DE3104503C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hubschrauber-Steuersystem.

Bei den gegenwärtig bekannten Hubschraubern ist der Pilotensitz normalerweise innerhalb der Pilotenkabine an zwei im wesentlichen senkrechten Führungen oder Stützen befestigt, die sich vom Kabinenboden in Auf­ wärtsrichtung erstrecken und mit einer im wesentlichen senkrechten Rückwand der Kabinen starr verbunden sind. Aus Sicherheitsgründen erfolgt die Verbindung des Piloten­ sitzes und der Führung durch Halter, die den Sitz normaler­ weise in einer festen Stellung an den Führungen festlegen, dabei jedoch so ausgebildet sind, daß sie sich entlang eines Verschiebungsweges vorgegebener Länge in den Führungen verschieben können, wenn eine vorbestimmte Größe überschreitende, in senkrechter Richtung wirkende Trägheitskräfte auf den Pilotensitz einwirken. Dieser Grenzwert wird im allgemeinen nur dann erreicht oder überschritten, wenn der Hubschrauber unkontrolliert auf dem Erdboden aufprallt, und der auch als "Aufprallweg" bekannte Verschiebungsweg, welchen die Halterung den Pilotensitz entlang der Führungen auszuführen erlauben, ist normalerweise so gewählt, daß der Sitz durch den Boden der Pilotenkabine absinkt, um so einen weitest­ möglichen Abbau der Aufprallkräfte und eine Begrenzung von Schädigungen des Piloten zu erreichen.

Dabei wird das Ausmaß der vorbeschriebenen Sicherung nicht nur unwirksam, sondern wird sogar ins Gegenteil verkehrt, wenn die auf den Piloten einwirkenden Trägheitskräfte im Augenblick des Aufpralls eine vorwärts­ gerichtete Komponente haben, die einen bestimmten Wert überschreitet. Wenn nämlich im Falle eines Aufpralls diese Vorwärtskomponente eine hinreichende Größe hat, um eine gewaltsame Vorwärts- und Abwärtsbewegung des Kopfs des Piloten zu bewirken, dessen Körper in Sicherheits­ gurten zurückgehalten ist, dann wird das Gesicht des Piloten auf das obere Ende eines zur Steuerung des periodischen Anstellwinkels der Rotorblätter dienenden Hebels geführt, der im folgenden kurz als "Steuerhebel" bezeichnet wird, und der normalerweise am Boden der Pilotenkabine angelenkt ist und zwischen einer Steuerpedal- Einheit und dem vorderen Rand des Pilotensitzes mittig nach oben vorsteht. Eine Vorwärtsbewegung des Piloten allein reicht im allgemeinen nicht aus, um sein Gesicht auf das Ende dieses Steuerhebels aufschlagen zu lassen, jedoch hat die kombinierte Auswirkung einer solchen Vorwärtsbewegung und einer Abwärtsbewegung des Sitzes in dessen Führungen normalerweise einen tödlichen Ausgang.

Es ist eine Ausgestaltung bekanntgeworden (US-PS 24 61 348), bei welcher versucht wird, dieser Gefahr dadurch zu begegnen, daß der Steuerhebel so gehaltert ist, daß bei einem Aufprall die Tendenz einer Bewegung des Gesichts des Piloten vom Steuerhebel weg anstelle einer Bewegung auf diesen Steuerhebel zu besteht. Bei dem erwähnten US-Patent wird dies dadurch erreicht, daß der Steuerhebel an einer oberhalb des Kopfs des Piloten angeordneten Halterung angehängt ist. Eine solche Lösung kann aber nur bei leichten Hubschraubern angewandt werden, bei denen der Pilot sich etwa unterhalb des Rotors befindet, nicht jedoch bei schwereren Hub­ schraubern, bei denen der Pilot einen größeren Abstand von der Rotorwelle hat und die erwähnte Anordnung des Steuerhebels zu Übertragungsproblemen führen würde, die nur schwer zu lösen sind.

