DE3208924A1

DE3208924A1 - Toy aircraft

Info

Publication number: DE3208924A1
Application number: DE19823208924
Authority: DE
Inventors: Ernst 8500 Nürnberg Schreiner
Original assignee: HOJER KLAUS
Current assignee: HOJER KLAUS
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-09-22

Abstract

The invention is based on a toy aircraft in which, as a result of a change (corresponding to the air speed) of the pivoting position of an elevator (6) which is articulated on the fuselage such that it can be pivoted about an axis which runs approximately transversely with respect to the aircraft longitudinal direction and lies horizontally when the aircraft is arranged horizontally, the flying characteristic of the toy aircraft can be matched either to the high launch speed or to a lower gliding speed. The end positions of the elevator are limited by stops and its articulation axis (8) is located on the fuselage underneath the centre of gravity of the elevator. In this case, the articulation axis (7) is furthermore arranged behind the centre of pressure (9) of the air (13) flowing over the elevator (6). The mass of the elevator and the restoring force of a spring (11) which acts on the elevator are matched to one another and to the normal catapult-launch speed such that, during a catapult launch, the elevator pivots about the articulation axis (7) to the rear as far as the end stop, against the spring effect, because of its inertia. In this case, the air flows against the lower surface (15) of the elevator. During slow gliding flight, on the other hand, the elevator is arranged to be aerodynamically neutral at least to the extent that it can no longer be pivoted about its articulation axis (7) against the spring effect (11). <IMAGE>

Description

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PATENTANWALT Telefon 5-.-Ni (09 11) 5PATENT Attorney Telephone 5 -.- Ni (09 11) 5

zügel. Vertreter beim Europ. Patentamt Ureins. Representative at the Europ. Patent Office U

European Patent AttorneyEuropean patent attorney

05.03.198205.03.1982

R/peR / pe

Herr Ernst SCHREINERMr. Ernst SCHREINER

Kasseler Straße 65, 8500 NürnbergKasseler Strasse 65, 8500 Nuremberg

"Spielflugzeug""Toy plane"

Die Erfindung betrifft ein Spielflui^zeu^ gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Spinlflupzeug ist aus der US-PS 25 Θ8 941 bekannt. Beim Katapultstart verschwenkt sich das Höhenruder aufgrund der hierbei mit huher Geschwindigkeit an ihm und dem Seitenleitwerk vorbeis trürnenden Luft gegen die Federwirkung um die Anlenkachse. Das Höhenruder nimmt einen solchen Winkel zur Längsachse des Spielflugzeuges ein, daß dieses etwa senkrecht nach oben steigt. Mit der Verringerung der Fluggeschwindigkeit wird der aerodynamische Auftrieb am Höhenleitwerk entsprechend geringer, so daß die Federanordnung es in die Lage für langsamen Gleitflug ziehen kann. Die aerodynamische Gestaltung des Höhenruders birgt aber während des Gleitfluges die Gefahr in sich, daß durch Erhöhung der Geschwindigkeit der anströmenden Luft, dies kann z. B. durch Windböen geschehen, der Anstellwinkel des Höhenruders durch die dann auftretenden höheren aerodynamischen Kräfte verändert .wirdThe invention relates to a Spielflui ^ zeu ^ according to the preamble of claim 1. Such a spin-plunger is from US-PS 25 Θ8 941 known. When the catapult takes off, it swings Elevator due to the air gushing past him and the vertical stabilizer at high speed against the Spring action around the pivot axis. The elevator takes you such an angle to the longitudinal axis of the toy airplane that this rises approximately vertically upwards. As the airspeed decreases, the aerodynamic lift increases Tailplane correspondingly lower so that the spring assembly can pull it into position for slow gliding. The aerodynamic However, the design of the elevator carries the risk during gliding that by increasing the speed the incoming air, this can be, for. B. happen by gusts of wind, the angle of attack of the elevator through the then occurring higher aerodynamic forces changed .will

