DE1267096B

DE1267096B - Einrichtung zur Laengsstabilisierung von Drehfluegelflugzeugen im Schnellflug

Info

Publication number: DE1267096B
Application number: DEB76880A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Derschmidt
Original assignee: Boelkow GmbH
Current assignee: Boelkow GmbH
Priority date: 1964-05-22
Filing date: 1964-05-22
Publication date: 1968-04-25
Also published as: GB1081341A; US3288227A

Description

Einrichtung zur Längsstabilisierung von Drehflügelflugzeugen im Schneilflug Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Längsstabilisierung von Drehflügelflugzeugen im Schnellflug, bei dem die Neigung des halbstarr angeschlossenen Rotors gegenüber dem Flugzeugrumpf möglicbst gering gehalten werden soll und ein mit elastischen Gliedern und Dämpfern versehenes Gestänge zur Rotorsteuerung vorgesehen ist.
Im Vorwärtsflug erhält der Rotor von Drehflügelflugzeugen infolge von Böen, kleinen Störungen oder verschiedener Flugmanöver, insbesondere bei einrotorigen Flugzeugen gegenüber dem Flugzeugrumpf eine gewisse Änderung seiner Längsneigung, wodurch das Flugzeug eine Vergrößerung der auftretenden Lastvielfachen und eine Störung des Momentengleichgewichtes erfährt. Dies ist im allgemeinen jedoch unerwünscht, so daß der Pilot korrigierend eingreifen muß. Hierdurch wird natürlich das Fliegen solcher Flugzeuge sehr erschwert. Zur Beseitigung dieses Nachteiles sind verschiedene Einrichtungen zur selbsttätigen Rücksteuerung unerwünschter Lageänderungen des Rotors bekanntgeworden.
Eine dieser bekannten Einrichtungen greift die jeweilige Rotorneigung durch ein starres Gestänge vom Rotorkopf ab und überträgt sie auf eine Taumelscheibe. Die Bewegungen dieser Taumelscheibe werden dann durch ein weiteres Gestänge gedämpft und gefedert auf die die Einstellwinkelverstellung der Blätter bewirkende Taumelscheibe übertragen, wodurch die Rücksteuerung des Rotors bewirkt werden soll. Dieser Einrichtung haftet jedoch, abgesehen von dem großen technischen und konstruktiven Aufwand, der zu ihrer Verwirklichung notwendig ist, der Nachteil an, daß die Bewegungen der Taumelscheibe und des Rotors nur relativ zueinander und nicht gegenüber dem Flugzeugrumpf gedämpft sind, so daß bei einer starken Aufschaltung, d. h., wenn die zugelassene Neigung des Rotors durch ein starkes Rücksteuerungsverhältnis besonders klein gehalten werden soll, der Rotor zu einer instabilen Schlagbewegung mit höheren Frequenzen angeregt wird.
Es ist ferner eine Einrichtung zur Stabilisierung und Steuerung von senkrecht startenden Flugzeugen bekannt, bei denen durch einen Gasstrahl Momente um die Steuerachsen des Flugzeuges erzeugt werden und wobei zwischen den vom Piloten betätigten Steuerorganen und den die Momente erzeugenden Einrichtungen ein Dämpfer vorgesehen ist, der mit einer Stellungsrückführfeder in Reihe geschaltet ist. Diese Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, daß die Wirkung des Dämpfers infolge der Hintereinanderschaltung außerordentlich gering ist, da infolge des Fehlens eines entsprechenden Widerstandes der Dämpfer die Bewegungen des Gestänges im wesentlichen mitmacht. Es können deshalb nur Stoßspitzen abgebaut werden, wobei sich der Widerstand am Dämpfer aus der Massenträgheit ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Längsstabilisierung von Drehflügelflugzeugen im Schnellflug zu schaffen, welche unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Einrichtungen und mit geringem technischem und konstruktivem Aufwand die Anwendung starker Rücksteuerungsverhältnisse erlaubt, ohne daß instabile, hochfrequente Schlagbewegungen des Rotors auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gestänge einen die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe, mit Bezug auf die Neigung des Rotors im umgekehrten Sinn beeinflussenden Hebel aufweist, welcher über eine mit einem elastischen Glied versehene Stange mit dem Rotor verbunden und diese Stange, in Richtung Rotorkopf-Steuereinrichtung gesehen, hinter dem elastischen Glied über einen Dämpfer flugzeugfest abgestützt ist.
Diese Gestaltung einer Längsstabilisierungseinrichtung hat den Vorteil, daß durch den Dämpfer der übertragung von schnellen Änderungen der Rotorlage, wie sie hochfrequenten Schlagbewegungen entsprechen, auf die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe, ein großer Widerstand entgegengesetzt wird. Derartige Bewegungen werden durch eine entsprechende Verformung des in das übertragungsgestänge eingeschalteten elastischen Gliedes ausgeglichen. Dadurch, daß hochfrequente Bewegungen des Rotors nicht auf die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe, übertragen werden, wird das Auftreten von instabilen Schlagbewegungen verhindert. Andererseits setzt der Dämpfer langsamen Änderungen der Rotorneigung keinen Widerstand entgegen, so daß eine Verformung des elastischen Gliedes nicht eintritt und die Bewegung voll auf die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe, übertragen wird.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das elastische Glied in bekannter Weise durch eine vorgespannte Schraubenfeder gebildet wird. Dieses Merkmal bringt den Vorteil, daß das Gestänge bis zu einer vorher bestimmbaren Kraft#in-w'ir'kung starr bleibt, d. h., daß es die bei einer langsamen Änderung der Rotomeigung zu übertragenden Kräfte wie ein starres Gebilde weiterleitet. Dagegen übersteigen bei der übertragung einer schnellen Änderung der Rotorneigung die entgegenwirkenden Dämpferkräfte die Vorspannkraft der Schraubenfeder, so daß diese Bewegungen im Grstänge durch eine Verformung der Schraubenfe-der ausgeglichen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß die Feder in bekannter Weise zwischen zwei Druckplatten angeordnet ist welche sich zwischen jeweils zwei in gleichem Abstand voneinander angeordneten Anschlägen bewegen können. Dadurch wird erreicht, daß das in die Stange eingeschaltene elastische Glied in jeder Bewegungsrichtung der Stange die gleiche Vorspannung aufweist.
