DE1481931C

DE1481931C - Control device for aircraft

Info

Publication number: DE1481931C
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen; Pfaff Klaus Dipl.-Ing. 7758 Daisendorf Max
Original assignee: Dornier Ag, 7990 Friedrichshafen
Publication date: 1971-11-25

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für vergrößert wird. Die Größe dieses auszutrimmenden Flugzeuge mit Auftriebserhöhung durch Ausblasen Giermomentes begrenzt häufig die ausfliegbare Geüber Flügelhinterkantenklappen. . schwindigkeit, auch wenn leistungsmäßig und roll-The invention relates to a control device for is enlarged. The size of this to be trimmed Airplanes with increased lift by blowing out the yaw moment often limits the flyable geber Wing trailing edge flaps. . speed, even if performance and rolling

Bei den auf diese Weise langsam fliegenden Flug- steuerbarkeitsmäßig kleinere Geschwindigkeiten erzeugen ist die Steuerung um die Flugzeughauptachsen 5 fliegbar sind, und verschlechtert so die Langsamflugschwierig. Da im Langsamflug oftmals keine aus- leistungen unter Umständen erheblich,
reichende Umströmung des Leitwerkes vorliegt, müs- Es ist auch eine Anordnung für Hochgeschwindigsen die Ruder und Klappen sehr groß ausgebildet keitsflugzeuge bekannt, bei der die Steuerung durch werden. Man hat daher auch schon — das trifft vor Strahlsteuerung erfolgt oder wenigstens unterstützt allem für Flugzeuge mit Senkrechtstarteigenschaften io wird. Hierbei werden die zur Rollsteuerung ausgeblaim strahlgestützten Flugzustand zu — an Stelle der senen Luft- oder Gasstrahlen entweder senkrecht Steuerung durch Ruder eine reine Strahlsteuerung nach unten oder oben gerichtet oder mit einer gewisverwendet oder auch eine Kombination aus beiden sen Neigung nach unten hinten bzw. nach oben vorn Steuerungsarten. Die Strahlsteuerung ist an sich be- ausgeblasen. In letzterem Fall haben die austretenden kannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu 15 Steuerstrahlen eine gewisse horizontale Komponente, werden. welche einen den Kurvenflug unterstützendes Gier-In the case of the slow-flying flight controllability generating lower speeds in this way, the control about which the aircraft's main axes 5 can be flown, and thus makes slow flight difficult. Since in slow flight there is often no performance under certain circumstances,
there is sufficient flow around the tail unit, there is also an arrangement for high-speed rudders and flaps designed very large keitsflugzeuge known, in which the controls are through. So you already have - this is done before the beam control or at least is supported for aircraft with vertical take-off properties. Here, the jet-supported flight condition used for roll control is used - instead of the air or gas jets, either vertical control by rudder, a pure jet control directed downwards or upwards, or with a certain inclination, or a combination of the two inclinations downwards, backwards or upwards front control types. The jet control itself is blown out. In the latter case, the exiting have known and need not be further explained here to 15 control beams a certain horizontal component. which a yaw supporting the turning flight

Ein besonderes Problem im Langsamflug tritt bei moment hervorrufen. Die obengenannten Schwierig-A particular problem in slow flight occurs at moment. The above-mentioned difficulties

der Rollsteuerung auf. Hier werden üblicherweise, ketten des Langsamfluges treten hierbei nicht auf,the roll control on. Usually, chains of slow flight do not occur here,

wie in normalem Flug, so auch im Langsamflug, die da entweder bei diesem Flugzeug keine Querruderas in normal flight, so also in slow flight, there either no ailerons on this aircraft

Querruder an den beiden Flügelenden in entgegen- 20 vorhanden sind, oder diese Querruder im SchnellflugThere are ailerons on the two wing tips in opposite directions, or these ailerons in high-speed flight

gesetzter Richtung ausgeschlagen. nicht die obengenannten gegenkurvensinnigen Stör-set direction knocked out. not the above-mentioned counter-curve-oriented disruptive

