DE19960288A1

DE19960288A1 - Device to support control stick operation for vehicle; has force-applying element in working train of control stick and mechanically connected to aileron to apply additional force

Info

Publication number: DE19960288A1
Application number: DE1999160288
Authority: DE
Inventors: Gabor Csapo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-07-05

Abstract

The device has a force applying element (2) in the working train of the control stick (1) and mechanically connected to the aileron. The force applied by the element acts in the direction ( phi ) of the control stick movement and generates an additional force (FZ) as a function of the control stick movement. The force applied may also be a function of slowly-varying flight parameters, especially the aircraft speed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung der an einem Steuerknüppel eines Flugzeuges angreifenden Handkraft eines Piloten.The invention relates to a device for supporting on a Joystick of an airplane attacking hand force of a pilot.

Die Handsteuerung der Ruder erfolgt bei einem Flugzeug in der Regel mittels eines Steuerknüppels oder einer Steuersäule. Derartige Steuerknüppel sind für den Piloten von Hand erreichbar im Cockpit angeordnet. Zur Betätigung des Höhenruders drückt der Pilot den Steuerknüppel in Flugzeuglängsrichtung nach vorne oder zieht ihn in Flugzeuglängsrichtung nach hinten. Zur Ansteuerung der Querruder drückt der Pilot den Steuerknüppel bezüglich Flugzeuglängsrichtung nach links bzw. rechts. Die zum Ausschlagen des Steuerknüppels erforderlichen Kräfte müssen bei Kleinflugzeugen in der Regel von dem das Flugzeug steuernden Piloten aufgebracht werden. Diese Kräfte werden auch Handkräfte genannt.The rudder is usually manually controlled on an aircraft by means of a joystick or a steering column. Such sticks are for the pilot can be reached by hand in the cockpit. To operate the The pilot presses the elevator stick in the longitudinal direction of the aircraft or pulls it backwards in the longitudinal direction of the aircraft. To control the The pilot presses the aileron in relation to the aircraft's longitudinal direction to the left or right. The ones required to swing out the joystick For small aircraft, forces usually have to be from which the aircraft pilot pilot are applied. These powers also become hand powers called.

Die Größe der aufzubringenden Handkräfte nimmt mit sich vergrößerndem Ruderausschlag zu, da sich bei ansteigendem Ruderausschlag die sich der Luftströmumg entgegenstellende Ruderfläche vergrößert.The size of the hand forces to be applied increases with increasing Rudder deflection too, since the rudder deflection increases Airflow opposing rudder area enlarged.

Darüberhinaus kann die Größe der aufzubringenden Handkräfte je nach betrachtetem Steuerruder von weiteren Faktoren abhängen. Beim Höhenruder ist das Verhältnis zwischen Handkraft und Lastvielfachem bzw. Lastfaktor (Quotient aus Auftriebskraft und Gewichtskraft) von der Fluggeschwindigkeit unabhängig, während beim Querruder das Verhältnis von Querrudersteuerkraft zur Rollrate proportional mit der Fluggeschwindigkeit ansteigt. Praktisch bedeutet dies, daß die zur Betätigung des Höhenruders erforderlichen Handkräfte geschwindigkeits unabhängig sind, während die zur Betätigung der Querruder erforderlichen Handkräfte mit der Fluggeschwindigkeit ansteigen. Die letztgenannte Abhängigkeit hat zur Folge, daß der Pilot höhere Handkräfte aufbringen muß, wenn er bei höherer Fluggeschwindigkeit eine Rollbewegung mit der gleichen Rollrate wie bei niedrigerer Fluggeschwindigkeit einleiten möchte.In addition, the size of the hand forces to be applied depending on considered rudder depend on other factors. At the elevator the relationship between manual force and load multiple or load factor (quotient from buoyancy and weight) independent of the flight speed, while for ailerons, the ratio of aileron steering force to roll rate increases proportionally with the airspeed. In practice, this means that the speed required to operate the elevator are independent while those required to operate the ailerons Hand forces increase with the airspeed. The latter dependency has the consequence that the pilot has to exert higher hand strength when he at higher flight speed a roll motion with the same roll rate as in want to initiate lower airspeed.

Insbesondere bei Kunstflugzeugen wirkt sich die Tatsache, daß der Pilot bei sich ändernden Flugparametern, insbesondere zunehmender Fluggeschwindigkeit, höhere Querruderkräfte zu beherrschen hat, nachteilig aus. Um komplizierte Kunstflugmanöver fliegen zu können, sind u. U. sehr hohe Rollraten (ca. 360°/sec) erforderlich, wobei es sich herausgestellt hat, daß insbesondere die dabei vom Piloten aufzubringenden Handkräfte zur Ansteuerung der Querruder zu groß sind. Dieses Problem wird einerseits dadurch verschärft, daß die natürliche Muskel- bzw. Kraftreserve des Piloten zur Betätigung der Querruder (Drücken des Steuerknüppels nach links bzw. rechts mit dem Arm) geringer ist als die entsprechende Muskel- bzw. Kraftreserve zur Betätigung des Höhenruders (Drücken bzw. Ziehen des Steuerknüppels in Längsrichtung des Flugzeuges mit dem Arm) und andererseits dadurch, daß es bei einigen Flugmanövern erforderlich ist, das Querruder wiederholt für sehr kurze Zeit von der Nullage zum Vollausschlag zu bewegen. Da die erforderliche Handkraft sowohl mit steigendem Ruderausschlag als auch mit wachsender Fluggeschwindigkeit zunimmt, kommt es immer wieder vor, daß der Steuerknüppel zur Betätigung der Querruder mit beiden Händen bedient wird, was einer präzisen Fliegerei sehr abträglich ist.The fact that the pilot is with himself has an effect in particular on aerobatic aircraft changing flight parameters, especially increasing flight speed, mastering higher aileron forces, disadvantageously. To complicated To be able to fly aerobatic maneuvers are u. U. very high roll rates (approx. 360 ° / sec) required, and it has been found that in particular the Hand forces to pilot to control the ailerons are too large. This problem is exacerbated by the fact that the natural muscle or power reserve of the pilot to operate the ailerons (pressing the Stick left or right with the arm) is less than that appropriate muscle or power reserve to operate the elevator (Push or pull the control stick in the longitudinal direction of the aircraft with arm) and, on the other hand, the fact that there are some flight maneuvers it is necessary to repeat the aileron for a very short time from zero to To move full scale. As the required hand strength increases as well Rudder deflection also increases with increasing airspeed it always happens that the joystick for actuating the ailerons is operated with both hands, which is very detrimental to precise flying.

Der derzeitige Stand der Technik bietet z. B. die Möglichkeit, das Problem der zu hohen Ruderkräfte schlicht mittels einer die erforderlichen Kräfte aufbringenden Hydraulik, analog zur Vorgehensweise bei Großflugzeugen, zu lösen. Hierdurch würde die Möglichkeit eingeschränkt werden, Rückmeldungen des Steuerknüppels intuitiv im Steuerverhalten zu berücksichtigen. Gerade dieses Fluggefühl ist insbesondere beim Fliegen von Kunstflugmanövern erwünscht. Neben der Tatsache, daß Hydraulikanlagen für leichte Kunstflugzeuge zu aufwendig wären, ist es auch problematisch, hochfrequente Steuereingaben mittels einer Hydraulikanlage zu verarbeiten, da letztere dann ähnlich wie ein Dämpfer wirken könnte, was unerwünscht wäre. Auch stellt der Einsatz hydraulischer Servounterstützung in Leichtflugzeugen einen erheblichen Aufwand dar.The current state of the art offers e.g. B. the possibility of the problem of high rudder forces simply by applying the necessary forces Hydraulics, similar to the procedure for large aircraft to solve. Hereby the possibility of receiving feedback from the Sticks to be taken into account intuitively in the control behavior. Just this Flight feeling is particularly desirable when flying aerobatic maneuvers. In addition to the fact that hydraulic systems for light aerobatic aircraft too would be expensive, it is also problematic, high-frequency control inputs to be processed by means of a hydraulic system, since the latter is then similar to a Could dampen, which would be undesirable. The stake also poses hydraulic servo support in light aircraft a considerable effort represents.

