-
Servosteuersystem für die Betätigung der Ruderflächen von Luftfahrzeugen,
insbesondere von Drehflügelluftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Servosteuersystem,
das in Verbindung mit einer Flugregelanlage die Steuerruder betätigt und insbesondere
für die Stabilisierung von Drehflügelluftfahrzeugen dient. Es sind bereits Servosteuersysteme
für diesen Zweck bekannt, bei denen die Flugregelung beispielsweise durch ein Kreiselsystem
stabilsiert wird und wobei über Servomotoren die Ruderflächen bewegt werden und
der Servomotor außerdem durch ein manuelles Steuerorgan betätigt werden kann.
-
Durch die Erfindung wird eine Verbesserung der bekannten Servosteuersysteme
angestrebt, die den Vorteil einer unmittelbaren Hand- und/oder automatischen Steuerung
bietet und dem Piloten die manuelle Steuerung des. Luftfahxzeugs, ohne Störung durch
die selbsttätige Flugregelanlage-Steuerung, gestattet und die sich erfindungsgemäß
dadurch kennzeichnet, daß ein Subservomotor und die manuelle Steuereinrichtung über
ein Differentialgestänge auf den Servomotor einwirken und der Subservomotor durch
die selbsttätige Flugregelanlage betätigt werden kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Servosteuersysterns im Zusammenwirken
mit Flugregelanlage ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 Seitenansicht
eines Hubschraubers mit einer automatischen Steuerung, Fig. 2 eine Ansicht der manuellen
Steuereinrichtung, Fig. 3 schematische Ansicht des Rotorkopfes des Hubschraubers,
Fig. 4 vergrößerte Detailzeichnung der manuellen Steuervorrichtung, Fig.
5 teilweise Vorderansicht eines Teiles von Fig. 4, Fig. 6 vergrößerte
Schnittansicht eines Teiles von Fig. 4, Fig. 7 teilweise im Schnitt gezeigt--
Teilansicht eines der primären hydraulischen Servomotoren, Fig. 8 geschnittene
Teilansicht des Steigungsmesser-GeneratorS, Subservomotors, und des Nachführungstransformators,
Fig. 9 schematische Ansicht der Steuerung für die Schwanzrotor-Blattwinkelverstellung,
Fig. 10 vergrößerter Teilausschnitt von Fig. 9,
Fig. 11 Blockschaubild
der automatischen Steuerung, Fig. 12 schematische Ansicht des Kurssteuerungs-Systems,
Fig. 13 schematische Ansicht des Längsneigungs-Steuerangssystems, Fig. 14
schematische, Ansicht des Querneigungs-Schlingersteuerungssystems, Fig. 15,schematische
Ansicht einer Steuergefühlanlage, Fig. 16 schematische Ansicht des Null-Systems,
Fig. 17 schematische Ansicht des Steuerknüppelausschalters, Fig.
18 schematische Ansicht des Steuerknüppelausschalters beim Gleitflug, Fig.
19 schematische Ansicht des, Steuerknüppelausschalters beim Geradeausflug.
-
Der Hubschrauber hat eine längliche Zellenform 10
mit einem
Hauptladungs- oder Passagierraum 12 unter einem Haupthalterotor 14. Am Heckende
ist ein Stabilisierungsrotor 16 angeordnet. Der Motor 18 ist im Abteil
20 in der Spitze angeordnet, und über diesem Motorabteil befindet sich die Pilotenkabine
22 mit dem üblichen gemeinsamen Längsneigungssteuerungshebel 24 und, dem Zykluslängsneigungssteuerungshebel
26 für den Piloten und, den Ko-Piloten. Die Richtungssteuerungspedale
27 sind so angeordnet, daß sie die Steigung des Richtungssteuerungsrotors
16 in üblicher Weise steuern. Die Blätter 28
des Hauptrotors, sind
gelenkig und können sich um die schwingenden Scharniere 28a und- die Bolzenscharniere
28 b (Fig. 3) sowie um ihre eigenen horizontalen
Achsen
28 c drehen, um während des Flugs den Blattwinkel zu verstellen. Jedes. Blatt
hat den üb-
lichen Blattwinkelhebel 30, der durch eine Blattwinkelsteuerungsstange.
32 mit dem sich drehenden Teil 34 der üblichen Taumelscheibe verbunden ist,
die bei 36 (Fig. 4) mit einer senkrechten Antriebswelle 38 gelenkig
verbunden ist. Der nicht rotierende Teil 40 der Taumelscheibe ist auf dem Teil 34
durch übliche Wälzlager 42 mit den Steuerungshebeln für den Piloten verbunden.
-
Wegen der eigentümlichen Stabilitätsprobleme bei einem Hubschrauber
ist es wünschenswert, eine automatische Steuerung zu haben, die während, aller Flugbedingungen
eingeschaltet bleiben kann, einschließlich aller Flugmanöver. Diese Voraussetzung
liegit dem vorgeschlagenen Steuersystem zugrunde, das dem Piloten ermöglicht, die
üblichen Flugsteuerungen mit eingeschalteter und ausgeschalteter automatischer Steuerung
anzuwenden. Grundsätzlich muß dabei der Pilot die automatische Steuerung überwinden,
und zwar entweder durch Verschiebung jeglicher Steuerungsberichtig,ung, die von
der automatischen Steuerung durchgeführt wurde, (Differentialsteuerungssystem, bei
dem sich ein festgelegter Steuerknüppel ergibt, wenn die automatische Steuerung
den Hubschrauber alleinsteuert), oder durch überwinden der festen Möglichkeiten
der automatischen Steuerung (was einen freien Steuerknüppel erfordert, wenn die
automatische Steuerung arbeitet).
