DE1952348A1

DE1952348A1 - Bugradlenkung fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1952348A1
Application number: DE19691952348
Authority: DE
Inventors: Eckard Dipl-Ing Renner
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1969-10-17
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR2064387B1; US3753540A; GB1294479A; DE1952348C3; FR2064387A1; DE1952348B2

Description

63-B-O35 · 3. Oktober 1969/Sra/dx

Vereinigte Flugtechnische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung früher "Weser" Flugzeugbau/Focke-Wulf/lIeinkel-Flugzeugbau

"Bugradlenkung für Flugzeuge"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lenkung des Bugrades für ein Flugzeug, bei dem die beitenruderpedale gleichzeitig als Steuergerät zur Bugradlenkung dienai und eine Vorrichtung zur Änderung der Autorität vorgesehen ist, die beim Aufsetzen des Flugzeuges auf eine Landebahn auf einen geringen Wert eingestellt ist. .

Bei Flugzeugen war es bisher üblich, daß der Pilot beim Landen das Signal zur Steuerung des Bugrades von einem Steuergerät direkt auf den Stellmotor der hydraulischen Steuervorrichtung gab. Es ist aber auch bekannt, das Signal indirekt, und zwar über eine Vorrichtung zur Autoritätsverstellung auf den Stellmotor zu geben. Unter Autorität wird die Y/irksamkeit des Steuersignals auf die Auslenkung de3 Bugrades verstanden, die zwischen Null und einem Höchstwert einstellbar ist. Beim Aufsetzen eines Flugzeuges auf eine Landebahn wird z.B. die Autorität auf einen geringen Wert eingestellt, so daß das Bugrad, wegen der hohen Geschwindigkeit des Flugzeuges in dieser Phase nur sehr wenig

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ausgelenkt werden kann.Befindet sich, dagegen ein !Plugzeug nach dem landen beim Ausrollen und soll es z.B. zu einem Abstellplatz oder zu einer Halle gelenkt werden, dann, muß die Autorität auf einen hohen Wert eingestellt werden, damit das Flugzeug die erforderliche Lenkfähigkeit erhält.

Zur Lenkung des Bugrades ist es auch bekannt, die Seitenruderpedale eines Flugzeuges als Steuergerät zu benutzen. Dabei kann die Lenkung direkt oder indirekt über eine Vorrichtung * zur Autoritätsänderung erfolgen. Bei indirekter Lenkung ist es zv;eckmäßig, die Autorität bei eingezogenem Bugrad, d.h. im Flug auf Null einzustellen'und beim Landeanflug mit dem Ausfahren des Bugrades oder beim Aufsetzen des Plugzeuges die Lenkung einzuschalten.

Herrscht jedoch beim Landen eines Plugzeuges Seitenwind, v/obei das Plugzeug die Seitenruderpedale gleichzeitig als Steuergerät zur Lenkung des Bugrades benutzt, dann kann es vorkommen, daß beim Aufsetzen des Plugzeuges auf eine Landebahn die Stellung des Bugrades von der Landerichtung abweicht. Hierbei entstehen starke Seitenkräfte, die auf das Plugzeug einwirken und es bei der Landung gefährden. Ifoch schwieriger ist die Landung bei Seitenwind für senkrecht landende Plugzeuge, da hierbei ein Kippmoment entsteht, zu dessen Aufnahme eine Überdimensionierung der Pahrwerke und einiger Teile des Plugzeuges erforderlich ist. Da es bei senkrecht startenden und landenden Plugzeugen darüberhinaus üblich ist, die Seitenruderpedale als Steuergerät zur Lenkung der Bugräder zu benutzen, um dem Piloten genügend Freiheiten für andere notwendige Steuer- und Überwachungsvorgänge zu gewähren, können Seitenwinde sowohl bei normaler als

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auch bei senkrechter Landung große Schwierigkeiten hervorrufen.

Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile bei einem Plugzeug, bei dem die Seitenruderpedale gleichzeitig als Steuergerät zur Bugradlenkung dienen und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bugrad beim Aufsetzen auf die Landebahn mit einem relativ kleinen Lenkmoment in der kommandierten Stellung steht, und daß das Lenkmoment anschließend mit einer vorbestimmten Übergangsfunktion, insbesondere in Abhängigkeit von der Autorität sänderung erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den großen Vorteil, daß das Bugrad, das beim Landeyorgang nicht in Bewegungsrichtung eines Flugzeuges steht, sich nach dem Aufsetzen auf die Bewegungsrichtung des Flugzeuges einstellt, so daß z.B. Seitenwinde, die beim Landevorgang herrschen, keine Schwierigkeiten für. die Lenkung bedeuten.

Anhand eines in der; Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels Wird die Erfindung näher erläutert.

Beim Fliegen des Flugzeuges ist das Bugrad 1 eingefahren und der Versorgungsdruck der Hydraulik 3o durch einen nicht näher dargestellten Fahrwerkschalter abgeschaltet. V/ird jetzt das Seitenruderpedal 2 verstellt, dann wird diese Bewegung über die Schubstange 3 auf den GabelhebeC 4 übertragen. Eine Verstellung des Bugrades 1 erfolgt aber nicht, da die Autori~ tat auf Null eingestellt ist. Dies wird mit dem Gabelhebel 4 erzielt, der Steuerbewegungen auf das Gestänge 5 nur dann überträgt, wenn der Bolzen 7, der im Langloch 6 des Gabelhebels 4 verschiebbar angeordnet ist, und an dem das Gestänge 5

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angreift, exzentrisch zum Lagerbolzen 8 eingestellt wird, an dem der Gabelhebel 4 schwenkbar gelagert ist.

Eine Verstellung der Autorität ist mit Hilfe eines Stufenventils 9 möglich, dessen Kolbenstange über eine Lasche mit dem im Langloch 6 des Gabelhebels 4 angeordneten Bolzen 7 verbunden ist. An der Kolbenstange des Stufenventils 9 ist darüberhinaus ein Arm eines Hebels 1o angelenkt, dessen anderer Arm zur Verstellung eines Druckminderers 11 dient. Der Druckminderer 11 liegt in der Zuführungsleitung der Hydraulik 3o zum Steuerventil 12 und zu einem Eingang eines Begrenzungsventils 14. Die beiden Ausgänge des Steuerventils 12 sind über Hydraulikleitungen mit je einem Eingang ei*ies Lenkzylinders 13 und mit je einem weiteren Eingang des Begrenzungsventils 14 verbunden. Das Steuerventil 12 ist durch das Seitenruderpedal 2 verstellbar, wenn eine von Null verschiedene Autorität eingestellt ist. Die Stellbewegung wird dann über die Schubstange 3 und den Gabelhebel 4 auf das Gestänge übertragen, von dem'ein Winkelhebel 15 weiterführt, der mit der Kolbenstange des Steuerventils verbunden ist.

Das Gestänge 5 ist darüberhinaus zu einem Arm eines Hebels geführt, dessen anderer Arm eine Rolle 17 aufweist. Diese Rolle läuft an einer Kurvenscheibe 18, die auf der Lenkachse 19 des Bugrades 1 sitzt. Neben der Kurvenscheibe 18 sitzt auf der Lenkachse 19 ein Zahnrad 2o, das mit einer Zahnstange 21 im Eingriff ist. Die Zahnstange 2o sitzt auf dem Stellglied des Lenkzylinders 13. Über die Kurvenscheibe 18 und die Rolle 17 ist das Lenkkornmando des Steuerventils 12 auf das Gestänge 5 und • damit auf das Seitenruderpedal 2 zurückgeführt.

