DE1481931A1

DE1481931A1 - Control device for aircraft

Info

Publication number: DE1481931A1
Application number: DE19661481931
Authority: DE
Inventors: Max Dipl-Ing Heinz; Pfaff Dipl-Ing Klaus
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1966-09-06
Filing date: 1966-09-06
Publication date: 1969-03-20

Description

Steuereinrichtung für Flugzeuge Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Eia-, richteng zum Steuern eines Flugzeugas mit Langsamflugeigenschaften. Bei solchen Flugzeugen mit Langsamflugeigenschaften verwendet man häufig besondere Ausblasespalte oder Schlitzdüsen, über die zwecks Auftriebserhöhung ein flächenhafter Luft- oder Gasstrahl über die Tragflügelhinterkante bzw. über die dort angeordneten Klappen ausgeblasen wird.Control device for aircraft The invention relates to a method and an Eia, directional for controlling an aircraft with slow flight capabilities. In the case of such aircraft with slow flight characteristics, special ones are often used Blow-out gaps or slot nozzles, via which an area-wide one is used to increase buoyancy Air or gas jet over the wing trailing edge or over the arranged there Flaps is blown out.

Ein besonderes Problem, bei langsam fliegenden Flugzeugen ist die Steuerung um die Flugzeughauptachsen. Da im Langsamflug oftmals keine ausreichende Umströmung, z. B. des Leitwerkes vorliegt, so müssen die Ruder und Klappen sehrgroß ausgebildet werden. Ran hat daher auch schon - das trifft vor allen für Flugzeuge mit Senkrechtstarteigenschaften im strahlgestützten Flugzustand oder im Langsanflug zu -anstelle der Steuerung durch Ruder eine reine Strahlsteuerung verwendet oder auch eine Kombination aus beiden Steuerungsarten genommen. Die Strahlsteuerung an sich ist bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.A particular problem with slow-flying aircraft is that Control around the aircraft main axes. Since in slow flight often not enough Flow around, z. B. the tail unit is present, the rudder and flaps must be very large be formed. So Ran already has - this is especially true for airplanes with vertical take-off properties in jet-assisted flight condition or in long approach to - instead of the control by rudder a pure beam control is used or a combination of both types of control was also taken. The beam control on is known and does not need to be further explained here.

Ein besonderes Problem im Langsanflug tritt noch auf bei der Rollsteuerung. Hier werden üblicherweise, wie in normalen Flug, so auch im, Langsanflug, die Querruder an den beider " ügelenden in entgegengesetzter Richtung ausgeschlagen.A particular problem in the long approach still occurs with the roll control. Here, as in normal flight, also in long approach, the ailerons are usually turned knocked out at both ends in the opposite direction.

@t auch der Umstand zu berücksichtigen, daß in Langsasf@g die Querruder bereits zusammen mit den Landeklappen Auftriebserhöhung schon eine Voreinstellung um einen gewiesen Winkelbetrag haben. Von dieser Vorsinmtellung aus werden dem die Querruder für die Rollsteuerung betätigt. Hierbei tritt aber der Nachteil auf, daß das nach unten ausschlagende Querruder auf der Flügelseite, bei der eine Auftriebserhöhung erwünscht wird, eine Vergrößerung den Luftwiderstandes hervorruft, wogegen auf der anderen Flügelseite, bei der eine Auftriebsverminderung gewünscht wird, sich der Widerstand verringert. Infolgedessen tritt ein unerwünschtes Giermoent auf, das vor allem deswegen nachteilig ist, weil es gegenkurvensinnig ist. _ Da die Rollsteuerbarkeitsforderungen das Erreichen eines bestimmten Hängewinkels oder einer bestimmten Rollgeschwindigkeit nach einer bestimmten Zeit verlangen, müssen bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten große Rollmomente durch Rollsteuervorrichtungen erzeugt werden.@t also take into account the fact that in Langsasf @ g the ailerons already have a pre-setting of a certain angular amount together with the flaps to increase lift. From this pre-set position, the ailerons for roll control are operated. Here, however, the disadvantage arises that the downward deflecting aileron on the wing side, on which an increase in lift is desired, causes an increase in air resistance, whereas on the other side of the wing, on which a decrease in lift is desired, the resistance is reduced. As a result, an undesirable yaw moment occurs, which is disadvantageous mainly because it is counter-cornering. _ Since the roll controllability requirements require reaching a certain angle of inclination or a certain roll speed after a certain time, large roll moments must be generated by roll control devices at low flight speeds.