-
Bei Betrachtung der manuellen Steuerungshebel eines Hubschraubers
zeigt sich (Fig. 3), daß der nicht rotierende Teil 40 der Taumelscheibe vier
Steuerungserhöhungen hat, die in gleichem Abstand um den Umfang verteilt sind. An
drei dieser Erhöhungen sind die üblichen Steuerungsorgane vom Steuerknüppel des
Piloten her dreh-bar befestigt, und an diesen Steuerungserhöhungen 44
a, 44 b und 44 c (Fig. 2) sind die Steuerungsverbindungen für
den Piloten zur Steuerung der Vorwärts-, Links# und Rechtsbewegungen des Luftfahrzeuges
angebracht. Der vierte Punkt 44 ist mit der üblichen Schere (nicht gezeigt) verbunden,
die den Taumelscheibenteil 40 mit dem festen Rahmen des Hubschraubers verbindet.
-
Die doppelten Steuerungshebel für den Piloten (Fig. 2) ergeben bei
einer Bewegung das Zyklusneigungsknüppels 26 in Richtung nach vorn und nach
hinten um den Kardangelenkträger 46 eine Drehung der Welle, 48 und des an ihr befindlichen
Armes 50,
so daß die Druckstangen 52, 54 und 56 hin- und herbewegt
werden, wodurch der Taumelscheibe bei der Erhöhung 44a durch die kombinierte hydraulische
und elektrische Servomotorbaugruppe 58 oder allein durch das. Handglied
60 eine Bewegung vermittelt wird. Eine gleichzeitige seitliche Bewegung der
Knüppel 26 wirddurch eine Verbindungsstange 62 erreicht. Hierbei verbindet
eine Stange 64 die Verbindungsstange 62 mit einem Schwingbebel
66 sowie durch eine Druckstange 68 die Knüppel mit einem doppelten
Winkelhebel 70, dessen gegenüberliegende Arme mit Druckstangen
72 und 74 verbunden sind, die bei seitlicher Bewegung des Steuerknüppels
differential bewegt werden. Die hin- und hergehenden Bewegungen der Stangen
72 und 74 werden durch geeignete Winkelhebel 75 und Stangen
76 und 78 auf Stangen 56 und Glieder 60 übertragen,
die mit den Baugruppen 58 und den Erhöhungen 44 c und 44 b verbunden
sind und das seitliche Kippen der Spitzenwegebene der Rotorblätter bewirken. Eine
Drehung der Stange 80 durch die gemeinsamen Neigungsknüppel 24 bewirkt einen
Druck auf die beiden Stangen 82, wodurch eine Bewegung eines Paares Winkelhebel
84 um ihre festen Zapfen 86 hervorgerufen wird, und eine Welle
88 heben und senken, auf der die drei Winkelhebel. 75 der Zyklusneigungsverbindung
drehbar angeordnet sind. Dadurch wird ein gleichmäßiger Druck auf die Stangen
76, 54 und 78 hervorgerufen, der seinerseits auf die Stangen
56
einen gleichen Druck ausübt und diesen Druck durch Glieder 60 an
alle drei Erhöhungen 44 a, 44 b und 44 c
der verhältnismäßig
festen Taumelscheibe 40 vermittelt.
-
Eine, der drei elektrohydraulischen Servomotorbaugruppen
58 ist in Fig. 4 bis 6 gezeigt. Aus. Fig. 4 geht hervor, daß
jede, der Stangen 56 bei 92 an einem Ende eines Gliedes 94
drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende bei 96 drehbar an einer Platte
96
befestigt ist, die an einem Träger 98 des, Hubschraubers angeordnet
ist. Das Glied 60 ist auch an seinem unteren Ende bei 100 mit dem
Glied 94 verbunden. An seinem oberen Ende ist das Glied 60 durch den Stift
102 an der Erhöhung 44 mit einer Totegangverbindung drehbar verbunden (Fig.
6). Das Glied 60
und das Glied 104, deren gabelförmige, obere Enden
nahe beieinanderhegen, haben vergrößerte Öffnungen in ihren oberen Enden, in denen
kurze Hülsen 106
angeordnet sind, um eine Hülse 108 lose aufzunehmen,
die mit Paßsitz auf dem Stift 102 angebracht ist. Das Glied 104, mitdem das Glied
60 die Totegangverbindung gegenüber dem Stift 102 hat, hat auch eine drehbare
Verbindung 108 an seinem unteren Ende mit einem Hebel 112, der zwischen seinen
Enden drehbar an einem Punkt 114 mit einem Steuerungsventil 116 verbunden,
ist, das beweglich im Ventilgehäuse 117 am hydraulischen Servomotor angeordnet
ist. Dieses Steuerungsventil (Fig. 7) hat obere und untere Scheiben
118 und 121, welche die, bei 122 eintretende Druckflüssiüeit messen, wahlweise
zu den Leitungen 124 und 126 leiten, die mit den Kammern 128 und
130 oberhalb und unterhalb eines Arbeitskolbens 132 in Verbindung
stehen. Der Kolben 132
ist an einer Kolbenstange 133 in dem damit zusammenarbeitenden
Zylinder 134 angeordnet. Die, inneren Verbindungen einschließlich der axialen Verbindung
136 im Steuerungsventil 116 lassen Flüssigkeit von der unteren Druckseite
des- Kolbens 132 durch eine Leitung 138 austreten. Das untere Ende
der Kolbenstange, 133 ist bei 140 an der Platte 97 drehbar befestigt.
