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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Kippflügelflugzeuge
zur Durchführung des Übergangs vom Vertikal- zum Horizontalflug und umgekehrt, wobei
sich die Wirkung der Steuerorgane beim Wechsel der Flugart ändert.
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Ein wesentliches Problem beim Flugbetrieb von Kippflügelflugzeugen
liegt darin, daß die Durchführung der Steuerbewegung sich bei der Umstellung vom
Vertikalflug auf den Horizontalflug oder umgekehrt ändert und damit an den Flugzeugführer
außerordentlich hohe Anforderungen in bezug auf die Aufmerksamkeit und Beobachtung
der augenblicklichen Flugeigenschaften der Maschine während des Übergangs gestellt
werden.
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Durch diese Schwierigkeiten war die Verwendung von Kippflügelflugzeugen
weitgehend problematisch. Um diese Probleme zu vermeiden, ist es bekannt, die Tragflächen
des Flugzeugs starr auszubilden und nur die Triebwerke selbst kippbar auszubilden.
Abgesehen davon, daß dieses Lösungsprinzip zu einer erheblichen Komplizierung in
der Lagerung der Triebwerke und damit zu einer wesentlichen Gewichtserhöhung führt,
sind die Flugeigenschaften relativ ungünstig, insbesondere da für den Vertikalflug
die normalerweise vorhandenen Steuerflächen keine oder nur eine sehr ungenügende
Steuerwirkung haben.
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Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, beim Vertikalflug die bei Hubschraubern
verwendeten Steuermethoden, nämlich Verstellung des Anstellwinkels der Luftschrauben
oder zusätzliche Steuertriebwerke zu verwenden.
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Die Erfindung will eine Steuereinrichtung schaffen, bei der für den
Vertikalflug die konventionellen Steuerungsmittel für den Horizontalflug angewendet
werden.
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Bekannte Grundsätze der Automatisierung der Steuerbewegung führen
zu außerordentlich komplizierten Einrichtungen, die nicht nur teuer sind, sondern
auch infolge der Störungsanfälligkeit die Flugsicherheit wesentlich beeinträchtigen.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige
Steuereinrichtung für Kippflügelflugzeuge zu schaffen, bei der mit konstruktiv einfachen
Mitteln die Steuerwirkung von Steuerpedalen und Steuerknüppel unabhängig von der
Kipplage der Flügel, d. h. unabhängig von der augenblicklichen Fluglage gleichbleibt.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Integrationsgetriebe,
das zur Giersteuerung im Horizontalflug die Steuerbewegung von den Steuerpedalen
auf das Seitenruder und im Vertikalflug auf die Querruder überträgt und zur Rollsteuerung
im Horizontalflug die Steuerbewegung vom Steuerknüppel auf die Querruder und im
Vertikalflug auf eine die Schubkraft der Triebwerke ändernde Anordnung überträgt,
wobei der Übergang von einem Steuerorgan auf das andere proportional zur Drehung
des Kippflügels erfolgt.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung bleibt also die Reaktion des
Flugzeugs auf bestimmte Steuerbewegungen in jeder Fluglage praktisch gleich, so
daß die Aufmerksamkeit des Flugzeugführers weitgehend für den übrigen Flugbetrieb
freigehalten ist.
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Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß die Übertragung der Wirkung
der Steuerbewegung der Steuerpedale vom Seitenruder auf die Querruder bzw. des Steuerknüppels
von den Querrudern auf die die Schubkraft ändernde Anordnung bzw. umgekehrt graduell
erfolgt. Dabei kann die Änderung der Steuerwirkung der Steuerpedale bzw. des Steuerknüppels
eine Funktion, des Kippwinkels der Kippflügel sein.
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Um eine außerordentlich einfache und vor allem betriebssichere Steuereinrichtung
zu erreichen; weist das Integrationsgetriebe vorzugsweise einen ersten Hebelarm
auf, der mit der Seitenruderbetätigung verbunden ist und einen zweiten Hebelarm
aufweist, der mit der Querruderbetätigung verbunden ist, wobei die die Schubkraft
der Triebwerke ändernde Anordnung mit beiden Hebelarmen in einer solchen Betriebsverbindung
steht, daß die wirksame Länge der Hebelarme bei deren Schwenkbewegung sich entsprechend
dem proportionalen Übergang ändert.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein mit der Steuereinrichtung ausgestattetes
Kippflügelflugzeug; F i g. 2 ist eine Vorderansicht auf ein Kippflügelflugzeug;
F i g. 3 ist eine Seitenansicht eines Kippflügellugzeugs; F i g. 4 und 5 sind teilweise
schematische Schnitte, die eine Flügelkippvorrichtung zeigen; F i g. 6 ist eine
graphische Erläuterung der an den Flügeln angreifenden Kräfte; F i g. 7 eine schematische
Erläuterung der Steuerungseinrichtung; F i g. 8 ist ein teilweiser Schnitt eines
waagerecht angeordneten Flügels, wobei eine Steuereinrichtung gezeigt ist; F i g.