Bei Verwendung konventioneller Querruder können diese Rollmomente nur durch vergrößerte Querruderausschläge erzielt werden. Je größer das Querruderrollmoment wird, desto größer werden aber die gegenkurvensinnig wirkenden Querrudergiermomente. Zu ihrem Ausgleich sind bei kleinen Fluggeschwindigkeiten Seitenrudergiermomente notwendig, die mittels normaler Seitenleitwerke nur schwer zu erreichen sind.When using conventional ailerons, these roll moments can occur can only be achieved by increasing aileron deflections. The greater the aileron roll moment however, the greater the aileron energy torques acting in the opposite direction of the curve. To compensate for this, rudder energy moments are required at low flight speeds necessary, which are difficult to reach with normal vertical stabilizers.

Für Flugzeuge, die sich der Grenzschichtbeeinflussung mittels Ausblasen über Hinterkantenklappen zur Hochauftriebserzeugung bedienen, wird dieses Roll- und Giersteuerungsproblem noch schwieriger. Wird das äußere Drittel der Wölbungsklappen als Querruder verwendet, das in Langsanflug nur z.. halb so weit wie die - inneren - LAndeklappen ausgeschlagen ist, so läßt sich bei konstanter Ausblasung ein Rollmoment erzeugen durch Vergrößern des Querruderausschlages auf der einen und Verminderung auf der anderen Seite. Dabei entsteht auf der Seite des nach unten gehenden Ruders ein großer zu-` sätslicher, auf der anderen Flügelseite ein verringerter induzierter Widerstand. Das hierdurch auftretende gegenkurvensinnige Giermonent wird noch verstärkt durch die Richtungsän- derung des direkten #usblaseinpulses, dessen horizontale 8chubkomponente auf der Seite des nach oben gehenden Ruders vergrößert wird. Die Größe diesen auszutrimmenden Gieraonentes begrenzt häufig die ausfliegbare Geschwindigkeit, auch wenn leistungsmäßig und rollsteuerbarkeitsmäßig kleinere Geschwindigkeiten erfliegbar sind und verschlechtert so die Langsanflugleistungen unter Umständen erheblich.This roll and yaw control problem becomes even more difficult for aircraft that use boundary layer influencing by blowing out trailing edge flaps to generate high lift. If the outer third of the curvature flaps is used as aileron, which is deflected only about half as far as the - inner - wing flaps in a long approach, a rolling moment can be generated with constant blowing out by increasing the aileron deflection on one side and reducing it on the other Page. On the side of the downward-going rudder, there is a large inflated drag, on the other side of the wing a reduced induced drag. The thereby occurring against curve ingenious Giermonent is reinforced by the direction changes of the direct #usblaseinpulses whose horizontal 8chubkomponente of is increased upward preceding rudder on the page. The size of this yaw zone to be trimmed often limits the flyable speed, even if lower speeds can be flown in terms of performance and roll controllability, and thus, under certain circumstances, considerably worsens the long approach performance.

En ist eine Anordnung bekannt, für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge, bei der die Steuerung durch Strahlsteuerung erfolgt oder wenigstens unterstützt wird. Hierbei werden die zur Rollsteuerung ausgeblasenen Luft- oder Gasstrahlen entweder senkrecht nach unten oder oben gerichtet oder mit einer gewissen Neigung nach unten hinten bzw. nach oben vorn ausgeblasen. Hierdurch haben die austretenden Steuerstrahlen eine gewisse horizontale Komponente, welche einen den Kurvenflug unterstützendes Giermoment hervorrufen. Die obengenannten Schwierigkeiten des Langsanfluges treten hierbei nicht auf, da entweder bei diesem Flugzeug keine Querruder vorhanden sind, oder diese Querruder im Schnellflug nicht die obengenannten gegenkurvensinnigen Störmomente hervorrufen.An arrangement is known for high-speed aircraft, in which the control is carried out or at least supported by beam control will. The air or gas jets blown out for roll control are used here directed either vertically downwards or upwards or with a certain inclination blown down to the rear or up to the front. As a result, the exiting Control beams have a certain horizontal component, which makes turning induce supporting yaw moment. The above difficulties of the long approach do not occur here, either because there are no ailerons on this aircraft are, or these ailerons in high-speed flight are not the above-mentioned counter-curve Cause disturbance torques.