Der Zylinder 134 ist an seinem oberen gegabelten Ende an den Hülsen 108 und
damit am Stift 102 dreh-bar angeordnet (Fig. 6).
-
Der innere Kugellagerlaufring des Kugellagers, 141 ist auf dem Stift
102 zwischen den Gabelungen am oberen Ende des Zylinders 134 angeordnet.
Der äußere Kugellagerlaufring ist an der Erhöhung 44 des verhältnismäßig stationären
Teils 40 der Taumelscheibc# angebracht.
-
Die Bewegung der Steuerungsgestänge durch den Piloten zur Bewegung
einer der beliebigen Stangen 56
verleiht den Gliedern 60 und 104 eine
Initialbewegang, ohne daß infolge der sogenannten lockeren Verbindung dieser Glieder
mit dem Stift 102 mittels der erweiterten Buchseder Taumelscheibe eine Bewegung
verliehen wird-. Durch die Wirkung dieser Initialbe,wegung wird der Hebel 112 um
sein linkes Ende (Fig. 4) gekippt, wo er bei 142 an einem Subservomotor 144 drehbar
angebracht ist. Diese Bewegung
des Hebels, 112 bewegt das Ventil
116, so daß es Druckflüssigkeit zum Kraftservomotor zuströmen läßt und den
Zylinder 134 veranlaßt, den Lappen 44 und die TaumeIscheibe. zu bewegen. Bei Aufwärtsbewegung
der Stange 56 dreht sich somit der Hebel 112 um 142 entgegen dem Uhrzeigersinne,
wobei Flüssigkeit zum Zylinder 134 durch das Steuerungsventil über den Kolben
132 geführt wird. Der Zylinder 134 wird aufwärts bewegt und -nimmt dabei
das Steuerungsventilgehäuse 117 mit, da das, Steuerungsventilgehäuse mit
dem Zylinder 134 fest verbunden ist. So ergibt sich für das Steuerungsventil eine
Folgebewegung, die durch den Steuerknüppel ausgelöst wird.
-
Ein Ventil 146 (Fig. 7) sieht eine Verbindung zwischen den
Durchlässen 124 und 126 vor. Das Ventil 146 (Fig. 13) wird, durch
den Druck des hydraulischen Systems, der eine Feder 147 zusammendrückt, geschlossen
gehalten. Wenn dieses Ventil durch Versagen des Druckes geöffnet wird, dann stellt
es automatisch, eine freie Verbindung zwischen den Kammern auf den gegenüberliegenden
Seiten des primären Arbeitskolbens 132 her.
-
Eine automatische Vorrichtung ist vorgesehen, um den toten Gang zwischen
den Hülsen 106 und 108
auszuschalten, wenn der Druck in dem hydraulischen
System ausbleibt. Dieser Mechanismus (Spielaussehalter, Fig. 6) besteht aus
einem Paar diametral gegenüberhegender Zylinder 148, die an ihren gegenüber-.,enden
Enden geschlossen sind und auf einem Glied 60 gelagert sind. Diese Zylinder
enthalten ein Paar Kompressionsfedern 150, die gegen die geschlossenen Enden
der Zylinder und gegen die Kolben 152 anliegen. Die gegenüberliegenden Kolbenköpfe
schlagen unter der Wirkung der Federn normalerweise gegen den ringförmigen Anschlag
154 an und schaffen eine gemeinsame Kammer 156, in die hydraulische Druckflüssigkeit
aus dem hydraulischen System durch die Leitung 158 zugeführt wird. Diese
Leitung 158 kann mit der Hochdruckseite des hydraulischen Systems an jeder
beliebigen Stelle in Verbindung stehen, beispielsweise mit der Flüssigkeitsleitung
122 (Fig. 7). An dem Zapfen 102 befinden sich zwei nach abwärts ragende Glieder
160, die senkrecht durch Zylinder 148 gleiten können und die nach außen sich
erweiternde Kanäle 162 an ihren unteren Enden haben, die mit den Bohrungen
in den Zylindern 148 in einer Ebene liegen. Die Kolben 152 sind mit Nockenrollen
164 versehen, die mit den Kolben in den Kanälen 162 unter der Wirkung von
in die Kammer 156 einggeführter Flüssigkeit hin- und herlaufen. Die Rollen
sind dem kleineren Durchmesser der Kanäle 162 angepaßt. Die lockere, Verbindung
(Fig. 6), die durch die Hülsen 106 und 108 gegeben ist, wird
durch das Vorhandensein von Nocken 164 ausgeschaltet, die eng in den kleineren Durchmessern
der erweiterten Kanäle 162
liegen und direkt gegen die Glieder 160
wirken, um jede Bewegung der Glieder 60 ohne toten Gang auf den Bolzen
102 zu übertragen. Wenn die Kolben je-
doch durch die Flüssigkeit in der Kammer
156 auseinandergedrückt werden, dann befinden sich die Nocken 164 im erweiterten
Teil der Kanäle, 162, und das Glied 60 kann sich gegenüber dem Bolzen
102 bewegen, d. h., der Spielausschalter ist nicht wirksam. Die Zugfedern
165 verbinden den Bolzen 102 mit den beiden Zylindern 148 und dienen dazu,
das Gewicht dieser Zylinder und des Gliedes 60 zu tragen.
