DE1187936B

DE1187936B - Aviation training device for the training of helicopter pilots

Info

Publication number: DE1187936B
Application number: DED34575A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Peter Dornier; Dr-Ing Theodor Laufer
Original assignee: Dornier Werke GmbH
Current assignee: Dornier Werke GmbH
Priority date: 1960-10-21
Filing date: 1960-10-21
Publication date: 1965-02-25

Description

Fliegerschulungsgerät für die Ausbildung von Hubschrauberpiloten Die Erfindung behandelt einFliegerschulungsgerät, das zur Ausbildung von Hubschrauberpiloten dient und mit einem antreibbaren Drehfiügelsystem sowie einem Führerstand, der die Bedienungs- und Steuereinrichtungen enthält, ausgerüstet ist.Aviation training device for the training of helicopter pilots The Invention relates to a flight training device used for training helicopter pilots serves and with a drivable rotating wing system and a driver's cab that controls the Contains operating and control devices, is equipped.

Das Fliegen von Hubschraubern wird gegenüber dem Starrfiügler dadurch erschwert, daß ein Drehflügel-Luftfahrzeug dynamisch unstabil wird, sobald die Vorwärtsgeschwindigkeit unter einen gewissen Mindestwert absinkt. Diese Schwierigkeit erfordert naturgemäß auch eine weit höhere Einschulungszeit für Hubschrauberpiloten.The flying of helicopters becomes compared to the rigid wing makes it difficult for a rotary wing aircraft to become dynamically unstable as soon as the forward speed is reached drops below a certain minimum value. This difficulty naturally requires also a much longer training period for helicopter pilots.

Es sind eine Reihe von Fliegerschulungsgeräten bekanntgeworden, die den Flugschüler mit der Führung von Hubschraubern vertraut machen sollen, wobei die Geräte auf dem Boden angeordnet sind und die Flugzustände auf irgendeine Art übermittelt bzw. nachgeahmt werden. Es wurden Geräte entwikkelt, die in einer Flugzeugkanzel Steuereinrichtungen von Hubschraubern enthalten, wobei Anzeigeeinrichtungen das durch die Steuerbewegung hervorgerufene Verhalten des Flugzeuges dem Flugschüler anzeigen. Hierfür werden meist elektronische Einrichtungen verwendet, die nicht nur den Ausschlag der Anzeigeinstrumente beeinflussen, sondern auch über optische Mittel auf einem Bildschirm den durch die Steuerbewegungen veränderten Anblick des Flugfeldes vermitteln. Diese Schulungsgeräte haben aber den Nachteil, daß sie dem Schüler kein eigentliches Fluggefühl vermitteln.A number of aviation training devices have become known that to familiarize the trainee pilot with the operation of helicopters, whereby the devices are arranged on the ground and the flight conditions in some way transmitted or imitated. Devices were developed that were installed in an aircraft cockpit Contain control devices of helicopters, with display devices the behavior of the aircraft caused by the control movement to the trainee pilot Show. Electronic devices are mostly used for this, which are not only influence the deflection of the display instruments, but also via optical ones Means on a screen the changed view of the steering movements Convey the airfield. These training devices have the disadvantage that they are the Do not give students a real feeling of flight.