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mit der Konsequenz, daß die Nase des SpielflugzDuges entsprechend nach unten gedrückt wird. Dadurch steigt die Geschwindigkeit des Flugzeuges, da der Anstellwinkel der Flügel des Flugzeuges geringer ist als der Anstellwinkel während des Gleitfluges. Hierdurch ergibt sich wiederum eine Verringerung des Auftriebes der Flugzeugflügel. Das Flugzeug gewinnt durch Höhenverlust an kinetischer Energie, wird also schneller. Diese höhere Geschwindigkeit des EpLeIflugzeuges hat ein Ansteigen der aerodynamischen Kräfte auf das Höhenruder zur Folge, die Steuerwirkung nimmt zu und das Flugzeug sinkt also schneller als während des Gleitfluges. Gleitwinkel und Flugdauer des Spielflugzeuges können somit nachteilig beeinflußt werden.with the consequence that the nose of the SpielflugzDuges accordingly is pressed down. This increases the speed of the aircraft, as does the angle of attack of the wings of the aircraft is less than the angle of attack during gliding. This in turn results in a reduction the lift of the aircraft wings. The plane wins by loss of kinetic energy in altitude, so it becomes faster. This higher speed of the EpLeI aircraft The result is an increase in the aerodynamic forces on the elevator, the control effect increases and the aircraft So sinks faster than during gliding. The glide angle and flight time of the toy airplane can thus be adversely affected will.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spielflugzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß ein stabiler und sicherer Gleitflug auch unter ungünstigen Umständen, z.B. beim Auftrieb von Windböen, gewährleistet ist.The object of the invention is to provide a toy airplane to improve according to the preamble of claim 1 to the effect that a stable and safe gliding flight even under in unfavorable circumstances, e.g. when gusts of wind blow up, is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen, ausgehend vom überbegriff des Anspruches 1, die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1. Die Erfindung geht zwar von der Verschwenkung des Höhenruders gemäß dem Oberbegriff aus. Ihr liegt aber die Erkenntnis zugrunde, daß die Verschwenkung des Höhenruders in die Position für schnelle Startgeschwindigkeit nicht durch den aerodynamischen Auftrieb des Höhenruders, sondern durch die Trägheitskraft erreicht werden soll, indem durch die starke Beschleunigung des Katapultstartes das Höhenruder aufgrund seiner Massenträgheit um die Anlenkachse nach hinten schwenkt. In dieser Position steht es schräg zur anströmenden Luft, so daß durch den dann gegebenen Auftrieb am Höhenruder dieses zum einen zunächst in der vorgenannten Position gehalten und zum an deren während dieses Steigfluges vermieden wird, daß das Spielflugzeug einen Looping macht. Bei der Verlangsarnung der Fluggeschwindigkeit während des Steigfluges wird eine bestimmte Ge-To solve this problem, starting from the umbrella term of claim 1, the features of the characterizing part of claim 1. The invention is based on the pivoting of the Elevator according to the generic term. But it is based on the knowledge that the pivoting of the elevator into the position for fast take-off speed not by the aerodynamic lift of the elevator, but by the inertial force should be achieved by through the strong Acceleration of the catapult start, the elevator swivels backwards around the articulation axis due to its inertia. In this position it is at an angle to the incoming air, so that by the then given lift on the elevator this to the one initially held in the aforementioned position and to which it is avoided during this climb that the toy plane makes a loop. When the airspeed is slowed down during the climb, a certain