Die Erfindung geht von Flugzeugen der obengenannten Art aus, bei denen zur Erzielung von Langsanflugeigenschaften flächenhafte Gasstrahlen über die Flügelhinterkante bzw. über die dort angebrachten Klappen ausgeblasen werden und wobei die Klappen einschließlich der Querruder einen bestimmten Ausschlag einnehmen.The invention is based on aircraft of the type mentioned above, in which to achieve long approach properties, planar gas jets over the trailing edge of the wing or are blown out via the flaps attached there and the flaps including the ailerons.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem solchen Flugzeug die gegenkurvensinnigen Störmomente zu eliminieren, so daß der Pilot nicht mehr durch besondere Maßnahmen, z. B. durch übermäßige Betätigung des Seitenruders, diese Störmomente auszugleichen braucht. Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Rollsteuerung, auf den eine Auftriebsverminderung erfahrenden Teil des Flügeln wenigstens im Bereich des Querrndsrs die dort zur Auftriebserhöhung ausseblasene Gasmenge ui einen wählbaren Teil vermindert und dieser Teil zur Kompensation des vom Querruderausschlag des anderen Flügelteiles hervorgerufenen gegensinnigen Störmomentes ausgeblasen wird.The object of the invention is to eliminate the counter-curve interfering torques in such an aircraft, so that the pilot no longer has to take special measures, e.g. B. by excessive operation of the rudder needs to compensate for these disturbing torques. The aim is achieved according to the invention in that with roll control, on the part of the wing experiencing a decrease in lift, at least in the area of the transverse edge, the amount of gas blown out there to increase lift is reduced by a selectable part and this part is blown out to compensate for the opposing disturbance torque caused by the aileron deflection of the other wing part will.

Um sich mit einer solchen Steuereinrichtung an die verschiedenen Flugzustände anpassen zu können, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Gasstrahl wahlweise als konzentrierter Strahl oder als Flachstrahl mit Spoilerwirkung ausgeblasen.In order to be able to adapt to the various flight conditions with such a control device to be able to adapt, according to a further embodiment of the invention, the gas jet optionally blown out as a concentrated jet or as a flat jet with spoiler effect.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 Anordnung der Ausblaseeinrichtung am Flügel, Fig. 2 Anordnung des Ausblaseschlitzes und Fig. 3 Schnitt zu Fig. 1 bzw. Fig. 2.They show: FIG. 1 the arrangement of the blow-out device on the wing, FIG. 2 arrangement of the blow-out slot and FIG. 3 section to FIG. 1 or FIG. 2.