Ein anderes bekanntes Bodenübungsgerät für die Ausbildung von Hubschrauberpiloten enthält einen kleinen einrotorigen Hubschrauber mit Motor und ist auf einem Drehgestell montiert. Über das Drehgestell und ein auf ihm angeordnetes Parallelogramm kann der Hubschrauber Drehbewegungen um seine Hochachse und Höhenbewegungen ausführen. Es wird auf diese Weise in bestimmten Grenzen ein Flug vorgetäuscht. Bei einer Weiterbildung dieses Bodenschulungsgerätes ist der Hubschrauber auf einem Schwimmer angeordnet, der durch seine kalottenförmige Ausbildung Bewegungen nach allen Seiten zuläßt, also auch um die Längs- und Querachse, sowie eine Horizontalbewegung des gesamten Gerätes samt Schwimmer auf der Wasseroberfläche ermöglicht. Gegebenenfalls können auch noch die den Freiheitsgraden eines Hubschraubers entsprechenden Bewegungsmöglichkeiten des Schulungsgerätes wahlweise begrenzt oder gesperrt werden. Beispielsweise wird das Schulungsgerät zur Sperrung der horizontalen Bewegungsmöglichkeiten auf ein ortsfestes Drehgestell montiert. Zur Begrenzung der vertikalen Bewegungsmöglichkeiten dienen verstellbareelastische Anschläge bzw. Sperrstifte. Für die Begrenzung der Drehbewegungen ist eine feststellbare Bremse vorgesehen.Another well-known ground training device for training helicopter pilots contains a small single-rotor helicopter with an engine and is on a bogie assembled. About the bogie and a parallelogram arranged on it can the helicopter can perform rotary movements around its vertical axis and vertical movements. In this way, a flight is simulated within certain limits. For further training this ground training device, the helicopter is arranged on a float, which allows movements in all directions due to its dome-shaped design, thus also around the longitudinal and transverse axis, as well as a horizontal movement of the whole Device including float on the water surface. If necessary, can also the possibilities of movement corresponding to the degrees of freedom of a helicopter of the training device can optionally be limited or blocked. For example, will the training device for blocking the horizontal movement possibilities on fixed bogie mounted. To limit the vertical movement possibilities adjustable elastic stops or locking pins are used. For limiting the A lockable brake is provided for rotational movements.

Eine andere bekannte Ausbildungsform, die ebenfalls aus einer Hubschrauberattrappe und einem damit verbundenen Schwimmkörper besteht, sieht vor, den Hubschrauber und Schwimmkörper durch ein teleskopartig ausgebildetes Führungsrohr miteinander zu verbinden. Bei diesem Gerät dient das Führungsrohr gleichzeitig zur Begrenzung der vertikalen Bewegungsmöglichkeitbzw. zur Dämpfung der Stöße beim Niedergehen. Gegenüber dem Schulungsgerät mit fester Anordnung auf einem Schwimmkörper hat man dabei den Vorteil, daß Drehbewegungen um die senkrechte Achse ausgeführt werden können, ohne den gesamten Schwimmkörper mitnehmen zu müssen.Another well-known form of training, which also comes from a helicopter adviser and an associated float, provides for the helicopter and Floating bodies together through a telescopic guide tube associate. With this device, the guide tube also serves to limit the vertical movement or to dampen the shocks when going down. Opposite to the training device with a fixed arrangement on a float one has the Advantage that rotary movements around the vertical axis can be carried out without Having to take the entire float with you.

