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Bodenschulungsgerät für die Ausbildung von Hubschrauberpiloten Die
Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen
Bodenschulungsgerätes für die Ausbildung von Hubschrauberpiloten.
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Im Gegensatz zu einigen bekannten Bodenschulungsgeräten, mit denen
die bei Steuermanövern auftretenden Bewegungen des Flugzeuges dem Flugschüler elektronisch
nachgeahmt und durch Anzeigeinstrumente oder optische Darstellungen nahegebracht
werden, wird in der Hauptpatentanmeldung ein an sich flugfähiges Gerät verwendet,
das an den Boden gefesselt bleibt und sich geringfügig vom Boden abheben kann.
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Es sind Bodenschulungsgeräte bekannt, bei denen ein kleiner einrotoriger
Hubschrauber mit Motor auf einem Drehgestell montiert ist. über das Drehgestell
und über ein auf ihm angeordnetes Parallelogrammgestänge kann der Hubschrauber Drehbewegungen
um seine Hochachse und außerdem Höhenbewegungen ausführen. Auf diese Weise wird
in bestimmten Grenzen ein Flug vorgetäuscht.
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Es ist auch bekannt, bei einem Bodenschulungsgerät den Hubschrauber
auf einem Schwimmer anzuordnen, der durch seine kalottenartige Ausbildung Bewegungen
nach allen Seiten zuläßt, also auch um die Längs- und Querachse, sowie eine horizontale
Bewegung des gesamten Gerätes samt Schwimmer auf der Wasseroberfläche ermöglicht.
Hiermit können auch die den Freiheitsgraden eines Hubschraubers entsprechenden Bewegungsmöglichkeiten
des Schulungsgerätes wahlweise begrenzt werden, etwa durch Anschläge bzw. Sperrstifte
oder durch Bremseinrichtungen.
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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 Bewegungsmöglichkeiten bzw. zur Dämpfung der Stöße beim Niedergehen.
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Alle bisher bekannten Geräte, die eine Hubschrauberattrappe mit einem
angetriebenen Drehflügelsystem verwenden, erfüllen aber die an ein Schulungsgerät
zu stellenden Anforderungen nur in beschränktem Umfang. Einer ihrer Nachteile liegt
darin, daß wegen des mechanischen Rotorantriebes ein komplizierter Drehmomentenausgleich
mit dem empfindlichen und hohen Dauerbeanspruchungen unterworfenen Heckrotor erforderlich
ist. Die Ausbildung des Flugschülers ist dabei beträchtlich erschwert, denn die
Bedienung des Heckrotors nimmt einen großen Anteil der Aufmerksamkeit des Flugschülers
in Anspruch. Darüber hinaus kann bei den bekannten Geräten der Hubschrauber in seinem
wesentlichen Verhalten, nämlich seine dynamische Unstabilität im Schwebeflug, durch
die Verwendung der Parallelführung auf dem Drehgestell überhaupt nicht nachgeahmt
werden. Da dieses Verhalten im Schwebeflug jedoch für die Vermittlung eines natürlichen
Fluggefühles wichtig ist, stellt das Fehlen dieses wichtigen Ausbildungsteiles einen
Mangel dar.
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Diesen Mangel auszugleichen, war Aufgabe der Hauptpatentanmeldung,
wobei es von Schulungsgeräten ausgeht, die ein angetriebenes Drehflügelsystem und
einen Führerstand mit den erforderlichen Bedienungs- und Steuereinrichtungen enthalten.
Das Bodenschulungsgerät nach der Hauptpatentanmeldung ist zwar als flugfähiges Gerät
ausgebildet, wird jedoch am Boden durch ein in seinem Schwerpunkt aufgehängtes lockeres
Seil gefesselt. Da das Bodenschulungsgerät kein eigenes Triebwerk besitzt, erfolgt
der Rotorantrieb durch Strahlreaktion, wobei für den Strahlantrieb Preßluft verwendet
wird, die von einer getrennt angeordneten, bodenfesten oder fahrbaren Kompressoranlage
geliefert wird. Durch den gewählten Kaltreaktionsantrieb entfällt nicht nur das
eigene Triebwerk für das Schulungsgerät, sondern es werden auch alle einem Verschleiß
unterworfenen Verbindungsteile erübrigt. Vor allen Dingen wird der empfindliche
Heckrotor überflüssig. Bei der Schulung kann sich der Flugschüler auf die wesentlichste
Aufgabe, nämlich auf den Ausgleich der dynamischen Unstabilität, konzentrieren.
