DE2444310A1

DE2444310A1 - Stabilised air brake flap for aircraft - with control valve to set flap angle for servo pressure

Info

Publication number: DE2444310A1
Application number: DE19742444310
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Schwaerzler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-09-17
Filing date: 1974-09-17
Publication date: 1976-03-25

Abstract

The aerodynamic brake flap is operated by a pneumatic/hydraulic piston. The piston is set so that the amount of flap is proportional to the extension of the piston. The supply line to the piston is fitted with a flow restriction behind which is set a control valve in a bypass line, with the valve operated by a mechanical linkage to the flap. The system is designed to set a certain amount of flap for a set servo pressure. This enables the brake flap to be accurately set simply by the pilot turning a pressure selector switch. The system is especially suited for combat planes where the pilot's attention is required elsewhere.

Description

Steuerung der rmsklappe eines Flugzeuges Die Erfindung bezieht sich aufeine Steuerung der durch einen pneunatischen oder hydraulischen Kraftverstärker angetriebenen Bremsklappe eines Flugzeuges, wobei der Kraftverstärker aus einem Druckzylinder und einem Kolben besteht1 welcher mit der Bremsklappe mechanisch derart verbunden ist, daß der Kolbenweg etwa proportional dem Bremsklappenwinkei ist.Control of the arm flap of an aircraft The invention relates to on a control of the by a pneumatic or hydraulic booster powered brake flap of an aircraft, the booster from a Pressure cylinder and a piston consists1 which mechanically with the brake flap in such a way is connected that the piston travel is approximately proportional to the brake flap angle.

Steuerungen dieser Art werden bei Flugzeugen mit hoher Unter-und Überschallgeschwindigkeit verwendet, bei denen hohe Staudrucke auftreten. Bei der Auslegung dieser Steuerungen sind vorgeschriebene Verzögerungen des Flugzeuges bei bestimmten Geschwindigkeiten und in bestimmten Flughöhen zu tleachten, wobei Höchstverzögerungen nicht überschritten werden diirfen. Das Ergebnis sind immer Ausführungen, die bei niedriger Geschwindigkeit noch ausreichende, bei hoher Geschwindigkeit, z. 13. bei einfacher oder mehrfacher Schallgeschwindigkeit, zu viel Bremswirkung besitzen.Controls of this type are used in aircraft with high subsonic and supersonic speeds used where high dynamic pressures occur. When designing these controls are prescribed delays of the aircraft at certain speeds and to be observed in certain flight altitudes, whereby maximum delays are not exceeded will be allowed. The result are always executions that run at low speeds still sufficient at high speed, e.g. 13. for single or multiple Speed of sound, have too much braking effect.

Die Ursachen für diesen unerwiinschten Zustand liegen darin1 daß durch flachen Einbau des Druckzylinders in der eingefahrenen Klappenlage nur kleine, ungiinstige Hebelarme ausgeführt werden können. Zur Erzielung des erforderlichen Öffnungsmomentes muß daher die Zylinderkraft entsprechend hoch gewählt werden. In geöffneter Klappenstellung ergeben sich dann überhöhte Haltemomente, die zu unerwünscht hohen Bremsleistungen führen. Das heißt, die Haltemomente werden höher als diejenigen, die sich aus den geforderten Bremsleistungen ergeben.The reasons for this undesirable condition are that through flat installation of the pressure cylinder in the retracted flap position only small, unfavorable Lever arms can be run. To achieve the required opening moment the cylinder force must therefore be selected to be correspondingly high. In the open flap position This then results in excessive holding torques that lead to undesirably high braking performance to lead. This means that the holding torques are higher than those resulting from the required braking performance.