Ein weiterer Versuch, die normalerweise tödlichen Folgen der Kombination einer Abwärtsbewegung des Piloten-Sitzes und der Vorwärtsbewegung des Kopfs des Piloten bei einem Aufprall zu vermeiden, sind den US-Patenten 25 14 212, 41 30 259 und 41 34 560 sowie der DE-AS 12 25 966 zu entnehmen, in welchen Steuerhebel für die Steuerung des periodischen Anstellwinkels der Rotorblätter offenbart sind, die auf dem Boden des Hubschraubers befestigt und dabei aber in senkrechter Richtung verformbar oder teleskopier­ bar sind. Die Verwendung eines am Boden befestigten und in senkrechter Richtung zusammenschiebbaren Steuerhebels stellt jedoch für die Praxis keine akzeptable Lösung des Problems dar, da bei einem Aufprall auch ein solcher, in senkrechter Richtung teleskopierbarer Steuerhebel sich nur dann senkrecht zusammenschiebt, wenn das Gesicht des Piloten auf ihm aufschlägt. Aufgrund der hohen Geschwindig­ keit, mit welcher sich das Gesicht des Piloten bei einem Aufprall in Richtung auf den Steuerhebel bewegt und unter Berücksichtigung der relativ schmalen Aufprallfläche am oberen Ende des Steuerhebels stellt auch ein zusammen­ schiebbarer, am Boden des Hubschraubers befestigbarer Steuerhebel bezüglich der Aufprallsicherheit keine wesent­ lich günstigere Lösung als ein auf dem Boden befestigter, nicht zusammenschiebbarer Steuerhebel dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hubschrauber-Steuersystem zu schaffen, welches unter Vermeidung des vorstehend geschilderten Nachteils so ausgebildet ist, daß der Pilot im Falle eines Absturzes erheblich besser als mit dem bekannten, gegenwärtig benutzten Steuersystem gesichert ist.

Bei einem Hubschrauber-Steuersystem mit einem sich innerhalb der Pilotenkabine mittig vor dem Piloten­ sitz in Aufwärtsrichtung erstreckenden Steuerhebel, wobei der Pilotensitz von wenigstens einer im wesent­ lichen senkrecht angeordneten Stütze in vorbestimmter Höhe über dem Kabinenboden gehaltert und die Halterung des Sitzes an der Stütze so ausgebildet ist, daß er sich bei Einwirkung einer abwärts gerichteten, eine bestimmte Größe überschreitenden Kraft einen bestimmten Weg in Abwärtsrichtung an der Stütze ent­ lang verschieben kann, wird diese Aufgabe erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß der Steuerhebel am Sitz schwenkbar angelenkt und gehaltert ist, und daß zwischen dem Sitz und dem Boden Übertragungselemente vorgesehen sind, welche die Winkelbewegungen des Steuerhebels auf die Taumelscheibe des Hubschrauber- Rotors übertragen.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Steuersystems zeigt.

Die Zeichnungsfigur zeigt das innere Abteil 1 einer Hubschrauber-Pilotenkabine 2, welches an der Unterseite durch einen Kabinen-Boden 3 und an der Rückseite durch eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Rückwand 4 abgeschlossen ist.

Zwei Befestigungskonsolen 5, (von denen in der Zeichnungsfigur nur eine sichtbar ist) sind an der Verbindungslinie zwischen dem Kabinenboden 3 und der Rückwand 4 in fester Position angeordnet, und von jeder dieser Befestigungskonsole tritt eine Halterungs­ schelle 6 vor, in welcher das untere Ende einer zugeordneten Stütze 7, (von denen in der Zeichnungsfigur wiederum nur eine dargestellt ist), befestigt ist, die im wesentlichen senkrecht in Aufwärtsrichtung verläuft. Jede Stütze 7 ist außerdem mittels einer zweiten Halterungsschelle 8 und einer zweiten Halterungskonsole 9 in der Nähe ihrer Mittellinie an der Vorderseite der Wand 4 befestigt.

Die beiden Stützen 7 dienen als Halterung und Führung für einen Pilotensitz 10 mit einem unteren Sitz­ teil bzw. einer Sitzfläche 11, die in einem vorge­ gebenen Abstand oberhalb des Kabinen-Bodens 3 angeordnet ist, und der weiter einen im wesentlichen parallel zur Rückwand 4 verlaufenden, zwischen den beiden Stützen 7 angeordnete nach oben vorstehende Rücken­ teil 12 aufweist. An jeder der beiden Seitenflächen des Rückenteils 12, (von denen in der Zeichnung wiederum nur eine gezeigt ist), sind zwei Halterungs­ schellen 13 und 14 starr befestigt, von denen die erste oberhalb der zweiten in einem Abstand angeordnet ist, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den zugeordneten Halterungsschellen 8 und 6 ist.