Es ist auch der Umstand zu berücksichtigen, daß momente hervorrufen.It is also necessary to take into account the fact that moments cause.

im Langsamflug die Querruder bereits zusammen Die Erfindung geht von Flugzeugen der anfangsin slow flight the ailerons are already together. The invention is based on the aircraft of the beginning

mit den Landeklappen zwecks Auftriebserhöhung genannten Art aus, bei denen zur Erzielung vonwith the flaps for the purpose of increasing lift mentioned type, in which to achieve

eine Voreinstellung um einen gewissen Winkelbetrag 25 Langsamflugeigenschaften fiäx:henha?te~ Gasstrahlena pre-setting by a certain angular amount 25 slow flight characteristics fiäx: ha? te ~ gas jets

haben. Von dieser Voreinstellung aus werden dann über die Flügelhinterkante bzw. über die dort ange-to have. From this pre-setting, the trailing edge of the sash or the

die Querruder für die Rollsteuerung betätigt. Hierbei brachten Klappen ausgeblasen werden und wobei dieoperated the ailerons for roll control. This brought flaps to be blown out and the

tritt der Nachteil auf, daß nach unten ausschlagende Klappen einschließlich der Querruder einen bestimm-the disadvantage arises that downward deflecting flaps including the ailerons have a certain

Querruder auf der Flügelseite, auf der der Auftrieb ten Ausschlag erfahren.Ailerons on the wing side where the lift is deflected.

erhöht wird, eine Vergrößerung des Luftwiderstandes 30 Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem solchenis increased, an increase in the air resistance 30. The object of the invention is in such

hervorruft, wogegen auf der anderen Flügelseite, auf Flugzeug die gegenkurvensinnigen Störmomente zucauses, on the other hand, on the other side of the wing, the counter-curve disturbing torques on the aircraft

der der Auftrieb vermindert wird, sich der Wider- eliminieren, so daß der Pilot nicht mehr durch beson-that the lift is reduced, the re-eliminating, so that the pilot no longer by special

stand verringert. Infolgedessen tritt ein unerwünsch- dere Maßnahmen, z. B. durch übermäßige Betätigungstood reduced. As a result, an undesirable measure occurs, e.g. B. by excessive actuation

tes Giermoment auf, das vor allem deswegen nach- des Seitenruders, diese Störmomente auszugleichentes yaw moment, which is mainly due to the rudder to compensate for these disturbing moments

teilig ist, weil es gegenkurvensinnig ist. 35 braucht. Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch er-is part because it is counter-curve. 35 needs. According to the invention, the goal is thereby achieved

Da die Rollsteuerbarkeitsforderungen das Errei- reicht, daß bei Rollsteuerung, an dem eine Auftriebschen eines bestimmten Hängewinkels oder einer be- verminderung erfahrenden Teil des Flügels wenigstimmten Rollgeschwindigkeit nach einer bestimm- stens'im Bereich des Querruders die dort zur Auften Zeit verlangen, müssen bei niedrigen Flügge- triebserhöhung ausgeblasene Gasmenge um einen schwindigkeiten verhältnismäßig große Rollmomente 40 wählbaren Teil vermindert und dieser Teil zur Komdurch Rollsteuervorrichtungen erzeugt werden. pensation des vom Querruderausschlag des anderenSince the roll controllability requirements reach that with roll control, at which there is a little buoyancy a certain angle of inclination or a part of the sash that is experiencing a reduction in size Rolling speed according to a certain amount in the area of the aileron, which is up there Require time, have to increase the amount of gas blown out by one at a low gear increase speeds relatively large rolling moments 40 selectable part reduced and this part to Komdurch Roll control devices are generated. compensation of the other's aileron deflection