Schließlich wird es für die erfolgreiche Ausführung der Erfindung noch als wesentlich betrachtet, daß der Dämpfer als doppeltwirkefider Flüssigkeitsdämpfer ausgebildet ist, welcher den Vorteil aufweist, daß er in jedem Fall geschwindigkeitsabhängige Dämpfungskräfte liefert, wodurch eine zuverlässige Aussiebung hochfrequenter Bewegungen des Rotors vor der übertragung auf die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe, gewährleistet ist.
In Weiterbildunz des Erfindungsgedankens ist ferner vorgesehen, daß der die Neigung des Rotors im umgekehrten Sing beeinflussende Hebel mit dem Steuerknüppel des Flugzeuges verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, daß die RQtorsteuerung neben äer#selbsttätig erfolgenden- g Rück,steuerung a&ü vom Piloten durchgeführt werden kann.
Ein Ausführupgsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung nachstehend beschrieben.
Die Abbildun zeigt die Einrichtu g in vereinfach-9 n ter, teilweise izeschnittener Darstellung.
Der kotorko pf 1 ist über das Karda gelenkj mit der RotorWelle 2 halbstarr verbunden. Der Rotorkopf 1 besitzt einen mitumlaufenden Teil 4 u.iqd einen an diesem gelagerten nicht mitumlaufenden Teil 5.
Der nicht mitumlaufende Teil 5 des Rotorkopfes 1 dient dem Abgriff der Rotorneigung durch-eine Stange 6,. welche am Teil 5 mittels eines Kugel-Clelenks7 angeschlossen ist. Die Stan e6 überträgt die Rotorneigung vom Tei15 auf den Heb ' ei 8. Der Hebe18 ist auf dem Lagerzapfen9 schwenkbar gelagert und gibt über das Gelenk 10 die Bewegung der Stange 6 in umgekehrter Richtung an den feststehenden Teil Ü einer iaumeis«cheibe weiter. Durch das in der Stange 6 angeordnete elastische Glied 12 wird die Stanze 6 in zwei Hälften 6 a und 6 b geteilt. Die nähere Ausbildung des elastischen Gliedes 12 ist weiter unten beschrieben. Die untere Stangenhälfte 6 b weist einen starren Auslegearm 13 auf, der über das Gelenk 14 mit der Kolbenstange 15 des Dämpfer7 k.olbens 16 verbunden ist. Der Zylinder 17a eines doppeltwirkenden FlüssigkeitsdäMpfers 17 ist am Flügzeugrumpf 18 befestigt. Durch eine ruckartigp Neigung des Rotorkopfes egg. nipf 18 wird der Stange 6 gegenüber dem Flugz rp über den nicht mitumlaufenden Teil 5 des Rotorkopfes 1 und das Kugelgelenk 7 ein Impuls erteilt. Einer schnellpn ]#pWeAiqng der unteren #faffliihälfte 6b selzt j2dpcb 0## D#ippfpr 17 eip#n 'Wider.§tgnd entgegen, welcher größer ist als die Vorspannung der Schraubenfeder 33 des elastischen Gliedes 12, so daß die Bewegung der oberen Stangenhälfte 6a gegenüber der unteren St angenhälfte 6b durch das elastische Glied 12 aufgenommen wird. Damit wird folglich keine Lageveränderung der Taumelscheibe ausgelöst. Neigt sich jedoch der Rotorkopf 1 langsam, so kann der Widerstand des Dämpfers 17 ohne Verformun --9 des elastischen Gliedes 12 überwunden werden. Die Neigung des Rotorkopfes 1 wird in diesem Fall über die Stange 6 und »er den Hebel 8 unmittelbar auf die Taumelscheibe übertragen. Durch die am um laufenden Teil 19 d er Taumelscheibe bei Anlenk# punkten 20 angelenkten Stangen gl erfolgt eine Änderung der Einstellwilikel der Rotorblätter 22.
Eine Zwischen dem Steuerknüppel 2j und dein Hebel 8 vorgesehene Hebelverbindung 24 er14ubt es dem Piloten, neben der oben beschriebenen selbsttätigen Rücksteuerung die Rotorsteuerqng von Hand durchzuführen.
Das elasfische Glied 12 weist einen zylindrisch erweiterten Oberteil 25 der Stangenhälfte 6 b und einen Unterteil 26 der Stangenhälfte 6a auf. Der zy#indrische Teil 25 hat eine untere und eine obere'Aqr schlagkante27 und 28. Der Unterteil26 weist eine durch einen Bund gebildete obere Anschlagk4nte 29 gnd einen unteren - Anschlagkopf 30 auf. Sämtliche Anschläge haben jeweils de n- gleichen Abstand voneinander. Innerhalb des Abstagdes der Anschlagkanten 27, 2$ ist zwischen einer oberen und einer unteren Drupkplatte 31 und 3.2 die vorgespannte #chraubenfeder 33 angeordnet.
Wird nun auf das elastische Glied 12 eine Druckkraft ausgeübt, die die Vorspannung der Feder 33 überwiegt, so wird die obere Druckplatte 31 von der Anschlakkante 29 mitgenommen und ein Druck auf die Feder 33 ausgeübt, die sich ihrerseits. die Druckplatte 32 auf der Anschlagkapte 27 des zylin drischen Teils - 25 abstützt..
Wird da egen au das elastische Glied 12 eine, Zugkraft ausgeübt, so wird die obere Druckplatte 31 von der Anschlagkante 2$ mitgenommen und damit ein Druck auf die Feder 33 ausgeübt, die dich ihrerseits über die Druckplatte 32 auf deM Anschlagkopf 30 de' s Teils 26 abstützt.--

