DE310675C

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Publication number: DE310675C
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Description

Die Lage eines Flugzeuges im Schwerkraftfeld der Erde läßt sich durch Pendel oder Flüssigkeitswagen irgendeiner Art oder durch Vereinigungen solcher bekanntermaßen nicht einwandfrei feststellen. Wenn ,sich nämlich im normalen Fluge das Flugzeug seitlich schräg legt, so geht es selbsttätig in einen Kurvenflug über. Dabei wird die Bahnkrümmung eine solche, daß die Resultierende aus Erdbeschleunigung und Zentrifugalbeschleunigung dieselbe Stellung zu dem Flugzeug behält, wie die Schwerkraft beim seitlich wagerecht liegenden Flugzeug im Geradeausflug. Die gleiche Drehung wie das Flugzeug selbst erfährt aber offenbar ein Pendel oder der Spiegel einer Flüssigkeit, die sich in ihm befinden und an seinen Bewegungen teilzunehmen gezwungen sind. Weder Pendel noch Flüssigkeitsspiegel werden deshalb bei einer Seitenneigung des Flugzeuges und dem damit gekoppelten normalen Kurvenfluge einen Ausschlag gegen eine fest mit dem Flugzeuge verbundene Marke oder ein System von solchen Marken zeigen. Sie sind als Neigungsmesser unbrauchbar, weil sie erst bei Abweichungen von dem normalen, bisher geschilderten Neigungs- und Kurvenfluge Ausschläge zeigen. -

Man hat, von dieser Erkenntnis ausgehend, Neigungsmesser hergestellt, bei denen . die Richtung des ungestörten Lotes durch einen.. Kreisel festgestellt wird.

Sie sind im Gegensatz zu den erstgenannten brauchbar, haben aber -den Fehler, daß sie sehr schwer, kompliziert und teuer sind. Eine Massenherstellung erscheint bei ihnen ausgeschlossen. Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, bildet ein Neigungsmesser, der von den Fehlern beider Instrumentenklassen frei ist.

Es liegen ihr die folgenden Erwägungen zugrunde.

Eine seitliche Neigung des Flugzeuges gegen die Wagerechte um einen Winkel φ ist normalerweise gekoppelt mit dem Flug auf einem Kreise vom Radius r. Die äußere Flügelspitze hat dabei eine größere Geschwindigkeit wie die innere. Ist die Geschwindigkeit des Flugzeugschwerpunktes = Vm, so wird bei einer Flugzeugspannung B die äußere Geschwindigkeit

Va = Vm (1 -| cos φ)

und die innere Geschwindigkeit

7}

Vi = Vm (1 ;— cos φ).

Ein Maß für die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen außen und innen gewinnen wir, wenn wir den Unterschied des aerodynamischen Druckes mit bekannten Mitteln messen. Dieser Unterschied Δ p wird dem Unterschied der Geschwindigkeitsquadrate proportional, so daß die Gleichung gilt

Ap=K [Va² — Fi²) = K Vm² 2 cos φ.

Die Größe K hängt dabei von der gewählten Anordnung und der Dichte der Luft, d. h. der Flughöhe des Apparates ab. Für den Winkel φ

besteht nun nach den obigen Ausführungen, die-einfache Beziehung Aag φ = — Dabei ist g

die Beschleunigung durch die Erdschwere und ζ die dem Kreisfluge zugeordnete Zentrifugalbeschleunigung. Für die letztere gilt die Gleichung

(Vmf

-, also ist (Vm)² = r · g ■ Aag φ,

- und

I. Ap = iK · B ■ g sin φ oder sin φ =

Ap

2KB-g

und
II.

= arc.

Ap-

Sin i^~iS *

2KB-g

Es ist also nur nötig, ein Meßgerät zu verwenden, bei dem der Zeigerausschlag dem,,,, arc. sin des Druckes gemäß der letzten Gleichung proportional ist, oder dem Meßinstrument eine solche Teilung zu geben, daß zwischen den Teilungswerten und dem gemessenen Druck die in dieser Gleichung hergestellten Beziehungen gelten, um im normalen Kurvenfluge die Flugzeugneigung unmittelbar ablesen zu können. '

Besonders zu beachten ist, daß in der Gleichung I und II die Flugzeuggeschwindigkeit nicht auftritt. Die Angaben des Meßinstrumentes sind also von dieser unabhängig.

Um Abweichungen vom normalen Fluge feststellen zu können, wird des Gerät zweckmäßigerweise noch mit einem Libellen- oder Pendelneigungsmesser ausgerüstet.

Ein Ausführungsbeispiel sei an Hand der beiliegenden Zeichnung gegeben.

Fig. ι zeigt die neue Anordnung im allgemeinen als Aufsicht von oben, Fig. 2 von hinten;. Fig. 3 zeigt das zu dem Meßinstrument gehörige Zifferblatt und die damit verbundene Libelle.

