DE2651032C2

DE2651032C2 - Koppelgetriebe für aerodynamisch arbeitende Steuerungen an Fluggeräten

Info

Publication number: DE2651032C2
Application number: DE19762651032
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Zimmer
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2651032A1

Description

Die Erfindung betrifft Koppelgetriebe für aerodynamisch arbeitende Steuerungen an Fluggeräten, insbesondere Querrudersteuerungen, enthaltend eine oder mehrere Koppeln, von denen eine in zwei Teilkoppeln unterteilt ist und die an Getriebeeingangs- bzw. Getriegeausgangsglieder anschließen, wobei zwischen den Teilkoppeln ein Überlagerungsgetriebe angreift.

Um die Start-, Steig- und Landeleistungen von Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt zu verbessern, ist es bekannt, den zur Rollsteuerung dienenden Querrudern eine gleichsinnige Voranstellung zu vermitteln und die Querruder dadurch zur Auftriebserzetigung mit heranzuziehen. Die Rollsteuerung darf jedoch durch die genannte Voranstellung der Querruder nicht beeinträchiigt werden. So ist auf jeden Fall eine Einschränkung der maximal möglichen, gegenläufigen Querruderausschläge durch die gleichsinnige Voranstellung der Querruder zu vermeiden.

Mittlere Transportflugzeuge der allgemeinen Luftfahrt liegen infolge ihrer Fluggeschwindigkeit und ihres Gewichts bezüglich der Reaktion auf Böen in einem Bereich, der von Passagieren als sehr unangenehm empfunden wird. Es ist daher wünschenswert, derartige Flugzeuge mit einer Einrichtung zur Böenabminderung auszurüsten. Da bereits bestehende Konzeptionen von Flugzeugen, insbesondere der zugehörigen Tragflügel und Klappen aus Kostengründen nur so wenig als irgend möglich geändert werden sollen, ist es zweckmäßig, die Querruder der Böenabminderung mit heranzuziehen. Wie bei der bereits erwähnten Auftriebserhöhung durch eine gleichsinnige Verstellung der Querruder, müssen hier diese Ruder ebenfalls gleichsinnig um einen Winkelbetrag verstellbar sein. Mittel«; einer solchen Verstellung der Querruder kann in Verbindung

ίο mit einer Einrichtung zur Messung von Austellwinkeländerungen und entsprechenden Verstärkung- und Stellgliedern die durch Böen hervorgerufene Anstellwinkeländerung des Tragflügels und die damit bewirkte Auftriebsänderung kompensiert oder zumindest verringert werden. Aber auch hierbei darf die Wirksamkeit der Rollsteuerung durch die Querruder nicht beeinträchtigt und ebenso die maximalen Querruderausschläge nicht eingeschränkt werden.

Bekanntgeworden ist eine Querruderbetätigung mit einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zur gegensinnigen Verstellung eine gleichsinnige Verstellung der Querruder zuläßt. Der bekannte Getriebeaufbau führt jedoch bei der Ruderbetätigung zur Veränderung der Lage des Ausschlagbereiches und zur Erzeugung von unerwünschten Giermomenten.

Es ist ferner für Flugzeugsteuerungen, insbesondere Drehflügelflugzeugsteuerungen bekannt, zwischen Steuerorgan und Steuerflächen in das Steuergestänge einen Stellmotor zu.- Längenänderung des Steuerge-

« stänges und damit zur Beeinflussung der Steuerflächen einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für die Betätigung der Querruder vorzusehen, mittels dem diese Ruder gegenläufig und bzw. oder gleichsinnig, ohne Beeinträchtigung der Rollsteuerung, verstellbar sind.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Überlagerungsgetriebe durch den gelenkigen Anschluß der Teilkoppeln an ein zwischen

4i) diesen angeordnetes Einstellglied gebildet ist, wobei das Einstellglied unabhängig von der ei \jpeleiteten Steuerbewegung des Koppelgetriebes im Sinne einer Veränderung der Winkelstellung der Teilkoppeln zueinander einstellbar ist. Damit ist erreicht, daß einerseits der > geforderte maximale positive bzw. negative Querruderausschlag auch bei einer Überlagerungsbewegung zur gleichsinnigen Ruderverstellung uneingeschränkt zur Verfügung steht und andererseits der Ruderausschlagbereich nicht verlagert wird. Ferner ermöglicht das

Getriebe eine ra3che Änderung der Ruderstellung im Sinne einer gleichgerichteten Verstellbewegung der Ruder beider Flugzeugseiten, beispielsweise zur Böenabminderung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Einstellglied ein Schwenkhebel ist, dessen Schwenkgelenk über ein um einer Achse schwenkbaren Hebel auf einer Kreisbahn in der Bewegungsebene der Teilkoppeln einstellbar ist. Die beanspruchte Ausführung ist in ihrem Aufbau äußerst einfach und ist auch für einen nachträglichen Einbau in vorhandene Querrudersteuerungen geeignet.

Es ist ferner noch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bei Verwendung in einer Querrudersteuerung, daß das Überlagerungsgetriebe für eine Kompensation von Anstellwinkeländerungen an eine in Abhängigkeit von Änderungen der Anstellwinkellage des Fluggerätes arbeitende Einrichtung zur Erzeugung einer entsprechenden gleichsinnigen Überlagerungsbc-

wegung der Querruder angeschlossen ist. In Verbindung mit der Einrichtung für die Messung der Anstellwinkellage des Fluggerätes, z. B. einer Windfahne und den zugehörigen Verstärkungsgliedern, ist auf einfache Weise eine Böenabminderungseinrichtung geschaffen, bei der die Querruder zur Änderung der zusätzlichen Auftriebswirkung, hervorgerufen durch Böen, herangezogen werden, ohne daß eine Beeinträchtigung der Rollsteuerung in Kauf genommen werden muß.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, die nachfolgend beschrieben sind.

Fig. 1 zeigt in schematisierter Darstellung die Grundform eines Viergelenk-Verstellgetriebes in Seitenansicht mit mehreren angedeuteten Ausschlagstellungen der Querruder für die Rollsteuerung,

Fig. 2 zeigt ebenfalls in schematisierter Darstellung eine der am Fluggerät angeordneten Hochauftriebsklappen in einer nach hinten ausgefahrenen Stellung in Verbindung mit dem Viergelenk-Verstellgetriebe gemäß Fig. 1, das hier eine Voranstellung von +10° einnimmt,

ρ ΐ o_ 3 zei^t in einem Diagramm den '"^uerrudsraus-

schlag in Abhängigkeit von der Steuerknüp^elverstellung mit und ohne Überlagerungsbewegung,

Fig.4 zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform des Getriebes, ausgehend von der Grundgetriebeform gemäß Fig. 1 und 2, in einer schematisierten Darstellung,

Fig.5 zeigt das Verstellgetriebe gemäß Fig.4 in so Verbindung mit einer Einrichtung zur Anzeige von Änderungen des Anstellwinkels des Fluggerätes in einer teilweisen Seitenansicht und schematisiert dargestellt.

In Fig. 1 bzw. 2 ist mit 1 der Tragflügel und mit 2 eines der beiden Querruder eines Fluggerätes bezeichnet. Der Vereinfachung halber ist hierbei nur eines der beiden am Tragflüge! 1 schwenkbar angeordneten Querruder 2 dargestellt. Nicht dargestellt ist ferner, das vom Steuerknüppel des Piloten zu den beiden Verstellgetrieben für die Querruder 2 führende und die Ruder gegensinnig verstellende Gestänge.

Am hintei .:n Holm 4 des Tragflügels 1, sind sich über die Tragflügelhinterkante 3 hinaus erstreckende Trägerteile 5 befestigt, an denen sich die Querruder 2 schwenkbar lagern. Zwischen der Hinterkante 3 des -15 Tragflügels 1 und dem Nasenteil 6 der Querruder 2 ist ein Strömungsspalt 10 bekannter Wirkungsweise angeordnet

Für die Verstellung der Querruder 2 sind Verstellgetriebe 11 vorgesehen, deren Eingangsglied zur gegenläufigen Verstellung der Querruder 2 über Verstellglieder (nicht dargestellt) an (Jen Steuerknüppel des Piloten anschließt und deren Ausgangsglied mit den Querrudern 2 in tiieblicher Verbindung steht. Die Verstellgetriebe 1! weisen einen grundsätzlichen Aufbau in Form v> eines Viergelenkgetriebes auf. Dazu gehört der Kurbelhebel 14, der um einen am Tragflügel 1 festen Gelenkpunkt 17 schwenken kann, eine Koppel 15. die mit dem Kurbelhebel 14 durch ein Gelenk 19 verbunden ist und eine Schwinge 16, die sich uns einen festen Gelenkpunkt 18 am Trägerteil 5 des Tragflügels 1 bewegt. Die Schwinge löschließt an die Koppel 15 über ein Gelenk 30 an. Außerdem ist die Schwinge 16 mit einem am Querruder 2 festen Trägerteii 24 fest verbunden. Mit 26 sind noch llochaiiftriebsklappen μ bezeichnet, die in bekannter Weise als Landeklappen dienen. Außerdem, ist eine Betätigungsstange 25 vorgesehen, die ein Glied des zum Steuerknüppel des Piloten führenden (hier nicht dargestellt) Verstellgestänges darstellt.

Wie die Fig.4 erkennen läßt. 1st dem vorangehend beschriebenen herkömmlichen Viergelcnkgetriebe 11 ein Überlagerungsgetriebe 34 zugeordnet. Die Koppel 15 des Verstellgetriebes 11 nach F i g. 1 bzw. 2 ist dabei durch Teilkoppeln 30 bzw. 31 ersetzt Die Teilkoppel 30 ist über das Gelenk 19 an den Kurbelhebel 14 und die Teilkoppel 31 über das Gelenk 20 an die Schwinge 16

ίο angeschlossen. Mittels der Gelenke 50 bzw. 51 greifen die beiden Teilkoppeln 30 bzw. 31 an einem Abschnitt 45 eines Einstellgliedes 46 des Überlagerungsgetriebes 34 gelenkig an. Das Einstellglied 46 steht über ein Schwenkgelenk 40 mit dem schwenkbaren Hebel 39 eines Winkelhebels 35 in Verbindung. Der Winkelhebel 35 schwenkt um eine Achse 36, die Eich am Fluggerät lagert. Das Überlagerungsgetriebe 34 weist einen Überlagerungsstellhebel 43 auf, der vom Piloten bzw. in Abhängigkeit von der Ausfahrbewigung der Klappe bedient wird und über ein Gelenk 41 am zweiten Arm 38 des Winkelhebels 35 angreift. Der Stellhebel 43 ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht in ' . iner tatsächlichen Ftrshr»tilo πα ηαναιπι

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist wie folgt:

Über die vom Pilotensteuerknüppe! beeinflußbaren Betätig'ingsstangen 25 für jedes der Querruder 2 werden die zugeordneten Viergelenkgetriebe 11 verstellt und zwar in bekannter Weise so, daß die Querruder 2 eine gegenläufige Ausschlagbewegung ausführen. Eine Verstellung der Getriebe 11 ergibt einen linearen gegenläufigen Ausschlag der Querruder 2 entsprechend der Größe des Ausschlages des Steuerknüppels und zwar gemäß der Kurve I des Diagramms in Fig. 3. In den maximalen Ausschlagsteliungen ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Winkelausschlag der Querruder 2 von ±25° erzielbar. Der über den Überlagerungshebel 43 betätigbare Winkelhebel 35 steht bei einer normalen Betätigung der Querruder 2. d.h. während des Marschflu^es. ir seiner Null-Stellung.

Ohne Beeinträchtigung des Qusrruderausschiages kö nen die Querruder 2 wahlweise mittels Betätigung des Getriebes 34 eine gleichsinnige Überlagerungsbewegung. ausgehend von einer Nuil-Srcllung gemäß der Kurve I im Diagramm gem;iß F i g. 3, um einen zusätzlichen Winkelbetrag von z. B. 10 ausführen. Zu diesem Zweck wird der Überlagerungsstellhebel 43 aus seiner Null-Stellung herausbewegt und über den Winkelhebel 35 und das Einstellgiied 46 durch Veränderung der Winkelstellung der Teilkoppein 30 bzw. 31 zueinander, je nach Bewegungsrichtung, eine Verkürzung oder Verlängerung der Gesamtkoppellänge erreicht.

Un'.cr der Voraussetzung, daß der Kurbelhebel 14 des Verstellgetriebes 11 für den Querruderausschliig durch den Steuerknüppel abgestützt ist. wird dadurch der Gelenkpunkt 20 verstellt und damit entsprechend auch die Querruder 2. Die Überlagerungsbewcgung kann sowohl einer gerade stattfindenden Steuerbewegung für den QuerruderauL^chlag zur Rollsteuerung als auch bei festgehaltenem Steuerknüppel der Querrudersteliung überlagert werden. Die Überlagerungsbewegung in Verbindung mit der Bewegung der Querruder 2 zur Rollsteueruiig, ist durch die Kurven Il und III im Diagramm gemäß F i g. 3 deutlich gemacht. Es ist dort zu erkennen, daß dti> Querrudern 2, ausgehend von der Steuerknüppelstellung »Ο«, eine Voranstellung von hier

beispielsweise ± 10 mittels ties I Iberlagerungsgei.riebes gegeben werden kann. Diese gleichsinnige Über· lageriingsbcwegung kann, wie das Diagramm gemäß I" i g. S erkennen läßt, über den gesamten Ausscblagbereich der Querruder 2 erreicht werden, wobei clic Querruderbetätigung /ur Rollstcucrung nicht beeinträchtigt ist.

Zum Heispiel bei einem l.andeanfhig werden die Querruder 2 mittels der Überlagerungsgetriebe 34. /. B. zusätzlich /um Ausschlag von vorhandenen llochauftriebsklappen 36. ebenfalls mit zur Hochaiiftricbser/ougiing. herangezogen.

In Ι-' ι g ¹I ist eine mit den ( Iberlagerungsgetrieben 54 zusammenwirkende Höenabminderungsein richtung 7 h /υ erkennen. Dabei schließt diese Einrichtung 7h Hier an tlen I Iberlagerungsstellhcbel 43 der t !herlagertingsgctriebe 34 an. Die Einrichtung 7h besteht aus einer am [•"luggerät 77 gelagerte Windfahne 78. einer Meßeinrichtung 79 für die Anstcllw inkelwerte des Eluggerätes 77 gegenüber der Anströmung, einem die gemeinsamen Werte in Sieuerkommandos umwandelnden Geber 80. sowie Verstärkungsgliedern 81 und daran angeschlossenen Stellmotoren 82. Die Stellmotoren 82 grc'fen an den I Iberlagcrungsstellhcbeln 43 der Überlagerungsgetriebe 14 an. Ändert das Eluggerät 77 infolge des Auftretens einer Böe seine relative Anstellwinkellage, so wird dieser Wert durch die Einrichtung 79 gemessen, im (jeher 80 in Verstellimpulse umgewandelt und über die Verstärkungsglieder 81 die Stellmotoren 82 in Tätigkeit gesetzt. Durch den Angriff der Stellmotoren 82 an den Übcrlaücrungsgetrieben 34 erfolgt eine gleichsinnige Verstellung der Querruder 2. Dei Ausschlag der Querruder 2 ist dabei der Änderung tier Anstellung des I liiggerales durch eine \erlikale Hoe enlgegengerichtet und gleicht damit tieren Wirkung ,ms bzw. ·.ermuntert diese wesentlich. Die Uöenabminderiingseinrichtiing ist zu bzw. ahschaithar. so daß sie nur während des Marschfluges wirksam ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuntren

Claims

Patentansprüche:

1. Koppelgetriebe für aerodynamisch arbeitende Steuerungen für Fluggeräte, insbesondere Querrudersteuerungen, enthaltend eine oder mehrere Koppeln, von denen eine in zwei Teilkoppeln unterteilt ist und die an Getriebeeingangs- bzw. Getriebeausgangsglieder anschließen, wobei zwischen den Teilkoppeln ein Überlagerungsgetriebe angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe (34) durch den gelenkigen Anschluß (50, 51) der Teilkoppeln (30, 31) an ein zwischen diesen angeordnetes Einstellglied (46) gebildet ist, wobei das Einstellglied (46) unabhängig von der eingeleiteten Steuerbewegung des Koppelgetriebes im Sinne einer Veränderung der Winkelstellung der Teilkoppeln (30, 31) zueinander verstellbar ist.

2. Koppelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (46) ein Schwenkhebel ist, dessen Schwenkgelenk (40) über einen um ein: Achse (36) schwenkbaren Hebel (39) auf einer Kreisbahn in der Bewegungsebene der Teilkoppeln (30,31) einstellbar ist.

3. Koppelgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (46) ein sich etwa in Richtung der Teilkoppeln (30, 31) erstreckendes Teil (45) aufweist, an das die Gelenkpunkte (50, 51) der Teilkoppeln (30, 31) mit Abstand voneinander anschließen.

4. Koppelgetriebe nach Anspruch 1 bis 3 bei Verwendung in einer Querrudersteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe (34) für eine Kompensation von Anstellwinkeländerungen an eine in Abhängigkeit .on Änderungen der Anstellwinkellage des Rüp^erätes (77) arbeitende Einrichtung (78, 79, 80, 81, 82) z. /Erzeugung einer entsprechenden, gleichsinnigen Überlagerungsbewegung der Querruder (2) angeschlossen ist.