9 ist ein teilweiser Schnitt des senkrecht angeordneten Flügels mit der Steuereinrichtung;
F i g. 10 ist eine schematische Erläuterung der Steuereinrichtung.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird lediglich zum Zwecke der
Erläuterung ein möglicher Entwurf für ein Kippflügelflugzeug 1 gezeigt, das
einen Rumpf 2, eine Tragfläche 3 und ein Heck 4 aufweist. Der Rumpf 2 besitzt
eine Pilotenkabine 5 und Räder 6 und 7 zum Landen und Bewegung auf dem Erdboden.
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Die Tragfläche 3 besteht aus einem rechten und linken Flügel 9 und
10, und weist Querruder 11 und 12 auf. Die Flügel 9 und 10 bilden eine Baueinheit,
die um eine Achse 13 geschwenkt werden kann, die sich parallel zu den Flügeln erstreckt.
Das Schwenken der Flügel kann durch eine Anzahl von Bauanordnungen erzielt werden.
Zum Zwecke der Erläuterung ist (F i g. 4, 5, 8 und 9) eine Vielzahl an Halterungen
14 gezeigt, die starr an der Tragfläche 3 befestigt sind. Die Halterungen 14 sind
drehbar auf Zapfen 15 gelagert, die starr an dem Rumpfrahmen 2a längs der Achse
13 befestigt sind. Mit wenigstens einem Halterungsarm 14a (F i g. 4 und 5) ist drehbar
die Stange 16 eines hydraulischen Zylinders 17 verbunden, der drehbar an dem Rumpfrahmen
2a bei 18 angelenkt ist. Die mechanische Anordnung ist dergestalt getroffen, daß
ein Hub der Stange 16 die Tragfläche zwischen der in der F i g. 3 in ausgezogenen
Linien gezeigten waagerechten Lage und der gestrichelt gezeigten senkrechten Lage
bewegt.
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Die Motorenumkleidungen 20 sind direkt an der Tragfläche angebracht,
und die Achse 21 jeder derselben ist praktisch seitlich längs der Länge des zugehörigen
Flügels 9 oder 10 zentriert. Die Propeller 22 weisen einen ausreichend großen Durchmesser
auf und befinden sich in unmittelbarer Nähe der Vorderkante
der
Tragfläche 3, so daß praktisch die gesamte Tragfläche 3 sich im Propellerstrahl
befindet, wie es durch die Linie 22a angezeigt ist. Da die Flügel und Propeller
zusammengeschwenkt werden, tauchen die Querruder 11 und 12 kontinuierlich in den
Propellerstrahl unabhängig von dem Kippwinkel ein. Somit sprechen die Querruder
kontinuierlich auf die Pilotensteuerung an. In diesem Zusammenhang ist der Propellerdurchmesser
bei der Bestimmung der Flügelspannweite zu beachten, um so das Auftreten einer übermäßig
großen Flügelfläche jenseits des Propellerstrahles zu verhindern, der während des
Übergangsfluges zu einem Überziehen der Flügelspitze führen könnte. Auf Grund des
erhöhten Auftriebes mit Richtungsschub können die Flügelspitzen verkürzt werden,
wie es gestrichelt in der F i g. 1 gezeigt ist.
