 16 den Boden berührt,
wird automatisch das Kardangelenk blockiert, so daß der Hubschrauber in der gleichen.
Lage stehenbleibt, in der er sich dem Boden genähert hat. Eine solche Ausführung
ist zweckmäßig für Landegestelle mit Kufen, da diese in sich starr sind und gegeneinander
nicht verstellt werden.
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Die Landegestellstützen 22, 23, 24 nach Fig.2a und 2b sind in Führungen
am Hubschrauberrumpf 21 befestigt. Sie geben beim Landen dem Druck des Bodens einzeln
nach, so daß sich das Landegestell vollkommen den Bodenunebenheiten anpaßt, ohne
daß der Rumpf des Hubschraubers. geneigt wird. Der Beginn des Einfahrens. der letzten
Stütze setzt eine hier nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung in Tätigkeit,
wodurch die Bewegung aller drei Stützen. 22, 23, 24 gleichzeitig blockiert und jede
nachträgliche Bewegung des Rumpfes 21 verhindert wird.
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Eine derartige Verriegelungseinrichtung ist in Fig. 3 gezeigt. Die
Landegestellstütze 31 ist in denn Zylinder 30, der im Rumpf fest eingebaut ist,
gleitend gelagert und trennt mit dem Kolben 32 den oberen Zylinderraum 33 vom unteren
34. Beide Zylinderräume 33 und 34 stehen über die Leitung 35 und das Absperrorgan
36 miteinander in Verbindung. Die Landegestellstützen 28 und 29 sind ebenso in hydraulischen
Zylindern aufgehängt, welche in gleicher Weise an die Absperrorgane 37 und 38 angeschlossen
sind. Beim Aufsetzen auf den Boden wird zunächst die erste Stütze, z. B. 31, nach
oben geschoben, so daß der Kolben 32 Flüssigkeit aus dem Raum 33 über die Leitung
35 durch das. geöffnete Absperrorgan 36 in den Raum 34 fördert. Gleichzeitig wird
der Kontakt 39 geschlossen.. Sobald sich die anderen. Stützen 28, 29 bewegen, werden:
auch hier die Kontakte 40, 41 geschlossen. Durch Einlegen des letzten, Kontaktes
wird der Stromkreis geschlossen, so daß die Magnete 42, 43 und 44 gleichzeitig an
die Stromquelle 48 geschaltet werden und die Absperrorgane 36, 37, 38 an allen Zylindern
schließen.. Dadurch wird jeweils die Verbindung zwischen den oberen Zylinderräumen
33 und den unteren 34 unterbrochen, und alle Kolben 32 werden in der jeweiligen
Stellung festgehalten.
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Zum Wiederausfahren nach dem Start wird der Umpolschalter
49 umgelegt. Dadurch werden. die Magnete 42, 43, 44 umgekehrt an die Stromquelle
48 geschlossen und die Absperrorgane 36, 37, 38 geöffnet. Die Stützen 31, 28, 29
fahren infolge ihres Eigengewichts wieder in die äußerste Stellung, und die Kontakte
39, 40, 41 werden wieder geöffnet. Danach muß der Schalter 49 wieder auf die Landestellung
umgelegt werden.
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Diese Schaltung ist nicht an die Zahl der Landegestellstützen gebunden.
Es können beliebig viele Schalter 39, 40, 41 und beliebig viele Schaltmagnete 42,
43, 44 in einem Stromkreis angeordnet werden.
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In der Ausführung nach Fig. 4 gleitet der Kolben 52 mit der Kolbenstange
53 in dem starr in den Rumpf eingebauten Zylinder 50, 51. Der Kanal 54 im Innern
der Kolbenstange 53 steht mit dem Raum 50 unter dem Kolben und der Kanal 55 mit
dem Raum 51 über dem Kolben in Verbindung. Der untere Teil der Kolbenstange 53 bildet
mit dem oberen Teil der Landegestellstütze 60 einen Steuerschieber, der unter
dem Druck der Schraubenfeder 61 steht. Die Verbindung ist durch einen Stift 62,
der in einer Ausfräsung der Stange 53 gleitet, gegen Auseinanderschieben und gegen
Verdrehen gesichert. An drei seitliche Bohrungen in der Stütze 60 sind Leitungen
angeschlossen, von denen die Leitung 56 über das Ventil 63 mit einer nicht dargestellten.
Pumpe in Verbindung steht, während die Leitung 59 über das Ventil 58 in die Leitung
57 und
diese über das. Ventil 64 zum Flüssigkeitsbehälter
zurückführt.
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Bei der Landung des Hubschraubers wird der Steuerschieber in folgender
Weise bewegt: Sobald die Landestütze 60 den Boden berührt, wird diese gegen
die Kraft der Feder 61 nach oben geschoben, bis die Leitung 56, wie in Fig.
4 a dargestellt, mit der Leitung 54 in der Kolbenstange 53 in Verbindung tritt.
über diese Verbindung wird die Flüssigkeit von der Pumpe in den Zylinderraum 50
unter dem Kolben 52 gedrückt, so daß sich dieser nach oben bewegt und die
Stütze einfährt, während die Flüssigkeit aus dem Raum 51 oberhalb des Kolbens
52 durch die Leitung 55
und 57 entweicht. Wenn der Druck auf die Stütze 60
aufhört, wird durch die Feder 61 und das Gewicht der Stütze 60 die
Stellung nach Fig. 4 wiederhergestellt. Die Verbindung zwischen den Leitungen 54
und 56 ist unterbrochen, und die Flüssigkeit aus der Leitung 56 strömt durch den
unteren Teil der Leitung 55 über die Leitung 59 und das geöffnete Ventil 58 in die
Leitung 57 und von dort zum Ausgleichsbehälter. Wenn die letzte Stütze einen
Druck von unten bekommt, werden durch eine hier nicht dargestellte elektrische Schaltung
ähnlich wie in Fig. 3 an allen Zylindern die gekoppelten Ventile 63, 64 geschlossen
und 65 geöffnet. Dadurch wird jede Bewegung im Zylinder unterbrochen und der Kolben
und damit die Stütze in der jeweiligen Lage festgehalten. Die Förderung der weiterlaufenden
Pumpen erfolgt durch die Leitung 66
mit dem jetzt geöffneten Ventil
65.
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Das Wiederausfahren der Stützen unter Druck ohne Bodenberührung erfolgt
dadurch, daß bei geöffneten Ventilen 63 und 64 das Ventil 58 willkürlich
geschlossen wird, so daß die Flüssigkeit aus der Leitung 56
durch die Leitung
55 in den Raum 51 strömt, während die Flüssigkeit aus dem Raum 50 durch die
Leitung 54 und die Leitung 57 entweicht. Der Kolben 52 wird
damit nach unten gedrückt, und die Stütze fährt aus.