Des weiteren sind aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen direkt an den betroffenen Rudern bekannt. So werden z. B. sogenannte Spades an die Ruder angebaut oder die Querruderdrehachse wird rückverlagert. Der Anbau von Spades führt nicht hinreichend zum gewünschten Erfolg, da mit dieser Maßnahme die Querruderkräfte nicht bis in den angenehmen Bereich hinein reduzierbar sind. Mit der Rückverlagerung der Querruderdrehachse handelt man sich den Nachteil ein, daß der Widerstand bei ausgeschlagenem Ruder erhöht und die Ruderwirksamkeit verringert wird.Furthermore, various measures are direct from the prior art known on the affected oars. So z. B. so-called spades to the Rudder attached or the aileron axis of rotation is moved back. The cultivation of Spades does not lead to the desired success sufficiently because with this measure the aileron forces cannot be reduced down to the comfortable area. Moving the aileron axis back is the disadvantage a that the resistance increases when the rudder is turned and the Rudder effectiveness is reduced.

Als weitere Maßnahme ist der Einsatz von Flettnerrudern bekannt. Flettnerruder weisen an der Hinterkante des eigentlichen Hauptruders ein sogenanntes gegensinnig zum Hauptruder ausschlagendes Hilfsruder auf. Sie bringen jedoch auch den Nachteil mit sich, daß die Verringerung der Steuerkräfte durch eine geringere Ruderwirksamkeit erkauft wird. Es existieren auch Flettnerruder mit einer elastischen Ankopplung der Flettnerklappe, wobei diese Klappe derart gestaltet ist, daß mit zunehmender Fluggeschwindigkeit die Flettnerklappe einen größeren Anteil der aufzubringenden Steuerkräfte übernimmt.The use of Flettner oars is known as a further measure. Flettner oars have a so-called on the rear edge of the main rudder itself auxiliary rudder deflecting in the opposite direction to the main rudder. However, you bring also has the disadvantage that the reduction of the control forces by a less rudder effectiveness is bought. Flettner oars also exist an elastic coupling of the Flettner valve, this valve being such is designed that the Flettner flap with increasing airspeed takes over a larger share of the taxpayers.

Bis auf die Verwendung einer Hydraulik führen alle bekannten Maßnahmen zur Verringerung der Steuerkräfte dazu, daß sich insbesondere die Querrudersteuerung mit zunehmendem Ruderausschlag sowie auch mit zunehmender Fluggeschwindigkeit deutlich verhärtet. Eine Hydraulik hingegen führt zur Einschränkung des Fluggefühls, ist aufwendig und gewichtsintensiv.Except for the use of hydraulics, all known measures lead to Reduction of the taxpayers to the fact that Aileron control with increasing rudder deflection as well as with increasing flight speed significantly hardened. Hydraulics, however leads to a reduction in the feeling of flight, is complex and weight-intensive.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Unterstützung der an einem Steuerknüppel eines Flugzeuges notwendigen Handkraft eines Piloten zu schaffen, die wenig aufwendig ist, ein geringes Gewicht aufweist und die die vom Piloten aufzubringenden Handkräfte auf ein zur Steuerung angenehmens Niveau reduziert, ohne dabei dem Piloten das Gefühl für sein intuitives fliegerisches Steuerverhalten zu nehmen.It is therefore the object of the present invention to provide a device for Support of the necessary on a control stick of an airplane To create a pilot's hand power that is little effort, a little Weight and the hand forces to be applied by the pilot to one Control levels reduced comfortably without losing the pilot's feel for to take his intuitive flying control behavior.

Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.This object is achieved by means of the features of claim 1. Further Embodiments of the invention are characterized by the subclaims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein kraftaufbringendes Element im Wirkstrang zwischen Steuerknüppel und den Rudern mechanisch derart einzubinden, daß auf dieses Element die Schwenkbewegung des Steuerknüppels beim Ausschlagen desselben übertragen wird. Des weiteren ist vorgesehen, die Vorrichtung derart auszugestalten, daß die von dem kraftaufbringenden Element aufgebrachte Kraft in eine in Richtung des Steuerknüppelausschlages wirkende sowie in Abhängigkeit von dem Steuerknüppelausschlag veränderliche, vorzugsweise mit diesem wachsende Zusatzkraft umsetzbar ist. Diese Zusatzkraft unterstützt den Piloten lediglich beim Ausschlagen des Steuerknüppels, nimmt ihm jedoch die Arbeit der Betätigung des Steuerknüppels an sich, also das Aufbringen einer gewissen Handkraft, nicht gänzlich ab. Der Pilot soll wenigstens qualitativ durch Rückkopplung der Ruderkräfte merken können, daß die zur Betätigung des Steuerknüppels von ihm aufzubringende Handkraft mit zunehmendem Ruderausschlag größer wird. Dies wird dadurch gewährleistet, daß der Pilot über die am Steuerknüppel angreifende Kraft eine Rückmeldung darüber erhält, wie weit das angesteuerte Ruder in etwa ausgeschlagen ist. Das "Gefühl für das Flugzeug" wird somit nicht negativ beeinflußt.According to the invention it is proposed that a force-applying element in the Mechanically active strand between joystick and rudders involve that on this element the pivoting movement of the joystick when it is knocked out. It is also provided that To design the device in such a way that that of the force-applying element applied force in a direction acting in the direction of the stick deflection and variable depending on the stick deflection, can preferably be implemented with this growing additional force. This additional force only supports the pilot when he hits the stick, takes however, the work of operating the joystick itself, that is Applying a certain amount of hand force, not entirely. The pilot should at least can notice qualitatively by feedback of the rudder forces that the for Actuation of the joystick by hand force to be applied by him increasing rudder deflection becomes larger. This is ensured by the fact that the pilot gives feedback on the force acting on the joystick receives how far the controlled rudder is roughly deflected. The feeling for the aircraft "is therefore not adversely affected.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die aufgebrachte Kraft zusätzlich auch in Abhängigkeit von weiteren, insbesondere sich langsam ändernden Flugparametern, etwa der Fluggeschwindigkeit in die Zusatzkraft umsetzbar ist, da die Fluggeschwindigkeit, wie einleitend beschrieben, insbesondere die aufzubringenden Querrudersteuerkräfte beeinflußt. Bei dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet die Erkenntnis Verwendung, daß die Fluggeschwindigkeit ein Parameter ist, der sich im Gegensatz zum Ruderausschlagwinkel bzw. zum Steuerknüppelausschlag sehr langsam ändert. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Glieder mit einer dämpfenden Charakteristik wegen der teilweise hochfrequenten Steuereingaben unerwünscht sind, ist darauf zu achten, daß die Zusatzkraft unabhängig von der Geschwindigkeit der Steuerknüppelbewegung ist.It is particularly advantageous if the force applied is also in Dependence on other, especially slowly changing Flight parameters, such as the flight speed can be converted into the additional force, because the flight speed, as described in the introduction, in particular the aileron control forces to be applied. With this especially advantageous embodiment of the device according to the invention takes place Finding use that airspeed is a parameter that changes in contrast to the rudder angle or the stick deflection changes very slowly. Since in the device according to the invention links with a damping characteristic because of the sometimes high-frequency control inputs are undesirable, it must be ensured that the additional force regardless of the Speed of stick movement is.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann für die vom Piloten aufzubringende Handkraft ein Steuergesetz vorgegeben werden.With the help of the device according to the invention for the pilot a tax law to be specified.