In Fig. 1 ist die Anordnung der Ausblaseeinrichtung am Flügel dargestellt. Von oben betrachtet besteht der Flügel aas dem Flügelvorderteil 1, der Landeklappe 2 und der Querruderklappe 3. Über die ganze Länge des Flügelvorderteiles 1 ist der Ausblaseschlitz 4 dem das für Steuerzwecke verwendete Gas von einem Kompressor oder direkt vom Strahltriebwerk abgezweigt, über die Luftleitung 5 zugeführt wird. Am Beginn der Querruderklappe 3 ist die Zuleitung 5a unterteilt in zwei Verteilrohre 5b, 5e. An dieser Stelle befindet sich ein Absperrmittel 6, welches beispielsweise in Form einer Drossel ausgeführt sein kann. Dieses Absperrmittel 6 regelt die Menge der Ausblaseluft aus dem Verteilrohr 5b. Die Gasaustrittsöffnung ist hier in Gestalt eines Ausblaseschlitzes 7 geformt, der den Luftstrom gleichmäßig über die ganze Breite an der Oberseite der Querruderklappe 3 verteilt. Das Verteilrohr 5c führt zu einer Austrittsdüse 8, die es erlaubt, den Gasstrahl in konzentrierter Form austreten $u lassen. Überdies ist die Düne 8 schwenkbar ausgebildet, um den Gasstrahl entweder nur nach vorn oder auch nach vorn oben und in jeder Zwischenstellung zu verschwenka.In Fig. 1, the arrangement of the blower is shown on the wing. Viewed from above, the wing consists of the wing front part 1, the landing flap 2 and the aileron flap 3. Over the entire length of the wing front part 1, the blow-out slot 4 is supplied via the air line 5, to which the gas used for control purposes is branched off from a compressor or directly from the jet engine will. At the beginning of the aileron flap 3, the supply line 5a is divided into two distribution pipes 5b, 5e. At this point there is a shut-off means 6, which can be designed, for example, in the form of a throttle. This shut-off means 6 regulates the amount of blown air from the distribution pipe 5b. The gas outlet opening is shaped here in the form of a blow-out slot 7, which distributes the air flow evenly over the entire width on the upper side of the aileron flap 3. The distributor 5c leading to a discharge nozzle 8, which allows the gas jet in concentrated form to escape $ u leave. Moreover, the dune 8 is designed to be pivotable to the gas jet either forward or forward and verschwenka above in any intermediate position.

Fig. 2.atellt eins weitere Ausbildung der Ausblaseeinrichtung dar. Außer durch eie Düse 8 an der Flügelspitz kann die jeweils nicht mehr über die Querruderklappe 3 ausgeblasene Menge auch durch einen besonderen Schlitz 9 an ser Flügeloberseite cls eine Art gtrahlspoiler nach oben vorn ausgeblasen werden. Hierau ist wie in Fig. 2 dargestellt, ei, weitere Drossel 10 vorgesehen, die den Eintritt der Ausblaseluft in das Verteilrohr 5c für den Ausblaseschlitz 9 in Abhängigkeit von Schließen der Drossel 6 zum Querruderspalt 7 freigibt.Fig. 2 shows a further design of the blow-out device. Except through a nozzle 8 on the wing tip, the can no longer use the aileron flap 3 blown amount also through a special slot 9 on the upper side of the wing cls a kind of jet spoiler to be blown up and forward. This is like in Fig. 2 shown, egg, further throttle 10 is provided, the entry of the blown air into the distribution pipe 5c for the blow-out slot 9 depending on the closing of the Throttle 6 to aileron gap 7 releases.

Fg. 3 ist lediglich ein Schnitt durch den in Fig. 1 und 2 dargestellten Flügel, welcher keiner weiteren Erläuterung bedarf.FIG. 3 is only a section through that shown in FIGS Wing, which needs no further explanation.

Befindet sich das Flugzeug im Langsaßflug, so wird beim Einleiten einer Rollbewegung auf einer Flügelseite der Auftrieb durch Verringerung des Ausblaseimpulses über den Querruderteil vermindert. Durch die vor den Querruderausblasespalt 7 in die Luftzuleitung 5b eingebaute Drossel 6 kann der Ausblaseimpuls stufenlos bis auf den Wert Null herunter geregelt werden, so daß ohne Bewegung des Querruder der Auftrieb auf diesen Flügelteil absinkt. Die Auftrieberhöhung auf der anderen Flügelseite erfolgt wieder durch Vergrößerung des Ausschlagen den vorangestellten Rudere.If the aircraft is in long seated flight, when it is initiated a roll motion on one wing side of the lift by reducing the blow-out momentum reduced over the aileron part. Through the 7 in the air supply line 5b built-in throttle 6 can infinitely adjust the blow-out pulse up to be regulated down to the value zero, so that without moving the aileron the Lift on this wing part drops. The increase in lift on the other side of the wing takes place again by increasing the deflection of the preceding oars.