Claims

Patentanspxüche: 1. Einrichtung zur Längsstabilisierung von Drehflügelflugzeugen im Schnellflug, bei dem die Neigung des halbstarr angeschlossenen Rotors gegenüber dem Flugzeugrumpf möglichst gering gehalten werden soll und ein mit elastischen Gliedern und Dämpfern versehenes Gestänge zur Rotorsteuerung vorgesehen ist, d g d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t 1, daß das Gestänge einen die Steuereinrichtung, z. B. die Taumelscheibe (11, 19), mit Bezug auf die Neigung des Rotors im umgekehrten Sinn beeinflussenden Hebel (8) aufweist, welcher über eine mit einem elastischen .Glied (12) versehene Stange (6). mit dem Rotor (1) verbunden und diese Stange (6), in Richtung Rotorkopf-Steuereinrichtung gesehen, hinter dem elastischen Glied über einen Dämpfer (17) flugzeugfest abgestützt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied (12) in bekannter Weise durch eine vorgespannte Schraubenfeder (33) gebildet wird. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) in bekannter Weise zwischen zwei Druckplatten (31, 32) angeordnet ist, welche sich zwischen jeweils zwei in gleichem Abstand voneinander angeordneten Anschlägen (Kanten 27, 28; 29, Kopf 30) bewegen können. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer (17) als doppeltwirkender Flüssigkeitsdämpfer ausgebildet ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Neigung des Rotors im umgekehrten Sinn beeinflussende Hebel (8) mit dem Steuerknüppel (23) des Flugzeuges verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 602 936; deutsche Auslegeschrift Nr. 1038 406; britische Patentschrift Nr. 649 910; USA.-Patentschrift Nr. 2 998 850,