Vorteilhaft ist dabei, daß insbesondere die maximale Rollgeschwindigkeit gesteigert werden kann, da bei der Auslegung der Querruder und der dazugehörigen Anlenkung die überragende Dominanz des Handkraftproblems nicht mehr besteht. Dadurch ist eine Optimierung des Querruders im Hinblik auf maximale Wirksamkeit möglich, wozu z. B. die Vergrößerung der Querruderfläche oder die Verlagerung der Querruderdrehachse in die bezüglich der Wirksamkeit effektivere vordere Lage gehört, wobei die letztgenannte Maßnahme zu einer Widerstandsverringerung bei gleichem Querruderausschlag führt. Die genannten Verbesserungsmnaßnahmen könnten verhältnismäßig einfach durch Modifikation bestehender Flugzeuge verwirklicht werden.It is advantageous that in particular the maximum rolling speed can be increased because the ailerons and the associated articulation the outstanding dominance of the hand force problem no longer exists. This optimizes the aileron in view maximum effectiveness possible. B. the enlargement of the aileron area or the shift of the aileron axis of rotation in terms of effectiveness more effective front location belongs, the latter measure being one Resistance reduction with the same aileron deflection leads. The above Improvement measures could be relatively simple through modification existing aircraft can be realized.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt sich des weiteren vorteilhaft auf die Optimierung der Flügel neu zu entwerfender Flugzeuge aus. Insbesondere bei Kunstflugzeugen muß bei der Wahl der Flügelstreckung ein Kompromiß zwischen Flugleistungen (insbesondere bei höheren Lastvielfachen) und möglicher Rollgeschwindigkeit gefunden werden (große Flügelstreckung bedeutet geringeren induzierten Widerstand, jedoch eine kleinere Rollgeschwindigkeit). Beispielsweise könnte aufgrund der Möglichkeit, die Querruderfläche zu vergrößern, das Erreichen der gleichen Rollgeschwindigkeit bei einer etwas höheren Flügelstreckung gewährleistet werden, was den Flugleistungen entsprechend zugute käme.The device according to the invention also has an advantageous effect on the Optimization of the wings of newly designed aircraft. Especially at Aerobatic aircraft have to make a compromise between the choice of wing extension Flight performance (especially with higher load multiples) and possible Rolling speed can be found (large wing stretch means less induced drag, but a lower rolling speed). For example, due to the ability to control the aileron surface enlarge, reaching the same rolling speed at something higher wing stretch can be ensured, which increases flight performance would benefit accordingly.

Zur gesteuerten Umsetzung der aufgebrachten Kraft in die Zusatzkraft kann eine Steuerkulisse verwendet werden, an der sich das unter Vorspannung stehende kraftaufbringende Element, z. B. eine Druckfeder, abstützen kann. Aufgrund der Vorspannung versucht die Druckfeder, die Steuerkulisse in eine bestimmte Raumrichtung wegzudrücken. Dies wird durch eine entsprechende Lagerung der Steuerkulisse im Flugzeug verhindert. Die aufgrund dieser Lagerung auftretende Reaktionskraft der Steuerkulisse wird auf das kraftaufbringende Element übertragen, das sich seinerseits aufgrund der mechanischen Verbindung mit dem Steuerknüppel an letzterem abstützt und somit die Reaktionskraft auf den Steuerknüppel überträgt. Die gewünschte Zusatzkraft wird dann von genau derjenigen Reaktionskraftkomponente gebildet, die in Richtung des Steuerknüppelausschlages wirkt. Die nicht in Richtung des Steuerknüppelausschlages wirkende andere Reaktionskraftkomponente, die unerwünscht ist, kann mit Hilfe eines weiteren kraftaufbringenden Elementes, das direkt am Steuerknüppel angreift, kompensiert werden.A can be used to convert the applied force into the additional force in a controlled manner Control link are used on which is under tension force-applying element, e.g. B. can support a compression spring. Due to the The compression spring tries to preload the control link into a certain position To push the spatial direction away. This is ensured by appropriate storage of the Control backdrop in the aircraft prevented. The occurring due to this storage Reactive force of the control link is applied to the force-applying element transferred, which in turn due to the mechanical connection with the Joystick is supported on the latter and thus the reaction force on the Joystick transmits. The desired additional force is then precise of the reaction force component formed in the direction of Joystick deflection works. The not towards the Stick deflection other reactive force component that is undesirable, can with the help of another force-applying element attacks directly on the joystick, be compensated.

Zur Steuerung der Größe der Zusatzkraft in Abhängigkeit von dem Steuerknüppelausschlag weist die Steuerkulisse eine zweidimensionale Steuerkurve auf, entlang der das kraftaufbringende Element als Reaktion einer Ausschlagbewegung des Steuerknüppels verfahren kann. Durch entsprechende Gestaltung des geometrischen Verlaufes dieser Steuerkurve kann der Verlauf der als Zusatzkraft fungierenden Reaktionskraftkomponente der Steuerkulisse in Abhängigkeit des Steuerknüppelausschlages in einer erfindungsgemäß gewünschten Weise eingestellt werden.To control the size of the additional force depending on the Joystick deflection, the joystick has a two-dimensional Control curve along which the force-applying element in response to a Deflection movement of the joystick can move. By appropriate Design of the geometric course of this control curve can be the course of the reaction force component of the control link acting as additional force in Dependence of the joystick deflection in one according to the invention desired way.

Zur Steuerung der Zusatzkraft in Abhängigkeit von z. B. der Fluggeschwindigkeit kann die Steuerkulisse z. B. innerhalb der von der Steuerkurve aufgespannten Ebene - oder bei dreidimensionaler Steuerkulisse auch senkrecht hierzu - verfahrbar gestaltet werden. Dadurch ist es möglich, die Vorspannung des kraftaufbringenden Elementes und damit die Reaktionskraft der Steuerkulisse bzw. die Zusatzkraft fluggeschwindigkeitsabhängig zu ändern. Dazu kann die Steuerkulisse entweder bei gleichbleibendem Berührungspunkt zwischen kraftaufbringendem Element und Steuerkulisse in Richtung auf das kraftaufbringende Element bewegt oder senkrecht zur Längserstreckung des kraftaufbringenden Elementes verschoben werden, wobei sich im letztgenannten Fall der Berührungspunkt zwischen Steuerkulisse und kraftaufbringendem Element ändert, also ein anderer Punkt der Steuerkurve angefahren wird. Beide Maßnahmen führen bei gleichem Steuerknüppelausschlag zu einer von der Fluggeschwindigkeit abhängigen Zusatzkraft.To control the additional force depending on z. B. the airspeed can the control link z. B. within the spanned by the control curve Level - or in the case of a three-dimensional control backdrop also perpendicular to it - be designed to be movable. This makes it possible to preload the force-applying element and thus the reaction force of the control link or to change the additional force depending on the airspeed. For this, the Control link either with the same point of contact between force-applying element and control link towards the force applying element moved or perpendicular to the longitudinal extension of the force-applying element are moved, with the latter Fall the point of contact between the control link and the force-applying Element changes, i.e. a different point on the control curve is approached. Both With the same stick deflection, measures lead to one of the Airspeed-dependent additional force.

Eine alternative Möglichkeit zur Veränderung der Vorspannung des kraftaufbringenden Elementes besteht darin, das von letzterem abgewandte Ende der Steuerkulisse verfahrbar zu gestalten.An alternative way to change the preload of the force-applying element is the end facing away from the latter to make the control link movable.

Die Möglichkeit, die fluggeschwindigkeitsabhängige Steuerung der Zusatzkraft mittels verfahrbarer Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwirklichen, ist dadurch bedingt, daß es sich bei der Fluggeschwindigkeit bzw. bei dem ihrer Messung zugrundeliegenden Staudruck um einen sich relativ langsam ändernden Parameter handelt. Die von dem Steuerknüppelausschlag abhängige Steuerung der Zusatzkraft hingegen wäre durch das relativ träge ansprechende Verfahren bestimmter Komponenten der Vorrichtung nur schwierig zu verwirklichen, da es insbesondere bei Kunstflugmanövern zu sehr hochfrequenten Steuereingaben kommt.The possibility of controlling the additional force depending on the airspeed by means of movable components of the device according to the invention realize is due to the fact that the flight speed or relative to the back pressure on which the measurement is based slowly changing parameters. That from the stick deflection dependent control of the additional force, however, would be relatively sluggish responsive process certain components of the device difficult to realize, since it is too much especially in aerobatic maneuvers high-frequency control input is coming.

