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Steuereinrichtung für Luftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung
für Luftfahrzeuge, insbesondere für senkrecht startende und landende Flugzeuge,
bei der verschiedene Steuersysteme über einen Differentialhebel auf ein das Steuerorgan
betätigendes Glied wirken, wobei der Differentialhebel um einen ersten Drehpunkt,
dessen Lage durch den Handsteuerausschlag und/oder einen Trimmotor bestimmt ist,
und einen zweiten Drehpunkt, dessen Lage durch den Flugregler bestimmt ist, schwenkbar
ist.
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Bei der Steuerung von Flugzeugen ist es wünschenswert, daß der Flugregler
auch während der Betätigung des Handsteuers eingeschaltet bleiben kann. Dem Piloten
ist es denn möglich, die Steuerung des Flugzeuges mit dem Handsteuer bei eingeschaltetem
und bei ausgeschaltetem Flugregler durchzuführen. Weiterhin ist es erforderlich,
daß bei Ausfall des Flugreglers das Flugzeug ohne ihn von Hand stabilisiert und
gesteuert werden kann.
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Bekannt ist eine Steuereinrichtung für kombinierte Hand- und automatische
Steuerung, bei der eine Ruderfläche über einen ersten Steuerkanal durch ein Handsteuer
oder auch durch einen Flugregler und weiter über einen zweiten Steuerkanal durch
ein Handsteuer betätigt werden kann. Dabei ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen,
welche die Ruderbetätigung über den einen oder über den anderen Kanal ermöglicht.
Weiterhin ist es bekannt, bei Steuereinrichtungen Differentialhebel vorzusehen,
wenn die Steuereinrichtung von verschiedenen Stellen aus beeinflußbar sein soll.
So ist z. B. eine Einrichtung bekannt, bei der eine Servoeinrichtung für Steueranlagen
über einen Differentialhebel einerseits manuell vom Steuerknüppel her und andererseits
automatisch von einem Flugregler her beeinflußbar ist. Die Verwendung von Differentialhebeln
in Steuersystemen ist an sich schon lange bekannt, wenn, wie erwähnt, von zwei verschiedenen
Eingängen her auf ein gemeinsames Glied eingewirkt werden soll. Dabei wird stets
der eine Eingang des Differentialhebels, also der Anlenkpunkt eines ersten Steuersystems
als fest betrachtet, wenn eine Steuerung vom zweiten Eingang, also vom anderen Steuersystem
her, erfolgen soll und umgekehrt. Besondere Verriegelungen für den einen oder anderen
Eingang sind dabei im allgemeinen nicht üblich, vielmehr genügen die an sich vorhandenen
Fesselungen, Reibungskräfte usw. in dem einen oder anderen Steuersystem, um die
entsprechenden Anlenkpunkte am Differentialhebel festzuhalten.
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Schwierigkeiten treten dann auf, wenn etwa die von dem Steuerknüppel
kommenden Kräfte gegenüber den Arretierkräften des anderen Differentialhebeleingangs
zu groß werden. Dieser Fall kann z. B. bei ausgeschaltetem Flugregler auftreten,
wenn ungewöhnliche Verhältnisse vorliegen, z. B. Hemmungen, erhöhte Reibung im Steuergestänge,
Deformationen im Gestänge usw. Der Pilot muß dann den Steuerknüppel mit so großer
Kraft bewegen, so daß in solchen Fällen wegen der verhältnismäßig geringen Arretierkräfte
am anderen Anlenkpunkt des Differentialhebels dieser Punkt eine Ausweichbewegung
durchführen kann. Jetzt ist dieser Punkt nicht mehr als Festpunkt wirksam und es
tritt eine gefährliche Unsicherheit bei der Steuerung auf. Infolge dieser Unsicherheit
können unzulängliche oder sogar entgegengesetzt gerichtete Steuerausschläge hervorgerufen
werden, durch welche die Flugsicherheit nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Diesem Nachteil beim Betrieb der Steuerungsanlage mit abgeschaltetem
Flugregler muß nun abgeholfen werden. Es ist in diesem Zusammenhang schön eine Steuereinrichtung
bekanntgeworden, bei der ebenfalls an einem Differentialhebel der eine Anlenkpunkt
an der Handsteuerung, der andere an den' Flugregler angeschlossen ist, wobei der
dritte Anlenkpunkt des Differentialhebels mit der Servorein= richtung des Steuersystems
verbunden ist. Hier ist wohl die Möglichkeit vorgesehen, bei abgeschalteter automatischer
Steuerung eine Blockierung desjenigen Anlenkpunktes des Differentialhebels durchzuführen,
der dem Autopiloten zugeordnet ist. Dieser Einrichtung haftet aber der Nachteil
an, daß unter Umständen der Flugregler in einer Stellung abgeschaltet wird, die
nicht der Neutrallage entspricht und daß deswegen die Blockierung nicht sofort wirksam
werden kann, sondern daß unter Umständen erst während einer Bewegung des Steuerknüppels
der Arretierpunkt des dem Flugregler zugeordneten Teiles gesucht werden muß und
unter Umständen nicht bei der ersten
Steuerbewegung gefunden wird.