-
Der elektrische Subservomotor 144 ist direkt auf dem Gehäuse des Steuerungsventils
angeordnet (Fig. 4), und, seine drehbare Welle ist in Form einer Hebeschraube
166 entlang dem Kolben 116 des Steuerungsventils angeordnet. Die Hebeschraube
hat eine auf ihr bewegliche Mutter 168 (Fig. 8), die mit ihrem Gewinde
darauf angeordnet ist und einen Zapfen 142 hat, der in Form eines Schildzapfens
ausgebildet ist und im gegabelten freien Ende, des Hebels. 112 gefaßt ist. Wenn
sich die Hebeschraube. in der einen oder der anderen Richtung dreht, dann
bewegt sich der Stift 142 auf und ab und bewegt den Hebel 112 um den Drehzapfen
110 an seinem rechten Ende, um das Steuerventil 116 zu bewegen. Es
sind obere und untere einstellbare Anschläge 170 und 172 auf der Hebeschraube
in Form mit Gewinde, versehener Muttern vorhanden, die die Bewegung des Hebels 112
durch den elektrischen Subservomotor begrenzen. Der Hebel 112 (Fig. 4) ist ein Differentialhebel,
der an seinem m ittleren Punkt mit dem Steuerventil sowie an seinen gegenüberliegenden
Enden mit dem Glied 104 und der Hebeschraube 166 verbunden ist. Die Bewegung
des Steuerungsventilkolbens 116 kann entweder als ein Ergebnis der Bewegung
auftreten, die dem Glied 104 durch den Piloten vermittelt wird, oder durch eine
Bewegung, die der Hebeschraube, 166 vermittelt wurde, oder durch eine gleichzeitige
Bewegung des Gliedes 104 und der Hebeschraube 166.
-
Die Subservomotorgruppe, 144 (Fig. 8) umfaßt einen auf der
Hebeschraube 166 befestigten Anker 174 und Magnetfelder 176. Auf der
Hebeschraube 166 befindet sich auch derAnkereinesLängsneigungsmesser-Generators
179 mit den Magnetfeldern 180.
Die Drehung der Hebeschraube 174 erzeugt
eine Kompe,nsationsspannung in dem Längsneigungsmessergenerator, um die Bewegung
des Subservomotors zu dämpfen. Ebenso befindet sich im gleichen Gehäuse des Subservomotors
und koaxial mit ihm ein Nachführungstransformator 181 mit der Wicklung
182 um dem Kein 184, der auf das untere Ende der Hebeschraube 166
aufgeschraubt ist, so daß bei Drehung des Ankers 174, der Kern 184 aufwärts oder
abwärts, bewegt wird', um die Spannungsausgangsleistung des Transformatoirs zu verändern.
-
Die Heekrotor-Blattwinkelsteuerung sowie die Ruderpedale des Piloten
und, des Ko-Piloten bei 186
und 188 zeigen die Fig. 9 und
10. Eine Differentialbewegung der einen oder der anderen Pedalgarnitu-r ergibt
ein Schwingen des doppelten Wirikelhebels 190
um einen festen senkrechten
Drehzapfen 192 und bewegt eine Stange 194 hin und her, die ein Kabelsegme,nt
196 um seine Achse 198 dreht und dadurch die gegenüberliegenden Enden
eines. Kabels 200 betätigt, dessen Enden bei 202 mit einem Hebel 204 verbunden sind.
Der Hebel 204 ist zwischen seinen Enden bei 206 mit einer Kolbenstange
207 eines primären hydraulischen Servomotors 207a und bei 208 mit
einer Stange 210 verbunden, die drehbar mit dem losen Glied 211 (Fig. 12) verbunden
ist. Ein Glied 212 ist bei 206 mit dem Arbeitskolben sowie bei 214 mit einem
Kabelsektor 216 verbunden, der um einen festen Drehzapfen 218 beweglich
ist. Der KabeIsektor 216 treibt die Kabel 219 und die verbundene Kette
220 zum Bewegen des (nicht gezeigten) Blattwinkeleinstellmechanismus am Heckrotor.
Ein elektrischer Subservomotor 222, ähnlich dem Motor 144 für die Hauptrotorblattsteuerung,
ist vorgesehen und mit einer mit Gewinde versehenen Hebeschraube, 236 ausgestattet,
die einen Hebel 228 um einen Drehzapfen 230 am Ende eines nach unten
ragenden Armes 232
an dem losen Glied 211 drehbar
gelagert trägL Ein Steuerungsventil 229 ist drehbar am Hebel 228
zwischen
dessen Enden bei 231 angeordnet, um die Zufuhr der von Flüssigkeit zu dem
Primär-Subservomotor 207 a zu steuern.