schwindigkeitsgrenze erreicht, bei der die Rückholkraft der Federanordnung größer wird als die Auftriebskraft der anströmenden Luft. Das Höhenruder wird dann durch die Federanordnung in die Position für langsamen Gleitflug verschwenkt. Die Größe dieser Geschwindigkeit kann durch die Federwerte (insbesondere die Federkonstante) und die Flligzeugkonstruktion bestimmt werden. Die Trägheitskraft hat zwar das vorgenannte Verschwenken des Höhenruders in die Position für hohe Startgeschwindigkeit erlaubt. Aufgrund der im wesentlichen aerodynamischen Neutralität des Höhenruders ist aber gewährleistet, daß nach dem Umschwenken in die Position für Gleitflug sich das Höhenruder auch bei ungünstigen Umständen nicht gegen die Wirkung der Feder um die Anlenkachse verschwenken kann. ■ Es hat also aufgrund seiner im wesentlichen aerodynamischen Neutralität auf das Spielflugzeug nicht den ungünstigen Einfluß, wie es vorstehend zum Spielflugzeug nach der US-PS 25 88 941 geschildert ist. Hierbei ist es wichtig, daß sich die Dreh- oder Anlenkachse des Höhenruders hinter dem Druckpunkt der anströmenden Luft befindet (Richtungsbezeichnungen wie "hinter", "oben" usw. sind immer auf das horizontal gedachte Spielflugzeug bezogen). Der "Druckpunkt" ist der fiktive Punkt, in dem die Kraft der anströmenden Luft vereinigt gedacht werden kann. Aufgrund der auftretenden Luftwirbelungen liegt er zwischen der Mitte und der Vorderkante des Höhenruders. Ist das Höhenruder aufgrund seiner Massenträgheit beim Start in die erläuterte Lage geschwenkt worden, so wirken die anströmende Luft und die dann aufgrund der Schräglage des Höhenruders an ihm angreifende Auftriebskraft zusammen und erzeugen ein relativ hohes Drehmoment um die Anlenkachse. Damit ist während der ersten "schnellen" Phase des S-teigfluges gesichert, daß das Höhenruder diese Position auch beibehält. Von dem Moment aber, in dem aufgrund" der nachlassenden Fluggeschwindigkeit, die Federkraft ein Rückschwenkenpes Höhenruders um einen auch nur geringen Winkelbetrag bewirkt, hat dies eine entsprechende Verringerung der Andruckkraftspeed limit reached at which the return force of the spring arrangement is greater than the buoyancy of the incoming air. The elevator is then pivoted to the slow glide position by the spring assembly. The size of this speed can be determined by the spring values (especially the spring constant) and the aircraft construction. The force of inertia allowed the aforementioned pivoting of the elevator into the position for high take-off speed. Due to the essentially aerodynamic neutrality of the elevator, however, it is ensured that after swiveling into the position for gliding, the elevator cannot pivot about the pivot axis against the action of the spring, even under unfavorable circumstances. ■ Because of its essentially aerodynamic neutrality, it does not have the unfavorable influence on the toy airplane, as described above for the toy airplane according to US Pat. No. 2,588,941. It is important that the rotation or articulation axis of the elevator behind the pressure point of the incoming air is (Directional words such as "behind", "upper", etc. are always relative to the horizontal plane imaginary game). The "pressure point" is the fictional point at which the force of the incoming air can be thought of as being united. Because of the air turbulence that occurs, it lies between the center and the leading edge of the elevator. If the elevator has been swiveled into the position explained due to its inertia at the start, the incoming air and the lift force then acting on it due to the inclined position of the elevator act together and generate a relatively high torque around the pivot axis. This ensures that the elevator maintains this position during the first "fast" phase of the S-pitch flight. From the moment, however, when the spring force causes the elevator to pivot back by even a small angular amount due to the decreasing airspeed, this has a corresponding reduction in the pressure force

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der Luft und des Auftriebes und damit ein weiteres Verschwenken aufgrund der Federkraft zur Folge, so daß dann das Umschwenken in dia Position für Gleitflug schnell bzw. ruckartig geschieht.the air and the buoyancy and thus a further pivoting due to the spring force, so that the swiveling into the position for gliding flight quickly resp. happens suddenly.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen , sowie der nachfolgenden Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt: Further advantages and features of the invention are set out in the subclaims , as well as the following description and the associated drawing of an exemplary embodiment according to the invention. In the drawing shows:

Fig. 1: ein nach der Erfindung ausgebildetes Spielflugzeug in der Seitenansicht im Steigflug,Fig. 1: a toy airplane designed according to the invention in the side view in the climb,

Fig. 2: die Draufsicht auf das Heck des Flugzeuges nach Anspruch 1,Fig. 2: the top view of the tail of the aircraft according to claim 1,

Fig. 3: eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Federanordnung.Fig. 3: a further embodiment of the Spring arrangement.