All diese bekannten Geräte genügen den an ein Schulungsgerät zu stellenden Anforderungen nicht oder nur in beschränktem Umfang. Die elektronischen Simulatoren sind sehr kompliziert und vermitteln dem Flugschüler nicht das Gefühl des eigentlichen Fliegens. Bei den anderen Geräten, die eine Hubschrauberattrappe mit einemangetriebenenDrehflügelsystem verwenden, kommt man den obengenannten Anforderungen wohl etwas näher, doch weisen auch sie verschiedene Nachteile auf. Einerseits ist bei ihnen wegen des mechanischen Rotorantriebes ein komplizierter Drehmomentenausgleich mit dem empfindlichen und hohen Dauerbeanspruchungen unterworfenen Heckrotor erforderlich, der einen großen Teil der Aufmerksamkeit des Flugschülers in Anspruch nimmt. Außerdem wird der Hubschrauber in seinem wesentlichen Verhalten, nämlich der eingangs erwähnten dynamischen Unstabilität, durch die Verwendung der Parallelführung auf dem Drehgestell überhaupt nicht nachgeahmt, obgleich gerade dieses Verhalten für die Vermittlung eines natürlichen Fluggefühls wichtig wäre.All of these known devices are sufficient for those to be placed on a training device Requirements not or only to a limited extent. The electronic simulators are very complicated and do not give the student pilot the feeling of the real thing Flying. For the other devices, a helicopter adviser with a powered rotating wing system use, one comes a little closer to the above requirements, but wise they also have various disadvantages. On the one hand it is with them because of the mechanical Rotor drive a complex torque compensation with the sensitive and A tail rotor subject to high continuous loads is required, which has a large Takes part of the student's attention. Also, the helicopter will in its essential behavior, namely the dynamic instability mentioned at the beginning, not imitated at all by using the parallel guide on the bogie, although just this Behavior for imparting a natural Feeling of flight would be important.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Bodenschulungsgeräten für die Ausbildung von Hubschrauberpiloten diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung geht dabei von den obengenannten Schulungsgeräten aus, die ein angetriebenes' Drehflügelsystem und einen Führerstand mit den erforderlichen Bedienungs- und Steuereinrichtungen enthalten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen an sich flugfähigen Hubschrauber ohne Triebwerk, der mit dem Boden durch ein in seinem Schwerpunkt aufgehängtes lokkeres Seil gefesselt ist und dessen Rotorblätter durch Strahlreaktion angetrieben werden, wobei das für den $trahlantrieb benötigte Medium in an sich bekannter Weise von einer vom Gerät getrennten Anlage geliefert wird. Der Einsatz des Schulungsgerätes ist dabei nicht von einem ortsfest im Boden eingebauten Kompressor abhängig, sondern es kann ebensogut eine fahrbare Kompressoranlage Verwendung finden.The object of the invention is in ground training devices for training by helicopter pilots to avoid these disadvantages. The invention is based on the above-mentioned training devices, which have a powered 'rotary vane system and a driver's cab with the necessary operating and control equipment contain. The object is achieved according to the invention by an inherently airworthy one Engineless helicopter that is suspended to the ground by a in its center of gravity loose rope is tied and its rotor blades are driven by jet reaction the medium required for the jet drive in a manner known per se is supplied by a system that is separate from the device. The use of the training device does not depend on a compressor built into the ground, but rather a mobile compressor system can just as well be used.

Durch diese Ausbildung wird bis zum Wirksamwerden der Fesselung ein völlig freier Flug des Gerätes erreicht und dem Flugschüler ein richtiges Fluggefühl vermittelt. Der Rotorantrieb durch Strahlreaktion macht den bei den bekannten Übungsgeräten erforderlichen Drehmomentenausgleich überflüssig, so daß der Flugschüler sich nicht schon gleich zu Beginn seiner Ausbildung vor komplizierte Aufgaben gestellt sieht. Durch den Wegfall eines eigenen Triebwerkes für die Lieferung des Antriebsgases erhält man als weiteren Vorteil nicht nur eine Gewichtsersparnis und einen einfacheren Aufbau, sondern auch den Wegfall aller einem Verschleiß unterworfenen Elemente, die einer dauernden Wartung und Instandhaltung bedürfen. Die bodenfeste Anlage zur Lieferung des Antriebsgases ist demgegenüber viel wirtschaftlicher und ermöglicht überdies noch die gleichzeitige Versorgung mehrerer Übungsgeräte. Da es sich um ein an sich flugfähiges Gerät handelt, ist es möglich, nachträglich nach einer ersten Schulung am Boden den Flugschüler am selben Fluggerät weiter auszubilden und frei fliegen zu lassen. Zu diesem Zweck ist es sogar möglich, in das Übungsgerät nachträglich noch ein selbständiges Triebwerk einzubauen.Through this training, the bondage becomes effective completely free flight of the device is achieved and the trainee pilot has a real feeling of flight conveyed. The rotor drive by beam reaction makes that in the known exercise devices required torque compensation superfluous, so that the trainee pilot does not is faced with complex tasks right from the start of his training. By eliminating our own engine for supplying the drive gas As a further advantage, you not only get a weight saving and a simpler one Construction, but also the elimination of all elements subject to wear, that require constant maintenance and repair. The floor-mounted system for In contrast, delivery of the drive gas is much more economical and possible In addition, the simultaneous supply of several exercise devices. As it is It is an airworthy device in and of itself, it is possible to retrospectively after an initial Training on the ground to train the trainee pilot on the same aircraft and free to let fly. For this purpose it is even possible to add it to the exercise device afterwards still to install an independent engine.

