DE2845788C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flugsteueranlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei solchen bekannten Flugsteueranlagen (US-PS 22 80 106, DE-AS 11 29 058) betätigt der Pilot biegsame Seile, um das Verstellsegment in ausgewählter Weise zu positionieren und dadurch die gewünschte Flugsteuerung zu erzielen. Die Aus­ gleichsfedern sind Teil einer Einrichtung, mit der die biegsa­ men Seile gleichmäßig gespannt gehalten werden. Eine solche Flugsteueranlage kann der Pilot nach dem Reißen eines Seils nicht mehr in ihrem vollen Steuerbereich betätigen. Die Steue­ rung reicht in diesem Fall bei einem Hubschrauber nicht mehr für den breiten Bereich an Drehkorrekturerfordernissen bei sich änderndem Hubschraubergesamtgewicht und sich ändernden Umgebungsbetriebsbedingungen aus und ist für die Hauptsteuer­ flächen, die zur Nick- und Rollsteuerung erforderlich sind, unzureichend.

Es wäre zwar möglich, eine solche Flugsteueranlage doppelt vorzusehen oder in einer solchen Flugsteueranlage statt bieg­ samer Seile starre Stoßstangen zu benutzen, das wäre hinsicht­ lich des Gewichts, des Platzbedarfes und der Kosten jedoch mit großen Nachteilen verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flugsteueranlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu ver­ bessern, daß der Pilot auch bei dem Reißen eines biegsamen Seils die Kontrolle über das Verstellsegment behält und die Flugsteueranlage in ihrem vollen Steuerbereich betätigen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

In der Flugsteueranlage nach der Erfindung wird bei dem Reißen eines der biegsamen Seile diejenige Ausgleichsfeder, die mit derjenigen Seite des Verstellsegments verbunden ist, welche zu dem gerissenen Seil entgegengesetzt ist, entlastet, so daß anschließend das Verstellsegment durch den Piloten weiter in seinem vollen Steuerbereich betätigt werden kann, da die ver­ bleibende vorbelastete Ausgleichsfeder bestrebt ist, das Ver­ stellsegment in einer Drehrichtung zu bewegen, und da der Pi­ lot eine Zugkraft auf das nichtgerissene biegsame Seil aus­ üben kann, um die Kraft der verbliebenen vorbelasteten Aus­ gleichsfeder zu überwinden und das Verstellsegment in der ent­ gegengesetzten Drehrichtung zu bewegen und dadurch das Ver­ stellsegment in jeder ausgewählten Position in seinem vollen Flugsteuerbereich zu positionieren. Die Flugsteueranlage nach der Erfindung ist also redundant, d. h. als Sicherheitsflug­ steueranlage ausgebildet. Weiter hat sie auch ein geringes Gewicht und einen einfachen Aufbau, so daß sie leicht gewar­ tet werden kann und auf minimalem Raum Platz hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Flugsteueranlage in ihrem normalen Betriebszustand, in welchem zwei biegsame Seile zum ausgewählten Positionieren eines Verstellsegments in seinem vollen Steuerbereich dienen, und

Fig. 2 das Verstellsegment der Flugsteueranlage nach Fig. 1 in seinem Betriebszustand, wenn eines der biegsamen Seile gerissen und dadurch eine der Ausgleichsfedern ent­ lastet worden ist.