-
Zusätzlich ist ein Steuerknüppelausschalter 271 angeordnet
(Fig. 2 und 17), um im Differentialsystem, das für die Steuerung von Längs-
und Querneigung benutzt ist, die Kompensationswirkung der automatischen Steuerung
zu überwinden, wenn der Pilot den Steuerknüppel bewegt, um eine neue- Flugrichtung
einzustellen. Der Steuerknüppelausschalter schafft eine Spannung, die deT Steueiknüppelverschiebung
proportional ist und die in das Servosystem eingeführt wird, um die Kompensationsspannung,
die von dem entsprechenden Kreiselgerät als Ergebnis der entsprechenden Lageveränderung
des. Rumpfes erzeugt wird, auszuschalten. Die, Bewegung des Steuerknüppels
26
betätigt zur Erzielung einer Bewegung der Taumelscheibe auch das Ausschalterpotentionieter
271
(Fig. 18 und 19) durch die, Drehwelle 272 und die
Verbindungsstange 274, um eine, Spannung zu erzeugen, die, der Verschiebung des
Steuerknüppel-, proportional liegt. Diese Spannung wird durch die Drähte
276 in da-, Servosystem eingeführt, um die Rücksch,lagspannung zu, überwinden,
die von den Fühlvorrichtungen erzeugt wird und bei 278 als. Ergebnis der
Winkeländemng des Rumpfes, eingeführt wird, die durch die Bewegung des Steuerlmüppels
durch den Piloten hervorgerufen wird.
-
Das automatische Steuerungssystem (Fig. 11) besitzt zur Steuerung
des Längsneigungswinkels einen Positionskreisel 318 sowie, -einen Steiggeschwindigkeitskreisel
320 und einen Nachführungstransformator 181. Die beiden Kreiselgeräte
erzeugen eine Signalspannung, die den Subservomotor 144 treibt. Dieser Motor treibt
einen Längsneigungsmessergenerator 179 und den Nachführungstransformatür
181,
bis der Transfonnator 181 eine Spannung abgibt, die allein die
Signalspannung verschiebt. Der Subservomotor 144 stellt durch seine Hebeschraube
166 das hydraulische Servo- oder Steuerungsventil 116 ein. Das Steuerungsventil
steuert den primären Servomotor, der mit dem Längsneigungswinkeländerungsmechanismus
des Rotorkopfes verbunden ist. Das Null-Potentiometer oder die Synchronisierungsvorrichtung
323 (Fig. 11) wird von der Kupplung 234 über den Steuerknüppel gesteuert,
die außerdem das Ausschalterpotentionieter oder die Synchronisierungsvorrichtung
271 betätigt.
-
Es gibt drei Möglichkeiten, das Servosteuersystem zu benutzen: Erstens
mit abgeschalteter hydraulischer Kraft sowie automatischer Steuerung. Dabei ergibt
die Vorwärtsbewegung des Steuerknüppels 26 (Fig. 2 und 17) eine Abwärtsbewegung
des Gliedes 56, das mit dem linken Servomotor 58 und seiner Baugruppe
verbunden ist, wodurch sich eine Abwärtsbewegung des Gliedes 60 ergibt, das
mit dieser Baugruppe verbunden ist. Da in der Kammer 158 des Spielausschalters
kein Druck vorhanden ist, nehmen die Rollen 164 die in Fig. 6 gezeigte Stellung
ein. Der Kolben 146 (Fig. 13) befindet sich in der unteren Stellung, in der
die Durchlässe 124 und 126 verbunden sind und eine freie Flüssigkeitsbewegung
zwischen den Kammern 128,und 130 auf gegenüberliegenden Seiten des primären
Servomotorkolbens 132 zulassen. Unter diesen Bedingungen wird die Bewegung
des Gliedes 60 ohne Spieldirekt zu den Gliedern 160 und von dort zu
den Zapfen 102 und der Erhöhung 44 a auf den verhältnismäßig feststehenden Teil
40 der Taumelscheibe übertragen. Diese direkte manuelle Bewegung der Taumelscheibe
durch den Steuerknüppel ist möglich, weil der Servomotorzylinder 134 frei ist und
sich infolge der freien Verbindung durch das Ventil 146 gegenüberdem Kolben
132 bewegen kann, Während dieser manuellen Stenerungsbewegung der Taumelscheibe
ist der Hebel- 112 frei und kann sich um seinen Stift 142 auf der Hebewelle
166 drehm Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß die hydraulische Kraft
angeschaltet und die automatische Steuerung abgeschaltet ist. In diesem Falle, wird
der Spielausschalter ausgelöst, d. h., die Nockenrollen 164 werden (Fig.
6) auswärts bewegt, da sich hydraulische Flüssigkeit in der Kammer
156 befindet. Wenn sich diese Nockenrollen in den erweiterten Enden der Kanäle
162 befinden, dann ist das Glied 60, das die Kolben 152 und
die Rollen 164 des Spielausschalters trägt, frei und kann sich durch den Raum bewegen,
der sich zwischen den Hülsen 106 und 108 befindet, und kann dabei
während dieser Totegangbewegung das nach unten gerichtete Glied 104 mitnehmen. Diese
Bewegung genügt, um das; Glied 104 in die Lage zu versetzen, den Hebel 112 um sein
bei 142 drehbar gelagertes Ende zu drehen, und den Kolben 116 des Steuerungsventils,
z. B. nach links (Fig. 13)
zu bewegen. Auf diese Weise wird hydraulische Druckflüssigkeit
vom Rohr 122 in den Kanal 126 und die Kammer 130 gebracht, was eine
Linksbewegung des Zylinders 134 des Kraftservomotors zur Folge hat, der direkt auf
dem Zapfen 102 gedreht wird. Die Bewegung des Zylinders 134 verursacht das Nachfolgen
des Steuerungsventils 116. Mit angeschalteter hydraulischer Kraft angeschaltet
und abgeschalteter automatischer Steuerung findet somit eine normale Servomotorbetätigung
vom Steuerknüppel des Piloten aus statt.
