DE2535493A1

DE2535493A1 - Einrichtung zur messung der geschwindigkeit eines hubschraubers

Info

Publication number: DE2535493A1
Application number: DE19752535493
Authority: DE
Inventors: Bernard Marie Durand
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-08
Publication date: 1976-03-04
Also published as: GB1515387A; US4023409A; SE7508057L; JPS5147799A; SE400126B; DE2535493C2; FR2282644B1; FR2282644A1

Description

L'Etat Francais represents par Ie
Delegue Ministeriel pour l'Armement

14» rue Saint-Dominique

75997 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: E 845

Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Hubschraubers

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Hubschraubers gegenüber der Luft, insbesondere in der Nähe des Betriebes im stationären Flug.

Einrichtungen zum Messen der Geschwindigkeit eines Hubschraubers unter den genannten Bedingungen sind zwar bereits bekannt, diese bekannten Einrichtungen weisen aber verschiedene Nachteile auf.

Die gewöhnlich verwendeten Sonden zum Messen des dynamischen Drucks aufgrund der Bewegung des Hubschraubers gegenüber der Luft und zum Vergleichen dieses dynamischen Drucks mit dem statischen Druck der umgebenden Luft sind im allgemeinen

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wenig genau, da den zu messenden niedrigen Geschwindigkeiten schwache dynamische Drücke entsprechen. Darüberhinaus erlauben ausser auf Kosten komplexer Anlagen, die ausserhalb eines spezialisierten VersuchsZentrums ein Hindernis darstellen solche Sondenanlagen zur Messung des aerodynamischen Druckes nicht die Berücksichtigung einer Geschwindigkeit mit beliebiger Orientierung, insbesondere nach hinten oder seitlich. Diese beliebige Orientierung der Bewegung gegenüber der Luft ist aber gerade eine der wesentlichen Besonderheiten eines Hubschraubers.

Zur Lösung der oben angegebenen Probleme ist in der FR-PS 1 567 128 bereits vorgeschlagen worden, unter dem Rotor in dessen Luftströmung ein System von zwei Windfahnen anzuordnen, deren Schwenkachsen im wesentlichen horizontal und entsprechend der Längsachse bzw. entsprechend der Querachse des Hubschraubers orientiert sind.

Dieses System arbeitet zwar zufriedenstellend, es weist jedoch verschiedene Nachteile und Beschränkungen auf, insbesondere für einen Serienhubschrauber, der mit einem Minimum an Bedienungs- und Wartungsabhängigkeit arbeiten soll. Die Aussenanbringung der. beiden Windfahnen und ihre relative Zerbrechlichkeit erfordern nämlich Vorsichtsmassregeln im laufenden Betrieb und häufige und kostspielige Überprüfungen.

Im übrigen ist eine genaue Verstellung der Windfahnen für jeden Lastigkeitswert des Hubschraubers, der einem anderen Plugverhalten entspricht, erforderlich. Da es den von den Windfahnen gelieferten Anzeigen ausserhalb des ausreichend homogenen Mittelteils der Luftströmung des Rotors an Genauigkeit mangelt, ist die praktische Verwendbarkeit dieses Systems auf niedrige Bewegungsgeschwindigkeiten gegenüber der Luft begrenzt.

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Ziel der Erfindung ist es, die oben dargelegten Nachteile und Beschränkungen zu beseitigen, indem eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Hubschraubers gegenüber der Luft, insbesondere in der Nähe des stationären Flugs, derart geschaffen wird, dass sie von der Lästigkeit unabhängig ist und einen ausgedehnten Geschwindigkeits bereich erfassen kann, ohne Vorrichtungen ausserhalb des Rumpfes des Hubschraubers aufzuweisen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit, insbesondere in der Nähe des Betriebes im stationären Flug gegenüber dem Boden, die ein Hubschrauber gegenüber der Luft hat, wobei der Hubschrauber zumindest einen Auftriebsrotor und ein System zur zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors hat, das mittels eines Steuerknüppels betätigt wird, und wobei die Messeinrichtung zwei im wesentlichen gleiche Messchaltungszweige enthält, die einem Doppelanzeiger zugeordnet sind und der Bewegung des Hubschraubers in seiner Längsachse bzw. in seiner Querachse entsprechen.