Die von dem Steuerknüppelausschlag abhängige Steuerung der Zusatzkraft kann auch mit der von der Fluggeschwindigkeit abhängigen Steuerung der Zusatzkraft kombiniert werden. Dazu wird die Steuerkulisse mit einer dreidimensionalen Steueroberfläche versehen, die eine räumliche Funktion in Abhängigkeit der unabhängigen Variablen Steuerknüppelausschlag und Fluggeschwindigkeit darstellt. Jedem Punkt dieser Steueroberfläche ist somit ein bestimmtes Wertepaar, bestehend aus Steuerknüppelausschlag und Fluggeschwindigkeit, zugeordnet. Durch Ausschlagen des Steuerknüppels bewegt sich das kraftaufbringende Element auf Kurven konstanter Fluggeschwindigkeit während es sich durch Verfahren der Steuerkulisse senkrecht zu Kurven konstanter Fluggeschwindigkeit auf Kurven konstanten Steuerknüppelausschlages bewegt.The control of the additional force dependent on the stick deflection can also with the control of the additional force depending on the airspeed be combined. To do this, the control backdrop with a three-dimensional Control surface provided that a spatial function depending on the independent variables stick deflection and airspeed represents. Each point on this control surface is therefore a specific one Pair of values, consisting of joystick deflection and flight speed, assigned. Moving the joystick moves it force applying element on curves at constant airspeed during it becomes more constant by moving the control link perpendicular to curves Airspeed moves on curves of constant stick deflection.

In einer besonders einfachen konstruktiven Lösung ist es auch möglich, anstelle einer Steuerkulisse lediglich z. B. Zug- oder Druckfedern so an dem Wirkstrang, also dem Steuerknüppel selbst, oder einem anderen vom Torsionsstab abragenden Element, oder auch an den Rudern und deren Auslenkungshebeln zu befestigen, daß beispielsweise eine sich zwischen dem fixen Befestigungspunkt und dem Befestigungspunkt am Wirkstrang befindliche Druckfeder, in der neutralen Mittelstellung des Steuerknüppels am kürzesten ist. Bei Einsetzen einer Druckfeder zwischen solchen Befestigungspunkten unterstützt die Federkraft den Steuerknüppelausschlag, sobald dieser aus der neutralen Mittelstellung heraus bewegt wird. Dies kann getrennt für die Bewegungsrichtungen für Querruder und Höhenruder des Steuerknüppels vorgesehen werden.In a particularly simple constructive solution, it is also possible instead a control link only z. B. tension or compression springs on the active strand, so the stick itself, or another from the torsion bar protruding element, or on the rudders and their deflection levers attach that, for example, between the fixed attachment point and the attachment point on the active strand compression spring, in the neutral center position of the control stick is shortest. When inserting one Compression spring between such attachment points supports the spring force Joystick deflection as soon as it is out of the neutral middle position is moved. This can be done separately for ailerons and ailerons Elevator of the joystick can be provided.

Die Beeinflussung der dadurch aufgebrachten Zusatzkraft durch einen Flugparameter, beispielsweise die Fluggeschwindigkeit, kann dadurch realisiert werden, daß einer der beiden Befestigungspunkte für das kraftaufbringende Element, also beispielsweise die Druckfeder, in Abhängigkeit dieses Parameters verlagerbar ist, also entweder der am Flugzeug feste Punkt oder der am Wirkstrang angeordnete Befestigungspunkt.The influencing of the additional force thereby applied by a Flight parameters, for example the flight speed, can thereby be realized be that one of the two attachment points for the force-applying Element, for example the compression spring, depending on this parameter is relocatable, i.e. either the point fixed on the aircraft or the point on Active strand arranged attachment point.

Ebenso können die Angreifpunkte des vom Steuerknüppel kommenden Wirkstranges an dem Verstellhebel des Ruders veränderlich gestaltet werden. Auch dadurch kann sozusagen die Übersetzung zwischen der am Steuerknüppel aufgebrachten Handkraft in eine Ablenkungskraft des Ruders verändert werden.Likewise, the points of attack of the stick coming from Active strand on the adjustment lever of the rudder can be made variable. This also means that the ratio between the on the control stick applied hand force can be changed into a deflection force of the rudder.

Auf diese Art und Weise ist auch eine Trennung der beiden Funktionen, nämlich Aufbringen einer den Steuerknüppelausschlag unterstützenden Zusatzkrsaft einerseits und Veränderung der absolut aufzubringenden Steuerknüppelkraft andererseits, möglich, indem letzteres durch die eben genannte Veränderung der Angreifpunkte des Wirkstranges am Ruder bewirkt wird, während die prinzipielle Unterstützung der Handkraft des Piloten durch eine separate Vorrichtung bewirkt wird.In this way there is also a separation of the two functions, namely Applying an additional juice that supports the stick deflection on the one hand and change in the absolute joystick force to be applied on the other hand, possible by changing the latter by the just mentioned Attack points of the active strand on the rudder is effected while the principal Support of the pilot's hand strength is effected by a separate device becomes.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird 3 nachfolgend am Beispiel einer Querruder- und einer Höhenruderunterführung sowie anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen: A preferred embodiment of the device according to the invention is 3 Below using the example of an aileron and elevator underpass and described with reference to the figures. Show it:

Fig. 1: einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Falle der Verwendung als Querruderunterstützung, Fig. 1 shows a schematic structure of the device according to the invention in case of using as ailerons support,

Fig. 2: eine andere Lösung der Querruderunterstützung sowie zusätzlich eine Höhenruderunterstützung und Fig. 2: another solution to the aileron support and in addition an elevator support and

Fig. 3: eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses an einem Flettner- Ruder. Fig. 3: a change in the gear ratio on a Flettner rudder.

In der Fig. 1 ist der Steuerknüppel 1 zu erkennen, der über das Bogenstück 9 drehstarr mit dem Torsionsstab 10 verbunden ist. Der Torsionsstab 10 ist drehbeweglich in den beiden Lagern 11 gelagert. Er verläuft im wesentlichen in Flugzeuglängsrichtung. Am vom Steuerknüppel 1 abgewandten Ende des Torsionsstabes 10 ist ein Steg 12 drehstarr angeordnet, an dessen Enden die beiden Querrudersteuerseile 13 befestigt sind. Die Querrudersteuerseile 13 stehen über mehrere Rollen 14 in Verbindung mit den anzusteuernden Querrudern an den Flügeln des Flugzeuges. Wird der Steuerknüppel 1 in Richtung des Steuerknüppelausschlages ϕ ausgelenkt, so wird die Schwenkbewegung des Steuerknüppels 1 über den Torsionsstab 10, den Steg 12 sowie die Querrudersteuerseile 13 entsprechend den Pfeilen Q auf die Querruder übertragen. Der eben beschriebene, nicht zur vorliegenden Erfindung gehörige Mechanismus wurde lediglich beispielhaft erläutert, um die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung verständlicher erläutern zu können.In Fig. 1 of the stick 1 can be seen which is connected rotationally rigidly on the elbow 9 with the torsion bar 10 degrees. The torsion bar 10 is rotatably supported in the two bearings 11 . It runs essentially in the longitudinal direction of the aircraft. At the end of the torsion bar 10 facing away from the control stick 1 , a web 12 is arranged in a torsionally rigid manner, at the ends of which the two aileron control cables 13 are fastened. The aileron control cables 13 are connected via a plurality of rollers 14 to the ailerons to be controlled on the wings of the aircraft. If the joystick 1 is deflected in the direction of the joystick deflection ϕ, the swiveling movement of the joystick 1 is transmitted to the ailerons via the torsion bar 10 , the web 12 and the aileron control cables 13 in accordance with the arrows Q. The mechanism just described, which is not part of the present invention, was only explained by way of example in order to explain the mode of operation of the device according to the invention in a more understandable manner.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist am Verbindungspunkt 15 mittels der Verbindungsstange 6 am Steuerknüppel 1 angelenkt. Im Falle der Querruderunterstützung verläuft die Verbindungsstange 6 im wesentlichen senkrecht zum Torsionstab 10 bzw. zur Flugzeuglängsachse. Am vom Steuerknüppel 1 abgewandten Ende 16 der Verbindungsstange 6 ist eine Hülse 8 wenigstens in der Aufsicht parallel zum Torsionsstab 10 befestigt, die das kraftaufbringende Element 2 enthält. Dadurch ragt die Hülse 8 immer im gleichen Winkel von der Verbindungsstange 6 ab. The device according to the invention is articulated at the connection point 15 by means of the connecting rod 6 on the control stick 1 . In the case of aileron support, the connecting rod 6 runs essentially perpendicular to the torsion bar 10 or to the longitudinal axis of the aircraft. At the end 16 of the connecting rod 6 facing away from the control stick 1 , a sleeve 8 is fastened, at least in the top view, parallel to the torsion bar 10 , which contains the force-applying element 2 . As a result, the sleeve 8 always protrudes from the connecting rod 6 at the same angle.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem kraftaufbringenden Element 2 um eine unter Druckvorspannung stehende Schraubenfeder. Es können jedoch auch andere Federelemente verwendet werden, wie z. B. ein elastischer Gummiblock oder dgl. Auch Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder sind in der Funktion des kraftaufbringenden Elementes 2 denkbar.The force-applying element 2 is preferably a helical spring that is under prestress. However, other spring elements can also be used, such as. B. an elastic rubber block or the like. Hydraulic or pneumatic cylinders are also conceivable in the function of the force-applying element 2 .

