DE1481503C - Trimmvorrichtung für Luftfahrzeuge, insbesondere Senkrechtstarter - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Trimmvorrichtung für Überwachung durch den Lagekreisel des Regelkreises Luftfahrzeuge, insbesondere Senkrechtstarter, mit aus seiner Mittellage, bis der Lagewinkel des Lufteinem in seiner Nullage federgefesselten Steuer- fahrzeuges wieder zu Null geworden ist. Ein Pilot knüppel, der über eine parallel zum Steuerknüppel- kann bei dieser automatischen durch den Regelkreis gestänge angeordnete passiv-hydraulische Stellvor- 5 bewirkten Trimmung der Auswanderung des Steuerrichtung in eine neue Nullage bringbar ist. knüppeis ohne bewußtes Eingreifen folgen.

Luftfahrzeuge dieser Art weisen in aller Regel eine Aus jeder derartigen ausgewanderten Stellung des automatische Steuerung auf, in die mittels einer Steuerknüppels kann der Pilot nunmehr Führungs-Handsteuerung willkürlich eingreifbar ist. Hierzu großen zur Erzeugung beliebigen Lagewinkels des wird ein an ein Ruder oder an ein zu regelndes io Luftfahrzeuges eingeben. Erst jetzt treten die jeweili-Triebwerk angeschlossenes Stellglied von mehreren gen, den Steuerbefehlen entsprechenden Federspan-Steuereingängen beeinflußt. Um Rückwirkungen vom nungsänderungen der Federfesselung des Steuer-Stellglied auf den von Hand betätigten Steuereingang knüppeis ein und wird der Sollwertgeber durch die zu verhindern, ist, wie die deutsche Auslegeschrift manuellen Bewegungen des Steuerknüppels verstellt. 1196 511 zeigt, eine passiv-hydraulische Rück- 15 Durch das Auswandern des Steuerknüppels beim Wirkungssperre vorgesehen. automatischen Trimmen erfährt der Pilot, daß der

Das über einen Differentialhebel mit dem Steuer- Kolben des Stellgliedes sich aus seiner Mittellage

knüppelgestänge verbundene Stellglied liegt in einem herausbewegt und, insbesondere durch die Eingabe

Regelkreis, der einen vom Steuerknüppelgestänge be- neuer Führungsgrößen, in Hartlagen kommen kann,

einflußbaren Sollwertgeber aufweist (vgl. zum Bei- so Um aus dieser gefährlichen Situation herauszu-

spiel deutsche Auslegeschrift 1174619, Fig. 3), über kommen, wird der Pilot versuchen, den Steuer-

den in den Regelkreis neue Fiihrungsgrößen manuell knüppel aus der jeweiligen ausgewanderten Stellung

eingegeben werden. in die normale Mittellage zu bringen. Diese Erkennt-

Bei derartigen Flugzeugsteuerungen verursachen, nis ist nun gemäß der Erfindung zur Rückführung

wie die Erfahrung gezeigt hat, geringe Dauerstörun- 35 des Kolbens des Stellgliedes ausgenutzt,

gen infolge von Baufehlern und anderen stetigen Stör- Beim manuellen Überführen des Steuerknüppels in

großen, wie Drift u. ä. am Stellglied des Flugreglers, die normale Mittellage wird die Federvorspannung

insbesondere beim Arbeiten des Reglers im Sinne der Federfesselung beträchtlich geändert und dabei

reinen Störverhaltens, eine Abwanderung des KoI- gleichzeitig der Sollwertgeber verstellt, was z. B. eine

bens des Stellgliedes aus dem mittleren Arbeitsbereich 30 Schubänderung zur Folge hat. Damit hat der Pilot

in eine seiner Endlagen. Der Kolben kann dann den _ die bisher vom Regelkreis bewirkte, mit der nach-