Es ist zwar eine Anordnung bekannt, bei der eine eingebaute Preßluftstrahldüse von einem ortsfesten Preßluftbehälter über biegsame Schläuche versorgt wird. Doch handelt es sich hierbei um eine einfache Versuchsanordnung, die keinen Hinweis für die Ausbildung eines Hubschrauberübungsgerätes gibt. Bei dieser bekannten Versuchsanordnung ist eine ebene Sperrholzplatte von geringen Abmessungen, die auf einem vierbeinigen Stützgerüst ruht, eine Preßluftstrahldüse so eingebaut, daß der Preßluftstrahl senkrecht nach unten austritt. Durch Zufuhr von Preßluft aus dem ortsfesten Behälter über Schläuche und Austritt eines Luftstrahles aus der Düse senkrecht nach unten wird die Sperrholzplatte samt ihrer Belastung zu einer geringen Schwebehöhe emporgehoben. Eine Nachbildung verschiedener Fluglagen bzw. das Üben verschiedener Steuermaßnahmen mit den daraus sich ergebenden Rückwirkungen auf das Verhalten eines Hubschraubers ist mit der bekannten Anordnung nicht möglich.Although an arrangement is known in which a built-in compressed air jet nozzle is supplied by a stationary compressed air tank via flexible hoses. Indeed it concerns here a simple experimental arrangement, which no indication for the training of a helicopter training device gives. In this known experimental arrangement is a flat sheet of plywood of small dimensions that rests on a four-legged Support frame rests, a compressed air jet installed in such a way that the compressed air jet is vertical exits downwards. By supplying compressed air from the stationary container over Hoses and a jet of air exiting the nozzle vertically downwards the plywood sheet and its load are raised to a low floating height. A replica of different flight attitudes or the practice of different control measures with the resulting repercussions on the behavior of a helicopter is not possible with the known arrangement.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Fliegerschulungsgerätes dargestellt, wobei es sich um eine vereinfachte Darstellung eines normalen Einmannhubschraubers, der kein eigenes Triebwerk enthält, handelt.In the drawing is an embodiment of the pilot training device shown, which is a simplified representation of a normal one-man helicopter, which does not contain its own engine, acts.

Am Rumpf 1 ist ein Dreibeinlandegestell 2 bzw. 2' befestigt. Das Seitenleitwerk 4 wird von einem Leitwerksträger 3 getragen. Die Rotorblätter 5 enthalten in an sich bekannter Weise an ihren äußeren Enden nicht näher dargestellte Austrittsdüsen für den Reaktionsantrieb. Für die Steuerung des Hubschrauber-Schulungsgerätes sind Pedale 6 und Handgriffe oder Hebel 7 bzw. 7' vorgesehen, wobei die übrigen für die Steuerung notwendigen Teile nicht dargestellt sind. Vor dem Sitz des Flugschülers ist ein Instrumentenbrett 9 angeordnet.A tripod landing gear 2 or 2 'is attached to the fuselage 1. The vertical tail unit 4 is carried by a tail unit carrier 3. The rotor blades 5 contain, in a manner known per se, at their outer ends, not shown in detail, outlet nozzles for the reaction drive. For the control of the helicopter training device pedals 6 and handles or levers 7 and 7 'are provided, the other parts necessary for the control not being shown. An instrument panel 9 is arranged in front of the student's seat.

