DE1254976B - Hydraulischer Steuerkraftsimulator fuer ein Flugzeug - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4507WW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 64 c

Deutsche Kl.: 62b-16/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 254 976
H47457XI/62b
20. November 1962
23. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerkraftsimulator für ein Flugzeug mit einer zur Trimmung des Flugzeugs verstellbaren Schwanzflosse. Der Zweck eines solchen Simulators ist, die auf die Steuersäule des Flugzeugs wirkenden Steuerkräfte nachzuahmen. Diese Kräfte sind abhängig von den aerodynamischen Kräften auf die jeweiligen Steuerflächen des Flugzeugs. Unter idealen Bedingungen soll der Änderungsbetrag der Steuerkräfte bei Verstellung der Steuerflächen bei allen Flugbedingungen und Flugzeugbelastungen direkt proportional zur Wirksamkeit der Steuerflächen sein. Im Fall von Transportflugzeugen, die weiten Beladungsschwankungen unterworfen sind und deren Schwerpunkt dementsprechend verschieden ist, besteht jedoch kein eindeutiger Zusammenhang mit Flugzeuggeschwindigkeit, Flughöhe, Mach-Zahl und anderen Faktoren, die dieses Ideal ohne ziemlich große Fehler zu erfüllen gestatten. Unabhängig davon ist bekannt, daß die Trimmlage der Schwanzflosse von der Lage des Schwerpunkts des Flugzeugs abhängig ist.

Es ist daher sinnvoll, die auf die Steuersäule wirkenden Kräfte so verlaufen zu lassen, wie dies einer etwaigen Änderung der Schwerpunktlage entspricht.

Der erfindungsgemäße hydraulische Steuerkraftsimulator für ein Flugzeug mit einer zur Trimmung verstellbaren Schwanzflosse und einer Steuersäule zur Einstellung eines Höhenruders an der Schwanzflosse und mit einem Steuermechanismus, der auf die Steuersäule eine der Bewegung der Steuersäule entgegengesetzte hydraulische Steuerkraft ausübt, die mit der Verstellung der Schwanzflosse aus deren Neutralstellung zunimmt, ist daher dadurch gekennzeichnet, daß die Schwanzflosse über eine Einrichtung den Steuermechanismus derart verstellt, daß die von dem Steuermechanismus auf die Steuersäule ausgeübte Steuerkraft bei einem bestimmten, vom Staudruck abhängigen Verstellmaß der Schwanzflosse plötzlich abnimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt graphisch die Beziehung zwischen der Steuerkraft P und der Winkelverstellung D der Schwanzflosse;

F i g. 2 zeigt schematisch den vollständigen Simulator;

F i g. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Steuermechanismus des Simulators.

In der Darstellung der F i g. 2 ist eine Schwanzflosse 10 dargestellt, die mittels eines üblichen Steuermechanismus in Bezug zum Rumpf des Flugzeugs um eine Achse 11 verstellbar ist, um die Trimmung des

Hydraulischer Steuerkraftsimulator
für ein Flugzeug

Anmelder:

H. M. Hobson Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Roy Westbury, Bridgnorth, Shropshire;

Stanley George Glaze, Brierly Hill, Staffordshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 24. November 1961 (42187)

Flugzeugs zu ändern. Das Höhenruder 12 ist in Bezug zur Schwanzflosse 10 veränderbar durch eine mechanische Verbindung 13, die mit der Steuersäule 14 verbunden ist, die durch ein Gelenk 20 am Flugzeugrumpf angelenkt ist.

Der Simulator weist einen Steuermechanismus 15 auf, der im einzelnen in F i g. 3 dargestellt ist. Dieser beaufschlagt über eine Leitung 16 einen Hubzylinder 17 mit einer hydraulischen Steuerkraft P, die sich mit der Verschiebung D der Schwanzflosse 10 aus ihrer Neutralstellung ändert. Der Hubzylinder 17 ist durch ein Gelenk 18 am Flugzeugrumpf angelenkt. Er enthält einen Kolben 19, dessen Kolbenstange 21 durch ein Gelenk 22 an die Steuersäule 14 angelenkt ist. Der Steuermechanismus 15 wird mittels eines Gestänges 123 in Übereinstimmung mit Änderungen in der Lage der Schwanzflosse 10 eingestellt.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, hängt die Steuerkraft P linear von D ab. Dies zeigt die Linie q 0. Der Gradient ändert sich jedoch bei bestimmten Werten

von D an den Punkten 1, 2, 3 und max sprunghaft. Der Anstieg von P bei Zunahme von D verringert sich dann, wie durch die Linien q\, q2, q3 und q max er-

709 689/116

sichtlich. Die Beziehung zwischen P und D ist daher durch die lineare Gleichung P = kD definiert, wobei k ein Parameter ist, der von D und q abhängt.