Regleramplituden nicht mehr folgen und gerät in eine " teiligen Auswanderung des Kolbens des Stellgliedes

sogenannte Hartlage, d. h., er schlägt am Zylinder- verbundene Trimmung selbst übernommen und führt

boden oder -kopf an. Die Flugzeugsteuerung ist also dadurch den Kolben des Stellgliedes in seine Mittel-

dann nicht mehr funktionsfähig, so daß gefährliche 35 lage wieder zurück. Die störende Federvorspannung

oder gar katastrophale Flugzustände die Folge sind. am Steuerknüppel wird dabei, jedoch ohne die Ver-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier stellung des Sollwertgebers zu ändern, durch einen Abhilfe durch eine parallelgeschaltete Trimmvorrich- weiteren von der passiv-hydraulischen Stellvorrichtung zu schaffen, mittels der der Kolben des Stell- tung bewirkten Trimmvorgang beseitigt,
gliedes über das Steuerknüppelgestänge aus dem ge- 4" Auf diese überraschend einfache Weise ist die auf fährlichen Endlagenbereich heraus wieder in den den Kolben des Stellgliedes des Regelkreises wir-Mittellagenbereich zurückbringbar ist. kende Trimmvorrichtung parallel zur Fühlfeder-Ausgehend von einer Trimmvorrichtung für Luft- trimmung des Steuerknüppels geschaltet und unfahrzeuge, insbesondere Senkrechtstarter, mit einem abhängig von dieser. Infolge des hydraulischen Tiefin seiner Nullage federgefesselten Steuerknüppel, der 45 passes spricht diese Trimmvorrichtung lediglich auf über eine parallel zum Steuerknüppelgestänge an- langsame Auswanderungsbewegungen des Kolbens geordnete passiv-hydraulische Stellvorrichtung in eine des Stellgliedes an, so daß die üblichen Regleramplineue Nullage bringbar ist, und mit einer passiv- tuden keine derartigen Trimmbewegungen verhydraulischen Rückwirkungssperre, die die Regel- Ursachen.

bewegungen eines über einen Differentialhebel mit 5° In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Steuerknüppelgestänge verbundenen Stellgliedes der Sollwertgeber ein Potentiometer, dessen Schleifer eines Regelkreises vom Steuerknüppel fernhält, sowie mit dem Steuerknüppelgestänge und dessen Widereines im Regelkreis liegenden, von dem Steuer- Standskörper mit dem Kolben der passiv-hydrauknüppelgestänge beeinflußbaren Sollwertgebers, ist , lischen Stellvorrichtung verbunden ist, und weist der diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sollwertgeber 55 Kolben eine teilweise als Zylinder ausgebildete zellenderart zwischen Steuerknüppelgestänge und passiv- feste Kolbenstange auf, in der eine geteilte, über zwei hydraulischer Stellvorrichtung angeordnet ist, daß er entgegengesetzt wirkende Ventile mit dem Kolben bei einem Trimmvorgang seine vom Steuerknüppel- der Stellvorrichtung fest verbundene Kolbenstange gestänge bestimmte, den Kolben des Stellgliedes angeordnet ist, die einen Kolben aufweist, dem über rückführende Einstellage beibehält, und daß zwischen <>° eine mit einem Druckspeicher verbundene erste der mit ihrer Sperrseite mit der Stellvorrichtung ver- ölkammer, die über eine Drossel mit einer zweiten bundenen Rückwirkungssperre und dem Stellglied ölkammer im Zylinder verbunden ist, ein vom Stellein hydraulischer Tiefpaß angeordnet ist. glied beaufschlagter Tauchkolben zugeordnet ist.

Bei dem vom Regelkreis aus bewirkten Trimmen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der

wandert nämlich der federgefesselte Steuerknüppel 65 nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der

ohne Änderung seiner vorgegebenen Federvorspan- Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

nung aus seiner Mittellage_v Gleichzeitig bewegt sich Fig. I das Funktionsschema der Trimmvorrich-

auch der Kolben des Stellgliedes infolge der Lage- tung,

3 4

F i g. 2 einen Querschnitt der eigentlichen Trimm- Der Kolben 108 der passiv-hydraulischen Stellvorvorrichtung und · richtung 1.05 weist eine teilweise als Zylinder aus-

F i g. 3 im vergrößerten Maßstab eine Einzelheit gebildete zellenfeste Kolbenstange 114 auf, die über

der F i g. 2. eine passiv-hydraulische Rückwirkungssperre 117'

Die.Trimmeinrichtung ist, wie das in Fig. 1 dar- 5 mit dem Kolben 108 fest verbunden ist. Sie besteht

gestellte Funktionsschema >zeigt, ein Teil einer Flug- aus einem hydraulischen Zylinder 12, in dem ein

zeugsteuerung, die einen Steuerknüppel 2 aufweist, Kolben 13 angeordnet ist, zu dessen beiden Seiten

der über ein Steuerknüppelgestänge, welches aus den Zylinderräume 14 und 15 mit passiver ölfüllung