Die als kraftaufbringendes Element 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Feder sowie die Hülse 8 verlaufen bei der Querruderunterstützung im wesentlichen parallel zum Torsionsstab 10. Die Feder stützt sich mit ihrem Ende 5 am Boden der Hülse 8 und mit ihrem Ende 7 an der Steuerkulisse 3 ab. Die erfindungsgemäße Wirkung wird bereits erreicht, wenn das Ende 7 der Feder lediglich aufgrund ihrer Druckvorspannung mit der Kraft F_F an der Steuerkulisse 3 anliegt. Die Steuerkulisse 3 weist eine zweidimensionale Steuerkurve 4 auf und ist vorzugsweise verfahrbar im Flugzeug gelagert.The spring used as the force-applying element 2 in the present exemplary embodiment and the sleeve 8 run essentially parallel to the torsion bar 10 in the aileron support. The spring is supported with its end 5 on the bottom of the sleeve 8 and with its end 7 on the control link 3 . The effect according to the invention is already achieved when the end 7 of the spring only bears against the control link 3 with the force F _F due to its compressive prestress. The control link 3 has a two-dimensional control curve 4 and is preferably mounted such that it can be moved in the aircraft.

Diejenige durch die Druckvorspannung der Feder hervorgerufene Reaktionskraftkomponente, die in Richtung des Steuerknüppelausschlages ϕ wirkt, stellt die den Piloten unterstützende Zusatzkraft F_Z dar. Diese Zusatzkraft F_Z wird über die Feder, die Querkräfte übertragende Hülse 8 und die Verbindungsstange 6 auf den Steuerknüppel 1 übertragen und unterstützt dort die von dem Piloten auf den Steuerknüppel 1 zur Querruderbetätigung aufgebrachte Handkraft F_H.The reaction force component caused by the prestressing of the spring, which acts in the direction of the joystick deflection ϕ, represents the additional force F _Z supporting the pilot. This additional force F _Z is transmitted to the joystick 1 via the spring, the shear force transmitting sleeve 8 and the connecting rod 6 and supports the manual force F _H applied by the pilot to the control stick 1 for aileron actuation.

Es wird im weiteren vernachlässigt, daß die Zusatzkraft F_Z in der Regel nicht direkt am Handgriff, sondern, wie in der Figur gezeigt, weiter unten am Steuerknüppel 1 angreift, also daß die Wirkung der Zusatzkraft F_Z zwecks linearem Addieren zur Handkraft F_H mittels der entsprechenden Hebelgesetze umgerechnet werden müßte.It is further neglected that the additional force F _Z usually does not act directly on the handle, but, as shown in the figure, further below on the control stick 1 , that is, the effect of the additional force F _Z for linear addition to the hand force F _H the corresponding leverage laws would have to be converted.

Wird der Steuerknüppel 1 zur Querruderbetätigung ausgelenkt, so wird diese Schwenkbewegung über die Verbindungsstange 6, die Hülse 8 und die Feder auf das Ende 7 der Feder übertragen. Als Folge davon verfährt das Ende 7 der Feder entlang der Steuerkurve 4 der Steuerkulisse 3, wodurch sich die Zusatzkraft F_Z bei entsprechender Gestaltung der Steuerkurve 4 ändern kann. Der Verlauf der Steuerkurve 4 ist also als Funktion des Steuerknüppelausschlages ϕ darstellbar. Diese Funktion wird im wesentlichen von Geometrieparametern bestimmt, die von der gesamten Übertragungsmechanik sowie der Geometrie der Querruder abhängen.If the joystick 1 is deflected for aileron actuation, this pivoting movement is transmitted to the end 7 of the spring via the connecting rod 6 , the sleeve 8 and the spring. As a result, the end 7 of the spring moves along the control curve 4 of the control link 3 , as a result of which the additional force F _Z can change with a corresponding design of the control curve 4 . The course of the control curve 4 can thus be represented as a function of the joystick deflection ϕ. This function is essentially determined by geometry parameters, which depend on the entire transmission mechanics and the geometry of the ailerons.

Die absolute Größe der Zusatzkraft F_Z hängt einerseits von der Druckvorspannung der Feder und andererseits von der Neigung der Tangente an die Steuerkurve 4 im Berührungspunkt des Endes 7 mit derselben gegenüber der Verbindungsstange 6 ab. Um den hier unerwünschten Einfluß der Druckvorspannung der Feder auszuschalten, kann eine Feder verwendet werden, die eine über einen gewissen Bereich des Federweges konstante Federkennlinie aufweist. Dadurch kann gewährleistet werden, daß die auf das Ende 7 wirkende Andruckkraft im Rahmen des erfindungsgemäß funktionswesentlichen Bereiches der Steuerkurve 4 annähernd konstant ist.The absolute magnitude of the additional force F _Z depends on the one hand on the prestressing of the spring and on the other hand on the inclination of the tangent to the control cam 4 at the point of contact of the end 7 with the latter relative to the connecting rod 6 . In order to eliminate the undesirable influence of the prestressing of the spring, a spring can be used which has a spring characteristic constant over a certain range of the spring travel. Thereby it can be ensured that the pressing force acting on the end 7 in the context of the present invention functionally significant portion of the cam 4 is approximately constant.

Befindet sich der Steuerknüppel 1 in seiner Neutral- bzw. Nullage, in der die Querruder nicht ausgeschlagen sind, so verläuft die Berührungstangente des Endes 7 an der Steuerkurve 4 parallel zur Verbindungsstange 6, was bedeutet, daß keine in Richtung des Steuerknüppelausschlages ϕ wirkende Zusatzkraft F_Z entsteht. Somit kann der Verlauf der Zusatzkraft F_Z z. B. so eingestellt werden, daß in einen gewissen Bereich um die Neutrallage des Steuerknüppels 1 herum noch keine unterstützende Zusatzkraft F_Z auftritt. Erst wenn dieser nicht unterstützte Schwenkbereich des Steuerknüppels 1 verlassen wird, erhält der Pilot in diesem Fall eine Unterstützung durch die Zusatzkraft F_Z.If the joystick 1 is in its neutral or zero position, in which the ailerons are not deflected, the tangent tang of the end 7 on the cam 4 runs parallel to the connecting rod 6 , which means that no additional force F acting in the direction of the joystick deflection ϕ _Z arises. Thus, the course of the additional force F _Z z. B. be set so that in a certain range around the neutral position of the joystick 1 around no additional support force F _Z occurs. Only when this unsupported swivel range of the joystick 1 is left does the pilot receive support from the additional force F _Z in this case.