Die Halterungsschellen 13 greifen an einem oberen Abschnitt und die Halterungsschellen 14 an einem mittleren, zwischen den Halterungsschellen 6 und 8 gelegenen Abschnitt der zugeordneten Stütze 7 an. Die Halterungsschellen 13 und 14 sind normaler­ weise auf den zugeordneten Stützen 7 so festge­ legt, daß sie nur dann an ihnen entlanggleiten können, wenn abwärts gerichtete Kräfte von erheblicher Größe auf den Sitz 10 einwirken. Die Ausgestaltung ist dabei so getroffen, daß Kräfte dieser Größe nur dann auftreten, wenn der Hubschrauber unkontrolliert auf dem Boden aufschlägt. In diesem Falle gleiten die Halterungsschellen 13 und 14 auf den Stützen 7 in Richtung der Halterungsschellen 8 und 6 und bilden so einen Aufprallweg, dessen Länge durch den Anfangs­ abstand zwischen den Halterungsschellen 13, 14 und den zugeordneten Halterungsschellen 8, 6 gegeben ist. Dieser Abstand ist zweckmäßig größer als der Ab­ stand zwischen der Sitzfläche 11 und dem Kabinen-Boden 3.

Eine Halterungskonsole 16, die über die Vorderkante der Sitzfläche 11 nach vorne vorsteht, ist mittig an der Unterseite der unteren Basiswand 15 der Sitzfläche 11 befestigt und ist mit einem Kugelkopf 17 versehen, auf welchem ein zweiarmiger Schwenkhebel 18 schwenkbar angelenkt ist. Dieser Schwenkhebel 18 ist beispielsweise der Steuerhebel für die periodischen Anstellwinkel-Änderungen der Rotorblätter des Hubschraubers. Dieser Steuerhebel erstreckt sich im wesentlichen senkrecht in Aufwärtsrichtung in eine Stellung mittig vor der Vorderseite der Sitzfläche 11 und ist mit einer den Kugelkopf 17 umfassenden Kugel­ aufnahme versehen, die zusammen ein Kugelgelenk 19 bilden, mit welchen der Steuerhebel 18 mit dem Sitz 10 verbunden ist. Der Steuerhebel 18 ist zweckmäßig mit einem Einstellknopf 20 versehen, mit dem die zur Verschwenkung des Steuerhebels 18 um den Kugel­ kopf 17 in beliebiger Richtung erforderliche Kraft eingestellt werden kann.

Am unteren Ende des Steuerhebels 18 ist das Ende einer Übertragungseinrichtung 21 angeschlossen, mittels derer die Stellung der an der (nicht gezeigten) Taumelscheibe des (nicht gezeigten) Hubschrauber-Rotors angeschlossenen Austrittsstangen von zwei Arbeitszylindern 23 in Abhängigkeit von der Schwenkstellung des Steuerhebels 18 und der Stellung eines Kollektiv-Steuerknüppels 24 an der Seite des Sitzes 10 steuerbar sind.

Die Übertragungseinrichtung 21 weist eine im wesent­ lichen horizontale Betätigungsstange 25 auf, die unterhalb des Sitzes 10 verläuft und die Rückwand 4 in einer im wesentlichen horizontalen Richtung durch­ setzt, wobei an ihrem einen Ende das untere Ende des Steuerhebels 18 und am anderen Ende das untere Ende einer Verbindungsstange 26 angeschlossen ist. Das obere Ende dieser Verbindungsstange 26 ist über ein Kugelgelenk 27 am Ende eines Winkelhebels 28 ange­ schlossen, der im Gelenkpunkt 29 schwenkbar an einer Lagerkonsole 30 gelagert ist. Die Lagerkonsole 30 ihrerseits ist an einer Zwischen-Wand 31 des Hubschraubers starr befestigt.

Am anderen Ende des Winkelhebels 28 ist das Ende einer Betätigungsstange 32 angelenkt, deren zweites Ende am Ende eines Hebelarms 33 eines doppelarmigen Schwenkhebels 34 angeschlossen ist, der seinerseits bei 35 schwenkbar an einer Konsole 36 gelagert ist. Der andere Arm des Schwenkhebels 34 wird vom Steuer­ knüppel 24 gebildet.