-
Bei der dritten Möglichkeit, mit angeschalteter hydraulischer Kraft
sowie automatischer Steuerung, wird der Spielausschalter ausgelöst gehalten. Der
Subservomoter 144 wird durch Spannung vom Positionskreisel 318 unter Strom
gesetzt, wobei die Spannung durch das Längsneigungskreiselgerät 320 oder
von den anderen Signalelementen abgewandeltist, um irgendeine Abweichung beim Geradeausflug
zu korrigieren. Sollte das Luftfahrzeug aus irgendeinem Grund beginnen, eine Abwärtsneigu#ng
einzunehmen, wird dem Subservomotor 144 eine Spannung zugeführt, die die Läufermutter
168 auf der Hebeschraube 166 veranlaßt, sich (Fig. 13) nach
rechts zu bewegen. Da der Hebel 112 bei 110 mit dem im Augenblick feststehenden
Glied 104 verbunden ist, bewegt sich der Kolben 116 des Steuerungsventils
(Fig. 13) nach, rechts, um hydraulische Flüssigkeit durch den Kanal 124 in
die Kammer 128 eintreten zu lassen. Dadurch bewegt sich der Hauptservomotorzylinder
134 nach oben (Fig. 4) und nach rechts (Fig. 13), um die Erhöhung 44a zu
heben und dementsprechend die Taumelscheibe zu kippen sowie das Flugzeug wieder
zum Geradeausflug zu bringen. Während dieses Vorganges im Motor 144 hat das untere
mit Gewinde versehene Ende der Hebeschraube 166 sich um einen entsprechenden
Betrag gedreht und den darauf mit Gewinde, angeordneten Kein 184 ausreichend bewegt,
um eine Kompensationsspannung im Transformator zu erzeugen, die bei der Rückkehr
des Luftfahrzeuges zum Geradeausflug gleich der Spannung ist, die dem Motor
144
zugeführt wird. Da die vom Nachführungstransformator
181 gelieferte Spanra ng -entgegengesetzt der Spannung ist, die vom Positionskreiselgerät
geliefert und dem Subservomotor 144 zugeführt wird, hört die Drehbewegung des Subservomotors,
auf, sobald die Korrektur der Abwärtsbewegung des Luftfahrzeuges durchgeführt ist.
Mit dem Nachführungstransformator ist ein Längsneigungsmessergenerator
179 gekuppelt, der eine Dämpfwirkung auf die Bewegung der Hebeschraube ausülyt,
um ein überweites Laufen des Subservomotors zu verhindern.
-
Im Mechanismus zur Steuerung des Längsneigungswinkels ist ein Ausschalter
271 und eine Nullvorrichtung (Fig. 18 und 19) 332 vorgesehen.
Für die in Fig. 12 schematisch gezeigte Kurssteuerungsvorrichtung sind zusätzliche
Vorrichtungen nötig, um das Differentialsystem hineinzubringen. Bei eingeschalteter
hydraulischer Kraft und abgeschalteter automatisch-er Steuerung wird der Spielausschälteerkolben
338 durch hydraulischen Druck unten gehalten. Eine Bewegung des Steuerknüppels
des Piloten dreht den Quadranten 204 um einen Drehzapfen 206,
wodurch der
Punkt 208 bewegt wird. Diese Bewegung wird. von dem Spielausschalter 211
zugelassen. Da der Punkt 242 fest ist, wird der Punkt 231 gezwungen, sich
zu bewegen, wodurch das Steuerungsventil 229
geöffnet wird. Dadurch läßt der
Druck im Primärservoniotor207a nach und bewegt den Punkt206 und den Quadranten216
um einen Punkt218, um die Blattwinkelverstellung des Heckrotors zu verändern. Da
sich der Punkt206 bewegt und die Kabel 200 feststehen, wird der Punkt208 in seiner
Richtung umgekehrt, bewegt den Punkt 231 und schließt das Steuerungsventil
229. In der Zwischenzeit hat der Geradeausflugselektor 344, der einen vom
Kreiselkompaß gesteuerten Synchronmotor enthält, das Luftfahrzeug in seiner Vorwärtsbewegung
in richtiger Lage gehalten. Wenn die automatische Steuerung eingeschaltet wird,
wird der Geradeausflugselektor am Trimmknopf verriegelt, und das Luftfahrzeug wird
der Wirkung des Kompasses unterworfen, Auf diese Art und Weise erzeugt jegliche
Abweichung vom Vorausflugselektorkurs ein Abweichungssignal vom Längsneigungsmesser
und den Positionskreiselgeräten 346 und 348, das durch den Verstärker
350 verstärkt wird und den elektrischen Subservomotor 222 treibt.
-
Wenn sich der Motor 222 dreht, wird eine entgegengesetzte Spannung
im Nachführungstransformator 181 erzeugt. Diese Spannung wird gegebenenfalls
gleich der Spannung, die von den Kreiselgeräten -346 und 348 ausgeht und die gegebenenfalls
den Motor 222 zum Anhalten bringt. Bei einer gegebenen Kreiselgerätspannung macht
der Motor daher nur eine ge, wisse Anzahl von Umdrehungen. Der Motor 222 treibt
die Hebeschraube 166, die den Arm 228 um den Drehpun#kt
208 dreht. Dadurch wird das Steuerungsventil 229 geöffnet und ermöglicht
die Einwirkung von Druckflüssigkeit auf den Kraftkolben 207.