Fig. 1 zeigt eine Flugsteueranlage 10, die die redundante Flugsteueranlage nach der Erfindung veranschaulicht, welche die Blattverstellservoeinrichtung 74 eines Hubschrauberheck­ rotors 76 betätigt. Es ist jedoch klar, daß die Flugsteueran­ lage auch zum Steuern jedes Steuerteils oder jeder Steuer­ fläche eines Flugzeuges benutzt werden könnte. Die Flug­ steueranlage 10 enthält durch den Piloten betätigte Fuß­ pedale 12, die über eine herkömmliche Mischeinheit 14 ein Verstellsegment 16 in ausgewählter Weise positionieren, das um eine Drehachse 18 drehbar gelagert ist. Biegsame Seile 20 und 22 sind an entgegengesetzten Seiten des Verstellsegments 16 an Verbindungspunkten 24 bzw. 26 befestigt und führen von dort aus zu einem Verstellsegment 34, mit dem sie in weiter unten beschriebener Weise verbunden sind, so daß bei Betäti­ gung der Fußpedale 12 durch den Piloten das Verstellsegment 34 veranlaßt wird, der Bewegung des Verstellsegments 16 auf­ grund der ausgewählten Zugbelastung der biegsamen Seile 20 und 22 zu folgen, die durch den Piloten beim Betätigen der Fußpedale 12 hervorgerufen wird. Unter dem hier verwendeten Begriff "biegsame" Seile sind Seile zu verstehen, die bieg­ sam, aber nicht dehnbar sind. Die Seile 20 und 22 sind auf ihrem Weg zwischen den Verstellsegmenten 16 und 34 durch eine obere mehrere Seilscheiben oder Rollen 30 und 32 in her­ kömmlicher Weise so geführt, daß sie frei von Hindernissen und vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Eine Verstellsegmentanordnung 33 besteht aus dem einteiligen Verstellsegment 34, das um eine Drehachse 36 drehbar ge­ lagert ist und einen linken Arm 38 sowie einen rechten Arm 40 aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse 36 seitlich vorstehen. Ein erster Arm 42 ist an dem Verstellsegment 34 so angelenkt, daß er um die Drehachse 36 drehbar ist, und er weist ein erstes Ende 44 auf, das gemäß Fig. 1 an einem Ver­ bindungspunkt 46 an dem Seil 20 befestigt ist, so daß eine Zugbelastung des Seils 20 bewirkt, daß ein Armzwischenteil 48 an dem linken Arm 38 des Verstellsegments 34 an einer Berührungsfläche 50 anliegt. Das entgegengesetzte Ende 52 des ersten Arms 42 ist auf derjenigen Seite der Drehachse 36 an­ geordnet, die zu dem Ende 44 entgegengesetzt ist. In gleicher Weise ist ein zweiter Arm 54 an dem Verstellsegment 34 so angelenkt, daß er um die Drehachse 36 drehbar ist, und eines seiner Enden, das Ende 56, ist mit dem Seil 22 an einem Ver­ bindungspunkt 58 verbunden, so daß eine Zugbelastung des Seils 22 bewirkt, daß der zweite Arm 54 mit dem Verstellsegment 34 an einer Fläche 60 in Berührung kommt, während das entgegen­ gesetzte Ende 62 des zweiten Arms 54 auf derjenigen Seite der Drehachse 36 angeordnet ist, die zu dem Ende 56 entgegengesetzt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 liegen im normalen Betriebs­ zustand die Arme 42 und 54 an dem Verstellsegment 34 an und drehen sich mit diesem um die Drehachse 36. Die Seile 20 und 22 verlaufen in Umfangsnuten 55 bzw. 57 des Verstellsegments 34.

Eine Ausgangsstange 64 ist als Ausgangsvorrichtung an dem Verstellsegment 34 angelenkt und gemäß der Darstellung in den Figuren so angeordnet, daß sie einen Winkelhebel 66 um einen Drehpunkt 68 dreht und da­ durch eine Steuerstange 70 betätigt, die ihrerseits das Steuer­ ventil 72 einer Blattverstellservoeinrichtung 74 des Hubschrau­ berheckrotors 76 steuert.

Fig. 1 zeigt, daß ein Verbindungsteil 78 an dem ersten Arm 42 an einem Drehpunkt 80 angelenkt ist, von diesem aus vorsteht und in einer Verriegelungsaussparung 82 des rechten Arms 40 des Verstellsegments 34 aufgenommen ist. Eine der Ausgleichs­ federn, die Ausgleichsfeder 84, die an einem Ende an einem festen Punkt 86 des Hubschraubers befestigt ist, ist an ihrem entgegengesetzten Ende 88 mit dem Verbindungsteil 78 verbun­ den. Die Endlagenposition des Verbindungsteils 78 verriegelt das Ende 88 an dem rechten Arm 40 des Verstellsegments 34.

Ebenso ist ein Verbindungsteil 90 an einem Drehpunkt 92 an dem zweiten Arm 54 angelenkt, steht von diesem aus vor und ist in einer Verriegelungsaussparung 94 des linken Arms 38 des Verstellsegments 34 aufgenommen. Die zweite Aus­ gleichsfeder 96, die an einem Ende mit einem festen Punkt 98 des Hubschraubers verbunden ist, ist an ihrem entgegenge­ setzten Ende 100 mit dem Verbindungsteil 90 verbunden. Die Endlagenposition des Verbindungsteils 90 verriegelt das Ende 100 an dem linken Arm 38 des Verstellsegments 34. Die Ausgleichsfedern 84 und 96 sind gleich belastet, so daß sie eine ausgeglichene Zentrier- oder Rückstellkraft auf das Verstellsegment 34 ausüben. Es erfolgt eine Zunahme der Pedalkraft in beiden Richtungen von der Mittelposition aus im Verhältnis zu der Steifigkeit der Ausgleichsfedern 84, 96.

Vorbelastungsfedern 102 und 104 sind in Ausnehmungen 106 bzw. 108 des linken Arms 38 bzw. des rechten Arms 40 des Verstellsegments 34 angeordnet. Diese Vorbelastungsfedern 102 und 104 dienen dazu, die Arme 42 und 54 von dem Ver­ stellsegment 34 wegzudrücken und aus der Berührung mit dem­ selben zu lösen. In dem normalen Betriebszustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, dienen die Zugbelastungen, die normaler­ weise auf die Seile 20 und 22 ausgeübt werden, wenn die Flug­ steueranlage 10 verspannt ist, dazu, die Kraft der Vorbe­ lastungsfedern 102 und 104 zu überwinden, so daß die Arme 42 und 54 normalerweise mit den Flächen 50 bzw. 60 des Verstell­ segments 34 in Berührung gehalten werden.

Einer der Vorteile der hier beschriebenen Flugsteueranlage 10 besteht darin, daß sie in einem minimalen Raum untergebracht werden kann, weil die Ausgleichsfedern 84 und 96 kurze, sehr steife Federn sein können, die bei der hier beschriebenen Flugsteueranlage nicht an dem äußeren Umfang oder Durchmesser des Verstellsegments 34 arbeiten, sondern an einer Stelle, die wesentlich weiter innen liegt.

Darüber hinaus kann dieses redundante Verstellsegment 24 anstelle des Standard-Hubschrauber-Heckrotorverstellsegments instal­ liert werden, ohne über irgendwelche Oberflächenlinien überzustehen. Eines der Probleme beim Hinzufügen von Federn zu Verstellsegmenten, die zur Steuerung der Heckrotorblatt­ verstellung benutzt werden, besteht darin, Vorrichtungen und geeignete Stellen zum Verankern des festen Endes der Federn zu finden. Der Grund dafür ist, daß das letzte Ver­ stellsegment oben an dem Lastträger an dem Getriebe befestigt ist und daß der Raum für zusätzliche Vorrichtungen minimal ist.

Es ist zu erkennen, daß bei der hier beschriebenen Flug­ steueranlage 10, wenn sie in ihrem normalen Betriebszustand arbeitet, der in Fig. 1 gezeigt ist, durch den Piloten, der eine Zugkraft auf das biegsame Seil 20 ausübt, das Verstellsegment 34 veranlaßt wird, sich im Gegenuhrzeiger­ sinn zu drehen, um die Ausgangsstange 64 und damit die Blattservoverstelleinrichtung 74 in ausgewählter Weise zu positio­ nieren und so einen Eingangsbefehl für die Blattverstellung des Hubschrauberheckrotors 76 zu liefern. Ebenso, wenn eine Zugkraft durch den Piloten auf das biegsame Seil 22 ausge­ übt wird, verursacht dieses eine Drehung des Verstellsegments 34 im Uhrzeigersinn, um die Ausgangsstange 64 in der ent­ gegengesetzten Richtung zu bewegen und in ähnlicher Weise die Blattstellung des Heckrotors 76 zu ändern.

Eines der Probleme besteht bei bekannten Verstellsegment­ anlagen darin, daß der Pilot die Kontrolle über das Ver­ stellsegment verliert, wenn eines der biegsamen Seile 20 oder 22 reißt. Bei der hier beschriebenen Flugsteueranlage 10 ist der Pilot in der Lage, weiterhin das Verstellsegment 34 trotz der Tatsache, daß eines der biegsamen Seile 20, 22 gerissen ist, in seinem vollen Steuerbereich zu steuern.

Zum Veranschaulichen der Redundanz der hier beschriebenen Flugsteueranlagen 10 wird angenommen, daß das biegsame Seil 20 im Betrieb gerissen ist. Wenn das eintritt, drückt die Vor­ belastungsfeder 102, wie es am besten in Fig. 2 ersichtlich ist, den ersten Arm 42 von dem Verstellelement 34 weg und veran­ laßt ihn, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, wodurch das Ver­ bindungsteil 78 aus seiner Berührung mit der Verriegelungs­ aussparung 62 gelöst und dadurch die Ausgleichsfeder 84 ent­ lastet wird, so daß nun nur die vorbelastete Ausgleichsfeder 96 an dem Verstellsegment 34 wirksam ist. Die Ausgleichsfeder 96 übt eine Kraft aus, um das Verstellsegment 34 zu veran­ lassen, sich im Gegenuhrzeigersinn in seinem vollen Flug­ steuerbereich zu drehen. Wenn der Pilot das Verstellsegment 34 in einer Zwischenstellung positionieren möchte, kann er eine Zugkraft auf das Seil 22 ausüben, so daß die Kraft der ver­ bliebenen Ausgleichsfeder 96 überwunden und dadurch das Ver­ stellsegment 34 im Uhrzeigersinn in seine gewünschte Steuer­ position bewegt wird. Wenn zu irgendeiner Zeit eine weitere Drehung des Verstellsegments 34 im Gegenuhrzeigersinn er­ wünscht ist, kann der Pilot das erreichen, indem er ledig­ lich die auf das nichtgerissene Seil 22 ausgeübte Zugspannung lockert, woraufhin die Ausgleichsfeder 96 das Verstellsegment 34 in die gewünschte Position bringt. Es ist demgemäß zu erkennen, daß durch Zusammenwirken der verbliebenen belasteten Aus­ gleichsfeder 96 und des durch den Piloten betätigten nichtge­ rissenen Seils 22 der Pilot weiterhin die Kontrolle über das Verstellsegment 34 in dessen vollem Steuerbereich hat.

Ebenso würde, wenn das Seil 22 gerissen wäre, der zweite Arm 54 so wirken, daß die Ausgleichsfeder 96 entlastet wird, und der Pilot könnte so die verbliebene vorbelastete Ausgleichs­ feder 84 und das nichtgerissene Seil 20 benutzen, um die Position des Verstellsegments 34 in dessen gesamtem Steuer­ bereich einzustellen.

Es ist somit zu erkennen, daß die hier beschriebene Flug­ steueranlage 10 dreifach redundant ist, weil sie durch den Piloten in ihrem vollen Steuerbereich gesteuert werden kann, wenn die Anlage in ihrem in Fig. 1 dargestellten normalen Betriebszustand ist, indem der Pilot wahlweise Zugkräfte auf die Seile 20 oder 22 ausübt, indem der Pilot wahlweise eine Zugkraft auf das Seil 22 ausübt, wenn das Seil 20 gerissen ist, wie in Fig. 2 gezeigt, und indem der Pilot wahlweile eine Zugkraft auf das Seil 20 ausübt, wenn das Seil 22 gerissen ist.

Die Flugsteueranlage 10 könnte vierfach redundant gemacht werden, indem eine herkömmliche Rückstellfeder 110 so hin­ zugefügt wird, daß sie, wie es am besten in Fig. 1 gezeigt ist, zwischen einer festen Station 112 und einem Arm 114 wirkt, welcher von der Drehachse 36 vorsteht und sich mit dem Verstellsegment 34 dreht.

Die Rückstellfederanordnung 110 kann beispielsweise den aus der US-PS 35 32 302 bekannten Aufbau haben.

Außerdem können Zugbelastungsanzeiger in den Seilen 20 und 22 angeordnet werden, um dem Piloten die Anzahl von Steuer­ möglichkeiten zu melden, die ihm zur Verfügung stehen.

Claims (5)

1. Flugsteueranlage mit einem Verstellsegment (34), das um eine Drehachse (36) drehbar gelagert ist und auf entgegenge­ setzten Seiten der Drehachse (36) einen linken bzw. rechten Arm (38, 40) aufweist, mit einer Ausgangsvorrichtung (64), die durch das Verstellsegment betätigbar ist, mit zwei bieg­ samen Stellen (20, 22), die mit dem linken bzw. rechten Arm (38, 40) des Verstellsegments (34) verbunden sind, und mit zwei Ausgleichsfedern (96, 84), die mit dem linken bzw. rech­ ten Arm (38, 40) des Verstellsegments (34) verbunden sind, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zwei­ ten Arm (42, 54), die um die Drehachse (36) drehbar gelagert und mit ihrem einen Ende (44, 56) mit den Seilen (20, 22) ver­ bunden sind und bei zugbelasteten Stellen (20, 22) an dem Ver­ stellsegment (34) anliegen und mit ihrem jeweils der Dreh­ achse (36) gelegenen anderen Ende (52, 62) mit den Ausgleichs­ federn (84, 96) und jeweils über eine lösbare Kupplung (90, 92, 94, 100; 78, 80, 82, 88) mit dem Verstellsegment (34) verbunden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwischen dem ersten und zweiten Arm (42, 54) und dem linken bzw. rechten Arm (38, 40) des Verstellsegments (34) angeordnete Vorbelastungs­ federn (102, 104).

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Kupplungen (90, 92, 94, 100; 78, 80, 82, 88) je­ weils eine Verriegelungsaussparung (94, 82) im linken bzw. rechten Arm (38, 40) des Verstellsegments (34) und ein einer­ seits am anderen Ende (52, 62) des ersten bzw. zweiten Arms (42, 54) angelenktes und andererseits in der Verriegelungsaus­ sparung (94, 82) aufgenommenes und mit der zugeordneten Aus­ gleichsfeder (96, 84) verbundenes Verbindungsteil (90, 78) aufweisen.

4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Ausnehmungen (106, 108) in dem linken bzw. rechten Arm (38, 40) des Ver­ stellsegments (34), die die Vorbelastungsfedern (102, 104) aufnehmen.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsaussparungen (82, 94) einwärts des äußeren Umfangs des Verstellsegments (34) angeordnet sind.