Bei dieser bekannten Einrichtung bleibt also immer noch ein beträchtlicher Unsicherheitsfaktor
bestehen und es kann im Augenblick des Abschaltens des Flugreglers und des Eingreifens
der manuellen Steuerung zu gefährlicher Fehlsteuerung kommen, wobei unter Umständen
ein gefährlicher zeitlicher Verzug auftritt: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
diese genannten Nachteile bei der Verwendung von Differentialhebeln in Steuergestängen
zu vermeiden und jede Unsicherheit in der Steuerung auszuschließen. Bei Steuerungseinrichtungen
der obengenannten Art, d. h. bei solchen, die einen Differentialhebel aufweisen,
von dem ein Anlenkpunkt zur manuellen Steuerung, ein zweiter Anlenkpunkt zum Flugregler
und der dritte Anlenkpunkt zum Steuerorgan selbst, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
einer Servoeinrichtung führt, wird das Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
nach Außerbetriebnahme des Flugreglers der mit dem Flugregler verbundene Drehpunkt
des Differentialhebels durch eine Rückstell-und Verriegelungsvorrichtung in eine
einstellbare Ruhelage zurückgeführt und dort verriegelt wird.
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Der besondere Vorteil der Steuereinrichtung beruht darin, daß sie
bei abgeschaltetem Flugregler im Notfall einen unnachgiebigen Drehpunkt am Differentialhebel
hat. Hierdurch ist dem Piloten eine Steuerung des Flugzeuges auch mit größerer Kraft
möglich als die Haltekraft des vom Flugregler betätigten Stellmotors ist.
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An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch die Steuereinrichtung, F i g. 2 eine
Rückstell- und Verriegelungsvorrichtung für einen Drehpunkt des Differentialhebels,
F i g. 3 eine andere Ausbildung der Rückstell- und Verriegelungsvorrichtung in ihrem
geöffneten Zustand, F i g. 4 die in der F i g. 3 gezeigte Rückstell- und Verriegelungsvorrichtung
in ihrem geschlossenen Zustand, F i g. 5 eine weitere mögliche Rückstell- und Verriegelungsvorrichtung.
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Der Einfachheit halber ist im Beispiel der F i g. 1 nur die Steueranlage
für die aerodynamische Steuerung um die Flugzeugquerachse dargestellt. Die Steueranlagen
für die Steuerung des Flugzeuges um die anderen Flugzeugachsen bauen auf dem gleichen
Prinzip auf und sind ebenfalls mit den in der F i g. 1 gezeigten Einrichtungen ausgerüstet.
In der F i g. 1 kann das Steuerorgan 1, im Beispiel das Höhenruder, durch das Handsteuer
2 und/oder dem Flugregler 3 betätigt werden, wobei wechselweise der Anlenkpunkt
4 oder der Anlenkpunkt 5 als Schwenkpunkt des Differentialhebels 7 dienen. Am Anlenkpunkt
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des Differentialhebels 7 ist ein Ausgangsglied 8 befestigt, das über eine
nicht näher dargestellte Reihe von Hebeln und Einrichtungen die Bewegungen des Differentialhebels
7 auf das Steuerventil 9 des Ruderstellmotors 10 überträgt.
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Die Bewegungen des Handsteuers 2 werden durch das Eingangsglied 11,
das am Anlenkpunkt 4 angreift, auf den Differentialhebel ? übertragen. Am Anlenkpunkt
4 greift auch das Ausgangsglied 13 eines Steuergefühlsimulators 12 an. Der Steuergefühlsimulator
12 ist fest mit dem Trimmotor 14, der seinerseits flugzeugfest gelagert ist, verbunden.
Die Bewegungen des Handsteuers 2 und des Trimmotors 14 bewirken ein V6rschwenken
des Differentialhebeln 7 um den Anlenkpunkt 5, dessen Lage durch den Ausschlag des
am Stellmotor 15 angeordneten Hebelarmes 16 und der an diesem Hebelarm angreifenden
Rückstellvorrichtung 17 bestimmt ist. Die Rückstellvorrichtung 17 ist direkt-. mit
einer Verriegelungseihrichtung 18 verbunden. Die Bewegungen des Armes 16 bewirken-
ein Verschwenken des Differentialhebels 7 um den Anlenkpunkt 4.
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In der F i g. 2 ist eine Rückstell- und eine Verriegelungsvorrichtung
gemäß den schematisch in der F i g. 1 gezeigten Vorrichtungen 17 und 18 dargestellt.