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Für den Normalflug weist das Heck 4 ein Seitenruder 24 und
Höhenruder 25 (F i g. 3) auf. Während des senkrechten und Übergangsfluges
steuern andere Steuerelemente die Gierbewegung, wie es weiter unten erläutert ist,
es sind jedoch ebenfalls Hilfsvorrichtungen vorgesehen, die speziell während der
Flugbedingungen die Längsneigung steuern, wenn eine geringe nach vorn gerichtete
Geschwindigkeit die Höhenruder 25 praktisch unwirksam macht. Derartige Vorrichtungen
können ein kleines Strahltriebwerk 26 aufweisen, das ein Düsenrohr 27 aufweist,
das geteilt ist, um so selektiv entweder nach oben oder nach unten am Heck einen
Schub abzugeben. Natürlich braucht dieses zusätzliche Strahltriebwerk 26 zur Nicksteuerung
nur während des senkrechten Fluges angewandt zu werden, wenn die Höhenruder unwirksam
sind.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 6 sind schematisch und graphisch die
Kräfte gezeigt, die an einem Kippflügel und Propeller angreifen. Aus der Vektoranalyse
ergibt sich, daß ein positives Rollen durch einen positiven (Auftrieb) Querruderausschlag
A+ und einen positiven (Vorwärts-) Schub T+ erzielt wird. In ähnlicher Weise wird
eine positive Gierbewegung, die den Flügel nach vorn um die senkrechte Rumpfachse
zu dreht, durch eine zusammengesetzte Kraft aus einem positiven Schub T+ und einer
negativen (nach unten) Querruderkraft A- erreicht. Bei waagerechter Anordnung der
Tragfläche fällt der Schubwinkel a mit dem Giervektor zusammen, und in diesem Zustand
bewirkt der Schub nur eine Gierung. Bei senkrechter Anordnung der Tragfläche fällt
die Schubrichtung mit dem Rollvektor zusammen, und somit führt eine Betätigung einer
Schub-Differentialvorrichtung nur zu einer Steuerung der Rollbewegung. Man sieht
ebenfalls, daß die auf den Schub zurückzuführende Gierungskraft in jedem Winkel
in Beziehung zu dem Kosinus des Kippwinkels a steht, der von der Waagerechten gemessen
ist, und daß das auf den Schub zurückzuführende Rollen in Beziehung zu dem Sinus
des Kippwinkels steht. Weiterhin führt die Bewegung eines Querruders nur dann zu
einem Rollen, wenn sich die Tragfläche in der waagerechten Lage befindet, und führt
nur dann zum Gieren, wenn sich die Tragfläche in der senkrechten Lage befindet.
Bei der Steuerung des Querruders verändert sich die Gierbewegung mit dem Sinus des
Kippwinkels und das Rollen verändert sich mit dem Kosinus des Schwenkwinkels. Somit
wird in allen Übergangsstufen zwischen der waagerechten und senkrechten Richtung
durch die waagerechte Komponente des Vorwärtsschubes verringert um die waagerechte
Komponente des Querruderauftriebes, die in Richtung nach hinten des Flugzeugs wirkt,
das Gieren herbeigeführt, und das Rollen ist die Summe der senkrechten Komponenten
der Schub- und Querruderkräfte. Alge-, braisch dargestellt, ergibt sich das folgende:
Gieren = T cos a - A sin a,
Rollen = T sin
a -E- A cos a.
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Da sich diese Flugeigenschaften aus einer Kombination von Schub- und
Auftrieb in sich verändernden Verhältnissen ergibt, ist es praktisch ohne spezielle
Steuerungen für einen Piloten unmöglich, bei einem beliebigen Flügelwinkel zu wissen,
wie die Steuerungen betätigt werden müssen, um den Differentialschub und/ oder Auftrieb
zu verändern, um so die gewünschten Flugeigenschaften zu erzielen.
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Ein Integrationsgetriebe verteilt die Steuerbefehle des Piloten in
einem geeigneten Verhältnis auf die Querruder und Schubsteuervorrichtung, so daß
die gewünschte Größe des Rollens oder Gierens herbeigeführt wird. Unter Bezugnahme
auf die F i g. 7 bis 10 weist das Steuerungssystem des Piloten übliche Fußpedale
30 auf, die wahlweise heruntergedrückt werden können, um das Pedalkabel 31, das
über Seilscheiben32 geführt ist, in der entsprechenden Richtung zu ziehen. In ähnlicher
Weise kann das herkömmliche Steuerrad 33 gedreht werden, um so eine Kraft längs
eines über Scheiben 35 geführten Kabels 34 weiterezuleiten. Die durch
die Kabel 31 und 34 übertragen Bewegung wird durch ein Integrationsgetriebe auf
die Steuerorgane verteilt. Das Pedalkabel 31 ist z.tB. an entgegengesetzten Enden
mit der Segmenroberfläche eines Pedalsektors 36 verbunden, der an eine Welle 37
befestigt ist, die drehbar in Lagerungen 38 gelagert ist, die durch Halterungen
39 starr mit dem Rumpfrahmen 2a verbunden sind. Die Welle wird über einen Bogen
gedreht, der durch die längsseitige Bewegung des Pedalkabels 31 bestimmt wird. Wenn
die Welle 37 gedreht wird, wirkt dieselbe über ein Gierintegrationsgetriebe 42 (im
folgenden beschrieben), um so einen Arm 43 desselben um einen Bogen zu drehen und
hierdurch dem drehbar mit dem Arm verbundenen Giersteuerglied 44 eine längsseitige
Bewegung zu vermitteln. Ein Glied 43a verbindet die Welle 37 und den Arm 43, um
so die Bewegung des Armes 43 in einer einzigen Ebene zu beschränken. Neben der Abgabe
einer Bewegung an das Gierintegrationsgetriebe sind auf den Sektor ebenfalls Kabel
40 aufgewickelt, die schematisch gezeigt sind, um so das herkömmliche Seitenruder
zur Giersteuerung bei normalen Flug zu betätigen.