Lenkern 3, 4, 5 und 6 sowie den Differentialhebeln 7 liegen. Der Kolben 13 weist Überströmkanäle 16 und

und 8 besteht, mit einer Rudereinstelleinrichtung 9 io 17 auf, welche durch Rückschlagventile 18 und 19

und einer Triebwerksregeleinrichtung 10 verbunden verschlossen sind, die unter dem Druck von Federn

ist. Ein Kolben 70 eines Stellgliedes 71 eines noch zu 20 und 21 stehen. Eine Kolbendichtung 22 verhindert

beschreibenden, ebenfalls einen Teil der Flugzeug- bei geschlossenen Ventilen 18 und 19 einen Ölaus-

steuerung bildenden Regelkreises wirkt über einen tausch zwischen den Zylinderräumen 14 und 15. Der

Lenker 72 und einen Summierhebel 73 auf die noch 15 Kolben 13 und seine ausgangsseitige Kolbenstange

zu beschreibende Trimmvorrichtung 100 sowie über 23, die innerhalb der Kolbenstange 115 des Kolbens

das schon beschriebene Steuerknüppelgestänge auf 108 geführt ist, bleiben in Ruhe, wenn axiale Kräfte

die Rudereinstelleinrichtung 9 und die Triebwerks- auf diese Kolbenstange wirken (vgl. F i g. 3).

regeleinrichtung 10. Wirkt dagegen eine axiale Kraft auf die eingangs-

Ein Flugregler 200 bekannter Bauart, der seine Ist- 20 seitige Kolbenstange 28, so öffnet ein senkrecht zur

werte von einem Lagesignalgeber 203 erhält, ist mit Bewegungsrichtung in der Kolbenstange 28 gelagerter

einem Sollwertgeber 204 verbunden und wirkt auf Bolzen 25 eines der beiden Rückschlagventile 18 oder

das Steuerventil 205 des schon genannten Stellgliedes 19, die in einer gemeinsamen Hülse angeordnet sind,

71 ein. welche im Kolben 13 und der eingangsseitigen

Der Sollwertgeber 204 ist in bekannter Weise als 25 Kolbenstange 28 in Richtung ihrer Längsachse verPotentiometer ausgebildet, dessen mit dem Flugregler schiebbar geführt ist. Dabei tritt in-den Überströmelektrisch verbundener Schleifer oder Abgriff 206 kanälen 16 und 17 ein Öldruck auf, durch den gegen vom Steuerknüppelgestänge 3 über die Betätigungs- die Kraft der Ventilfeder 21 oder 20 das andere stange 11 mechanisch betätigt, also verstellt werden Rückschlagventil 19 oder 18 geöffnet und damit die kann. 30 axiale Bewegung des Kolbens freigegeben wird. Mit

Der Widerstandskörper ist — wie in F i g. 1 und 2 der Kolbenstange 28 ist ein weiterer Kolben 116 verdargestellt — an dem Kolben bzw. an der Kolben- buriden, der eine ölkammer 117 in der als Zylinder stange einer passiv-hydraulischen Stellvorrichtung ausgebildeten Kolbenstange 114 abschließt, welche

105 der Trimmvorrichtung 100 befestigt. über eine in einer Zwischenwand 118 befindlichen Nunmehr soll an Hand der Fig. 2 die mit einer 35 Drossel 119 mit einer weiteren ölkammer 120 in

an sich bekannten Trimmvorrichtung für den Steuer- Verbindung steht, mit der ein hydraulischer Druckknüppel kombinierte Trimmvorrichtung 100 be- speicher 121 verbunden ist. Die ölkammer 120 wird schrieben werden. von einem Tauchkolben 122 abgeschlossen, der eben-

Über in Hülsen 101 und 102 angeordnete, ein- falls in der als Zylinder ausgebildeten zellenfesten ander entgegengesetzt wirkende Fühlfedern 103 und 40 Kolbenstange 114 gelagert und über den schon er-104 ist der über die Lenker 3 und 11 angelenkte wähnten Summierhebel 73 mit dem Stellglied 71 des Steuerknüppel 2 federnd in seiner Nullage gehalten. Regelkreises verbunden ist. Die ölkammer 120 in Mit der Hülse 101 ist die passiv-hydraulische Stell- Verbindung mit dem hydraulischen Druckspeicher vorrichtung 105 der vorerwähnten Trimmvorrichtung 121 und der Drossel 119 wirken für die Bewegungen für den Steuerknüppel verbunden, deren Gehäuse 45 des Summierhebels 73 (F i g. 1) als hydraulischer