Der Kolben
207 bewegt den Sektor 204 um den festen Punkt 202. Dabei wird der Punkt
208 so bewegt, daß der Arm 228 eine Stellung einnimmt, durch die der
Punkt 231 in die. neutrale Stellung zurückkehrt und das Steuerungsventil
229 geschlossen wird. Der Spielausschalter 338 ist so eingerichtet,
daß bei einem verhältnismäßig geringen Fehler im Geradeausflug der Weg der Hebeschraube
166 geringer ist als das freie Spiel im Spielausschalter. Infolgedessen läuft
kein Rückkopplungssignal zur manuellen Steuerung des Piloten, und das, System befindet
sich in einer geschlossenen Schleife.
-
Tritt jedoch eine verhältnismäßig große Abweichung im Geradeausflug
auf, dann bewegt die Hebeschraube 166 den von der Mutter 168 getragenen
Punkt 242 und, den Antriebsarm 228 um den Punkt 208 und öffnet das
Steuerungsventil 229. Die Hochdruckflüssigkeit bewegt den -Kolben 207 und
verändert die Blattwinkeleinstellung des Heckrotors. In die Platte 211 des Spielausschalters
ist eine Feder 352
eingebaut, die zwischen Anschlägen in der Platte 211 angeordnet
ist. Die Platte 211 bewegt die Feder 352
in einer Lamelle mit einer Kerbe
354 hin und her. Wenn sich der Kolben 207 bewegt, dreht sich der
Sek-
tor um den Punkt 202, bis die Bewegung zwischen der Feder 352
und ihren Anschlägen sich ausgeglichen hat. Das starke Signal dreht den Motor 222
über den Bereich hinaus, der der uneingeschränkten Bewegung der Platte 211 entspricht.
Das Steuerungsventil 340 ist immer noch offen, und der Kolben 207 bewegt
sich weiter. Wenn daher die Platte 211 sich genügend bewegt hat, um die Feder
352 in Anlage an dem einen oder dem anderen der Anschläge der Kerbe 354 zu
bringen, dann beginnt der Punkt 208, anstatt festgehalten zu werden, die
Feder 352, auf die er drückt, zusammenzudrücken. Der Punkt 202 und die Pedale
beginnen sich zu bewegen. Das System bildet jetzt eine offene Schleife. Wenn sich
jedoch die Federkraft in der Größenordnung von etwa 5 kg befindet, kann der
Pilot das System durch Anwendung von Druck auf die Pedale überwinden. Hierbei übt
der Pilot einen Druck im Punkt 202 auf den Sektor 204 aus und veranlaßt ihn, sich
um den Punkt 206 zu drehen, wodurch die Feder 352 am Punkt
208 noch weiter zusammengedrückt wird. Die Platte 211 kommt dann in Berührung
mit den Kolben 338 des Spielausschalters und hält den, Punkt 208 unverrückbar
fest. Die Anschläge 170 und 172 auf der Hebeschraube 166 sind
so angeordnet, daß eine offene Schleife nicht aufrechterhalten werden kann, wenn
die Feder 352 zusammengedrückt ist, so daß der Arm 228 das, Steuerungsventil
340 schließt. Auf diese Weise wirkt das Kurssteuerungssystem tatsächlich als kraftbegrenzte
offene Schleife, es kann jedoch auch als gefühlautomatische Steuerung betrachtet
werden, die genügend Kraft ausübt, um das Luftfahrzeug zu steuern, wobei die Kraft
jedoch vom Piloten mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand überwunden werden kann.
-
Das Querneigungssteuerungssystern (Fig. 14) besteht aus Doppelsystemen,
die den in Fig. 13 gezeigten Längsneigungssteuerungssystemen gleichen. Bei
diesen Doppelmechanismen sind die Steuerzapfen 102 mit Erhöhungen 44 c und 44
b auf dem nahezu feststehenden Teil der Taumelscheibe verbunden. Die Steuerzapfen
102 umfassen die rechten und linken Erhöhungen für die seitliche Zyklussteigungssteuerung
(Fig. 2). Die Bewegung des Zapfens 102 bewegt entweder durch manuellen Einfluß oder
durch Kreiselgeräte die Taumelscheibe und ergibt eine seitliche Zyklussteigungssteuerung,
wobei die Doppelmechnismen, die mit den Erhöhungen 44 c und 44 b verbunden
sind, differential betätigt werden. Die Motoren 144 sind urakehrbare Motoren und
drehen sich bei Positionssignalen in umgekehrten Richtungen. Auf diese Weise drückt
die Bewegung des Steuerknüppels nach links die Erhöhung 44 b abwärts und
hebt die Erhöhung 44c. Eine Bewegung des Steuerknüppels
nach rechts
hebt die Erhöhung 44 b iind senkt die Erhöhung 44 c. Bei H6hensig-nalen
dreheh sich die, Motoren 144 in gleicher Richtung und werden gleichzeitig mit dem
Motor 144 des Längsneigungssteuerungssystems unter Strbin gesetit.
-
Mit dem automatischen Stieuerungssystein ist der Pilot in der Lage,
die Höhenbezugseinstellung, in die der Hubschrauber durch die autoinatische
Steuerung gezwungen wird, zu verändern, blme die automatische Steuerung abzuschalten.