Die Verbindungsstange 26 erstreckt sich durch einen Gabelkopf 37, dessen Hohlraum nach oben weist und an dessen Gabelenden jeweils eine Betätigungsstange 38 zur Steuerung eines doppelarmigen Schwenkhebels 39 angelenkt ist, der seinerseits bei 40 schwenkbar gelagert ist, und an dem jeweils eine Betätigungs­ stange 41 zur Steuerung des zugeordneten Arbeits­ zylinders 23 angeschlossen ist.

Die Arbeitsweise der Übertragungseinrichtung 21 in Abhängigkeit von einer Verschiebung der Steuer­ hebel 18 und 24 wird - weil den Fachleuten bekannt - im folgenden nicht näher beschrieben. Statt dessen wird das Verhalten des Steuerhebels 18 in dem Fall beschrieben, wenn der Sitz 10 infolge eines starken Stoßes an den Stützen 7 in Abwärtsrichtung zum Kabinen-Boden 3 verschoben wird.

Wie in der Figur in gestrichelten Linien gezeigt ist, verschieben sich die Halterungsschellen 13 und 14 infolge eines relativ starken Stoßes auf der zugeordneten Stütze 7, bis sie in Anlage an die zugeordneten Halterungsschellen 8 und 6 kommen. Dieser Abwärts­ bewegung der Halterungsschellen 13 und 14 ent­ spricht eine entsprechende Abwärtsbewegung des Sitzes 10, der sich durch den Kabinen-Boden 3 hindurchdrückt und den Steuerhebel 18 in Abwärtsrichtung mitnimmt.

Infolgedessen entsteht für den Pilot keine Gefahr, daß sein Gesicht in gewaltsamen Kontakt mit dem oberen Ende des Steuerhebels 18 kommt, da dieser zusammen mit dem Sitz 10 verschoben wird. Darüber­ hinaus wird die horizontale Betätigungsstange 25 bei einem heftigen Aufschlag des Hubschraubers auf dem Boden normalerweise kürzer, weil sie durch den Aufschlag verbogen wird, und das untere Ende des Steuerhebels 18 wird deshalb unter den Sitz 10 gezogen, woraus eine Vorwärtsverschwenkung des oberen Endes des Steuerhebels 18 resultiert, welches sich demzufolge aus der vom Gesicht des Piloten verfolgten Bahnkurve wegbewegt.

Claims (4)

1. Hubschrauber-Steuersystem mit einem sich innerhalb der Pilotenkabine mittig vor dem Pilotensitz in Aufwärtsrichtung erstreckenden Steuerhebel, wobei der Pilotensitz von wenigstens einer im wesentlichen senkrecht angeordneten Stütze in vorbestimmter Höhe über dem Kabinenboden gehaltert und die Halterung des Sitzes an der Stütze so ausgebildet ist, daß er sich bei Einwirkung einer abwärts gerichteten, eine bestimmte Größe überschreitenden Kraft, einen bestimmten Weg in Abwärtsrichtung an der Stütze entlang verschieben kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (18) am Sitz (10) schwenkbar angelenkt und gehaltert ist, und daß zwischen dem Sitz (10) und dem Kabinen-Boden (3) Übertragungselemente (21) vorgesehen sind, welche die Winkelbewegung des Steuerhebels (18) auf die Taumelscheibe des Hub­ schrauber-Rotors übertragen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steuerhebel (18) ein mittels eines Kugelgelenks (19) am Sitz (10) gehalterter Schwenkhebel ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sitz (10) mit einer im wesentlichen horizontal angeordneten Sitzfläche (11) versehen ist, in deren unterem Bereich eine mittige Halterungskonsole (16) vorgesehen ist, deren eines Ende zur Vorderseite der Vorderkante der Sitzfläche (11) vorspringt und einen starr befestig­ ten Kugelkopf (17) aufweist, und daß der Schwenk­ hebel (18) in einem mittleren Bereich mit einer den Kugelkopf (18) umgreifenden hohlen Kugel­ aufnahme versehen ist, die gemeinsam das Kugel­ gelenk (19) bilden.

4. Steuersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Arm des Schwenkhebels (18) sich vom Sitz (10) aus in Abwärtsrichtung er­ streckt, und daß die Übertragungselemente (21) eine unterhalb des Sitzes (10) verlaufende und mit ihrem einen Ende am freien Ende des unteren Hebel­ arms des Schwenkhebels (18) angelenkte Betäti­ gungsstange (25) aufweisen.