Die Steuerung der Zusatzkraft F_Z in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit erfolgt durch vorzugsweise elektromotorisches Verfahren der Steuerkulisse 3. Dabei wird die Druckvorspannung der Feder bewußt geändert, um, etwa bei konstantem Steuerknüppelausschlag ϕ, die unterstützende Zusatzkraft F_Z so an die Fluggeschwindigkeit anzupassen, daß der Pilot die von ihm aufzubringende Handkraft F_H bei sich ändernder Fluggeschwindigkeit nicht variieren muß. Die die Steuerkulisse 3 bewegenden Elektromotoren erhalten als Eingangsgröße die jeweilige momentane Fluggeschwindigkeit, woraus sich der entsprechende Verfahrweg der Steuerkulisse 3 berechnen läßt.The additional force F _{Z is} controlled as a function of the airspeed by preferably electromotive movement of the control link 3 . The compression preload of the spring is deliberately changed in order to adapt the auxiliary force F _Z to the flight speed so that the pilot does not have to vary the hand force F _H to be applied when the flight speed changes, for example with a constant joystick deflection ϕ. The electric motors moving the control link 3 receive the respective instantaneous airspeed as an input variable, from which the corresponding travel path of the control link 3 can be calculated.

Das Verfahren der Steuerkulisse 3 kann entweder parallel zur Verbindungsstange 6 gemäß der Pfeile A oder senkrecht zur Verbindungsstange 6 gemäß der Pfeile B erfolgen. Vorzuziehen ist eine Verfahrbewegung gemäß der Pfeile B, da beim Verfahren in Richtung der Pfeile A Ungenauigkeiten beim Umsetzen der von der Feder aufgebrachten Kraft in die Zusatzkraft F_Z auftreten, weil in diesem Fall keine Feder mit einer in einem gewissen Bereich konstanten Federkennlinie mehr verwendet werden darf. Statt das Ende 7 der Feder durch Bewegen der Steuerkulisse 3 in Richtung der Pfeile B zu verfahren, kann auch das von der Steuerkulisse 3 abgewandte Ende 5 der Feder elektromotorisch verfahren werden. Diese Lösung hätte den Vorteil, daß die Steuerkulisse 3 unbeweglich im Flugzeug fixiert werden könnte.The control link 3 can be moved either parallel to the connecting rod 6 according to the arrows A or perpendicular to the connecting rod 6 according to the arrows B. A traversing movement according to arrows B is preferred, since in the direction of arrows A inaccuracies occur when converting the force exerted by the spring into the additional force F _Z , because in this case no spring with a spring characteristic constant over a certain range is used may. Instead of moving the end 7 of the spring by moving the control link 3 in the direction of the arrows B, the end 5 of the spring facing away from the control link 3 can also be moved by an electric motor. This solution would have the advantage that the control link 3 could be immovably fixed in the aircraft.

Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der Zusatzkraft F_Z besteht darin, die Steuerkulisse 3 mit einer dreidimensionalen Steueroberfläche 4' zu versehen. Da die bei der Querruderbetätigung am Steuerknüppel 1 aufzubringende Querrudersteuerkraft im wesentlichen nur von der Fluggeschwindigkeit und dem Querruderausschlag abhängt, kann ein für den Piloten angenehmer Verlauf der von ihm aufzubringenden Handkraft F_H in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit und dem Querruderausschlag vorgegeben werden, woraus sich dann bei Kenntnis der insgesamt am Steuerknüppel 1 aufzubringenden Querrudersteuerkraft der erforderliche Verlauf der Zusatzkraft F_Z in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit und dem Querruderausschlag bzw. dem Steuerknüppelausschlag ϕ ergibt. Genau diesen räumlichen Funktionsverlauf muß die Steueroberfläche 4' verkörpern. Die insgesamt aufzubringende Querruder steuerkraft kann entweder durch theoretische Berechnung oder experimentell gewonnen werden. Das von der Fluggeschwindigkeit abhängige Verfahren der Steuerkulisse 3 erfolgt in diesem Fall in oder entgegen der Blickrichtung der Fig. 1. A further possibility for controlling the additional force F _Z is to provide the control link 3 with a three-dimensional control surface 4 '. Since the applied with the aileron actuator on the control stick 1 aileron control force substantially depends only on the airspeed and the aileron, a pleasant for the pilot history applied by him manual force F _H in function of the airspeed and the aileron are specified, from which at Knowledge of the total aileron control force to be applied to the joystick 1 gives the required course of the additional force F _Z as a function of the flight speed and the aileron deflection or the joystick deflection ϕ. The control surface 4 'must embody precisely this spatial function course. The total aileron control force to be applied can be obtained either by theoretical calculation or experimentally. The movement of the control link 3, which is dependent on the airspeed, in this case takes place in or against the viewing direction of FIG. 1.

Die Steuerkulisse 3 wurde in Fig. 1 für eine Querruderunterstützung beschrieben. In analoger Weise ist sie natürlich auch bei einer Höhenruderunterstützung anwendbar.The control link 3 was described in Fig. 1 for aileron support. In an analogous manner, it can of course also be used with elevator support.

Demgegenüber zeigt Fig. 2 eine Lösung ohne Kulisse, und zwar mit zwei getrennten kraftaufbringenden Elementen 2 und 2', einmal für die Unterstützung bei der Querruderbetätigung, und einmal für die Unterstützung der Höhenruderbetätigung.In contrast, Fig. 2 shows a solution without a backdrop, namely with two separate force-applying elements 2 and 2 ', one for the support of the aileron actuation, and one for the support of the elevator actuation.

Das kraftaufbringende Element 2 für die Querruderunterstützung greift dabei z. B. am Steuerknüppel 1 oder einem anderen radial von dem Torsionsstab 10 abstrebenden Element an und verläuft in der Aufsicht auf die verlängerte Linie des Torsionsstabes 10 parallel zu diesem, oder auch zweidimensional betrachtet parallel zur Richtung des Torsionsstabes 10. Auch der gegenüberliegende, im wesentlichen gegenüber dem Chassis feste Gegenpunkt 21 kann jedoch - zur Verstärkung oder Abschwächung des Effektes dieses kraftaufbringenden Elementes 2 - in Blickrichtung des Elementes 2 verschoben werden. Stattdessen und mit gleicher Auswirkung ist auch eine Verschiebung des Befestigungspunktes 20 auf den Steuerknüppel 1 zu oder von diesem weg möglich.The force-applying element 2 for aileron support z. B. on the joystick 1 or another element striving radially from the torsion bar 10 and runs parallel to the latter in the top view of the extended line of the torsion bar 10 , or also viewed in two dimensions parallel to the direction of the torsion bar 10 . However, the opposite counter point 21 , which is essentially fixed with respect to the chassis, can also be displaced in the direction of view of the element 2 in order to reinforce or weaken the effect of this force-applying element 2 . Instead, and with the same effect, it is also possible to move the attachment point 20 toward or away from the joystick 1 .

In der Fig. 2 ist als kraftaufbringendes Element 2 wiederum eine in einer führenden Hülse 8 angeordnete, sich gegenüber deren Boden abstützende, Druckfeder vorgesehen.In FIG. 2, a pressure spring is again provided as the force-applying element 2, which is arranged in a guiding sleeve 8 and is supported against its base.