Das Medium für den Reaktionsbetrieb wird von einer bodenfesten Anlage 13, z. B. einer Kompressoranlage, geliefert und über Zuführungsleitungen 14 dem Schulungsgerät zugeführt. Die Zuführung der Preßluft zu den Rotoren erfolgt über biegsame Schläuche 12. Sobald die Rotorblätter angetrieben werden, hebt sich das Gerät vom Boden ab. Die Höhenbewegung ist jedoch durch ein Seil 15 oder ähnliche Einrichtungen, wie z. B. ein gelenkiges Gestänge, begrenzt und an den Boden gefesselt. Das Seil ist im Schwerpunkt des Hubschraubers aufgehängt, seine Länge hängt von der Landegestellkonstruktion ab und soll Flughöhen von wenigstens 0,5 m gestatten. Um dem Flugschüler die jeweilige Höhe des Flugzeuges anzuzeigen, ist eine besondere Bodenabtastvorrichtung vorgesehen, die aus einer federbelasteten Spule besteht, auf die ein Faden gewickelt ist, wobei das andere Ende des Fadens am Boden befestigt ist.The medium for the reaction operation is from a floor-mounted system 13, for. B. a compressor system, delivered and fed via feed lines 14 to the training device. The compressed air is supplied to the rotors via flexible hoses 12. As soon as the rotor blades are driven, the device lifts off the ground. The height movement is, however, by a rope 15 or similar devices, such as. B. an articulated linkage, limited and tied to the ground. The rope is suspended in the center of gravity of the helicopter, its length depends on the landing gear construction and should allow flight heights of at least 0.5 m. In order to show the flight student the current altitude of the aircraft, a special ground scanning device is provided, which consists of a spring-loaded spool on which a thread is wound, the other end of the thread being attached to the ground.

Zur Seitensteuerung dient das Seitenruder 4. Es wird über einen Diffusor 10 und eine Düse 11 von einem Luftstrahl beaufschlagt, der von der bodenfesten Anlage abgezweigt ist. Für diesen Zweck kann aber auch eine kleine Luftschraube vorgesehen sein, die beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Flugschüler kann mit diesem Gerät in allen beim wirklichen Flugbetrieb im Schwebeflug und im langsamen Vorwärtsflug vorkommenden Bewegungen und Fluglagen geschult werden und wird hierbei nicht mehr durch den Drehmomentenausgleich abgelenkt und kann sich auf die dynamische Unstabilität des Hubschraubers im Schwebeflug konzentrieren. Bei dem Fliegerschulungsgerät besteht eine Mikrofonverbindung zwischen Schüler und Fluglehrer, wodurch jederzeit Korrekturanweisungen an den Flugschüler übermittelt werden können.The rudder 4 is used for rudder control. It is controlled by a diffuser 10 and a nozzle 11 acted upon by an air jet from the floor-mounted system is branched off. A small propeller can also be used for this purpose be, which is driven, for example, by an electric motor. The student pilot can be used with this device in all real flight operations in hover and in movements and flight attitudes occurring in slow forward flight are trained and is no longer distracted by the torque compensation and can move focus on the dynamic instability of the helicopter in hover. The pilot training device has a microphone connection between the student and Flight instructor, whereby correction instructions are sent to the student pilot at any time can be.

Um Beschädigungen der die Preßluft zuführenden Rohr- bzw. Schlauchverbindungen 12 oder 14 zu vermeiden, müssen die Drehbewegungen des Schulungsgerätes entweder begrenzt werden, oder es müssen die Zuführungsleitungen in besonderer Weise so ausgebildet werden, daß auch Drehbewegungen des Schulungsgerätes von mehr als 360' möglich sind. Dies ist in an sich bekannter Weise durch drehbare Gelenke möglich.In order to avoid damage to the pipe or hose connections 12 or 14 supplying the compressed air, the rotational movements of the training device must either be limited, or the supply lines must be specially designed so that rotational movements of the training device of more than 360 'are possible . This is possible in a manner known per se by means of rotatable joints.