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Wie bereits erwähnt, ist.das Bugrad 1 beim Fliegen des Plugzeuges eingefahren und der Versorgungsdruck der Hydraulik 3o durch einen nicht näher dargestellten Fahrwerkschalter abgeschaltet. Wird das Bugrad 1 ausgefahren, so wird auch die Hydraulik 3o durch den bereits erwähnten Fahrwerkschalter eingeschaltet. Hierbei gelangt der volle Druck auch in den oberen Zylinder des Stufenventils 9., so daß seine Kolbenstange in der gezeichneten Stellung, die einer Autorität von Null entspricht, verbleibt. Verstellungen des Seitenruderpedals 2 haben, somit noch keine Wirksamkeit auf die Lenkung des Bugrades 1. In dieser Stellung des Stufenventils 9 ist der Druckminderer 11 über dem Hebel 1o so eingestellt, daß der Druck der Hydraulik 3o, der dem Steuerventil 12 zugeleitet ist, relativ stark reduziert wird, so daß das Bugrad 1 in der Mittelstellung mit einen kleinen Lenkmoment gehalten wird.

Beim Aufsetzen des Flugzeuges auf der Landbahn wird das Hydraulikventil 22 über einen nicht näher dargestellten Lastschalter geöffnet. Damit wird der untere Kolben des Stufenventils 9 verstellt, da der" hydraulische Druck über die Drossel 23 und das Ventil 22 in den unteren Zylinder des Stufenventils 9 gelangt. Hinter dem Ventil 22 ist eine v/eitere Drossel 24 vorgesehen, die zur Bückleitung der Hydraulik 3o führt. Da der untere Kolben des Stufenventils 9 einen Vorsprung aufweist, der in den oberen Zylinder einschiebbar ist, wird mit der Verstellung des unteren Kolbens auch der obere Kolben um die Höhe des Vorsprungs verstellt. Um diesen Betrag wird auch die Kolbenstange des Stufenventils 9 verschoben, die den Bolzen 7 im Langloch des ^abelhebels 4 gleichfalls um diesen Betrag verstellt. Die Autorotät ist damit auf eine erste geringe £>tufe eingestellt. Sollte das Bugrad infolge von Rückfederung wieder abheben, dann v/ird durch den Lastschal-

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ter das Hydraulikventil 22 wieder abgeschaltet und damit das Stufenventil 9 wieder in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Die Autorität würde damit wieder auf Null zurückgehen.

Beim Landen des Plugzeuges kann es natürlich vorkommen, daß infolge von Seitenwinden der Pilot das Seitenruderpedal betätigen mußte. Damit wird mit dem Aufsetzen des Flugzeuges auf der Landebahn und der Einstellung einer Autorität ein Lenkbefehl auf das Bugrad 1 gegeben, so daß es nicht mehr in Landerichtung stehen würde. Da aber das Lenkmoment mit dem das Bugrad 1 in die. kommandierte Stellung gesteuert wird, zunächst sehr " klein ist, wird das Bugrad 1 überdrückt, so daß'es sich nach dem Aufsetzen in die Landerichtung stellt. Mit der Einstellung der ersten Autoritätsstufe, durch das Stufenventil 9> wird gleichzeitig über die Kolbenstange des Stufenventils der Hebel 1o verstellt. Damit wird auch der Druckminderer 11 verstellt und der hydraulische Druck für das Steuerventil 12 erhöht. Das Lenkmoment für das .Bugrad 1 erhöht sich aber nur sehr langsam, da das Druckbegrenzungsventil 14 für den Lenkzylinder 13 zunächst einen Nebenschluß bedeutet, der erst ab einem bestimmten einstellbaren Druck unterbrochen wird. Da sich somit das Lenkmoment langsam erhöht, hat der Pilot genügend Zeit die Stellung des Seltenruderpedals dem zunehmenden Lenkmoment anzupassen.

Ist das Flugzeug beim Ausrollen, dann kann der Pilot durch Betätigung eines weiteren Schalters das Plydraulikventil 25 öffnen, so daß der- untere Kolben des Stufenventils 9 in die gezeichnete Lage bewegt wird. Gleichzeitig wird aber der obere Kolbenbis zum Anschlag verstellt, so daß auch die Kolbenstange den gesamten Hub auf den Bolzen 7 im Langloch 6 des Gabelhebels 4 überträgt. Damit ist die Autorität auf den höchsten Wert eingestellt, wobei über den Hebel 1o der Druckminderer 11 so eingestellt wird, daß

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der Druck der Hydraulik 3o praktisch unvermindert dem Steuerventil 12 und dem Begrenzungsventil 14 zugeleitet wird. Bei der Umschaltung der Autorität von Null auf die erste Stufe wird der zeitliche Ablauf durch die Drosseln 23 und 24 bestimmt. Bei der Umschaltung auf die höchste Stufe wird dieser Ablauf durch die Drosseln 26 und 27 bestimmt. Damit ist durch entsprechende Bemessung dieser Drosseln der zeitliche Ablauf der Autoritätsänderung einstellbar.