Gemäss der Erfindung ist diese Geschwindigkeitsmesseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messchaltungszweige jeweils einen ersten Detektor für die Position der zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors in der betreffenden Achse und einen zweiten Detektor für die Beschleunigungskomponente in derselben Achse haben und dass Recheneinrichtungen vorgesehen sind, die den vorgenannten Detektoren zugeordnet sind und in bezug auf jede der vorgenannten Achsen die Integration der algebraischen Summe der durch die beiden entsprechenden Detektoren gemessenen Werte ausführen.

In der Theorie der Stabilität eines im Flug befindlichen Hubschraubers wird nämlich nachgewiesen, dass die Amplitude der

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Bewegung der zyklischen Steuerung des Rotors in einer der Längs- oder Querbezugsachsen bei einem im wesentlichen konstanten Betrieb des Rotors gleich der Summe eines Wertes, der zu der Trimmlage des Rumpfes in der Vertikalebene bezogen auf die betreffende Achse proportional ist, und eines weiteren Wertes ist, der zu der Komponente der Geschwindigkeit in derselben Achse proportional ist.

Aufgrund dieses Satzes erlaubt die Messeinrichtung nach der Erfindung, den Wert der Geschwindigkeit auf bequeme Weise zu erhalten, indem einzig und allein von innerhalb des Rumpfes des Hubschraubers angebrachten Vorrichtungen Gebrauch gemacht wird, wie im folgenden erläutert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für einen Hubschrauber, der mit Servosteuerungen zur zyklischen Veränderung des Blattanstellwinkels des Rotors versehen ist, sind die beiden Detektoren für die Position der Steuerungen des Rotors zwischen demselben und den Servosteuerungen angeordnet und enthalten jeweils Vorrichtungen zur Verstellung in bezug auf eine Nullposition, vorzugsweise enthält jeder der Beschleunigungsdetektoren ein Pendelniveau und Verstellvorrichtungen zum Einstellen des Pendelniveaus in bezug auf eine Bezugsachse. Jeder der vorgenannten Detektoren enthält ein Messpotentiometer.

Vorteilhafterweise sind Verbindungseinrichtungen ausserdem zwischen den Rotorsteuerungspositionsdetektoren jedes Messschal tungszweiges einerseits und dem Ausgang der Recheneinrichtungen jedes anderen Messchaltungszweigs andererseits vorgesehen, um die Minderung der Position der Steuerung des Rotors, die jedem der genannten Messchaltungszweige zugeordnet ist, unter der Wirkung der Änderung.der durch den anderen Messschaltungszweig gemessenen Geschwindigkeitskomponente zu kompensieren.

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Wie im folgenden dargelegt, erlauben die angegebenen Dispositionen die Schaffung einer Messeinrichtung, die in einem ausreichend grossen Geschwindigkeitsbereich und auf Hubschraubern grosser Tragfähigkeit empfindlich ist und eine gute Genauigkeit aufweist.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, auf die Erfindung nicht beschränkt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittan

sicht eines Hubschraubers, der mit einer Messeinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Linie

H-II von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt analog zu Fig. 1 die Anbrin

gung der Messeinrichtung in einem Hubschrauber, der mit Servosteuerungen für den Rotor versehen ist,

Fig. 4 ein Schema der Servosteuerungen von

Fig. 3 und der zugeordneten Detektoren,

Fig. 5 ein Schaltbild der Messeinrichtungen

von Fig. 3 und 4, und

Fig. 6 analog zu dem linken Teil von Fig.

eine abgewandelte Ausführungsform des Einbaus der Detektoren der zyklischen Steuerungen des Blattanstellwinkels des Rotors.

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Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten schematischen " Ausführungsform hat der mit der Geschwindigkeitsmesseinrichtung nach der Erfindung ausgerüstete Hubschrauber einen Rumpf 1, mit dem ein Auftriebsrotor 2 verbunden ist. Der Rotor 2 hat ein Steuersystem zur zyklischen Veränderung des Blattanstellwinkels, das vor allem aus einer zweiteiligen Taumelscheibe 3 besteht, deren unterer Teil an dem Kardanantrieb auf dem Rumpf 1 angebracht und der Einwirkung von zwei Steuerstangen 4,5 ausgesetzt ist, die zu der Achse Z1-Z2 des Rotors 2 im wesentlichen parallel sind. Die Längssteuerstange 4 befindet sich im wesentlichen in einer Ebene, die durch die Achse Z1-Z2 des Rotors und die Längsachse X1-X2 des Rumpfes 1 hindurchgeht. Die Quersteuerstange 5 befindet sich im wesentlichen in einer Ebene, die zu der vorhergehenden senkrecht und durch die Achse Z1-Z2 des Rotors und die Querachse Y1-Y2 des Rumpfes festgelegt ist. Die beiden Steuerstangen 4, 5 werden mittels eines Steuerknüppels 6 betätigt.

Die Messeinrichtung der gemäss der Erfindung vorgesehenen Art enthält zwei im wesentlichen gleiche Messchaltungszweige, die einem dem Piloten zur Verfügung stehenden Doppelanzeiger 7 zugeordnet sind und der Komponente der Geschwindigkeit des Hubschraubers in der Längsachse X1-X2 bzw. in der Querachse Y1-Y2 entsprechen. Im Unterschied zu anderen Luftfahrzeugen kann der Hubschrauber nämlich eine Geschwindigkeit haben, die in beliebiger Weise in der durch die beiden genannten Achsen festgelegten Ebene orientiert- ist. Ziel der Erfindung ist es, wie dargelegt, eine bequeme Messung einer solchen Geschwindigkeit zu ermöglichen.

Gemäss der Erfindung enthält die vorgenannte Messeinrichtung für jeden der Messchaltungszweige einen ersten Detektor 8 für die Position der Steuerung des Rotors in der betreffenden Achse und einen zweiten Detektor 9 für die Komponente

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der Beschleunigung in derselben Achse. In der Längsrichtung, die durch die Achse X1-X2 (Fig. 1 ) festgelegt ist, enthält die Messeinrichtung einen ersten Detektor 8a für die Position der Steuerstange 4 und einen zweiten Detektor 9a für die Komponente der Beschleunigung des Hubschraubers in der Achse Xl-X2.

In der Querrichtung, die durch die Achse Y1-Y2 (Fig. 2) festgelegt ist, enthält die Messeinrichtung einen weiteren Positionsdetektor 8b, der der Quersteuerstange 5 zugeordnet ist, und einen weiteren Beschleunigungsdetektor 9b, der in der Achse Y1-Y2 angeordnet ist.

Es sind den genannten Detektoren zugeordnete Recheneinrichtungen vorgesehen, die in bezug auf jede der Achsen X1-X2 und Y1-Y2 in Abhängigkeit von der Zeit die Integration der algebraischen Summe der Werte ausführen, die durch die beiden Detektoren entsprechend jeder Bezugsachse gemessen worden sind. Die Modalitäten dieser Doppeloperation werden im folgenden unter Bezugnahme auf ein konkretes Ausführungsbeispiel dargelegt.

In der Längsrichtung (Fig. 1) enthalten die Recheneinrichtungen eine Integriereinheit 11a, die von den Detektoren 8a, 9a Signale empfängt, welche die durch diese Detektoren gemessenen Werte ausdrücken. In der Querrichtung (Fig. 2) ist eine Integriereinheit lib in derselben Weise den Detektoren 8b, 9b zugeordnet. Ein Beispiel für den inneren Aufbau der Integriereinheiten 11a, 11b ist im folgenden angegeben. Beispielsweise betätigen diese Integriereinrichtungen mittels elektrischer Spannungen, die über geeignete Leitungen übertragen werden, die empfindlichen Elemente des Doppelanzeigers 7 (Fig. 1 bis 3), der zwei gekreuzte Balken enthalten kann, die jeweils in bezug auf eine Mittellage beweglich sind, um die algebrischen Werte jeder Komponente der Geschwindigkeit in

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den Bezugsachsen Xl-X2 und Y1-Y2 darzustellen.

In der industriellen Ausführungsform, die in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, enthalten die Detektoren 8a, 8b und 9a, 9b jeweils ein Messpotentiometer 12a, 12b und 13a, 13b (Fig. 5). An jedem Detektor 8a, 8b für die Position der Steuerungen des Rotors 2 sind Vorrichtungen 14a, 14b (Fig. 3 und 5) zur Einstellung jeder Steuerstange 4, 5 in bezug auf eine "Null" Position vorgesehen. Die Nullpositionen der Steuerstangen 4, 5 entsprechen bestimmten Lastigkeits- und Beladungszuständen des Hubschraubers für einen gewählten Flugbetrieb.

Die Beschleunigungsdetektoren 9a, 9b enthalten jeweils vorzugsweise ein Niveaupendel 15a, 15b (Fig. 5) und Verstellvorrichtungen 16a, 16b zum Einstellen der Position jedes Pendels 15a, 15b in bezug auf eine Bezugsachse. Bequemerweise ist die Bezugsachse jedes Pendels parallel zu der Achse Z1-Z2 des Rotors 2. Auf diese Weise sind die beiden Pendel 15a, 15b jeweils in einer Ebene beweglich, die durch die Achse Z1-Z2 und eine der Achsen X1-X2 oder Y1-Y2 festgelegt ist.

Der Rotor 2 enthält Servosteuereinrichtungen 21, 22, die den Steuerstangen 4, 5 (Fig. 3) zugeordnet sind, auf denen die beiden Positionsdetektoren- 8a, 8b zwischen der Taumelscheibe 3 und den Servosteuerungen 21, 22 befestigt sind. Die Integriereinheiten 11a, lib sind zusammen mit unten beschriebenen weiteren Schaltungen in einem gemeinsamen Gehäuse 23 untergebracht. Ein Steuerknopf 24, der auf der Instrumententafel angeordnet ist, erlaubt dem Piloten das Inbetriebsetzen der Messeinrichtung.

Der Hubschrauber ist mit einem Autopiloten 27 ausgerüstet, der mit Hilfe eines Stromversorgungsschalters 28 in Betrieb

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b Λ ο L, ίϊ d

gesetzt wird. Zum Steuern des Autopiloten 27 können die Integriereinheiten 11a, 11b Befehlssignale erzeugen, beispielsweise in Form von elektrischen Spannungen, die über eine besondere Leitung 29, die durch einen Schalter 31 kontrolliert wird, dem Autopiloten zugeführt werden. In bekannter Weise wirkt der Autopilot 27 auf die Servosteuerungen 21, 22 ein, beispielsweise über Magnetventile 32, 33 (Fig. 4), die einem nicht dargestellten Druckmittelkreis zugeordnet sind.

Fig. 5 zeigt das Schema einer praktischen Ausführungsform der Positionsdetektoren 8a, 8b, der Beschleunigungsdetektoren 9a, 9b, ihrer Einstellvorrichtungen 14a, 14b und 16a, 16b, der Integriereinheiten 11a, 11b sowie der zugeordneten Schaltungen, die der Anlage von Fig. 3 entsprechen.

Die Positionsdetektoren 8a, 8b enthalten jeweils einen Verbindungsfinger, der an den Steuerstangen 4, 5 starr befestigt ist und über Verstellschrauben 14a, 14b zu den Schleifern der Messpotentiometer 12a, 12b führt. In der hier als Beispiel beschriebenen Anlage erfolgt die Versorgung mit Gleichstrom mit einer Spannung von 30 Volt (Schalter 24), und die Widerstände der Potentiometer 12a, 12b haben jeweils einen Wert von 1 000 Ohm. Die Empfindlichkeit der Detektoren 8a, 8b kann mit Hilfe von Hilfspotentiometern 41a, 41b von jeweils 20 000 0hm reguliert werden.

Die Pendelniveaus 15a, 15b haben jeweils einen Schwingungsbereich von plus oder minus 20 und eine Genauigkeit in der Grössenordnung von 0,1°. Ihre Verstellvorrichtungen 16a, 16b und ihre Messpotentiometer 13a, 13b sind so aufgebaut, dass dieselbe Genauigkeit erzielt wird. Die Verstellvorrichtungen enthalten jeweils eine Schraubvorrichtung analog der der

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Triraravorrichtungen 14a, 14b. Die Messpotentiometer 13a, 13b haben jeweils einen Widerstand von 1 000 Ohm und ein Hilfspotentiometer 42a, 42b zur Regulierung der Empfindlichkeit, das mit einem Widerstand von 20 000 Ohm versehen ist.

Die Ausgänge der Einstellpotentiometer 41a, 42a und 41b, 42b führen zu Verbindungspunkten 43a, 43b, welche die algebraische Addition der durch die in der Längsachse X1-X2 wirkenden Detektoren 8a, 9a gemessenen Werte und der durch die in der Querachse Y1-Y2 wirkenden Detektoren 8b, 9b gemessenen Werte gestatten. Die Verbindungspunkte 43a, 43b sind mit den Integriereinheiten 11a, 11b über Einstellpotentiometer 44a, 44b von 5 OOO Ohm verbunden. Diese Einstellpotentiometer dienen zum Verändern der Empfindlichkeit jedes der Teile des Doppelanzeigers 7, die an den Ausgang der Integriereinheiten 11a, 11b angeschlossen sind.

Diese enthalten jeweils eine Schaltung zur summarischen Integration, die aus zwei Reihenwiderständen 45a, 46a und 45b, 46b von jeweils 10 000 Ohm und aus einer Kapazität 47a, 47b von 500 Mikrofarad besteht. Die Kapazitäten 47a, 47b sind im Nebenschluss mit dem Verbindungspunkt jedes Widerstandspaares verbunden und in einem Verbindungspunkt 48 mit einer Sammelleitung 49 verbunden, die einem Einstellpotentiometer 51 von lOO Ohm zugeordnet ist. Dieses dient zum Festlegen des Bezugspotentials der beiden Messchaltungszweige, die in bezug auf die gemeinsame Sammelleitung 49 symmetrisch sind. Bekanntlich gestattet eine Schaltung wie die jeder der Integriereinheiten 11a, 11b, an den Klemmen jeder Kapazität 47a, 47b das Integral eines sich schnell ändernden Eingangssignals zu gewinnen.

Die Ausgänge der Integriereinheiten 11a, 11b sind mit den

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empfindlichen Elementen jedes Teils der Anzeiger 7 verbunden, die einen Widerstand von 1 OOO Ohm aufweisen und für eine Stromstärke von 150 Mikroampere bei voller Ablenkung vorgesehen sind.

Zum Speisen des Autopiloten 27 sind die Ausgänge der Integriereinheiten 11a, 11b ausserdem mit der durch den Schalter 31 kontrollierten Doppelleitung 29 verbunden.

In Kombination mit den soeben beschriebenen Schaltungen enthalten die Messchaltungszweige jeweils noch eine Korrekturschaltung 53a, 53b für mit dem Steuerknüppel verursachte Instabilitäten, mittels welchen in jedem Messchaltungs- _ zweig die Änderung der Position der Steuerstange 4, 5 des Rotors unter der Einwirkung der eventuellen Änderung der Komponente der von dem anderen Schaltungszweig gemessenen Geschwindigkeit kompensiert wird. Zu diesem Zvieck enthalten die Korrekturschaltungen 53a, 53b Verbindungseinrichtungen zwische: dem Detektor 8a, 8b für die Position der Steuerstange 4, des Rotors jedes der Messchaltungszweige einerseits und dem Ausgang der Integriereinheit 11b, lla des anderen Messschaltungszweiges andererseits.

Bei der hier als Beispiel beschriebenen Ausführungsform bestehen die genannten Verbindungsexnrxchtungen in jedem Schaltungszweig aus einem Widerstand 54a, 54b von 50 000 0hm, die in der betreffenden Verbindung in Reihe liegen, und eine Kapazität 55a, 55b, die im Nebenschluss zwischen den Widerstand 54a, 54b und den zugeordneten Detektor 8a, 8b geschaltet ist. Die Korrekturschaltungen 53a, 53b enthalten ausserdem jeweils ein Einstellpotentiometer 56a, 56b von 50 000 0hm, mittels welchem die Verbindungseinrichtungen eingestellt werden können.

Auf einer Seite des Gehäuses 23 (Fig. 3) sind die Knöpfe

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dargestellt, die den verschiedenen Potentiometern und mechanischen Einstellvorrichtungen entsprechen, welche in Fig. 5 gezeigt sind.

Es wird nun die Betriebsweise der soeben beschriebenen Messeinrichtung erläutert.

Wenn der Hubschrauber fliegt (Fig. 1, 2, 3) und dabei mit Hilfe des Steuerknüppels 6 gesteuert wird, misst jeder der Steuerungspositionsdetektoren 8a, 8b die Bewegung einer Steuerstange 4, 5. Ebenso misst jeder der Beschleunigungsdetektoren 9a, 9b die Komponente der Beschleunigung in der Längsachse X1-X2 bzw. der Querachse Y1-Y2.

In jedem Messchaltungszweig, der einer der vorgenannten Achsen zugeordnet ist, wird die algebraische Summe der durch die beiden Detektoren 8a, 9a und 8b, 9b gemessenen Werte an dem Ausgangsverbindungspunkt 43a, 43b dieser Detektoren gebildet. Die summarische Integration dieser algebraischen Summe wird in der Integriereinheit lla, 11b ausgeführt, deren Ausgangssignal die Bewegung des entsprechenden empfindlichen Teils des Doppelanzeigers 7 lenkt. Gegebenenfalls kann über die durch den Schalter 31 kontrollierte Leitung 29 auch gleichzeitig der Autopilot 27 durch die AusgangssignaIe der Integriereinheiten gesteuert werden.

Wie man weiss, ist gemäss der Theorie der Stabilität des im Flug befindlichen Hubschraubers die Amplitude der Bewegung der zyklischen Steuerung 4, 5 des Rotors 2 (Fig. und 2) in der Längsbezugsachse X1-X2 bzw. der Querbezugsachse Y1-Y2 bei einem im wesentlichen konstanten Betrieb des Rotors 2 gleich der Summe eines Wertes, der zu der Trimmlage Al, A2 des Rumpfes in der Vertikalebene bezogen auf die betreffende Achse proportional ist, und eines weiteren Wertes,

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der zu der Komponente der Geschwindigkeit in derselben Achse proportional ist.

Wenn man die Änderungen einer BeschIeunigungskomponente G, zum Beispiel Gy auf der Querachse Y1-Y2 (Fig. 2), unter Bedingungen misst, die dem stationären Flug ausreichend nahe kommen, so misst man praktisch die Änderungen des Sinus der Quertrimmlage A2. Unter den genannten Bedingungen ist nämlich die Schwerkraft gegenüber den anderen Beschleunigungen, die sich durch Schwenkungen des Hubschraubers oder Böen ergeben können, stark überwiegend.

Die durch den Beschleunigungsdetektor 9b gemessenen Änderungen werden in der Integriereinheit 11b ausgewertet, deren Ausgangssignal von den Eingangsänderungen praktisch unabhängig ist, die sich in einer Periode einstellen könnten, welche gegenüber der der Änderung der seitlichen Trimmlage A2 klein ist. Eine Eingangsfilterschaltung (nicht dargestellt) kann darüberhinaus diese Selektivität der Einheit 11b noch verbessern. Im übrigen ist es einfach, dem Detektor 9b eine derartige Ausgangskorrekturschaltung (nicht dargestellt) zuzuordnen, dass das zu der Einheit 11b übertragene Beschleunigungssignal zu der Trimmlage A2 und nicht zu ihrem Sinus direkt proportional ist, wenn man eine ausreichend hohe Genauigkeit für einen ausgedehnten Trimmbereich wünscht.