Bei den Längsneigungs- und den Querneigungssystemen, die einf a-che Differentialsystenie
sind, wird dieser Wechsel in der Einstellung durch manuelle Betätigung des Steuerknüppels
erreicht. Ein zusätzliches Null-Potentionieter 332
(Fig. 16) ist vorgesehen,
um eine Spannung zu erzeugen, die jede mögliche Kombination von Gleichgewichtszustandsspannungen,
die von der Gesamtheit der Abfühlelemente 359 eingebracht werden, ausgleicht.
Um zusätzfiche Steuerungshebel für den Piloten zu vermeiden, ist dieses Potdntiometer
so eingebaut, daß es durch den Steuerknüppe,1 26 beiätigt Weiden kann, wenn
eine, zusätiliche Kupplung 234 mit einem Bedienungsknopf 362 am Steuerknüppel
angeordnet ist. Die Empfindlichkeit dieses Potentiometers bei 374 kann dann so eingestellt
werden, daß jegliche SteuerknüppelbeweJung bei eingeschalteter Kupplung 234 eine
Verschiebung des Subservomotors verursacht, die genau gleich und entgegengesetzt
dem Beitrag der Blattwinkelverstellung liegt, der durch die einfache mechanische
Verbindung eingeführt wird. Um die automatische Steuerung In die Nullstellung ihres
Arbeitsbereiches einzuzäntrieren, braucht der Pilot mirden Knopf 362 zu drücken
und den Knüppel so lange zu bewegen, bis ein auf dem instrumentenbrett vorhandener
Nullanzeiger angibt, daß der Servomotor in seiner Mittelstellung ist. Hierbei wird
die anliegende Fluglage des, Hubschraubers nicht gestört, da der Blattwinkel nicht
verändert wurde. Da die Verstellung der automatischen Steuerung durch die Verschiebung
des Steuerknüppels bei ausgekuppelter Kupplung 234 erfolgt, bleibt die Spannung
des Potentioineters 332 unverändert und verbleibt als Vorspannung im Rest
des Systems.
-
Der Knüppel 26 (Fig. 16 bis 18) betätigt das
Potentiometer 332, wenn die Kupplung 234 durch den Knöpf 362 auf dem
Steuerknüppel des Piloten eingekuppelt ist. Der Steuerknüppel 26 ist auch
durch eine Stange 364 mit einem Ende eines Oritscheits 346 am Drehpunkt
368 befestigt, wobei das Ortscheit 366 ein Mischverbindungsglied (Fig.
13 und 14) darstellt. Der Subservomotor 144, der die übliche Hebeschraube
166
antreibt, bewegt auch die Mutter, die bei 142 drehbar am anderen Ende
des Ortscheits 366 befestigt ist. Der Mittelpunkt 370 des Ortscheits
ist drehbar durch eine gee#ignete'Verbinduhg 371 mit dem sich nicht drehenden
Teil derraumelscheibe verbuhden. Die Bewegung des Steuerknüppels 26 mit e,!4g!Dkuppelter
Kupplung 234 bringt das Potentiometür 332 aus dein Gleichgewicht, so daß
dem Subservoniofor der autt#matischen' Steuerung eine Spannu Ü g. und eine,
Signalkombin ation zugeführt wird, deren Größe, im Verhältnis zum Wert der Knüppelbbwegung
durch die Enipfindlichkeitseinstellung bei 374 gesteuert wiid. Bei richtiger Steuerung
sollte diese Spannung gerade groß genug sein, um die sich ergebende Ausgangsleitung
der Subservomotorkombination und die methanisdhe Zuführung am anderen Ende, des
Ortscheits 366 auszugleichen, sö daß die k6mbinierte Ausgangsleistung, die
auf das Differentialsystem einwirkt, unverändert bleibt.
-
Neben dieser teilweisen Steuergefühlanordnung mit angespannter Feder
sieht das System auch vollfunktionierende Steuergefühlanordnung (Fig.
15) vor.
-
Hierbei wird die Feder 352 sofort zusammengepreßt, weiin der
Spielausgleicherschieber 211 bewegt wird, und es Wiid ein Nachführungspotentiometer
390
mit dem KreisdIgerät gekoppelt, dessen Stromkreis direkt vömi- Steüerknüppcl
betätigt wird. Wenn bei feststehendem Steuerknüpp#I ein Abweichüngssignal auftritt,
sorgt der Servorhotor 222 daher für eine Beri,chtigung, die vom Nachführungstransformator
181
begrenzt wird. Da diese Berichtigung eine proportionale Zusämmenpressung
der Feder 352 ergibt, ist eine zur Berichtigung proportionale Kraft im Knüppel
26
fühlbar. Bei mechanischer Auslenkung des Knüppels bewegt sich das Nachführungspotentiometer
380, bis eine genügende Spannung anliegt, wodurch der Motor in eine Stellung
gebracht wird, die der Mittelstelhing der Feder 352 entspricht, wobei auch
keine Kraft auf Grund des ursprünglichen Abweichungssignals mehr im Steuerknüppel
vorhanden ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, Berichtigungen du-rch Kräfte
zur Ruderfläche zu bringen, die nur durch die Kapazität des hydraulischen Arbeitskolbens
begrenzt sind und wobei zu gleicher 2teit die Kräfte begi,-nzt werden, die den Steueiknüppe,1
um einen Wert bewegen, der unabhängig vom Arbeitskelben und gleich der von der Feder
352 festgelegten Kraftabgabe ist.