Diese Druckfeder 2 drückt in die mittlere Neutrallage des Steuerknüppels 1 im wesentlichen lotrecht auf den Steuerknüppel und bewirkt dadurch keinen seitlichen Ausschlag des Steuerknüppels. Sobald jedoch der Steuerknüppel 1 zur Betätigung der Querruder seitlich verschwenkt wird, weist die Kraftrichtung der durch die Druckfeder 2 aufgebrachten Kraft F_F eine zunehmende Komponente in Schwenkrichtung, also Richtung der Handkraft F_H, des Steuerknüppels 1 auf. This compression spring 2 presses in the central neutral position of the joystick 1 essentially perpendicular to the joystick and thereby causes no lateral deflection of the joystick. However, as soon as the control stick 1 is pivoted laterally to actuate the ailerons, the direction of force of the force F _F applied by the compression spring 2 has an increasing component in the pivoting direction, that is to say the direction of the manual force F _H , of the control stick 1 .

Analog hierzu kann ein weiteres kraftaufbringendes Element 2' zur Unterstützung der Höhenruderbetätigung vorgesehen werden, welche durch Längsverschiebung des Torsionsstabes 10 mittels der Bowdenzüge 13' bewirkt wird.Analogously to this, a further force-applying element 2 'can be provided to support the elevator actuation, which is brought about by longitudinal displacement of the torsion bar 10 by means of the Bowden cables 13 '.

Zu diesem Zweck greift das kraftaufbringende Element 2', wiederum eine in einer Hülse 8' geführte Druckfeder, lotrecht an einem Befestigungspunkt 120, der mit dem Torsionsstab 10 in Verbindung steht,, an und erstreckt sich radial vom Torsionsstab 10 abstrebend zu einem Punkt 121 am Chassis. Auch hier ist die Vorspannung der Feder wegen des geringsten Abstandes zwischen den Punkten 120 und 121 in der neutralen Mittellage des Torsionsstabes 10 - diesmal betrachtet in Längsverschieberichtung - zwar am größten, wegen der senkrechten Kraftrichtung der Feder auf den Torsionsstab 10 wird jedoch keine Komponente in Längsverschieberichtung des Torsionsstabes 10 in dieser Stellung ausgeübt.For this purpose, the force-applying element 2 ', again a compression spring guided in a sleeve 8 ', acts perpendicularly on an attachment point 120 , which is connected to the torsion bar 10 , and extends radially from the torsion bar 10 to a point 121 on Chassis. Here too, the preload of the spring is greatest because of the smallest distance between points 120 and 121 in the neutral central position of the torsion bar 10 - this time viewed in the longitudinal direction of displacement - because of the vertical direction of force of the spring on the torsion bar 10 , however, no component in the longitudinal direction of displacement becomes of the torsion bar 10 exercised in this position.

Sobald der Torsionsstab 10 jedoch zur Betätigung der Höhenruder in Längsrichtung verschoben wird, tritt eine solche, mit zunehmender Auslenkung aus der neutralen Mittelstellung immer größer werdende Komponente auf, die somit die Höhenruderbetätigung unterstützt.As soon as the torsion bar 10 is displaced in the longitudinal direction to actuate the elevator, however, such a component occurs that increases with increasing deflection from the neutral central position and thus supports the elevator actuation.

Um diese Wirkung unabhängig von einer Drehung des Torsionsstabes 10 zu machen, ist der Befestigungspunkt 120 zwischen dem kraftaufbringenden Element 2' und dem Torsionsstab 10 vorzugsweise ein auf dem Umfang einer Radialscheibe des Torsionsstabes 10 beweglicher Angriffspunkt.In order to make this effect independent of a rotation of the torsion bar 10 , the fastening point 120 between the force-applying element 2 ′ and the torsion bar 10 is preferably a point of application that is movable on the circumference of a radial disk of the torsion bar 10 .

Fig. 3 zeigt weiterhin eine Prinzipdarstellung eines Flettner-Ruders, bei dem die hinterste sogenannte Flettnerklappe gegensinnig zur Hauptklappe 27 des Flettner- Ruders bewegt wird. Die Flettnerklappe 26 wird dabei mittels eines Stellhebels 23, der beispielsweise an dem Anlenkpunkt 25 angreift, verschwenkt. Fig. 3 also shows a schematic diagram of flettner rudder, wherein the rearmost of the so-called Flettnerklappe Flettner rudder is moved in the opposite direction to the main door 27. The Flettner flap 26 is pivoted by means of an adjusting lever 23 , which acts on the articulation point 25 , for example.

An einem Angreifpunkt 24 am Stellhebel 23 greifen die vom Steuerknüppel kommenden Bowdenzüge 13 an. The Bowden cables 13 coming from the control stick engage at an engagement point 24 on the adjusting lever 23 .

Durch das Verschieben dieses Angreifpunktes 24 sowohl in Längsrichtung des Stellhebels 23, als auch in Querrichtung hierzu, also in Richtung der Bowdenzüge 13 im Bereich des Stellhebels 23, läßt sich dabei die Übersetzung der am Steuerknüppel aufgebrachten Handkraft F_H in einen bestimmten Ausschlag der Flettnerklappe 26 verändern. Zusätzlich müßte an geeigneter Stelle eine der vorbeschriebenen Möglichkeiten zur Unterstützung der Handkraft vorgesehen sein, wobei diese nicht nur am Steuerknüppel, dem Torsionsstab 10 oder den Rudern selbst vorgesehen sein kann, wie in Fig. 2 dargestellt, sondern z. B. auch an einem über den Steuerknüppel 1 hinausragenden freien Ende des Torsionsstabes 10, welches somit immer noch ein Teil des Wirkstranges vom Steuerknüppel 1 zu den Rudern ist.By moving this point of attack 24 both in the longitudinal direction of the actuating lever 23 and in the transverse direction thereof, that is to say in the direction of the Bowden cables 13 in the region of the actuating lever 23 , the translation of the manual force F _H applied to the control stick into a certain deflection of the Flettner flap 26 can be achieved change. In addition, one of the above-described possibilities for supporting the hand force would have to be provided at a suitable point, whereby this can be provided not only on the joystick, the torsion bar 10 or the rudders themselves, as shown in FIG. 2, but e.g. B. also on a projecting beyond the joystick 1 free end of the torsion bar 10 , which is thus still part of the active strand from the joystick 1 to the oars.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Falle einer Fehlfunktion automatisch in den Zustand gefahren werden, der vorliegt, wenn sich der Steuerknüppel 1 in der Neutrallage befindet. Dadurch wird gewährleistet, daß die Berührungstangente des Endes 7 an der Steuerkurve 4 parallel zur Verbindungsstange 6 verläuft und der Steuerknüppel 1 somit nicht mehr mit einer Zusatzkraft F_Z beaufschlagt wird.In the event of a malfunction, the device according to the invention can be automatically moved into the state that is present when the control stick 1 is in the neutral position. This ensures that the contact tangent of the end 7 on the control cam 4 runs parallel to the connecting rod 6 and the joystick 1 is therefore no longer subjected to an additional force F _Z.

Es sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, daß davon ausgegangen wurde, daß die Querrudersteuerkraft lediglich von der Fluggeschwindigkeit einerseits und dem Querruderausschlag andererseits abhängig ist. Tatsächlich sind aber auch Einflüsse der Rollgeschwindigkeit und des Anstellwinkels gegeben.For the sake of completeness, it should be noted that this is assumed was that the aileron control force depends solely on the airspeed on the one hand and the aileron deflection on the other. Indeed there are also influences of the roll speed and the angle of attack.

Bezüglich des Einflusses der Rollgeschwindigkeit ist zu beachten, daß die Querrudersteuerkrafte prinzipiell mit zunehmender Rollgeschwindigkeit infolge der aerodynamischen Gegebenheiten am Flügel geringer werden. Da dieser Effekt für den Piloten jedoch kaum spürbar ist, ist lediglich darauf zu achten, daß die Querrudersteuerkräfte für das rollende Flugzeug ermittelt werden, um nicht zu hohe Werte für die Zusatzkraft F_Z zu erhalten.With regard to the influence of the roll speed, it should be noted that the aileron control forces generally decrease with increasing roll speed due to the aerodynamic conditions on the wing. However, since this effect is hardly noticeable for the pilot, it is only necessary to ensure that the aileron control forces for the taxiing aircraft are determined in order not to obtain excessive values for the additional force F _Z.