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Das Integrationsgetriebe weist ebenfalls einen Steuerradsektor
45 auf, der an einer Welle befestigt ist, die drehbar in einer Lagerung 46
angeordnet ist, die an dem Rumpfrahmen 2a befestigt ist, um so eine gegabelte Verlängerung
47 der Welle auf Grund der Bewegung des Steuerradkabels 34 zu drehen. Die Wellenverlängerung
47 ist an einem gekrümmten Arm 48 drehbar angelenkt, dessen gegenüberliegendes Ende
sich innerhalb eines Bogens mit entsprechender Bewegung des Steuerrades oder des
Sektors 45 bewegt.
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Die durch das Giersteuerglied 44 und den Rollarm
48 übertragene Gier- und Rollbewegung wird an dem Roll-Gier-Integratorhebe150
miteinander vermischt. Das Giersteuerglied 44 ist drehbar an einem Schenkel 51 befestigt,
der an dem Ende des normalerweise waagerechten Armes 52 des zweiarmigen Integratorhebels
50 getragen wird. Der Rollarm 48 ist drehbar mit dem Ende des normalerweise senkrechten
Armes 53 verbunden, wobei die Drehverbindung 54
eine weitere
Schwenkverbindung darstellt. Wenn - somit entweder das Giersteuerglied oder der
Rollarm bewegt werden, wird hierdurch der Integratorhebelarm 52 oder 53, mit dem
derselbe verbunden ist, um die Schwenkverbindung in dem anderen Arm gedreht. Somit
wird die durch den Piloten über das Pedal abgegebene Bewegung in eine Drehbewegung
des waagerechten Armes 52 um die Achse 55 des anderen Armes 53 übersetzt, der normalerweise
mit der senkrechten Achse 55 zusammenfällt, und durch das Steuerrad wird der senkrechte
Arm 53 um die Achse 56 des anderen Armes gedreht, der normalerweise längs der waagerechten
Achse 56 liegt. Für den Fall, daß beide Steuerungen gleichzeitig bewegt werden,
werden natürliche beide Arme und somit beide Schenkel gleichzeitig bewegt. Somit
wird sodann jeder Arm um eine Achse gedreht, die sich selbst verschoben hat, so
daß von dem Integrationsgetriebe eine zusammengesetzte Wirkung abgegeben wird, wie
es schematisch . in der F i g. 9 erläutert ist. Aus dieser Figur ergibt sich, daß
die Arme 53 und 52 beide die Drehhebel und veränderlichen Achsen bilden.
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An dem Integratorhebel 50 wird drehbar um einen - Drehzapfen 58, der
normalerweise konzentrisch zu der Flügeldrehachse 13 liegt, ein Steuerarm 59 für
das Querruder getragen, der selbst drehbar um einen querseitigen Drehstift
60 mit einem Steuerarm 61 für den Schub verbunden ist. Die drehbar
angelenkten Verbindungsstücke 58 und 60 stellen mit dem Integratorhebel50 eine Kardangelenkverbindung
dar, die die weiter oben beschriebene zusammengesetzte Bewegung ermöglicht. Wenn
der Steuerarm 61 für den Schub gedreht wird, schwenkt derselbe den Steuerarm 62
für den Schubsektor um einen Drehstift 63. Der Drehstift 63 ist auf einer Halterung
64 angeordnet, die an der Verstärkung 3a der Tragfläche 3 befestigt ist. Wenn der
Arm 61 den Arm 62 über das Verbindungsstück 61a dreht, wird ein kreisbogenförmiger
Sektor 56 gedreht, und das Kabel 66 betätigt über Scheiben 67 eine Blattverstellvorrichtung
66 (F i g. 1), , um einen Schubunterschied zwischen den Propellern 22 durch Blattverstellung
zu bewirken.