Das Antriebsmedium kann auch eine Vorwärmung erfahren, die in bekannter Art durch Verbrennung oder Wärmeaustausch erfolgen kann. Auch ist eine Brennstoffzufuhr zu den äußeren Düsen ohne weiteres möglich.The drive medium can also be preheated, which is known in the art Kind can be done by combustion or heat exchange. There is also a fuel supply to the outer nozzles easily possible.

Die Unstabilität des Hubschraubers kann in weitem Maße durch Änderung des Rotorblattträgheitsmomentes beeinflußt werden. Zu diesem Zweck werden an den Enden der Rotorblätter 5 einstellbare Schwungmassen 16 angebracht. Durch den gewählten Kaltreaktionsantrieb entfallen alle mechanischen, einem Verschleiß unterliegenden Elemente, wie Kupplungen und Getriebe. Das bodenfeste Kompressoraggregat hat praktisch eine unbegrenzte Lebensdauer, wobei sich als vorteilhaft auswirkt, daß von einer einzigen bodenfesten Kraftanlage mehrere Schulungsgeräte gleichzeitig versorgt werden können.The instability of the helicopter can be largely due to change the rotor blade moment of inertia can be influenced. For this purpose, the Ends of the rotor blades 5 adjustable centrifugal masses 16 attached. By the selected cold reaction drive eliminates all mechanical, wear and tear underlying elements such as clutches and gears. The floor-mounted compressor unit has a practically unlimited lifespan, whereby it is advantageous that from a single ground-mounted power plant several training devices at the same time can be supplied.

Das Fliegerschulungsgerät bietet außerdem noch den Vorteil der baukastenmäßigen Ausführung, so daß es als erster Schritt für einen flugfähigen Hubschrauber dienen kann, dem ein selbständiges Triebwerk 17 mit einem im Rumpf vorgesehenen Kraftstoffbehälter nachträglich zugeordnet wird. Man erhält dann einen voll flugfähigen Hubschrauber, dessen sämtliche Flugeigenschaften der Flugschüler bereits kennengelernt hat.The pilot training device also offers the advantage of being modular Execution so that it can serve as the first step for an airworthy helicopter can, to which an independent engine 17 with a fuel tank provided in the fuselage is subsequently assigned. You then get a fully airworthy helicopter, whose flight characteristics the student pilot has already got to know.

Claims

Claims: 1. Aviation training device for the training of helicopter pilots with a drivable rotating wing system and one the operating and control devices containing driver's cab, characterized by an airworthy helicopter per se without a power plant, which is suspended from the ground by a loose one suspended in its center of gravity Rope is tied and its rotor blades are driven by jet reaction, wherein the medium required for the jet propulsion in a known manner from is supplied to a system separate from the device.

2. Flight training device according to Claim 1, characterized by a rotational movement of the device that does not limit, known design of the pipe or pipe supplying the medium. Hose lines.

3. Aviation training device according to claim 1 and 2, characterized in that the Rotor blades are driven by compressed air, which is separated from the device by a Compressor unit is delivered.

4. Aviation training device according to the claims 1 to 3, characterized by central preheating of the compressed air supplied.

5. flight training device according to claims 1 to 4, characterized in that the side control is carried out by an air jet from the separate system branched off and applied to the rudder via a diffuser.

6. Aviation training device according to claims 1 to 5, characterized by a tactile device indicating the flight altitude, one wound on a spring-loaded coil and the other end has thread attached to the ground.

7. Aviation training device according to claims 1 to 6, characterized by additional adjustable flywheels which are attached to the ends of the rotor blades in order to influence their moments of inertia. Documents considered: German Patent No. 1030 687; U.S. Patent No. 2,885,792; French Patent No. 1227193; INTERAVIA magazine, issue 7/1955, p. 517 ff .; Issue 7/1958, p. 692 $. Older patents considered: German Patent No. 11111031.