Die Verriegelungsvorrichtung 18 besteht im wesentlichen aus einem- schwenkbar über
das Gelenk 19 am Flugzeug befestigten Zylinder 20 mit einem darin gleitenden Kolben
21, wobei die Kolbenstange 22 am Gestänge des Flugreglers angreift. Die Rückstellung
des zweiten Drehpunktes 5 des Differentialhebels 1 in seine einsteilbare Ruhelage
wird durch die innerhalb eines am Zylinder 20 anschließenden zylindri= schen Verlängerungsstückes
23 angeordnete und an der Kolbenstange 22 befestigte Schraubenfeder 24-be= wirkt.
Die Schraubenfeder 24 stellt jeder Bewegung der Kolbenstange 22 eine Kraft entgegen
und ist bestrebt, dieselbe in ihrer Ruhelage zu halten. Den Kolbendeckel bildet
ein konischer Körper 27, det mit dem Kern 26 des Elektromagneten 25 verbunden ist.
Durch den Elektromagneten 25 kann der konische Körper 27 entgegen der Rückstellfeder
28 bewegt werden. Durch diese Bewegung wird eine im durchbrochenen Kolbenschaft
ringartig angeordnete Kugel= reihe 29 in im Zylindermantel angeordnete Ringnut 30
gepreßt und der Kolben 21 mit dem Zylinder 20 verriegelt. Damit ist auch das Gestänge
der automatischen Steuerung und der Anlenkpunkt 5 des Differentialhebels 7 verriegelt.
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Die in der F i g. 3 dargestellte Rückstell- und Verriegelungsvorrichtung
besteht im wesentlichen aus einem Führungskörper 31, der schwenkbar über das Gelenk
32 am Flugzeug befestigt ist. Der Führungskörper 31 ist vorzugsweise ein zylindrischer
Hohlkörper. Im Führungskörper 31 gleitet ein Zylinder 33 mit dem Kolben 34, dessen
Stange 35 durch den Zy-
linderdeckel 36 geht. Die Bewegungen des Zylinders
33 und des Kolbens 34 sind durch am und im Führungskörper 31 angeordnete Anschläge
37, 38 und 39 begrenzt. Der Zylindermantel greift mit seinem unteren Teil, das ebenfalls
mit einem Anschlag 40 ausgerüstet ist, über das kolbenartig ausgebildete freie Ende
des mit dem Gestänge der automatischen Steuerung verbundenen Gliedes 41. Der Kolben
34 weist einen über seinen Boden hinausgehenden Anschlag 42 auf. Sämtliche Anschläge,
die am Führungskörper und die am Zylinder und Kolben sind, sind verstellbar. Am
inneren Anschlag 37 des Führungskörpers sind zwei Schraubenfedern 46 und 47 befestigt,
die den Zylinder und den Kolben in ihrer Ausgangsstellung, wie sie in der F i g.
3 gezeigt ist, halten. Der Stutzen 43 ist mit dem Steuerventil einer Druckmittelleitung
verbunden. Durch ihn, durch die Ringnut 45 und durch die in der Zylinderwand vorhandenen
öffnungen 44 wird das Druckmittel in den Arbeitsraum des Zylinders 33 geleitet.
Das Druckmittel bewegt den Zylinder und den Kolben in entgegengesetzte Richtungen.
Hierbei wird das Glied 41 je nach seiner augenblicklichen Lage, ob es am Anschlag
40 des Zylinders oder am Anschlag 42 des Kolbens anliegt, mitgenommen.
In
der F i g. 4 ist die Lage der einzelnen Teile der Einrichtung während der Verriegelung
des Gliedes 41 dargestellt. Wenn der Druck im Arbeitsraum des Zylinders nachläßt,
werden Zylinder und Kolben durch die Schraubenfedern wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückbewegt. Die Schraubenfedern können auch weggelassen werden, ohne die Wirkungsweise
der Einrichtung zu beeinträchtigen. Zylinder und Kolben werden dann durch die Bewegungen
des Gliedes 41 in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Die F i g. 5 zeigt eine ebenfalls mögliche Ausführung der Rückstell-
und Verriegelungsvorrichtung nach dem Prinzip der F i g. 2. Die angewandten Teile
sind die gleichen. Lediglich werden an Stelle der ringartig angeordneten Kugelreihe
die einzelnen Klauen 49 des wulstartig ausgebildeten oberen Teiles des Kolbens 21
zur Verriegelung in eine im Zylindermantel angebrachte Ringnut 48 gepreßt. Um die
Klauen 49 herzustellen, wird der obere wulstartig ausgebildete Teil des Kolbens
21 mit keilförmigen Längsschlitzen versehen. Während der Lösung der Verriegelung
nehmen die Klauen 49 selbsttätig durch die ihnen vorgegebene eigene Federspannung
ihre in der F i g. 5 gezeigte Ausgangsstellung ein.