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Wenn der Steuerarm 59 der Quersteuerung gedreht wird, dreht derselbe
über das Glied 71 einen Sektor-- arm 70, um so die Steuerkabel 72 über den Sektor
73 , zu wickeln. Die Kabel werden über Scheiben 74 geführt, um so den Querrudern
11 und 12 eine Differentialbewegung zu vermitteln.
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Die Halterung 64, auf der der Schubdifferentialsektor gedreht wird,
ist an einer längsseitigen Verstrebung 3a der Tragfläche befestigt, und die Halterung
73a der Steuerung für das Querruder ist an der Flügeloberfläche befestigt, so daß
sich beide Halterungen mit den Flügeln 9, 10 um die Flügelverstellachse 13 drehen,
die die entsprechenden Steuerarme 59 und 61 trägt. Wenn sich somit die Flügel in
der waagerechten Lage befinden, wie in der F i g. 8 gezeigt, dreht sich der Schubdifferentialsektor
um die senkrechte Achse 55, und der Steuersektor 73 der Quersteuerung dreht sich
mit der Drehbewegung des Steuerarmes 59 der Quersteuerung um die waagerechte Achse
56 (F i g. 9). In diesem Zustand wickelt die Drehbewegung des normalerweise waagerecht
angeordneten Integratorarmes 52, die durch das Giersteuerglied 44 entsteht, das
Kabel 66 auf dem Schubdifferentialsektor 65 auf, jedoch läuft die Schwenkverbindung
59a in dem Arm 59 zur Rollsteuerung leer, so daß keine Bewegung des Sektors 73 zur
.Steuerung der Querruder erfolgt. Wenn sich somit die Tragfläche 3 in der waagerechten
Lage befindet, führt die Pedalsteuerung lediglich zu einem Schub, d. h. nur einem
Gieren. In ähnlicher Weise bedingt die Drehbewegung des senkrechten Armes 53 auf
Grund der Rollsteuerung, daß der Arm 59 entsprechend bewegt wird, um so die Querruder
zu steuern, während die Schwenkverbindung bei 60 den Schubsektor unbeeinflußt läßt.
Wenn sich die Trägfläche 3 in der waagerechten Lage befindet, bewirkt somit eine
Betätigung des Steuerrades nur eine Beeinflussung der Querruder, d. h. nur eine
Steuerung der Rollbewegung.
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Wenn sich die Tragfläche in der senkrechten Lage befindet, wie in
der F i g. 9 gezeigt, wird der Steuersektor 65 des Schubstellers nur durch den Rollsteuerarm
48 gedreht, und der Quersteuersektor 73 wird nur durch den Giersteuerarm 44 gedreht.
Somit steuern unter dieser Bedingung die Pedale immer nur noch die Gierbewegung,
obgleich die Gierbewegung nunmehr durch die Querruder gesteuert wird. In ähnlicher
Weise steuert das Steuerrad nur die Rollbewegung, das durch den Schubunterschied
in einer senkrechten Richtung bedingt wird. Somit führt die Betätigung einer gegebenen
Steuervorrichtung, gleichgültig ob Steuerrad oder Pedal, entweder in der waagerechten
oder senkrechten Lage der Tragfläche zu der gleichen Wirkung, entweder Rollen oder
Gieren des Flugzeugs. Das Integrationsgetriebe ist dazu vorgesehen, daß eine gegebene
Wirkung sowohl der Quersteuerung als auch des Schubdifferentialsteuerung auf die
Bewegung jeder der Pedale oder des Steuerrades bei irgendeinem Übergangszustand
der Flügel zwischen ihren waagerechten und senkrechten Anordnungen erfolgt. Das
Verhältnis, in dem die jeder Steuervorrichtung vermittelte Bewegung unterteilt wird,
hängt von dem Kippwinkel der Tragfläche ab. Der Steuerarm 59 der Quersteuerung dreht
sich mit dem Kippen der Tragfläche 3 aus seiner Lage senkrecht zu der Drehachse,
die normalerweise längs der Rollachse 56 liegt. Somit wird der wirksame Bogenradius,
der durch den Steuerarm 59 an den Sektorarm 70 übertragenen Bewegung bei der Drehbewegung
um die waagerechte Integratorachse 56 allmählich als eine Funktion des Kosinus des
Flügelkippwinkels bei der Messung von der Waagerechten aus verkürzt. Gleichzeitig
wird dessen wirksame Länge um die normale senkrechte Achse 55 als eine Funktion
des Sinus des Flügelkippwinkels allmählich vergrößert. In ähnlicher Weise nimmt
der wirksame Radius des Schubdifferentialsektors 62 um die senkrechte Achse 55 als
eine Kosinusfunktion ab, und dessen wirksame Länge um die waagerechte Achse 56 nimmt
als eine Sinusfunktion beim Kippen des Flügels von der Waagerechten zu.