Da
bei einem Schulungsgerät nach der Hauptpatentanmeldung kein Drehmomentenausgleich
erforderlich ist, kann sich der Pilot, wenn. er später auf einen mechanisch angetriebenen
Hubschrauber mit Heckrotor gesetzt wird, erst im Flugzeug mit dem Drehmomentenausgleich
vertraut machen. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das Bodenschulungsgerät
nach der Hauptpatentanmeldung so weiterzubilden, daß der Flugschüler nicht nur für
einen Reaktionshubschrauber alle vorkommenden Flugzustände kennenlernt, sondern
daß er bei Bedarf auch den beim mechanisch angetriebenen Hubschrauber erforderlichen
Drehmomentenausgleich üben kann. Erfindungsgemäß enthält das Bodenschulungsgerät
eine zusätzliche im Heck eingebaute und wahlweise einschaltbare Düsenanordnung,
die von einem Teil der Antriebsgase gespeist wird, wobei der Schub der Düsenanordnung
die im Drehmomentengleichgewicht eines Hubschraubers auftretenden Störungen nachbildet.
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Bei einem mechanisch angetriebenen Hubschrauber mit Heckrotor wird
das Gleichgewicht zwischen Rotorrückdrehmoment und Heckrotorausgleichsmoment gestört,
wenn sich die Antriebsleistung ändert. Der Hubschrauber will sich im entgegengesetzten
Sinn der Rotation drehen, wenn die Leistung gesteigert wird. Durch die vorgeschlagene
Düsenanordnung wird nun auch bei dem vorliegenden Bodenschulungsgerät ein Moment
eingeführt, das die Unvollkommenheiten des Momentengleichgewichtes nachbildet und
das auf irgendeine Weise wieder ausgeglichen werden muß. Wie schon in der Hauptpatentanmeldung
ausgeführt wurde, kann zur Seitensteuerung eine kleine Luftschraube im Schulungsgerät
vorgesehen sein, die beispielsweise von einem kleinen Elektromotor angetrieben wird.
Über diese Luftschraube kann das Momentengleichgewicht wieder hergestellt werden.
Vorteilhafterweise wird jedoch, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben ist, zum
Ausgleich eine Steuerdüse im Heck vorgesehen, deren Strahlaustrittsrichtung verstellbar
ist.
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Die Erfindung ermöglicht demnach mit ein und demselben Schulungsgerät
die Ausbildung an Reaktionshubschraubern und auch die durch den Drehmomentenausgleich
erschwerte Ausbildung an mechanisch angetriebenen Hubschraubern durchzuführen, so
daß das Schulungsgerät universell einsetzbar ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Bodenschulungsgerätes ist in der Zeichnung
dargestellt.
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Das Bodenschulungsgerät besteht aus einem Rumpf 1, einem Dreibeinlandegestell
2 und einem Leitwerksträger 3. Am Rotorkopf 4 sind die Rotorblätter
5 angeordnet, die an ihren äußeren Enden die nicht näher dargestellten Austrittsdüsen
für das Antriebsgas tragen. Am Rumpf ist ein Sitz 8 für den Piloten befestigt.
Zu den Steuerungseinrichtungen gehören die Pedale 6 und die Steuerhebel 7 und 7'.
Durch ein im Schwerpunkt befestigtes Seil 19 ist das Schulungsgerät an den Boden
gefesselt. Die Zufuhr des Antriebsgases erfolgt über eine Rohr- bzw. Schlauchverbindung
9, wobei von einer Verteilungsstelle 20 aus das Gas über zwei Schläuche 10 den Rotorblättern
zugeführt wird. Außerdem führt von der Verteilerstelle 20 eine Leitung
11 zum Heck, an die eine Stördüse 13 angeschlossen ist. Diese Düse
ist etwa in Höhe des Heckrotorzentrums eines größenmäßig entsprechenden mechanisch
angetriebenen Hubschraubers angeordnet. Die Strahlaustrittsrichtung der Stördüse
13 fällt mit dem Drehsinn der Rotorbewegung zusammen. Die Stördüse selbst ist so
eingebaut, daß sie während des Betriebes in ihrer Lage nicht verstellbar ist. Bläst
die Stördüse 13 im Drehsinn der Rotorbewegung aus, wird durch die einstellbare Strahlstärke
und den Hebelarm zum Schwerpunkt ein Moment eingeführt, das dem Störbetrag des Rückdrehmomentes
eines mechanisch angetriebenen Hubschraubers entspricht. An die zum Heck führende
Leitung 11 ist außerdem eine verschwenkbare Steuerdüse 12 angeschlossen. Diese Steuerdüse
ist um die Achse 17 verschwenkbar und über einen Seilzug 10 an die Seitenruderpedale
6 angeschlossen, so daß die Strahlaustrittsrichtung der Steuerdüse 12 während
des Betriebes durch Betätigung der selben Steuerpedale verändert werden kann.