Bei Verwendung konventioneller Querruder kön- Flügelteiles hervorgerufenen kurvengegensinnigenWhen using conventional ailerons, the wing part can turn in the opposite direction

nen diese Rollmomente nur durch vergrößerte Quer- Giermomentes ausgeblasen wird,This roll moment is only blown out by increased lateral yaw moment,

ruderausschläge erzielt werden. Je größer das Quer- Um sich mit einer solchen Steuereinrichtung anRudder deflections can be achieved. The greater the cross-order with such a control device

ruderrollmoment wird, desto größer werden aber 45 die verschiedenen Flugzustände anpassen zu kön-The rudder roll torque becomes, the greater will be, however, 45 to be able to adapt the different flight states.

die gegenkurvensinnig wirkenden Querrudergier- nen, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfin-the ailerons acting in the opposite direction of the aileron, after a further training of the invention

momente. Zu ihrem Ausgleich sind bei kleinen Flug- dung die zur Kompensation dienende Gasmengemoments. To compensate for this, the amount of gas used for compensation is necessary for small flights

geschwindigkeiten Seitenrudergiermomente notwen- wahlweise als konzentrierter Strahl oder als Flach-velocities rudder torque necessary - either as a concentrated jet or as a flat

dig, die mittels normaler Seitenleitwerke nur schwer strahl mit Spoilerwirkung ausgeblasen,dig, which with normal vertical stabilizers is difficult to blow out with spoiler effect,

zu erreichen sind. 50 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dercan be reached. 50 An embodiment of the invention is shown in

Für Flugzeuge, die sich der Grenzschichtbeeinflus- Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näherFor aircraft, which is the Grenzschichtbeeinflus- drawing shown and is in the following in more detail

sung mittels Ausblasens über Hinterkantenklappen beschrieben. Es zeigtSolution described by means of blowing out via trailing edge flaps. It shows

zur Hochauftriebserzeugung bedienen, wird dieses Fig. 1 eine Anordnung der Ausblaseeinrichtungserve to generate high lift, this Fig. 1 is an arrangement of the blow-out device

Roll- und Giersteuerungsproblem noch schwieriger. am Flügel,Roll and yaw control problem even more difficult. on the wing,

Wird nämlich das äußere Drittel der Wölbungsklap- 55 F i g. 2 eine Anordnung des Ausblaseschlitzes und pen als Querruder verwendet, das im Langsamflug F i g. 3 einen Schnitt gemäß F i g. I.
z. B. nur halb so weit wie die inneren Landeklappen In F i g. 1 ist die Anordnung der Ausblaseeinrichausgeschlagen ist, so läßt sich bei konstanter Aus- tung am Flügel dargestellt. Von oben betrachtet blasung ein Rollmoment erzeugen durch Vergrößern besteht der Flügel aus dem Flügelvorderteil 1, der des Querruderausschlages auf der einen und Ver- 60 Landeklappe 2 und der Querruderklappe 3. Über die mindcrung auf der anderen Seite. Dabei entsteht auf ganze Länge der Hinterkante des Flügelvorderteiles 1 der Seite des nach unten gehenden Ruders ein großer erstreckt sich der Ausblaseschlitz 4, dem das für zusätzlicher, auf der anderen Flügelseite ein ver- Steuerzwecke verwendete Gas von einem Kompresringertcr induzierter Widerstand. Das hierdurch auf- sor oder direkt vom Strahltriebwerk über die Lufttretende gegenkurvensinnige Giermoment wird noch 65 leitung 5 zugeführt wird. Am Beginn der Querruderverstärkt durch die Richtungsänderung des direkten klappe 3 ist die Zuleitung 5 α unterteilt in zwei Ver-Ausblaseimpulses, dessen horizontale Schubkompo- leilrohreSö, 5c\ An dieser Stelle befindet sich ein nentc auf der Seite des nach oben gehenden Ruders Absperrmittel 6, welches beispielsweise in Form einerIf the outer third of the arching flap is 55 F i g. 2 an arrangement of the blow-out slot and pen used as aileron, which in slow flight F i g. 3 shows a section according to FIG. I.
z. B. only half as far as the inner landing flaps in FIG. 1 the arrangement of the blow-out device is deflated, so it can be shown with a constant configuration on the wing. Seen from above, the blowing creates a roll moment by enlarging the wing consists of the wing front part 1, that of the aileron deflection on one side and flap 2 and the aileron flap 3. About the reduction on the other side. This creates a large blow-out slot 4 over the entire length of the trailing edge of the wing front part 1 on the side of the downward-going rudder, to which the resistance induced by a compressor for additional gas used for control purposes on the other wing side. The yaw moment in the opposite direction of the curve coming from the jet engine or directly from the jet engine via the air is still fed to line 5. At the beginning of the aileron, reinforced by the change in direction of the direct flap 3, the feed line 5 α is divided into two blow-out impulses, the horizontal thrust components of which are 6, 5c \ for example in the form of a