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Somit dreht bei jedem gegebenen Kippwinkel eine Drehung des senkrechten
Integratorarmes 53 unter dem Einfluß des Steuerradsektors 45 den Steuerarm 59 der
Quersteuerung um die waagerechte Achse 56. Da der wirksame Radius des hierdurch
gezogenen Bogens in Beziehung zu dem Kosinus des Flügelkippwinkels steht, wird eine
maximale Quersteuerwirkung nicht erzielt. Da sich die Drehachse 63 der Schubsteuerung
in Richtung auf die Waagerechte verschoben hat, weist der Schubsektorarm 62 nunmehr
eine senkrechte Radiuskomponente auf, die in Beziehung zu dem Sinus des Flügelkippwinkels
steht. Somit wird die durch das Steuerrad ausgeübte Wirkung in zwei Komponenten
unterteilt, und zwar eine Komponente, die durch den Kosinus des Flügelkippwinkels
modifiziert
ist und die Querruder steuert, und die zweite Komponente
ist durch den Sinus des Flügelkippwinkels modifiziert und steuert den Schub. Dies
entspricht dem folgenden Formelbild: Rollen = T sin a +
A cos a,
somit W - T' sin a + A' cos
a,
wobei W = Steuerradeingabe, A' = Steuerarmbewegung des Querruders, T' =
Steuerarmbewegung des Schubsektors ist. In ähnlicher Weise führt die Pedalbetätigung,
d. h. die Drehbewegung des waagerechten Integratorarmes 52 zu einer Drehbewegung
eines allmählich in seiner Wirksamkeit zunehmenden Steuerarmes 59 für das waagerechte
Querruder sowie einem allmählich in seinem Wirkungsgrad abnehmenden Sektorarm 62
für den senkrechten Schub. Es ergibt sich somit nach der Formel: Gierung =
T cos a - A sin a. Die Pedaleingabe (P) ergiebt sich wie folgt: P-T'cosa-A'sina.
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Es ist zu beachten, daß, falls sich die Tragfläche 3 in einem Übergangszustand
befindet, die Pedaleingabe in Richtung des Pfeiles Y zur Erzielung der Gierbewegung
den Schubdifferentialsektor 65 nach links schwenkt, jedoch den Steuerarm 70 des
Rollintegrators nach rechts bewegt, und die in Richtung des Pfeiles R ausgeführte
Steuerradeingabe schwenkt den Schubdifferentialsektor 65 nach links und zieht ebenfalls
den Sektorarm der Querrudersteurung nach links. Somit drehen sich der Schubsteuersektor
65 und der Steuersektor 73 der Quersteuerung in der gleichen Richtung, um das Rollen
zu steuern, sie bewegen sich jedoch in der entgegengesetzten Richtung, um das Gieren
zu steuern. Dies steht in Übereinstimmung mit den oben abgeleiteten Formeln, die
zeigen, daß das Gieren durch positive Schubkraft und negative Querruderkraft gesteuert
wird, während das Rollen eine aus positiver Schubkraft und positiver Querruderkraft
zusammengesetzte Kraft ist.
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Aus Gründen der Einfachheit ist weiter oben die Pedaleingabe so beschrieben
worden, als ob dieselbe vollständig und direkt von dem Sektor 36 auf den Steuerintegratorarm
52 übertragen wird, um so eine Gierkomponente durch den Schubunterschied innerhalb
aller Stufen der Flügelneigung zu ergeben. Bei Kippen der Flügel in ihre waagerechte
Lage und bei Annäherung des Flugzeugs an den Horizontalflug wird das Seitenruder
24 des Flugzeugs jedoch zur Giersteuerung immer wirksamer. Da das Ruder für den
Zweck wirksamer als die Propeller ist und hierbei die Motoren weniger beansprucht
werden, ist es zweckmäßig, die Motoren für die Giersteuerung bei dem waagerechten
Flug nicht in Anwendung zu bringen. Zu diesem Zweck ist ein Gierintegrator
42 einschließlich eines Bügels 80 für die Giersteuerwelle (F i g. 10) vorgesehen,
der auf der Pedalwelle 37 getragen wird. Zwischen den Armen des Bügels 80 ist drehbar
auf Drehzapfen 81 ein allgemein rechtwinkliger Rahmen 82
abgestützt,
der drehbar in seiner Mitte einen Drehzapfen 83 trägt. Mit dem mittleren Drehzapfen
sind starr zwei weitere Drehzapfen 84 und 85 verbunden, die zueinander senkrecht
angeordnet sind. Der Drehzapfen 84 ist ein Steuerzapfen und zwischen den Armen eines
Steuerbügels 86 angeordnet, der vorläufig als mit der Tragfläche 3 befestigt betrachtet
werden kann, so daß der Drehzapfen 84 parallel zu der Tragfläche liegt und sich
mit derselben von der senkrechten in die waagerechte Lage bewegt.
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Der Drehzapfen 85 wird drehbar zwischen den Armen eines Bügels 87
für die Pedalbewegung getragen, wobei dieser Bügel auf dem Arm 43 des Gierintegrators
getragen wird. Die Zeichnungen zeigen, daß bei waagerechter Lage der Tragfläche
3 der Steuerzapfen 84 des feststehenden Bügels 86 sich senkrecht zu
der Pedalwelle 37 befindet, und da er sich als ein feststehendes Bauteil nicht dreht,
hält er den Arm 43 gegen eine Drehbewegung, so daß die Welle 37 sich um den Drehzapfen
83 drehen kann. Bei senkrechter Anordnung der Tragfläche liegt jedoch der feststehende
Steuerzapfen 84 konzentrisch zu der Pedalwelle 37, so daß die Drehung des
Bügels 80 den Drehzapfen 85 um den Steuerzapfen 84 dreht, um so den Bügel
87 ebenfalls zu schwenken, wodurch die volle Bewegung des Armes 43 des Gierungsintegrators
erzielt wird. Es wird somit eine zusammengesetzte Giersteuerung erhalten. Ist die
Tragfläche in der senkrechten Lage hat der Schub keine Einwirkung auf die Gierbewegung,
jedoch bei Verringerung der Flügelneigung in Richtung auf die Waagerechte führt
der Steuerungsintegrator 50 für das Gieren und Rollen allmählich eine Schubkomponente
ein, die mit den Querrudern zur Steuerung der Gierbewegung kombiniert wird. Gleichzeitig
wird diese Wirkung in einem gewissen Ausmaß durch den Gierintegrator 42 kompensiert,
der auf Grund der Wirkung der doppelten Kardanverbindungen 81, 84, 85
weniger
und weniger Bewegung auf Grund der Pedalbetätigung an den Integrator abgibt. Sobald
der Schub *als das zum Gieren führende Mittel wird, wird weniger und weniger Pedaleingabe
gegeben, bis dem Integrationsgetriebe in der waagerechten Lageanordnung der Flügel
keine Pedaleingabe mehr vermittelt wird. Es versteht sich jedoch, daß während dieser
Zeit die das Seitenruder betätigenden Kabel 40 (F i g. 7) die normale Pedaleingabe
übertragen, so daß bei Vorliegen der Flügel in der waagerechten Fluglage, in der
das Ruder wirksam wird, ein Wegfall der Schubsteuerung zweckmäßig ist. Als Sicherheitsmaßnahme
ist eine Überlastungssperre vorgesehen, die das Gierintegrationsgetriebe auslöst
und eine mechanische Zerstörung irgendwelcher Bauelemente für den Fall verhindert,
daß eine übermäßige Pedal betätigung unter Verklemmen der Steuerungseinrichtungen
erfolgt. Zu diesem Zweck wird der feststehende Steuerbügel 86
auf einem Arm
90 getragen, der sich von einem Nockenbauteil 91 aus erstreckt, das
drehbar auf einer Halterung 92 angelenkt ist, wobei diese Halterung an der Flügelverstärkung
3a befestigt ist. Der Nocken 91
wird durch den Eingriff eines Nockenstößels
93 in einer Vertiefung 91a in der Nockenoberfläche an einer Drehbewegung gehindert.
Der Stößel 93 wird drehbar auf einem Arm 94 getragen, der drehbar
bei 95
an dem Flügel angelenkt und gegen die Nockenvertiefung 91 a unter der
Krafteinwirkung einer starken Feder 96 gedrückt wird. Wenn jedoch die Steuereinrichtung
verklemmt ist und gegen den Arm 90 des Steuerbügels eine übermäßige Verdrehungskraft
ausgeübt wird, kann der Stößel aus der Vertiefung in der Nockenoberfiäche herausgebracht
und der Arm 90
gelöst werden.