Damit sind die Nachteile verbunden, daß die Struktur der Bremsklappe und die sie umgebende Struktur der Zelle für unnötig hohe Bremswerte dimensioniert werden muß und die Bremsklappenanordnung relativ schwer wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen liegt darin, daß der Pilot den Bremsklappenausschlag selbst steuern muß. Dies ist eine zusätzliche Belastung für den Piloten, die in einem Gefahrenmoment oder in einem Kampfflugzeug gefährliche Folgen haben kann.This is associated with the disadvantages that the structure of the brake flap and the structure of the cell surrounding it is dimensioned for unnecessarily high braking values must be and the brake flap assembly is relatively heavy. Another disadvantage the known arrangements is that the pilot controls the brake flap deflection himself must control. This is an additional burden on the pilot working in a moment of danger or in a fighter aircraft can have dangerous consequences.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der oben genannten Art zu schaffen, die bei einfachem strukturellem Aufbau und geringem Gewicht einer geringeren aerodynamischen Beanspruchung unterworfen ist und eine Entlastung des Piloten mit sich bringt, wodurch die Flugsicherheit gesteigert wird.The invention is based on the object of a control of the above to create the type mentioned, with a simple structural design and low weight is subject to less aerodynamic stress and a relief of the pilot brings with it, whereby the flight safety is increased.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Druck im Druckzylinder in Abhängigkeit vom Klappenwinkel so gesteuert wird, daß sich der für die Bremsung erforderliche Klappenwinkel einstellt, wobei die vom Staudruck erzeugte Luftkraft stets im Gleichgewicht mit der Zylinderkraft steht.According to the invention this object is achieved in that the pressure is controlled in the pressure cylinder as a function of the flap angle that the adjusts the flap angle required for braking, with that of the dynamic pressure The air force generated is always in equilibrium with the cylinder force.

Eine Ausführungsform dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß in die zum Druckzylinder führende Druckolleitung ein Strömungswiderstand eingeschaltet ist, hinter dem ee zur hydraulischen Rücklaufleitung führende Abzweigung liegt, welche ein den Ölstrom steuerndes Ventil enthält, das über eine Kopplung mit der Bremsklappe gelenkig verbunden ist. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei Vergrößerung des Klappenwinkels vermittels des Ventils mehr llydrauliköl gefördert wird, so daß der Ölstrom zum Druckzylinder entsprechend verringert wird.One embodiment of this inventive concept is that A flow resistance is switched on in the pressure line leading to the pressure cylinder behind the ee branch leading to the hydraulic return line is, which contains a valve which controls the oil flow and which is coupled to the Brake flap is articulated. Through this can be reached, that when the flap angle is increased by means of the valve, more hydraulic oil is promoted so that the flow of oil to the pressure cylinder is reduced accordingly.

Jedoch kann dieser Mechanismus auch - je nach Konstruktion der Bremsanordnung - umgekehrt wirken, so daß bei Vergrößerung des Klappenwinkels der Ölstrom zum Druckzylinder auch vermindert werden kann. Die Konstruktion bietet darüber hinaus den Vorteil, daß durch entsprechende Ausbildung der Durchflußcharakteristik des Ventils die Bremsleistung der Geschwindigkeit angepaßt werden kann.However, this mechanism can also - depending on the design of the brake arrangement - Act in reverse, so that the flow of oil to the pressure cylinder when the flap angle is increased can also be decreased. The construction also offers the advantage that by appropriate training of the flow characteristics of the valve, the braking power can be adapted to the speed.

Eine andere vorteilhafte Lösung der oben genannten erfinderischen Aufgabenstellung, den Druck im Druckzylinder in Abhängigkeit vom Klappenwinkel so zu steuern, daß sich der für die Bremsung erforderliche Klappenwinkel einstellt, besteht erfindungsgemäß darin1 daß in die zum Druckzylinder führende Druckölleitung ein Strömungswiderstand eingeschaltet ist und daß der Kolben eine Bohrung aufweist, deren Querschnitt sich je nach der axialen Stellung des Kolbens im Zylinder verändert.Another advantageous solution to the above inventive Task, the pressure in the pressure cylinder depending on the flap angle like this to control that the flap angle required for braking is set, consists according to the invention that in the pressure oil line leading to the pressure cylinder a flow resistance is switched on and that the piston has a bore, whose cross-section changes depending on the axial position of the piston in the cylinder.