Drossel ausgeführt sein kann. Dieses Absperrmittel 6 regelt die Menge der Ausblaseluft aus dem Verteilrohr 5 b. 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 5 c führt zu einer Austrittsdüse 8, die es erlaubt, den Gasstrahl in konzentrierter Form austreten zu lassen. Überdies ist die Düse 8 schwenkbar ausgebildet, um den Gasstrahl entweder nur nach vorn oder auch nach vorn oben und in jede Zwischenstellung zu verschwenken. Throttle can be executed. This shut-off means 6 regulates the amount of blown air from the distribution pipe 5 b. 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 distribution pipe 5c leads to an outlet nozzle 8, which allows the gas jet to exit in a concentrated form. In addition, the nozzle 8 is designed to be pivotable in order to pivot the gas jet either only forwards or also forwards upwards and into every intermediate position.

Fig. 2 stellt eine weitere Ausbildung der Ausblaseeinrichtung dar. Außer durch eine Düse 8 an der Flügelspitze kann die jeweils nicht mehr über die Querruderklappe 3 ausgeblasene Menge auch durch einen besonderen Schlitz 9 an der Flügeloberseite als eine Art Strahlspoiler nach oben vorn ausgeblasen werden. Hierzu ist, wie in F i g. 2 dargestellt, eine weitere Drossel 10 vorgesehen, die den Eintritt der Ausblaseluft in das Verteilrohr 5c für den Ausblaseschlitz 9 in Abhängigkeit vom Schließen der Drossel 6 zum Querruderspalt 7 freigibt.Fig. 2 shows a further embodiment of the blow-out device. Except for a nozzle 8 on the wingtip can also pass the amount that is no longer blown out via the aileron flap 3 a special slot 9 on the upper side of the wing as a kind of jet spoiler blown up and forward will. For this purpose, as shown in FIG. 2, a further throttle 10 is provided, the entry of the Blow-out air into the distribution pipe 5c for the blow-out slot 9 as a function of the closing of the throttle 6 to aileron gap 7 releases.

Fig. 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 the one in FIG. 1 and 2 wing shown, which requires no further explanation.

Befindet sich das Flugzeug im Langsamflug, so wird beim Einleiten einer Rollbewegung auf einer Flügelseite der Auftrieb durch Verringerung des Ausblaseimpulses über den Querruderteil vermindert. Durch die vor dem Querruderausblasspalt 7 in die Luftzuleitung 5 b eingebaute Drossel 6 kann der Ausblaseimpuls stufenlos bis auf den Wert Null verringert werden, so daß ohne Bewegung des Querruders der Auftrieb auf diesen Flügelteil absinkt. Die Auftriebserhöhung auf der anderen Flügelseite erfolgt durch Vergrößerung des Ausschlages des vorangestellten Ruders.If the aircraft is in slow flight, when a roll movement is initiated on one side of the wing, the lift is reduced by reducing the blow-out pulse via the aileron part. Due to the throttle 6 built into the air supply line 5 b in front of the aileron exhaust gap 7, the exhaust pulse can be continuously reduced to zero, so that the lift on this wing section drops without moving the aileron. The increase in lift on the other side of the wing takes place by increasing the deflection of the preceding rudder.