Das Flugzeug wird gestartet,
indem die Flügel 9, 10 und die Propellerwellen 21 durch Betätigung des hydraulischen
Zylinders 17 senkrecht nach oben gestellt werden. Durch die Propeller 22 wird ein
Schub zum Anheben des Flugzeugs von dem Erdboden geliefert, wobei die Nicksteuerung
27 unter Anwendung des Strahltriebwerks vorgenommen wird, um so das Flugzeug waagerecht
zu halten. Zur Giersteuerung betätigt der Pilot die üblichen Pedale. Unter koaxialer
Drehung des Steuerungsbügels 86 zu der Welle 37, ist diese Welle frei drehbar, und
der Giersteuerarm 43 dreht sich um einen vollen Hub, um so den waagerechten Arm
52 des Roll-Gier-Integrators um den normalerweise senkrechten Arm 53 zu schwenken.
Bei senkrechter Anordnung der Flügel bewegt sich der Steuerarm 59 der Quersteuerung
mit dem waagerechten Integratorarm 52, und die Querruder erzeugen ein Giermoment.
Die Anwendung der Querruder zum Gieren ist während des senkrechten Fluges möglich,
da die Abmessungen der Propeller und Flügel dergestalt sind, daß praktisch die gesamte
Fläche der Querruder sich immer innerhalb des Propellerstrahles 22a befindet. Für
das Rollen wird das Steuerrad so betätigt, daß der gekrümmte Arm 48 geschwenkt und
der senkrechte Integratorarm 53 sowie der Schubdifferentialarm 62 gedreht werden.
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Sobald das Flugzeug Höhe erreicht, beginnt der Übergang in den waagerechten
Flug, indem der hydraulische Zylinder 17 betätigt wird, um so die Flügel 9, 10 wieder
in ihre waagerechte Lage zurückzubringen. In diesem Zustand sind die Quersteuer-
und Schubdifferentialsteuerarme 59 und 62 zwischen den Achsen der waagerechten und
senkrechten Integratorarme 52 und 53 angeordnet. Somit stellt der
wirksame um eine gegebene Achse abgegebene Bewegungsradius eine Funktion des Flügelkippwinkels
dar. Die wirksame Länge eines Steuerarmes 59 der Quersteuerung um die senkrechte
Achse 55 nimmt z. B. bei Rückkehr der Flügel in die waagerechte Lage zu, und somit
wird die Steuergröße des Querruders auf Grund der Pedal-Betätigung. durch den Sinus
des Flügelwinkels von der Waagerechten modifiziert. Gleichzeitig gibt die Pedalbetätigung
eine Schubkomponente ab auf Grund eines zunehmenden wirksamen Radius des Schubsteuerungsarmes
62 um die senkrechte Achse. Dies ist eine , Funktion des Kosinus des Flügelkippwinkels.
Somit mischt das Integrationsgetriebe 50 eine zunehmende Komponente des Schubes
und eine abnehmende Komponente der Querruderkraft auf Grund der durch den Piloten
betätigten Pedale, und es wird eine zu- ; nehmende Komponente der Querruderkraft
(Auftrieb) und eine abnehmende Komponente des Schubes auf Grund des durch den Piloten
betätigten Steuerrades bewegt. Während des Überganges von der senkrechten in die
waagerechte Lage wird jedoch durch die doppelten Kardanverbindungen 81, 83, 84,
85 das Gierintegrationsgetriebe die Größe der an den Giersteuerarm 43 abgegebenen
Drehbewegung auf Grund einer gegebenen Pedalbetätigung allmählich verringert. Bei
Annäherung des Flugzeugs an den waagerechten Flug t wird der Schubunterschied bezüglich
der Giersteuerung ein sich verringernder Faktor, und das übliche Seitenruder 24
übernimmt seine normale Funktion. Sobald der horizontale Flug unter waagerechter
Anordnung der Flügel erreicht ist, wie in der F i g. 7 gezeigt, wird der Steuerarm
59 der Quersteuerung mit der senkrechten Achse ausgerichtet und wird somit lediglich
durch die Steuerradeingabe über den gekrümmten Arm 48 betätigt. In ähnlicher Weise
wird der Schubsteuerungsarm 62 für eine vollständige Drehbewegung auf Grund der
durch das Glied 44 an den waagerechten Arm 52 des Integrationsgetriebes 50 übertragenen
Bewegung angeordnet. Der Steuerbügel 86 ist jedoch nunmehr mit den Flügeln in seine
Verschlußlage senkrecht zu der Welle 37 zusammen mit seinem drehbaren Zapfen 84
in die Drehebene des Armes 43 gedreht worden, so daß die Steuereinrichtung verriegelt
ist. Die durch das Pedal betätigte Welle 37 ist jedoch frei, um eine Drehung um
den Drehzapfen 83 auszuführen.