Der Steuermechanismus 15 (F i g. 3) weist ein Gehäuse 23 auf, das in eine obere und eine untere Kammer 24 bzw. 25 durch eine Membran 26 unterteilt ist. Die Membran 26 ist über eine flexible Dichtung 27 mit einem Steuerstab 28 verbunden, der ein Steuerventil 31 betätigt, das den hydraulischen Druck in der Leitung 16 steuert. Der Gesamtdruck Pt wird der Kammer 25 durch einen Einlaß 29 zugeführt. Der statische Druck P₈ wird der Kammer 24 durch einen Einlaß 30 zugeführt. Ein Sicherheitsventil 32 für den Fall des Versagens liegt zwischen dem Stab 28 und dem Ventil 31. Federn 33, 34 liegen zwischen dem Gehäuse 23 und Widerlagern 35, 36, die an dem Stab 28 befestigt sind. Eine Feder 37 drückt gegen die Unterseite und eine Feder 38 auf die Oberseite der Membran 26. Eine Feder 39 drückt auf das obere Ende des Stabs 28. Eine Nockenwelle 40, die mittels des Gestänges 123 (F i g. 2) in Abhängigkeit von der Verschiebung D der Schwanzflosse aus ihrer Neutralstellung drehbar ist, trägt einen Nocken 41, der die Spannung der Feder 39 einstellt, während zwei Nocken 42 von gleichem Profil die Spannung der Feder 38 einstellen. Wenn D zunimmt, erhöhen die Nocken die Spannung der Feder 39 und verringern die Spannung der Feder 38.

Das Ventil 31 nimmt normalerweise eine Neutralstellung ein, bei der die hydraulische Steuerkraft P, die auf seiner Unterseite einwirkt, im Gleichgewicht mit der Last steht, die in Richtung nach unten auf das Ventil wirkt. Wird die Abwärtsbelastung erhöht, bewegt sich das Ventil 31 nach unten und verbindet die Leitung 16 mit einem Druckflüssigkeitseinlaß 43. Dadurch steigt der Druck auf einen Wert an, der wieder im Gleichgewicht mit der Abwärtslast steht und das Ventil 31 in seine Neutralstellung zurückbringt. Bei Abnahme der Abwärtslast bewegt sich das Ventil 31 nach oben und verbindet die Leitung 16 mit einer Auslaßleitung 44. Der Druck fällt dann auf einen Wert ab, der im Gleichgewicht mit der verringerten Abwärtslast steht. Bei kleinen Werten von q wird die Membran 26 gegen einen Anschlag 144 am Gehäuse 23 gehalten. Die Abwärtsbelastung des Ventils 31 ist dann durch die Feder 39 bestimmt. Das Ventil ist von der Belastung der Membran 26 und der Feder 38 befreit. Wenn die Verschiebung D der Schwanzflosse erhöht wird, erhöht sich auch der Druck auf die Feder 39, und P steigt progressiv mit D an, wie durch die Linie ^O in F i g. 1 angedeutet.

Der Druck der Feder 38 verringert sich, wenn D sich erhöht. Erreicht q einen Wert, der ausreicht, um die Kraft der Feder 38 zu überwinden — dieser Wert ist größer, je geringer der Wert von D ist —, so wird die Membran 26 angehoben und gelangt in Kontakt mit

einem Anschlag 45, der am oberen Ende des Stabes 28 angebracht ist. Der Stab erfährt dann eine Abwärtsbelastung durch die Feder 39. Wenn der Druck der Feder 38 bei weiterer Zunahme von D verringert wird, ist jedoch der Änderungsbetrag von P in Abhängigkeit von der Bewegung der Schwanzflosse verringert, und der Zusammenhang zwischen P und D folgt der jeweiligen Linie q\, qi usw. von F i g. 1.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Steuerkraftsimulator für ein Flugzeug mit einer zur Trimmung verstellbaren Schwanzflosse und einer Steuersäule zur Einstellung eines Höhenruders an der Schwanzflosse und mit einem Steuermechanismus, der auf die Steuersäule eine der Bewegung der Steuersäule entgegengesetzte hydraulische Steuerkraft ausübt, die mit der Verstellung der Schwanzflosse aus deren Neutralstellung zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwanzflosse (10) über eine Einrichtung (40) den Steuermechanismus (15) derart verstellt, daß die vom Steuermechanismus auf die Steuersäule (14) ausgeübte Steuerkraft bei einem bestimmten, vom Staudruck (q) abhängigen Verstellmaß (D) der Schwanzflosse plötzlich abnimmt.

2. Simulator nach Anspruch 1, wobei der Steuermechanismus einen hydraulischen Hubzylinder aufweist, dessen Kolben mit der Steuersäule verbunden ist, wobei die eine Kolbenseite der hydraulischen Steuerkraft und die andere Kolbenseite der Kraft einer Feder ausgesetzt ist, und ein Steuerventil vorgesehen ist, das die hydraulische Kraft steuert und gleich der Federkraft hält und mit dem Steuerventil eine Membran verbunden ist, die auf einer Seite dem Staudruck ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schwanzflosse betätigte Einrichtung (40) Nocken (41, 42) aufweist, die die Spannung einer ersten, auf das Steuerventil (31) wirkenden Feder (39) erhöhen und die Spannung einer zweiten, auf die Membran (26) wirkenden Feder (38) verringern, wenn das Verstellmaß (D) der Schwanzflosse zunimmt, und daß die Membran (26) sich von einem Anschlag (144) zu einem anderen Anschlag (45) bewegt, wenn der Staudruck einen Wert erreicht, der hinreichend ist, um die Kraft der zweiten Feder (38) zu überwinden, so daß die Kraft dieser Feder (38) auf das Steuerventil einwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 746 809, 959 622,
851;

Britische Patentschriften Nr. 771 623, 780 668,
788 608.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen