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Aerodynamisch wirkende Steuereinrichtung, insbesondere für
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Luftfahrzeuge Die Erfindung betrifft aerodynamisch wirkende Steuereinrichtungen,
insbesondere für Luftfahrzeuge, enthaltend Seitenruder und Querruder, die mittels
voneinander getrennt bedienbarer Steuerorgane und diesen zugeordneter Übertragungseinrichtungen
getrennt verstellbar sind.
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Für den Kurvenflug werden bei derartigen Steuereinrichtungen in bekannter
Weise sowohl die Querruder als auch gleichzeitig das Seitenruder betätigt.
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Beim Kurvenflug, insbesondere der Einleitung des Kurvenfluges, ist
zur Einstellung der dazu erforderlichen Lage des Flugzeuges um die Roll- bzw. Gierachse
für den Piloten die Einschätzung der Größe der notwendigen Steuerausschläge der
Querruder und des Seitenruders, in Abhängigkeit vom Kurvenradius und der Fluggeschwindigkeit,
sowie der Ruderwirksamkeit von besonderer Wichtigkeit.
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Es ergibt sich beim Einleiten des-Kurvenfluges infolge des gegenläufigen
Ausschlages der Querruder und insbesondere durch die jeweils nach unten ausgeschlagene
Querruderfläche, in Verbindung mit dem aerodynamischen Auftrieb liefernden, zugehörigen
Tragflügel, eine erhöhte Auftriebswirkung und daraus resultierend ein erhöhter Luftwiderstand.
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Dieser erhöhte Luftwiderstand bewirkt in bezug auf die Gierachse des
Luftfahrzeuges die Ausbildung eines der eingeleiteten Fluglageänderung um die Gierachse
entgegenwirkenden Momentes.
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Dieses Gegenmoment ist für das Steuergefühlt des Piloten ungünstig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren
Hilfe der Pilot, insbesondere bei Einleitung eines Kurvenfluges, von Überlegungen
bezüglich der Größe der notwendigen Korrekturen der Steuerausschläge, im Hinblick
auf das sich ausbildende Gegenmoment, entlastet und ein einwandfreier Übergang vom
Geradeausflug in den Kurvenflug ermöglicht wird.
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Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, dazu eine Einrichtung mit äußerst
einfachem Aufbau und äußerst einfacher bzw. sicherer Wirkungsweise zu schaffen.
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Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zur
Erzielung einer Verstellung des Seitenruders unabhängig von der Verstellung durch
die Seitenrudersteuerung ein Getriebe vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der
Querrudersteuerung
arbeitet und daß das Getriebe die von der Querrudersteuerung
eingeleitete Steuerbewegung reduziert auf die Seitenrudersteuerung überträgt bzw.
einer bereits eingeleiteten Seitenruderbewegung überlagert.
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in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Getriebe
ein Viergelenkgetriebe mit angekoppeltem çweischlag für den Eingriff in die Seitenrudersteuerung
vorgesehen ist, daß das Getriebe insgesamt um eine feststehende Hauptgelenkachse
schwenkbar ist, daß das Getriebe eine für die Steuerung des Querruders bzw. die
Steuerung des Seitenruders gemeinsame Koppelachse aufweist, daß die Koppelachse
über die Zweischlagglieder den Ausgang zur Seitenrudersteuerung bildet, und daß
wechselweise ober in Überlagerung einerseits für die Querruderverstellung die Hauptgelenkachse
mit der Gelenkachse (für Hebel B bzw. A) und andererseits für die Seitenruderverstellung
die Hauptgelenkachse mit der Gelenkachse (für Hebel C bzw. D) die festen Gestellpunkte
des Viergelenkgetriebes bildet.
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Mit der Erfindung wird erreicht, daß bei Einleitung des Kurvenfluges
bzw. solange die Ruder in Ausschlagstellung sind, der Verstellung der Querruder
selbsttätig eine Ausschlagbewegunq des Seitenruders zugeordnet bzw. dem vom Piloten
eingestellten Seitenruderausschlag überlagert wird. Daraus resultiert eine wesentliche
Reduktion des um die Gierachse auftretenden Giermomentes.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 in schematisierter, perspektivischer Darstellung
ein Hebel-Koppelgetriebe in Verbindung mit'Teilen der Ruderverstellglieder und Fig.
1a bzw. 1b schematisiert die geometrischen Bewegungsverhältnisse des Getriebes.
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In Fig. 1 ist in die Quer- bzw. Seitenrudersteuerung ein Koppelgetriebe
in Form eines Viergelenkgetriebes 2, in Verbindung mit einem daran anschließenden,
den Ausgang zum Seitenruder bildenden Zweischlag 3, eingesetzt.
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Das Viergelenkgetriebe ist gebildet durch die Hebel A, B bzw.
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C, D, wobei die Koppelung der Hebel A, B über die Achse 4, der Hebel
C, D über die Achse 6, der Hebel C, A über die Achse 7' und der Hebel D, B über
die Achse 5 vorgenommen ist.
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Die Seitenrudersteuerung weist die vom Piloten zu betätigenden Fußpedale
10 auf, die beidseitig an den Enden eines Trägerteiles 11 befestigt sind, wobei
das Trägerteil 11 drehfest mit einer Steuerwelle 7 verbunden ist. Die Welle 7 nimmt
frei drehbar eine Seilscheibe 15 auf, über deren Umfang in einer entsprechenden
Nut ein Steuerseil 16 geführt ist. Die beiden Enden 17 bzw. 18 des Steuerseiles
16 bzw. hier nicht dargestellte Umlenk- und Übertragungsglieder, stehen mit dem
hier
ebenfalls nicht dargestellten Seitenruder in trieblicher Verbindung.
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Die Welle 7 ist identisch mit der Hauptgelenkachse des Viergelenkgetriebes
A, B, C, D. Der die Hauptgelenkachse bildende Abschnitt der Welle 7 ist hier zur
Unterscheidung mit 7, bezeichnet. Mit seinem einen Ende greift der Gelenkhebel A
drehfest an der Hauptgelenkachse 7' an. Ferner greift auch der Gelenkhebel C an
der Hauptgelenkachse 7' an, jedoch ist dieser Hebel frei schwenkbar um die Achse
7'. Der Gelenkhebel C ist mit dem Gelenkhebel D über die Gelenkachse 6 und der Gelenkhebel
A über die Gelenkachse 4 mit dem Gelenkhebel B in trieblicher Verbindung. Ferner
schließen die beiden Gelenkhebel D bzw. B gemeinsam und frei schwenkbar an die Gelenkachse
5 an, die der Hauptgelenkachse 7' des Viergelenkgetriebes diagonal gegenüberliegend
angeordnet ist. Die Gelenkachse 5 trägt ferner frei schwenkbar den Zweischlaghebel
E, dessen freies Ende über die Achse 20 an der Seilscheibe 15 angreift. Die Achse
20 steht dabei in einem Abstand s von der Hauptgelenkachse 7', wobei der Abstand
s die Größe der Untersetzung der vom Querruder über die Achse 6 und den Hebel D,
sowie über die Achse 5 und den Zweischlaghebel E eingeleitete Bewegung des Seitenruders
bestimmt.
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Die Seilscheibe 15 bildet somit in Verbindung mit der Achse 20 im
Abstand s von der Hauptgelenkachse 7' das zweite Glied des Zweischlages 3.
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Das Gelenkviereck A, B, C, D ist insgesamt um die Hauptgelenkachse
7' frei schwenkbar vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Bei
einer Seitenruderverstellung wird ausgehend von den Fußpedalen 10 die Achse 7 bzw.
die Hauptgelenkachse 7' des Viergelenkgetriebes gedreht und dadurch der Gelenkhebel
A verschwenkt. Mit dieser Bewegung schwenkt über den Gelenkhebel B und die Gelenkachse
5 auch der Hebel D um seine Gelenkachse 6.
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Über den Abgriff an der Achse 5 und den daran angreifenden Zweischlaghebel
E, sowie die Achse 20 an der Seilscheibe 15, wird die Verstellung über die Steuerseilenden
17 bzw. 18 auf das Seitenruder übertragen. Die Gelenkachse 6 kann dabei in Ruhe
gehalten werden, so daß eine Seitenruderbewegung ohne Koppelung mit einer Querruderbewegung
auf das Seitenruder übertragbar ist.
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Kinematisch betrachtet, wird - wie die Fig. 1b erkennen läßt -bei
der beschriebenen Getriebebewegung der Hebel C zum Gestell, d. h. die Achse 6 ist
als feststehend zu betrachten, wobei der Hebel D um die Achse 6 schwenkt. Das Querrudergestänge
ist dabei, ausgehend von der Achse 6, zumindest nahezu von Rückwirkungskräften frei.
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Bei einer Querruderverstellung wird, ausgehend vom Betätigungsorgan
22, die Gelenkachse 6 um die feststehende Hauptgelenkachse 7' geschwenkt. Mit dieser
Verschwenkung wird die eingeleitete Querruderverstellung in eine Schwenkbewegung
der Achse 5 umgesetzt. Über das Rudergestänge 23 wird das Querruder verstellt.
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Gleichzeitig wird mit der Verstellung der Querruder über die Achse
5 und den Zweischlag 3, sowie über die Seilscheibe 15 und das Steuerseil 16, das
Seitenruder bewegt. Diese Bewean4 des Seitenruders ist gegenüber dem Querruderausschlag
in Abhängigkeit vom Abstand s der Achse 20 den der Seilscheibe 16 von der Hauptgelenkachse
7' stark untersetzt, d. h., daß einem Querruderausschlag ein weit geringerer Ausschlag
des Seitenruders zugeordnet ist.
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Kinematisch betrachtet, wird - wie bei Fig. la erkennbar - bei der
beschriebenen Getriebebewegung der Hebel A zum Gestell des Viergelenkgetriebes und
der Hebel D bzw. die Achse 5 schwenkt um die Hauptgelenkachse 7'. Die Querruderbewegung
wird gleichzeitig über den Hebel E und die Seilscheibe 15, wie bereits beschrieben,
untersetzt auf das Seitenruder übertragen.
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Bei gleichzeitiger Betätigung von Quer- und Seitenruder (gleichläufig
oderrgegenläufig), überträgt sowohl der Gelenkhebel B für die Seitenruderverstellung
als auch der Gelenkhebel D für die Querruderverstellung seine Bewegung in Überlagerung
auf die Gelenkachse -5 und damit über den Hebel E auf die Seilscheibe 15 und das
Steuerseil 16 auf das Seitenruder.
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Bei getrennter Ruderbetätigung beeinlußt demnach die -Querrudersteuerung
das Seitenruder im Sinne eines bestimmten gegenüber der Querruderbewegung untersetzten
Bewegung. Aus einer gleichzeitigen Betätigung der Querruder und des Seitenruders
resultiert
ein Seitenruderausschlag, eingeleitet durch das Steuerorgan 10 in Überlagerung von
einer bereits eingeleiteten Seitenruderbewegung in Abhängigkeit von der Verstellung
des Querruders.
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Als Ausschlag des Seitenruders in Abhängigkeit von der maximalen Querruderverstellung
ist für das Ausführungsbeispiel ein Ausschlag von 4 bis 60-Seitenruderausschlag
vorgesehen.
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