L und R (Fig. 1) sind zwei Staurohre mit halbkugelförmigem Kopfe, von deren Bohrungen die Rohre I, I zu dem Meßgerät M führen. Das Zifferblatt desselben (Fig. 3) trägt parallel zur Querachse des Flugzeuges längs des ■ Durchmessers einen Strich n-n, über dem der nach rechts und links symmetrische Zeiger ζ seine Ruhelage hat. Er bleibt in dieser Ruhelage, solange das Flugzeug seitlich wagerecht liegt und geradeaus fliegt. Hebt sich z. B. der linke Flügel, so eilt die linke Flugzeugseite vor, und es wirkt ein dementsprechender Druckunterschied auf das Meßgerät M. Dieses besteht aus einem

^! Druckmesser, am geeignetsten einem solchen, auf dessen durch den Druckunterschied -betätigten Welle der Zeiger z-z sitzt. Die Rohrleitungen sind nun so geschaltet, daß sich beim Heben des linken Flügels die linke Zeigerseite senkt. Ist dabei die Empfindlichkeit so abgestimmt, daß Gleichung II gilt, so behält der Zeiger seine Lage gegen das ungestörte Lot bei. Er stellt ein Abbild des Horizontes dar, der Nullstrich n-n auf dem Zifferblatt ein solches des Flugzeuges.

Da es dem Flieger meist nur darauf ankommt, die Flugzeugneigung dem Sinn und der ungefähren Größe nach zu kennen, so wird in der Regel die Tatsache ohne Belang sein, daß die Größe K sich mit der Flughöhe ändert.

Sind für experimentelle oder sonstige Zwecke genaue Angaben erwünscht, so wird sich eine Verbesserung der Instrument angaben nach den Höhen in verschiedener Weise erreichen lassen. Am einfachsten wird sie-durch eine zweckmäßig eingerichtete Tafel erfolgen.

Außerdem können verschiedene Einrichtungen eine solche Verbesserung erleichtern.

Es können verschiedene feste oder auswechselbare Skalen für verschiedene Höhen vorhanden sein; die Teilung kann nach der Höhe einstellbar sein. Die Empfindlichkeit des Druckmessers kann von Hand oder selbsttätig einstellbar sein, oder es kann schließlich durch Einstellung, des Staurohrabstandes (B) dem Lufdruckwechsel Rechnung getragen werden.

Außergewöhnliche Bewegungen zeigt die Röhrenwage, ein zur Hälfte mit Flüssigkeit, gefülltes, kreisringförmig an das Zifferblatt gelegtes Rohr, durch, eine Verschiebung des Flüssigkeitsspiegels γ gegen den Nullstrich n-n auf dem Zifferblatt an.

Das neue Instrument arbeitet folgendermaßen: Wenn man ausgeht vom Geradeausflug und¹ seitlich wagerechter Lage des Flugzeuges, so werden der Nullstrich n-n, die Zeigerstellung z-z und der Flüssigkeitsspiegel r-r sich decken bzw. zueinander parallel stehen. Tritt ein seitliches Neigen des Flugzeuges ein und die Bedingungen des Kreisfluges machen sich bemerkbar, so entsteht ein Druckunterschied in den Rohren Z, I, da sich an der einen Seite, der voreilenden, z. B. bei L ein höherer Druck befindet als bei R.

Dieser Druckunterschied führt in dem Druckmesser M zu einem Ausschlag. Da der Zeiger z-z auf der Welle des Meßinstrumentes M sitzt, welche von dem Ausschlag betätigt wird, so macht er den Ausschlag mit. Der Nullstrich n-n hat bei dem Eintritt des Flugzeuges in die geneigte Lage diese Lage angenommen und teilt dauernd die jeweilige Neigung des Flugzeuges, da er fest mit dem Instrument und auch mit dem Flugzeug verbunden ist.

In der Fig. 3 ist in dem Instrument eine Stellung des Zeigers bei Schräglage des Flugzeuges veranschaulicht. Dieser Lage entspricht die dargestellte Neigung des Flugzeuges der Fig. 2. Das Flugzeug selbst teilt die Lage der Nullinie n-n, die Lage des Zeigers z-z zeigt sich in der Strichpunktlinie auf dem Flugzeug.

Claims

Patent-Anspruch e:

ι. Neigungsmesser für Flugzeuge, be- ! stehend aus zwei seitlich am Flugzeuge \ angebrachten Staurohren und einem Zeigerdruckmesser, auf den die in den Staurohren beim Kurvenfluge auftretenden Druckunterschiede wirken und der so eingerichtet ist, daß der Sinn der Zeigerdrehung der Drehung des Flugzeuges um seine Längsachse entgegengesetzt und der Sinus des Zeigerausschlages den Druckunterschieden proportional ist, so daß der Zeiger seine Stellung zum wirklichen Horizont beibehält.
2. Neigungsmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmesser mit einer auswechselbaren oder nicht auswechselbaren Teilung versehen ist, deren Teilungswerte dem Arcus sin der wirkenden Druckuhterschiede proportional sind,-so daß sich nicht nur der Sinn, sondern auch die Größe der Neigung aus dem Zeiger ausschlage ergeben.
3. Neigungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, um den Wechsel des Luftdrucks zu berücksichtigen, ein Druckmesser verwendet wird, der eine selbsttätige oder von Hand einstellbare Empfindlichkeit -besitzt.
4. Neigungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Staurohre in ihrem Abstand voneinander einstellbar sind, um dem Wechsel des Luftdrucks durch Regelung des Staurohrabstandes Rechnung tragen zu können.
5. Neigungsmesser nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Pendels^oder einer Flüssigkeitswage (Röhrenwage r, r) zur Anzeige der außergewöhnlichen Bewegungen des Flugzeuges.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.