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Bei abgeschalteter Düsenanordnung kann mit dem Bodenschulungsgerät
die Ausbildung für Reaktionshubschrauber durchgeführt werden. Ist dagegen die Düsenanordnung
eingeschaltet, so wird das Verhalten eines mechanisch angetriebenen Hubschraubers
nachgebildet. Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, daß die Düsenanordnung
erst nach Überschreiten einer bestimmten eingestellten Antriebsleistung wirksam
wird, z. B. erst dann, wenn so viel Leistung zugeführt wird, daß das Schulungsgerät
sich vom Boden abhebt.
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Bei einer Leistungssteigerung durch erhöhte Zufuhr des Antriebsgases
zu den Rotorblättern wird zusätzlich auch Gas bzw. Luft aus der Stördüse 13 im Sinne
der Rotordrehung ausgeblasen. Das Schulungsgerät will sich daher im entgegengesetzten
Sinne des Rotors drehen, und der Pilot muß diese Drehung durch eine Steuermaßnahme
wieder ausgleichen. Entsprechend den Steuereingriffen beim mechanisch angetriebenen
Hubschrauber, wobei durch Betätigung der Seitenruderpedale der Heckrotor beeinflußt
wird, wird beim Schulungsgerät zur Herstellung des Momentengleichgewichtes über
Pedalbetätigung die Steuerdüse 12 verschwenkt. Außerdem trachtet der Stördüsenschub,
den Rotor seitlich abzuschieben, genau wie es auch der Heckrotor tut.
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Nimmt man einen ausgeglichenen Zustand zwischen dem durch die Stördüse
eingeführten Moment und dem durch die Steuerdüse 12 erzeugten Gegenmoment an, so
würde eine Leistungssteigerung durch vermehrte Zufuhr von Antriebsgas keine Änderung
des Momentengleichgewichtes mit sich bringen, da sowohl Stördüse 13 als auch Steuerdüse
12 gleichermaßen durch die Änderung beeinflußt würden. Das Schulungsgerät würde
demzufolge im ausgeglichenen Zustand verbleiben. Aus diesem Grunde ist bei der Stördüse
13 ein Ventil als Regeleinrichtung 16 eingebaut. Diese Regeleinrichtung öffnet oder
schließt die Stördüse mehr oder weniger stark, je nach den vom Piloten durchgeführten
Steuermanövern, die bei einem mechanisch angetriebenen Hubschrauber das Rückdrehmoment
verändern würden. Im Ausführungsbeispiel ist eine Verbindung mit dem Gashebel vorgesehen,
wobei durch Verdrehung des Handgriffes 7 in der üblichen Weise die Gaszufuhr geregelt
wird. Die vom Gashebel beeinflußte Einrichtung 14 verändert über die Verbindung
15, die hier stark vereinfacht als strichpunktierte Linie eingezeichnet ist, die
Stellung der Regeleinrichtung 16. In ähnlicher
Weise kann selbstverständlich
die Regeleinrichtung 16 auch mit anderen Steuerungseinrichtungen des Hubschraubers,
beispielsweise für den Anstellwinkel, gekoppelt sein. Würde durch Verstellung des
Gashebels eine Leistungsänderung am Rotor eingeleitet werden, so würde gleichzeitig
durch die Regeleinrichtung 16 der Gleichgewichtszustand zwischen Stördüse
13 und Steuerdüse 12 gestört werden, so daß der Pilot durch Betätigung der Seitenruderpedale
6 das in Erscheinung tretende Störmoment wieder ausgleichen müßte.