Der Einfluß des Anstellwinkels auf die Querrudersteuerkräfte ist bei Flugzuständen ohne Strömungsablösung am Flügel von untergeordneter Bedeutung. Beim Fliegen sogenannter gerissener Rollen treten am Flügel abgelöste Strömungsfelder auf, so daß die Abhängigkeit des Anstellwinkels auf die Querrudersteuerkräfte infolge der nichtlinearen aerodynamischen Effekte sicherlich nicht mehr vernachlässigbar ist. Bei abgelöster Strömung ist das aerodynamische Rückstellmoment auf die Querruderflächen verringert, so daß in einem solchen Flugzustand die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeübte Zusatzkraft F_Z größer wäre als erforderlich. Es ist sogar denkbar, daß die Zusatzkraft F_Z größer ist als die aerodynamische Rückstellkraft, was zur Folge hat, daß der Pilot zur Beendigung der Flugfigur bewußt den Steuerknüppel zurück in die Neutralstellung führen muß. Dabei ist ein Kraftaufwand in der Größenordnung von ca. 20 N zur Rückführung des Steuerknüppels in die Neutralstellung durchaus tolerierbar. The influence of the angle of attack on the aileron control forces is of minor importance in flight conditions without flow separation on the wing. When so-called torn rollers fly, detached flow fields occur on the wing, so that the dependence of the angle of attack on the aileron control forces due to the non-linear aerodynamic effects is certainly no longer negligible. When the flow is detached, the aerodynamic restoring torque on the aileron surfaces is reduced, so that in such a flight condition the additional force F _Z exerted by the device according to the invention would be greater than required. It is even conceivable that the additional force F _{Z is} greater than the aerodynamic restoring force, with the result that the pilot must consciously guide the joystick back to the neutral position to end the flight figure. A force of around 20 N for returning the control stick to the neutral position is entirely tolerable.

REFERENCE SIGN LIST

11

Steuerknüppel
Joysticks

22nd

, ,

22nd

' kraftaufbringende Elemente
'' force-applying elements

33rd

Steuerkulisse
Control backdrop

44th

, ,

44th

' Steuerkurve, Steueroberfläche
'' Control curve, control surface

55

Ende
The End

66

Verbindungsstange
Connecting rod

77

Ende
The End

88th

Hülse
Sleeve

99

Bogenstück
Bow piece

1010th

Torsionsstab
Torsion bar

1111

Lager
camp

1212th

Steg
web

1313

Querrudersteuerseile
Aileron control cables

1313

' Bowdenzüge
'' Bowden cables

1414

Rollen
roll

1515

Verbindungspunkt
Connection point

2020th

Befestigungspunkt
Attachment point

2121

feste Gegenpunkt
fixed counterpoint

2222

Schwenkachse
Swivel axis

2323

Stellhebels
Control lever

2424th

Angreifpunkt
Attack point

2525th

Anlenkpunkt
Pivot point

2626

Flettnerklappe
Flettner flap

2727

Hauptklappe
Main flap

120120

Befestigungspunkt
Attachment point

121121

feste Gegenpunkt
Q Pfeile
ϕ Steuerknüppelausschlag
F_Z fixed counterpoint
Q arrows
ϕ Joystick deflection
F _Z

Zusatzkraft
F_H Additional power
F _H

Handkraft
Hand strength

Claims

1. A device for supporting the on a control stick ( 1 ) for rudder actuation of an aircraft hand force (F _h ) of a pilot, characterized in that at least one mechanically connected force-applying element ( 2 ) is provided on the active strand from the control stick ( 1 ) to the rudders , the applied force of which results in an additional force (F _Z ) acting in the direction of the joystick deflection (ϕ) and depending on the joystick deflection (ϕ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the applied force additionally gives the additional force (F _Z ) as a function of a slowly changing flight parameter, in particular the flight speed.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the additional force (F _Z ) increases with the joystick deflection (ϕ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the additional force (F _Z ) increases proportionally depending on the joystick deflection (ϕ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) is arranged on the joystick ( 1 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) on the torsion bar ( 10 ), in particular on the active connection from the joystick ( 1 ) to the oars extended end of the torsion bar ( 10 ) is arranged .

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) is arranged on the rudder.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressurized, force-applying element ( 2 ), in particular at least one spring, between a with the joystick ( 1 ) moving attachment point ( 20 ) of the active strand and at least one counterpoint ( 21st ) the aircraft is arranged.

9. The device according to claim 8, characterized in that the counterpoint ( 21 ) is a variable point on a control link ( 3 ) which is arranged so that the prestressed force-applying element ( 2 ) is supported on the control link ( 3 ) , so that the additional force (F _Z ) is formed by the reaction force of the control link ( 3 ) caused by the pretension and acting in the direction of the control stick deflection (ϕ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the control link ( 3 ) has a two-dimensional control curve ( 4 ) along which the force-applying element ( 2 ) moves due to a deflection movement of the control stick ( 1 ) and the geometric course is dimensioned so that a desired course of the additional force (F _Z ) is given as a function of the joystick deflection (ϕ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the control link ( 3 ) within the plane of the control curve ( 4 ) spanned in dependence on a slowly changing flight parameter, in particular the flight speed, is movable (arrows A, B) that the preload of the force-applying element ( 2 ) changes.

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the end ( 5 ) of the force-applying element ( 2 ) facing away from the control link ( 3 ) can be moved as a function of a slowly changing flight parameter, in particular the flight speed (arrows C), that the bias of the force-applying element ( 2 ) changes.

13. The apparatus according to claim 9, characterized in that the control link ( 3 ) has a three-dimensional control surface ( 4 '), which consists of a family of two-dimensional control cams ( 4 ) and along which the force-applying element ( 2 ) on the one hand due to a deflection movement of the Joystick ( 1 ) and, on the other hand, moves on the basis of a travel movement of the control link ( 3 ) which is dependent on a slowly changing flight parameter, in particular the flight speed, and is directed perpendicular to the plane spanned by one of the control cams ( 4 ).

14. The apparatus according to claim 11 or 13, characterized in that the method of the control link ( 3 ) is carried out by an electric motor.

15. The apparatus according to claim 12, characterized in that the method of the opposite end ( 5 ) is carried out by an electric motor.

16. The apparatus according to claim 8, characterized in that to support the aileron actuation of the fastening point ( 20 ) is arranged radially from the pivot axis of the torsion bar ( 10 ), the force-applying element is under compressive stress and the counterpoint ( 21 ) in through the fastening point ( 20 ) and the pivot axis ( 22 ) spanned plane.

17. The apparatus according to claim 8, characterized in that for actuating the elevator, the force-applying element ( 2 ') is under compressive stress and the counterpoint ( 121 ) is arranged in the transverse plane of the torsion bar ( 10 ) extending through the fastening point ( 120 ).

18. The apparatus according to claim 16 and 17, characterized in that the fastening point ( 20 ) and / or the counterpoint ( 21 ) are so displaceable in their position that the mutual distance of the points ( 20 and 21 ) changes and / or Bias of the force-applying element ( 2 ) can be changed, in each case as a function of a slowly changing flight parameter, in particular the flight speed.

19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that when using a Flettner rudder, the point of attack ( 24 ) of the operative connection from the control stick ( 1 ) on the actuating lever ( 23 ) of the Flettner flap can be displaced in the direction of the actuating lever ( 23 ) and / or the pivot axis of the Flettner flap can be displaced in the direction of flight, ie towards the main flap or away from it.

20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) is a spring which is guided in a sleeve ( 8 ) transmitting transverse forces.

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) is a hydraulic cylinder.

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force-applying element ( 2 ) is a pneumatic cylinder.