106 einen ölgefüllten Zylinder 107 aufweist, in dem Tiefpaß.

ein Kolben 108 gleitet. Die ölkammern 107 a und Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist in

107 b vor und hinter dem Kolben können über Boh- einer Hülse 124 des Gehäuses 106 geführt, an das die rungen 109 und 110 dann miteinander verbunden Hülse 101 angeschraubt ist. Innerhalb der Hülse 101 werden, wenn ein hier nicht näher dargestelltes 50 befindet sich der Sollwertgeber 204, dessen WiderMagnetventil 111 geöffnet wird. Standskörper mit der Kolbenstange 115 fest verbun-

Mit der parallel zum Steuerknüppelgestänge ge- den ist.

schalteten passiv-hydraulischen Stellvorrichtung kann Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen

der Steuerknüppel in eine neue Nullage gebracht Vorrichtung ist folgende:

werden. Dies geschieht in der Weise, daß nach einer 55 Die normalerweise bei der Regelung eines Flug-Auswanderung des Nullpunktes der Federfesselung zustandes auftretenden Regleramplituden des Flugdes Steuerknüppels, die vom Flugzeugführer auf regiere 200 werden bei der üblichen Steuerfrequenz Grund der Steuerknüppelbetätigung feststellbar ist,. vom Kolben 70 des Stellgliedes 71 lediglich auf den ein in F i g. 1 angedeuteter Schalter 112 betätigt wird. hydraulischen Druckspeicher 121 übertragen und Hierdurch öffnet sich das Magnetventil 111. Über die 60 wirken sich nicht auf die Kolben 116 der Trimmnun miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen vorrichtung aus. Die Steuerfrequenz der Reglerampli-109 und 110 kann ein Druckausgleich der passiven tuden ist nämlich hierbei so groß, daß infolge der ölfüllung der ölkammern 107a und 107 b des Zylin- zeitlichen Verzögerung der Druckänderung in der ders 107 stattfinden, wodurch das Gehäuse 106 der Ölkammer 117 gegenüber der Druckänderung in der Stellvorrichtung und damit die Hülse 101 eine neue 65 ölkammer 120 infolge der Drossel 119 eine weitere Nullage, also eine neue Trimmlage einnimmt. Der Soll- Auswirkung unterbleibt.

wertgeber 204 wird hierbei nicht beeinflußt, da eine Bei langsamer Auswanderung des Kolbens 70 des

Bewegung der Betätigungsstange 11 nicht stattfindet. Stellgliedes 71 aus dem mittleren Arbeitsbereich, bei-

spielsweise nach links, dagegen steigt der Druck im hydraulischen Druckspeicher 121 ständig an. Diese Drucksteigerung hat eine Bewegung des Kolbens 116 in der über die Drossel 119 mit der ölkammer 120 verbundenen ölkammer 117 zur Folge.

Infolge der hierbei geöffneten Rückschlagventile 18 und 19 der Rückwirkungssperre 117 erfolgt eine Übertragung dieser Kolbenbewegung auf den Kolben 108 der Trimmvorrichtung 105 des Steuerknüppelgestänges. Der Kolben 108 ist jedoch durch die Sperrung der ölkammem 107 a und 1076 blockiert. Die vorgenannte Bewegung des Kolbens 115 überträgt sich somit unter der Voraussetzung einer entsprechenden Vorspannung der Fühlfedern 103 und 104 auf das Steuerknüppelgestänge und bewirkt dadurch eine Auswanderung des Steuerknüppels aus seiner Nulllage. Hierbei ist durch den Regelkreis auch eine Verstellung des Stellgliedes 71, also eine Bewegung des Kolbens 70 in bezug auf F i g. 1 nach rechts bewirkt worden.

Andererseits wird jeder am Steuerknüppel 2 eingeleitete Steuerausschlag in üblicher Weise auf die Fühlfedern 103 und 104 und damit über die Hülse 101 auch auf das Gehäuse 106 der Trimmvorrichtung des Steuerknüppelgestänges übertragen. Infolge der hierbei sperrenden Rückschlagventile 18 und 19 der mit der Kolbenstange 114 fest verbundenen Rückwirkungssperre 117 ist diese jedoch als zellenfest zu betrachten, also ohne Wirkung.