Gemäss der theoretischen Aussage, an die weiter oben erinnert worden ist, sieht man somit, dass die Integration der algebraischen Summe der durch die Detektoren 8b, 9b gemessenen Werte das Gewinnen des algebraischen Werts der Komponente der Geschwindigkeit des Hubschraubers in der betreffenden Bezugsachse Y1-Y2 erlaubt. Selbstverständlich trifft man für die durch die Detektoren angegebenen algebraischen Werte eine geeignete Vorzeichenvereinbarung. Das Verhalten

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der Detektoren 8a, 9a und der Integriereinheit lla des anderen Messchaltungszweiges ist in bezug auf die Längsachse X1-X2 absolut gleich.

Auf diese Weise gibt jeder der gekreuzten Balken des Doppelanzeigers 7 den algebraischen Wert der Komponente der Geschwindigkeit des Hubschraubers in einer der Bezugsachsen X1-X2 oder Y1-Y2 in bezug auf eine Nullposition an, die sich in dem Mittelpunkt der Skala (Fig. 2) befindet. Man kann somit auf dieser Skala konzentrische Kreise anordnen, die direkt in Geschwindigkeiten eingeteilt sind, vorbehaltlich einer passenden Eichung.

Es ist zu erkennen, dass die Erfindung mehrere beträchtliche Vorteile mit sich bringt.

Die Erfindung erlaubt, einzig und allein im Innern des Rumpfes des Hubschraubers eine Messanlage zu schaffen,deren verschiedene Elemente leicht unterbringbar sind, insbesondere indem Rechieneinrichtungen auf der Basis von miniaturisierten elektronischen Schaltungen verwendet werden und indem diesen Organen ein Netz von elektrischen Verbindungen zugeordnet wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Sie ermöglicht das Erzielen einer ausgezeichneten Genauigkeit in einem ausgedehnten Abschnitt von Geschwindigkeiten und von Flugzuständen. Die Messungen sind von der Lästigkeit und der Beladung des Hubschraubers unabhängig. Verschiedene Einstell- und Verstellvorrichtungen erlauben, die. Messeinrichtung Hubschraubern mit beliebiger Konfiguration und beliebigen Leistungsdaten anzupassen, so dass sie ohne weiteres unter verschiedenen Bedingungen arbeitet.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben als

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Beispiel beschriebene Ausfuhrungsform begrenzt. Im Rahmen der Erfindung können an dieser Ausführungsform zahlreiche änderungen vorgenommen werden.

So ist es, speziell bei einem leichten Hubschrauber, der keine Servosteuerungen für den Rotor aufweist (Fig. 6) bequem, wenn man über Steuerungspositionsdetektoren 61a, 61b analog den Detektoren 8a, 8b von Fig. 4 in unmittelbarer Nähe des Steuerknüppels 6 verfügt, beispielsweise auf den Übertragungsstangen 64, 65, welche in der Längsrichtung bzw. in der Querrichtung wirken.

Man kann auch in sehr kompakter Form (nicht dargestellt) eine Messeinrichtung nach der Erfindung schaffen, indem man direkt auf dem Steuerknüppel 6 in einem einzigen Gehäuse die Gesamtheit der Detektoren und der Recheneinrichtungen mit einem vereinfachten Anzeiger zusammenfasst. Die Winkelverstellungen des Steuerknüppels 6, die Linearbewegungen der Steuerstangen 4, 5 entsprechen,können direkt durch ein Pendelsystem mit zwei Freiheitsgraden gemessen werden, das bei Bedarf mit geeigneten Dämpfungseinrichtungen versehen ist. Dasselbe Pendelsystem kann die Komponenten der Beschleunigung in den beiden Bezugsachsen, d.h. in der Längs- und Querachse berücksichtigen, indem in zumindest summarischer Weise die algebraischen Additionen und die Integrationen ausgeführt werden, die mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 5 erläutert worden sind.

Eine Skala, welche konzentrische Kreise trägt, wie der Anzeiger 7 (Fig. 2) kann einem beweglichen Zeiger zugeordnet sein, der mit dem vorgenannten Pendelsystem verbunden ist. Diese Ausführungsform der Messeinrichtung nach der Erfindung ermöglicht das Herstellen eines auswechselbaren Instruments,

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das leicht transportiert und installiert werden kann, indem es beispielsweise an dem rohrförmigen Schaft des Steuerknüppels 6 mittels Klemmschellen befestigt wird.

Dieses Instrument kann einfache Einstellvorrichtungen enthalten, die beispielsweise aus verschiebbaren Keilen oder Schrauben zur Verstellung seines Gehäuses bestehen.

Die Genauigkeit und die Dauerbeständigkeit der Pendelvorrichtungen, die für die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen worden sind, können verbessert werden, indem man ihnen ein Vertikalgyroskop zuordnet. Dieses kann eine direkte Verbindung, beispielsweise eine mechanische Verbindung, mit den Pende!vorrichtungen haben oder mit denselben über verschiedene Fernübertragungssysteme verknüpft sein, die gegebenenfalls mit Korrektur- und Verstärkungseinrichtungen versehen sind.

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Claims

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Patentansprüche :

Iy Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Hubschraubers gegenüber der Luft, insbesondere in der Nähe des Betriebes·im stationären Flug, wobei der Hubschrauber zumindest einen Auftriebsrotor und ein System zur zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors enthält, das mit Hilfe eines Steuerknüppels betätigt wird, und wobei die Messeinrichtung zwei im wesentlichen gleiche Messschaltungszweige enthält, die einem Doppelanzeiger zugeordnet sind und der Bewegung des Hubschraubers in seiner Längsachse bzw. in seiner Querachse entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messchaltungszweige jeweils einen ersten Detektor für die Position der zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors in der betreffenden Achse und einen zweiten Detektor für die Komponente der Beschleunigung in derselben Achse enthalten und dass den Detektoren zugeordnete Recheneinrichtungen vorgesehen sind, die in bezug auf jede der genannten Achsen die Integration der algebraischen Summe der durch die beiden entsprechenden Detektoren gemessenen Werte ausführen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren jeweils ein Messpotentiometer enthalten.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Beschleunigungsdetektoren ein Pendelniveau enthält.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendelniveau direkt an dem Steuerknüppel angebracht ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Beschleunigungsdetektoren ein Vertikalgyroskop enthält.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektoren für die Position der zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors in der Nähe des Steuerknüppels angebracht sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen Hubschrauber, der mit ServorSteuerungen zur zyklischen Veränderung des Blattanstellwinkete des Rotors versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektoren für die Position der Steuerungen des Blattanstellwinkels des Rotors zwischen demselben und den Servorsteuerungen angebracht sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für einen Hubschrauber, der mit einem Autopiloten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtungen Befehlssignale zum Steuern des Autopiloten erzeugen können und dass die Recheneineinrichtungen dem Autopiloten umschaltbar zugeordnet werden können.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Detektoren für die Position der zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors Vorrichtungen zur Einstellung in bezug auf eine Nullposition enthält.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Beschleunigungsdetektoren Verstellvorrichtungen zum Einstellen des Detektors in bezug auf eine Bezugsachse enthält.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungseinrichtungen zwischen dem Detektor für die Position der zyklischen Steuerung des Blattanstellwinkels des Rotors jedes der Messchaltungszweige einerseits und dem Ausgang der dem anderen Schaltungszweig entsprechenden Recheneinrichtung andererseits vorgesehen sind,

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um die Änderung der Position der zyklischen Steuerung unter der Einwirkung der Änderung der Komponente der durch den anderen Schaltungszweig gemessenen Geschwindigkeit zu kompensieren.

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