Das Stufenventil 9 ist so bemessen, daß sich die Autorität . in der ersten Stufe auf einen VTert einstellt, bei dem bei Vollanschlag des Seitenruderpedals 2 sich ein Radausschalg von etwa 1o° für das Bugrad 1 ergibt. In der zweiten Stufe der Autorität ergibt sich ein Radausschlag von etwa 45°, so daß das Flugzeug mit einer ausreichenden Lenkfähigkeit versehen ist.

Landet ein Flugzeug mit der erfindungsgemäßen Bugradlenkung nicht in der herkömmlichen Weise, sondern senkrecht, dann wird das Bugrad 1 mit dem Ausfahren des Fahrwerks genau wie bei herkömmlicher Landung mit einem geringen Moment in der Mittellage gehalten. Herrschen keine Seitenwinde, dann wird mit dem Aufsetzen die erste Autoritätsstufe eingeschaltet, die, da das Plugzeug nicht rollt,gleich auf die zweite Autoritätsstufe umgeschaltet werden kann. Damit kann das Flugzeug sofort zu einem Abstellplatz oder zu einer Halle gefahren werden.

Herrsehen dagegen bei senkrechter Landung Seitenwinde, dann kann das Bugrad 1 beim Aufsetzen ausschwenken, da es ja zunächst mit einem kleinen Lenkmoment in der kommandierten Lage gehalten wird. Mit dem Aufsetzen wird gleichzeitig der Lastschalter betätigt und durch den Lastschalter das Hydraulikventil 22 geöffnet. Damit wird die erste Autoritätsstufe durch

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das Stufenventil 9 eingestellt und gleichzeitig der Druckminderer 11 über den Hebel 1o verstellt. Mit dem Druckanstieg nimmt das Lenkmoment wie bereits beschrieben zu, so daß nach entsprechender Zeit das Bugrad 1 mit einem Radausschlag von etwa 1o° lenkbar ist. Wenn das Plugzeug still steht, kann der Pilot durch Betätigung eines weiteren Schalters das Hydraulikventil 25 öffnen,, so daß die zweite Stufe der Autorität eingestellt ist. Damit kann das Bugrad wieder in einem Bereich von 45 gelenkt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Lenkung des Bugrades für ein Flugzeug, bei dem die Seitenruderpedale gleichzeitig als Steuergerät zur Bugradlenkung dienen, und eine Vorrichtung zur Änderung der Autorität vorgesehen ist, die beim Aufsetzen des Flugzeuges auf eine Landebahn auf einen geringen Y/ert eingestellt ist, dadurch ge-k.en.nze. i chne t, daß das Bugrad (1) beim Aufsetzen auf die Landebahn mit einem relativ kleinen Lenkmoment in kommandierter Stellung steht, und daß das Lenkmoment anschließend mit einer vorbestimmten Übergangsfunktion-, insbesondere in Abhängigkeit von der Autoritätsänderung erhöht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Autorität nach dem Aufsetzen des Flugzeuges auf die Landebahn langsam erhöht wird, und daß das Lenkmoment stetig, insbesondere linear mit der Autoritätsänderung erhöht wird. '

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η nz eichne t, daß die Vorrichtung (9). zur Autoritätsänderung einen Hebel (io) aufweist, über den bei der Autoritätsänderung ein Druekmindererventil (11) verstellbar ist, das zur Änderung des Lenkmomentes dient.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu zwei Eingängen eines Lenkzylinders (13) für das Bugrad (1) ein Begrenzungsventil (14) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von einem bestimmten einstellbaren Druck einen Nebenschluß für den Lenkzylinder (13) bildet.

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