Eine konstruktive Lösung dieser technischen Lehre besteht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß im Zylinder eine die Bohrung des Kolbens mit Gleitsitz durchdringende Stange sitzt, welche eine axiale Nut aufweist, deren Querschnitt sich über ihre Länge hin kontinuierlich verändert. Auch diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß man die Möglichkeit hat, die Größe des Klappenwinkels in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit ZU beeinflussen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch1 daß der Querschnitt der axialen Nut so ausgebildet ist, daß der Ölstrom bei verschiedenen Klappenwinkeln entsprechend den gewünschten Bremsleistungen dimensioniert wird.A constructive solution to this technical teaching is according to a Another feature of the invention is that in the cylinder a bore of the piston with a sliding fit penetrating rod which has an axial groove whose Cross-section changes continuously over its length. This embodiment too has the advantage that it is possible to change the size of the flap angle in Influence depending on the airspeed ZU. This is done according to the invention dadurch1 that the cross-section of the axial groove is designed so that the oil flow dimensioned with different flap angles according to the desired braking performance will.

Eine Lösung der oben genannten erfinderischen Aufgabenstellung, welche ohne Strömungswiderstand und ohne Ölstrom auskommt, besteht erfindungsgemäß darin, daß in der Rücklaufleitung ein Druckregler liegt, der über eine Kopplung gelenkig mit der Bremsklappe verbunden ist. Hierbei wird der Gegendruck des Kolbens1 d. h. der wirksame Zylinderdruck, durch den Druckregler beeinflußt.A solution to the above-mentioned inventive problem, which manages without flow resistance and without oil flow, according to the invention consists in that in the return line there is a pressure regulator which is articulated via a coupling is connected to the brake flap. The back pressure of the Piston 1 d. H. the effective cylinder pressure, influenced by the pressure regulator.

In den Abbildungen ist die Erfindung zeichnerisch erläutert.The invention is illustrated graphically in the figures.

Es zeigen: Fig. 1 die bekannte Anordnung einer Bremsklappe mit Druckzylinder bei geschlossener und geöffneter Til.rippe; Fig. 2 eine hydraulische Schaltung zur lteduzierung des Zylinderdruckes mit Schieberventil; Fig. 3 eine hydraulische Schaltung zur Reduzierung des Zylinderdruckes mit einer innerhalh des Kolbens angeordneten Stange; Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 eine hydraulische Schaltung zur Reduzierung des Zylinderdruckes mit einem Druckregler.1 shows the known arrangement of a brake flap with a pressure cylinder with closed and open til.rippe; Fig. 2 shows a hydraulic circuit for ltreduction of the cylinder pressure with slide valve; 3 shows a hydraulic circuit to reduce the cylinder pressure with one arranged inside the piston Pole; FIG. 4 shows a cross section along the line IV-IV of FIG. 3; Fig. 5 is a hydraulic one Circuit for reducing the cylinder pressure with a pressure regulator.

In Fig. 1 ist die Anordnung einer Bremsklappe 1 am Flugzeugrumpf 2 dargestellt, wobei 3 der Drehpunkt der Bremsklappe im Rumpf ist. Im Druckzylinder 4 ist die Kolbenstange 5 gleitend angeorndet; sie greift am Punkt 6 der Bremsklappe 1 an. Man erkennt, daß bei eingefahrener Klappe (strichpunktierte Stellung) nur ein kleiner, ungiinstiger Hebelarm zur Verfügung steht.1 shows the arrangement of a brake flap 1 on the aircraft fuselage 2 shown, where 3 is the fulcrum of the airbrake in the fuselage. In the printing cylinder 4, the piston rod 5 is slidably arranged; it engages at point 6 of the brake flap 1 at. It can be seen that when the flap is retracted (dash-dotted position) only a small, unfavorable lever arm is available.