Um die Luftentnahme aus des Luftlieferer, das kann das Strahltriebwerk selbst sein oder ein separater Kompressor, konstant zu halten, wird die Menge, die nicht sehr durch den Querruderspalt austritt - wie in Fig. 1 dargestellt -durch eine nach vorn oder vorn oben gerichtete regelbare Düse S ausgeblasen. Dabei erfolgt die Steuerung der Düse 6 und der Düse 8 gegeneiander, d. n. beim Schließen der Drossel wird die Düs geöffnet und umgekehrt, so daß die Entnahmemenge Immer konstant bleibt. Hierdurc wird ein kurveneinniges, also erwünschten Giermoment aufgebaut, was zu einer Verbesserung der kritischen Flugeigenschaften In Langsanflug führt.The jet engine can take the air out of the air supplier himself or a separate compressor, to keep constant, the amount that will does not emerge very much through the aileron gap - as shown in Fig. 1 - through an adjustable nozzle S pointing forwards or upwards is blown out. This takes place the control of the nozzle 6 and the nozzle 8 against each other, d. n. when closing the throttle the nozzle is opened and vice versa, so that the withdrawal amount always remains constant. Here a curve becomes one, So the desired yaw moment built up, which leads to an improvement of the critical flight characteristics in long approaches.

Durch die Anordnung dieser zusätzlichen Steuereinrichtung ist es nun möglich, die Langsamflugeigenschafte eines hierfür konstruierten Flugzeuges auch voll auszuschöpfen. Auch Wird hierdurch die Wendigkeit und Flugsicherheit eines solchen Flugzeuges wesentlich erhöht. Als besonderer Vorteil ist die Tatsache anzusehen, daß beim Einleiten einer Rollbewegung des im Langsanflug befindli-chen Flugzeuges das nach unten ausgeschlagene Auerruder dieser Stellung beibehalten kann bzW. nur Wenig verändert wird und trotzdem mit Hilfe der Ausblaseeinrichtung eine Auftriebsverminderung herbeigeführt werden kann, ohne daß dabei der Luftwiderstand eine Veränderung erfährt, wobei das unerwünschte, also gegenkurvensinnige Giermonent nicht auftritt. Weiters ist durch die stufenlose Regelung der Austrittsdüse bzW. des Austrittscchlitzes und durch die Kopplung mit dem Querruder ein feinfühlges Dosieren der Rollbewegung gewährleistet. Darüber hinaus wird sogar das beim Kurvenflug gewünschte kurvensinnige Giermoment durch den Luftaustritt aus der Austrittsdüse unterstützt. By arranging this additional control device, it is now possible to make full use of the slow flight properties of an aircraft designed for this purpose. This also significantly increases the maneuverability and flight safety of such an aircraft. A particular advantage is the fact that when initiating a rolling movement of the aircraft on the long approach, the downward deflected aileron can or can maintain this position. is changed only a little and nevertheless a reduction in lift can be brought about with the aid of the blow-out device, without the air resistance experiencing a change, the undesired, i.e. counter-curve, yaw moment not occurring. Furthermore, the stepless regulation of the outlet nozzle or the exit slit and the coupling with the aileron ensures that the rolling movement is precisely controlled. In addition, the yaw moment required for turning, which is desired when turning, is supported by the air outlet from the outlet nozzle.

Claims

P a t e n t a n s p r ü o h e 1. Control device for aircraft with Slow flight characteristics and increase in lift by blowing out through wing trailing edge flaps, dadurah characterized that with roll control on the one decrease in lift experiencing part of the wing, at least in the area of the aileron, there to increase lift The amount of gas blown out is reduced by a selectable part and this part is used for compensation that caused by the aileron deflection of the other wing part Disturbance torque is blown out.

2. Control device for aircraft according to claim 1, characterized in that the gas jet forward or forward over a nozzle is blown out and the position of the nozzle depending on the coupled Aileron position is.

3. Control device for aircraft according to claim 1 and 2, characterized in that a shut-off means is provided for pressure regulation, which is arranged at the end of the wing in front of the gas outlet opening.

4. Control device for aircraft according to claim 1 to 3, characterized in that the gas jet is optionally blown out as a concentrated jet or as a flat jet with a spoiler effect. 5v control device for aircraft according to claim 3, characterized in that the shut-off means can be opened or closed continuously variable at the branch point.