Um die Luftentnahme aus dem Luftlieferer, einem Strahltriebwerk oder einem separaten Kompressor, konstant zu halten, wird die Menge, die nicht mehr durch den Querruderspalt austritt — wie in F i g. 1 dargestellt — durch eine nach vorn oder vorn oben gerichtete regelbare Düse 8 ausgeblasen. Dabei erfolgt die Steuerung der Drossel 6 und der Düse 8 gegensinnig, d. h., beim Schließen. der Drossel wird die Düse geöffnet, und umgekehrt, so daß die Entnahmemenge immer konstant bleibt. Hierdurch wird ein das Wenden unterstützendes Giermoment erzeugt, was zu einer Verbesserung der kritischen Flugeigenschaften im Langsamflug führt.In order to remove air from the air supplier, a jet engine or a separate compressor, To keep constant, the amount that no longer exits through the aileron gap - as in F i g. 1 shown - blown out through a forward or forward upward directed adjustable nozzle 8. This takes place the control of the throttle 6 and the nozzle 8 in opposite directions, d. i.e. when closing. the throttle will die Nozzle open, and vice versa, so that the withdrawal amount always remains constant. This becomes a the turning generated supporting yaw moment, which leads to an improvement in the critical flight characteristics leads in slow flight.

Durch die Anordnung dieser zusätzlichen Steuereinrichtung ist es möglich, die Langsamflugeigenschaften eines hierfür konstruierten Flugzeuges 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 Langsamflug befindlichen Flugzeuges das nach unten ausgeschlagene Querruder seine 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, so daß das unerwünschte, gegenkurvensinnige Giermoment nicht auftritt. Ferner ist durch die stufenlose Regelung der Austrittsdüse bzw. des Austrittsschlitzes und durch die Kopplung mit dem Querruder ein feinfühliges Dosieren der Rollbewegung gewährleistet. Darüber hinaus wird das beim Kurvenflug gewünschte kurvensinnige Giermoment durch den Luftaustritt aus der Austrittsdüse unterstützt. By arranging this additional control device, it is possible to improve the slow flight characteristics to fully exploit an aircraft designed for this purpose. This also improves maneuverability and the flight safety of such an aircraft is significantly increased. As a particular advantage is the fact to see that when initiating a rolling movement of the aircraft in slow flight the after ailerons that are deflected down can maintain their position or are only slightly changed and Nevertheless, with the help of the blow-out device, there is a reduction in buoyancy can be brought about without the air resistance experiencing a change, so that the undesirable yaw moment in the opposite direction does not occur. Furthermore, through the stepless regulation of the outlet nozzle or the outlet slot and through the coupling with the Aileron ensures sensitive control of the roll movement. In addition, the Turning desired curve-sensible yaw moment supported by the air outlet from the outlet nozzle.

Claims

Patent claims:

1. Control device for aircraft with increased lift by blowing out over the wing * perimeter flaps, characterized in that with roll control on which there is a reduction in lift experiencing part of the wing, at least in the area of the aileron, the amount of gas blown out there to increase lift reduced by a selectable part and this part to compensate for the aileron deflection of the other wing part caused yaw moment in the opposite direction will.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the serving for compensation Amount of gas on the wing with reduced lift forwards or forwards upwards via a The nozzle is blown out, the position of the nozzle depending on the coupled aileron position.

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

4. Control device according to claim 1 to 3, characterized in that the gas jet is optional is blown out as a concentrated jet or as a flat jet with a spoiler effect.

5. Control device for aircraft according to claim 3, characterized in that the shut-off means can be opened or closed continuously variable at the junction.

1 sheet of drawings