Die in Fig. 2 dargestellte hydraulische Schaltung zur Reduzierung des Zylinderdruckes enthält die folgenden Teile. Im Zylinder 4 ist ein Kolben 7 gleitend gelagert, dessen Kolbenstange 5 an der Bremsklappe 1 im Punkt 6 angreift, so daß jeder Stellung der Bremsklappe 1 eine bestimmte Stellung des Kolbens 7 zugeordnet ist. Der Zylinder 4 ist im Punkt 8 gelenkig am Rumpf 2 angeordnet. Die liydraulikleitung 9 führt über den Strömungswiderstand 10 zum Zylinder 4. 11 ist die vom Zylinder 4 abgehende Rücklaufleitung. Zwischen dem Strömungswiderstand 10 und dem Zylinder 4 fiihrt eine Abzweigung 12 über das Ventil 13 zur Rücklaufleitung 11. Das Ventil 13 besteht aus dem Zylinder 13a, Schieber 13b, dem Schieberschlitz 13c. Es arbeitet in bekannter Weise so, daß beim Verstellen des Schiebers 13b der Strömungsauerschnitt fiir das flydraulilcöl variiert wird.The hydraulic circuit shown in Fig. 2 for reduction of the cylinder pressure contains the following parts. A piston 7 is located in the cylinder 4 slidably mounted, the piston rod 5 of which engages the brake flap 1 at point 6, so that each position of the brake flap 1 is assigned a specific position of the piston 7 is. The cylinder 4 is articulated on the fuselage 2 at point 8. The liydraulikleitung 9 leads via the flow resistance 10 to cylinder 4. 11 is that of the cylinder 4 outgoing return line. Between the flow resistance 10 and the cylinder 4, a branch 12 leads over the valve 13 to the return line 11. The valve 13 consists of the cylinder 13a, slide 13b, the slide slot 13c. It works in a known manner that when adjusting the slide 13b of the Flow section for the flydraulic oil is varied.

Der Schieber 13b enthält eine Schieberstange 14, welche über eine Kopplung i5 mit der Klappe 1 gelenkig verbunden ist.The slide 13b includes a slide rod 14 which has a Coupling i5 is hinged to the flap 1.

Die Funktion der Anordnung nach Fig. 2 ist wie folgt: Wenn der Pilot bremsen will, betätigt er ein (nicht dargestelltes) Ventil, durch welches Drucköl in die Leitung 9 geführt wird. Das Öl fließt zunächst voll über den Strömungswiderstand 10 in den Zylinder 4 und drückt den Kolben 7 nach rechts und damit die Bremsklappe 1 gegen die Luftströmung. Beim Verschwenken der Bremsklappe 1 verstellt sich vermittels der Kopplung 15 der Schieber 13b und läßt Öl über die Abzweigung 12 zum Rücklauf 11 fließen. Durch den hierbei entstehenden Druckabfall am Strömungswiderstand 10 wird der Druck im Zylinder 4 reduziert, und zwar so lange, bis bei dem geforderten KlappenwinkelOt ein Gleichgewicht zwischen angreifender Luftkraft 16 und Zylinderkraft, d. h.The function of the arrangement of FIG. 2 is as follows: When the pilot wants to brake, he actuates a valve (not shown) through which pressurized oil is led into line 9. The oil initially flows completely over the flow resistance 10 in the cylinder 4 and pushes the piston 7 to the right and thus the brake flap 1 against the air flow. When the brake flap 1 is pivoted, it is adjusted by means of the coupling 15 of the slide 13b and allows oil to return via the branch 12 11 flow. The resulting pressure drop across the flow resistance 10 the pressure in the cylinder 4 is reduced until it reaches the required level Flap angleOt a balance between attacking air force 16 and cylinder force, d. H.

der Kraft in der Kolbenstange 5, herrscht.the force in the piston rod 5 prevails.

Die in Fig. 3 dargestellte hydraulische Schaltung enthält einen Zylinder 4, in dem eine Stange 17 axial angeordnet ist. Die Stange 17 enthält eine axiale Nut 18, deren Querschnitt sich über die Länge der Stange hin kontinuierlich verändert. Auf der Stange 17 ist gleitend der Kolben 19 mit der Kolbenstange 20 angeordnet, die wiederum im Punkt 6 mit der Bremsklappe gelenkig verbunden ist. Die Kolbenstange 20 enthält Bohrungen 21.The hydraulic circuit shown in Fig. 3 contains a cylinder 4, in which a rod 17 is arranged axially. The rod 17 includes an axial Groove 18, the cross section of which changes continuously over the length of the rod. The piston 19 with the piston rod 20 is slidably arranged on the rod 17, which in turn is articulated at point 6 with the brake flap. The piston rod 20 contains holes 21.

Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt: Bei Einlaß von Drucköl über die Leitung 9 und den Strömungswiderstand 10 in den Zylinder 4 wird der Kolben 19 nach rechts hewegt, d. h. die Bremsklappe 1 wird geöffnet. Hierbei fließt ein Teil des Drucköls über die Nut 18 und die Bohrungen 21 zum rückwartigen Zylinderraum 22 und von dort in die Rücklaufleitung 11 ah. Das abfließende Öl bewirkt eine Strömung in der Zuleitung 9, die im Strömungswiderstand 10 einen Druckabfall erzeugt. Analog zur Funktion der Anordnung nach Fig. 2 entsteht bei der geforderten Klappenstellung ein Gleichgewichtszustand zwischen der angreifenden Luftkraft 16 und der Kraft in der Kolbenstange 20.The function of this arrangement is as follows: At the inlet of pressurized oil Via the line 9 and the flow resistance 10 in the cylinder 4, the piston 19 moves to the right, i.e. H. the brake flap 1 is opened. This is a factor Part of the pressure oil via the groove 18 and the bores 21 to the rear cylinder space 22 and from there into the return line 11 ah. The draining oil causes a flow in the feed line 9, that in the flow resistance 10 causes a pressure drop generated. Analogous to the function of the arrangement according to FIG. 2, the required one arises Flap position a state of equilibrium between the applied air force 16 and the force in the piston rod 20.

Im Beispiel der Fig. 5 befindet sich im Zylinder 4 ein Kolben 7, dessen Kolbenstange 5 mit der Bremsklappe 1 verbunden ist.In the example of FIG. 5, there is a piston 7 in the cylinder 4, the Piston rod 5 is connected to the brake flap 1.

In die hydraulische Rücklaufleitung ist ein Druckregler 23 eingeschaltet, dessen Betätigungsstange 24 iiber die Kopplung 15 gelenkig mit der Bremsklappe 1 verbunden ist.A pressure regulator 23 is switched on in the hydraulic return line, Its actuating rod 24 is articulated to the brake flap 1 via the coupling 15 connected is.

Wenn Drucköl durch die Leitung 9 in den Zylinder 4 fließt, wird die Bremsklappe 1 durch den Kolben 7 über die Kolbenstange 5 geöffnet. Hierbei wird über die Kopplung 15 die Betätigngs stange 24 des Druckreglers 23 bewegt und ein Gegendruck im rückwärtigen Zylinderraum 22 aufgebaut. Ebenso wie in den Ausführungen der Fig. 2 und 3 geschieht die Verstellung solange, bis der Gleichgewichtszustand zwischen der angreifenden Luftkraft und der Kraft in der Kolbenstange 5 herrscht.When pressure oil flows through the line 9 into the cylinder 4, the Brake flap 1 opened by piston 7 via piston rod 5. Here is Via the coupling 15, the actuating rod 24 of the pressure regulator 23 is moved and a Counterpressure built up in the rear cylinder chamber 22. Just like in the explanations 2 and 3, the adjustment takes place until the state of equilibrium between the attacking air force and the force in the piston rod 5 prevails.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Patent claims renewal of the by a pneumatic or hvdraulic raftverstarker powered airbrakes of an aircraft, the power booster consists of a pressure cylinder and a piston, which mechanically with the brake flap is connected in such a way that the piston travel is approximately proportional to the brake flap angle is, in that the pressure in the impression cylinder (45 in Depending on the flap angle is controlled so that the braking sets the required flap angle, whereby the air force generated by the dynamic pressure is always in equilibrium with the cylinder force.

2. Controller according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that in the pressure oil line (9) leading to the pressure cylinder (4) there is a flow resistance (1Q) is switched on, behind which one leading to the hydraulic return line (11) Junction is located, which contains a flow-controlling valve (13), which over a coupling (15) is articulated to the brake flap (1).

3. Control according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that in the pressure oil line (9) leading to the pressure cylinder (4) there is a flow resistance (10) is switched on and that the piston (1) has a bore, whose cross-section varies depending on the axial position of the piston (19) in the cylinder changes

4. Controller according to claim 3, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that in the cylinder (4) a rod penetrating the bore of the piston (19) with a sliding fit (17) sits, which has an axial groove (18), the cross section of which extends over their Length continuously changed.

5. Control according to claim t +, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the cross section of the axial groove (18) is designed so that the inflow with different flap angles according to the desired braking performance is dimensioned.

6. Control system according to claim 1, characterized in that it g e k e n n z e i c h -n e t that in the return line (ii) there is a pressure regulator (23) which is connected via a coupling (15) is articulated to the brake flap (1).

Blank page