Fig. 1 zeigt das Spielflugzeug beim Katapultstart senkrecht nach oben, hier in Pfeilrichtung 1. Am Flugzeugrumpf 2 befindet sich ein Haken 3 für das Einhängen der Gummischnur. Die Tragflächen des Spielflugzeuges sind mit 4, sein Seitenruder mit 5 und sein Höhenruder (auch Höhenleitwerk genannt) mit 6 beziffert.Fig. 1 shows the toy airplane at the catapult launch vertically upwards, here in the direction of arrow 1. Located on the fuselage 2 a hook 3 for hanging the rubber cord. The wings of the toy plane are 4, its rudder numbered with 5 and its elevator (also called horizontal stabilizer) with 6.

Das Höhenruder 6 ist um eine waagerecht und quer zur Flugzeuglängsrichtung verlaufende Achse 7 am Seitenruder 5 angelenkt. Die Anlenkstelle kann durch einen Zapfen 8 gebildet sein. Diese Anlenkstelle ist unterhalb des Massenschwerpunktes des Höhenruders gelegen. Da sich der Begriff "unterhalb" auf die horizontale Lage des Spielflugzeuges bezieht, liegt der Anlenkpunkt 7 in Fig.1 links vom Höhenruder. Er befindet sich ferner hinter dem Druckpunkt 9 des Höhenruders. Zwischen einem Widerlager 10 des Seitenruders und dem rückwärtigen Ende 6' des Höhenruders ist eine Schraubenfeder 11 eingespannt,The elevator 6 is horizontal and transverse to the longitudinal direction of the aircraft extending axis 7 hinged to the rudder 5. The articulation point can be formed by a pin 8 be. This articulation point is located below the center of mass of the elevator. Since the term "below" relates to the horizontal position of the toy airplane, the articulation point 7 in Figure 1 is to the left of the elevator. He is located further behind the pressure point 9 of the elevator. Between an abutment 10 of the rudder and the rear At the end of 6 'of the elevator a helical spring 11 is clamped,

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die bestrebt ist, das Höhenruder gegen eine Anschlagkante 12 des Seitenruders zu drücken, d. h. in die mit durchgezogenen Strichen dargestellte Lage. Dies ist die Position für Gleitflug mit niedriger Geschwindigkeit. Es ist ersichtlich, daß das Höhenruder in dieser Position keinen Auftrieb im Hinblick auf die in Richtung des Pfeilen 13 anströmende Luft hat. Hierauf wird nachstehend noch näher eingegangen. Nit dem Katapultstart dieses Spielflugzuuges in Pfeilrichtung 1 schwenkt das Höhenruder aufgrund seiner Massenträgheit um die Achse 7 in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Lage, bis es an der Anschlagkante 14 des Seitenruders 5 zur Anlage kommt. Dabei wird die Feder 11 zusammengedrückt (aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung ist dies in Fig. 1 nicht gesondert dargestellt). In dirjser Position drückt die Luft 13 gegen die Unterseite IS des Höhenruders. Zugleich'bildet sich an der Oberseite 16 des Höhenruders ein Auftrieb. Beide Kräfte genügen, um bei entsprechend hoher Geschwindigkeit des Spielflugzeuges das Höhenruder in der gestrichelten Position in der gezeichneten Schräglage zum Luftstrom 13 zu halten. Es wird also ein Drehmoment um die Achse 7 gebildet, das durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Sinkt die Fluggeschwindigkeit, so werden die Luftandruck- bzw. -auf triebsk'räf te geringer. Dies hat eine Verringerung des Drehmomentes 7 und damit ein Schwenken des Höhenruders durch die Feder 11 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 7 zur Folge, bis es wieder die mit vollen Linien dargestellte Position einnimmt.which endeavors to keep the elevator against a stop edge Press 12 of the rudder, d. H. in the solid ones Line shown position. This is the position for low-speed gliding. It can be seen that the elevator in this position does not have any lift with regard to the air flowing in the direction of the arrows 13 Has. This is discussed in more detail below. With the catapult start of this play flight in the direction of arrow 1 the elevator pivots due to its inertia about the axis 7 into that shown in Fig. 1 with dashed lines Position until it comes to rest on the stop edge 14 of the rudder 5. The spring 11 is compressed (from To simplify the drawing, this is shown in FIG. 1 not shown separately). In your position, the air 13 presses against the underside IS of the elevator. Simultaneously 'educates There is a lift at the top 16 of the elevator. Both forces are sufficient to operate at a correspondingly high speed of the toy airplane the elevator in the dashed line To hold the position in the drawn inclined position to the air flow 13. A torque is thus generated around the axis 7, which is indicated by the arrow 17. If the airspeed falls, the air pressure or uplift forces are lower. This has a reduction in the torque 7 and thus a pivoting of the elevator by the spring 11 in the counterclockwise direction around the axis 7 until it resumes the position shown with full lines.

Diese Umkippgeschwindigkeit entspricht bevorzugt der Gleitgeschwindigkeit. This overturning speed preferably corresponds to the sliding speed.

Wie bereits, erwähnt, ist die Federkraft entsprechend abzustimmen und zwar zunächst für das Bewegen des Höhenruders in die gestrichelte Position derart, daß die Masse des Höhenruders bei der üblichen Katapultstartgeschwindigkeit diese Bewegung durchführen kann, andererseits aber, daß die Feder das Höhenruder bei Gleitflug in der vorgezeichneten Lage hält. Hierzu ist entweder das Höhenruder in dieser Lage völlig aerodynamisch neutral. Dies kann gemäß der Zeichnung dadurch ge-As already mentioned, the spring force must be adjusted accordingly namely first for moving the elevator in the dashed position in such a way that the mass of the elevator can perform this movement at the usual catapult launch speed, but on the other hand that the spring Holds the elevator in the indicated position when gliding. Either the elevator is completely aerodynamic in this position neutral. This can be done according to the drawing

schehen, daB das Höhenruder im Querschnitt ein schmales Rechteck ist. Es könnte aber auch anders geformt sein, z.B. von seiner Mittsl&ene aus nach beiden Seiten (oben und unten) hin die gleiche Form aufweisen. Eine gewisse aerodynamische Ausbildung im Sinne eines gewissen Auftriebes wäre unter Umständen möglich, sofern die Kraft der Feuer so groß ist, daß auch bei ungünstigen Umständen sich das Höhenruder während des Gleitfluges nicht im Uhrzeigersinn (bezogen auf Fig.1) verschwenken kann.make sure that the elevator has a narrow cross-section Rectangle is. But it could also be shaped differently, e.g. from its middle to both sides (above and below) have the same shape. A certain aerodynamic Training in the sense of a certain buoyancy would be possible under certain circumstances, provided the power of fire is so large that even under unfavorable circumstances the elevator does not move clockwise during gliding on Fig.1) can pivot.

Um die Luftandruck- und -auftriebskräfte möglichst groß zu gestalten, empfiehlt es sich, die Anlenkachse 7 möglichst weit hinter dem Druckpunkt 9 anzuordnen. Je größer der Abstand a zwischen Anlenkachse 7 und dem in der Ebene des Höhenruders gedachten Massenschwerpunkt des Höhenruders ist, desto größer wird das Drehmoment 17. Auf jeden Fall muß die Auslösekraft der Feder für das Bewegen des Höhenruders von der gestrichelten in die voll dargestellte Lage größer sein als die Haltekraft der Feder, welche verhüten muß, daß das Höhenruder von der voll ausgezogenen Position in die gestrichelte Lage kommen kann.In order to increase the air pressure and lift forces as much as possible design, it is advisable to arrange the pivot axis 7 as far as possible behind the pressure point 9. The greater the distance a is between the pivot axis 7 and the center of gravity of the elevator imagined in the plane of the elevator, the greater the torque 17. In any case, the release force of the spring for moving the elevator from the dashed in the fully shown position must be greater than the holding force of the spring, which must prevent the Elevator can move from the fully extended position to the dashed position.

Das Höhenruder ist mittel zweier Stege 18, die links und rechts des Seitenruders 5 verlaufen am Zapfen 8 angelenkt. An der Vorderkante des Höhenruders ist ein Schlitz 19 vorgesehen, der den Bereich 5' des Höhenruders gleitend umgreift. Die hinter dem Schlitz 19 gelegene Kante 20 des Höhenruders kommt zum Anschlag an die Gegenkante 12 und 14 des Seitenruders (siehe oben).The elevator is hinged to the pin 8 by means of two webs 18 which run to the left and right of the rudder 5. At the leading edge of the elevator, a slot 19 is provided which slidably encompasses the area 5 'of the elevator. The edge 20 of the elevator located behind the slot 19 comes to a stop on the opposite edge 12 and 14 of the Rudder (see above).

Die Feder könnte auch anders ausgebildet und gelagert sein, als in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt. Z.B. ist es möglich, sie als sogenannte Spiralfeder oder Drehfeder auszugestalten. Dabei kann sie z.B. den Zapfen 8 umgeben und mit einem ihrer Enden am Höhenruder und mit dem anderen ihrer Enden am Seitenruder befestigt sein (Fig. 3).The spring could also be designed and mounted differently than shown in this embodiment. E.g. it is possible to design them as a so-called spiral spring or torsion spring. It can, for example, surround the pin 8 and be attached with one of its ends to the elevator and with the other of its ends to the rudder (Fig. 3).

Claims

Becthovenslraße 10Becthovenslraße 10

PATENT ADVOCATE leleion Sd.-No. (0911) 595015

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zugci. Representative at the Europ. Patent Office _{| clcx} . _{οό κ} _ΪΜ _{pJ (rj d}

European Patent Attorney 0 5.03.1982

R / Schl

Mr. Ernst SCHREINER
Kasselerstraße 65, 8500 Nuremberg

Patent and protection claims

Toy aircraft in which the flight behavior of the toy aircraft is adapted to its high take-off speed or its low gliding speed by a change in the pivot position on the fuselage that can be pivoted about an elevator that runs approximately transversely to the longitudinal direction of the aircraft and is horizontally positioned when the aircraft is horizontally arranged, with a spring arrangement is provided, which moves the elevator from the position for high start velocity in the position for low sliding speed with appropriate speed reduction, with both end positions of the elevator is limited by stops, and wherein the articulation axis of the elevator is located at the fuselage below the center of gravity of the elevator, characterized in that that the articulation axis (7) is located behind the pressure point C93 of the air (13) flowing onto the elevator (6), that the mass of the elevator and the return force of the spring (11) are so on one another and are matched to the usual catapult launch speed that the elevator due to its inertia during the catapult launch

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against the spring action around the pivot axis (7) to the rear until the end stop (14) pivots, in this position the level of the elevator is inclined to the incoming flow Air (13) runs and this turns its lower surface (15) and that the elevator is in the position for slow Gliding is at least aerodynamically neutral to the extent that it is not against the effect during gliding the spring arrangement (11) can pivot about the articulation axis (7).

2. Toy aircraft according to claim 1, characterized in that that the pivot axis (7) is as far as possible behind the pressure point (9).

3. toy airplane according to claim 1 or 2, characterized in that that the elevator has an aerodynamically completely neutral cross section.

4. toy airplane according to claim 3, characterized in that that the elevator is completely the same in cross section on both sides of its center plane.

5. toy airplane according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the elevator (6) has webs (-1B) extending perpendicular to its center plane, which engage around the rudder (5) and are articulated to a pin (8) or the like penetrating the rudder.

6. toy airplane according to one of claims 1 to 5, characterized

characterized in that the spring (11) is designed as a helical spring is and is supported between the elevator (6) and an abutment (10) of the rudder.

7. toy airplane according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the spring is designed as a spiral, nrfeft ^ torsion spring and engages with one end on the elevator and with its other end on the rudder.

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