Bei dieser vorstehend beschriebenen langsamen Auswanderung des Steuerknüppels weiß der Pilot aber nun, daß der Kolben 70 des Stellgliedes sich aus seiner Mittellage bewegt hat, und übernimmt seinerseits, um die gefährlichen Hartlagen zu vermeiden, die Trimmung. Hierzu überführt er den Steuerknüppel in seine Mittel- oder Nullage und spannt dabei die entsprechende Feder 103 bzw. 104 der Federfesselung. Die Bewegung des Steuerknüppels verursacht über die Betätigungsstange 11 eine der durchzuführenden Trimmung entsprechende Verstellung des Sollwertgebers 206, also eine neue Sollwerteingabe. Durch Betätigen des Schalters 112 wird das Magnetventil 111 geöffnet, so daß ein Druckausgleich der passiven ölfüllung der ölkammern 107 a und 1076 des Zylinders 107 stattfinden kann und dabei das Gehäuse 106 mit seinen Hülsen 124 und 101 im Sinne einer Entspannung der gespannten Fühlfeder sich bewegen kann. ,Die über den Steuerknüppel eingeleitete Sollwerteingabe am Sollwertgeber 204 bleibt dabei bestehen, so daß unabhängig von der Trimmung des Steuerknüppels die über dem Steuerknüppel und damit ü&er dem Differentialhebel 8 eingeleitete Schubänderung herbeigeführt und gleichzeitig der Kolben 70 des Stellgliedes 71 im Ausmaß der der Trimmung entsprechenden Sollwerteingabe in seine Mittelstellung zurückgeführt wird.

Bei der Ausführung der vorstehend beschriebenen Trimmeinrichtung ist darauf zu achten, daß nach Beendigung des Trimmvorganges der Kolben des Stellgliedes seine Mittelstellung nicht ganz erreicht, so daß ein gewisser Differenzbetrag bestehenbleibt, andernfalls würde sich nämlich der vorstehend beschriebene Ausgleichsvorgang unmittelbar als Spiegelfunktion in unerwünschter Weise wiederholen. Der erforderliche Differenzbetrag kann durch entsprechende Wahl der Hebelübersetzungen im Steuerknüppelgestänge und Differentialhebel 8 bzw. Summierhebel 73 erzielt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Trimmvorrichtung für Luftfahrzeuge, insbesondere Senkrechtstarter, mit einem in seiner Nullage federgefesselten Steuerknüppel, der über

ao eine parallel zum Steuerknüppelgestänge angeordnete, passiv-hydraulische Stellvorrichtung in eine neue Nullage bringbar ist, und mit einer passiv-hydraulischen Rückwirkungssperre, die die Regelbewegungen eines über einen Differential-

s5 hebel mit dem Steuerknüppelgestänge verbundenen Stellgliedes eines Regelkreises vom Steuerknüppel fernhält, sowie eines im Regelkreis liegenden, von dem Steuerknüppelgestänge beeinflußbaren Sollwertgebers, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (204) derart zwischen Steuerknüppelgestänge und passiv-hydraulischer Stellvorrichtung (105) angeordnet ist, daß er bei einem Trimmvorgang seine vom Steuerknüppelgestänge bestimmte, das Stellglied des Regelkreises rückführende Einstellage beibehält und daß zwischen der mit ihrer Sperrseite mit der Stellvorrichtung verbundenen Rückwirkungssperre (12 bis 28) und dem Stellglied (71) ein hydraulischer Tiefpaß (119, 120, 121) angeordnet ist.

2. Trimmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwerteeber ein Potentiometer ist, dessen Widerstandskörper mit dem Kolben (108) der passi%'-hydraulischen Stellvorrichtung (105) verbunden ist. und daß der Kolben eine teilweise als Zylinder ausgebildete. zellenfeste Kolbenstange (114) aufweist, in dem eine geteilte, über zwei entgegengesetzt wirkende Ventile (18, 19) mit dem Kolben (108) der Stellvorrichtung fest verbundene Kolbenstange angeordnet ist, die einen Kolben (116) aufweist, dem über eine mit einem Druckspeicher (121) verbundene ölkammer (120), die über eine Drossel (119) mit einer weiteren ölkammer (117) im Zylinder verbunden ist, ein vom Stellglied (71) beaufschlagter Tauchkolben (122) zugeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen