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Beschreibung
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Verfahren für das automatische schnelle Herbeiführen des Bodenkontaktes
von Flugzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das automatische schnelle
Herbeiführen des Bodenkontaktes aller Fahrwerkteile - Bug/Spornrad, Hauptfahrwerk
- von Flugzeugen, die keine Dreipunktlandung durchführen, zum schnellen Einsatz
der Bremsen und/oder Bremshilfen des Flugzeuges sowie eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Bei modernen Hochleistungsflugzeugen in der militärischen Verwendung,
ebenso aber auch bei allen anderen modernen Flugzeugen werden die Landungen des
Flugzeuges auf den Rädern des ausgefahrenen Fahrwerkes vollzogen. Der Flugzeugführer
führt die Landung in aller Regel durch, in dem zunächst auf das Hauptfahrwerk aufgesetzt
wird und nach einer gewissen Rollstrecke auch das Bugfahrwerk in Bodenkontakt gelangt.
Die Ausrollstrecke, welche vom Flugzeug benötigt wird, bestimmt sich u.a. auch danach,
wie rasch die Bremsen und Bremshilfen des Flugzeuges eingesetzt werden können. Hier
nun entsteht eine widersprüchliche Situation, da einerseits so früh wie möglich
die volle Bremsleistung aufgebracht werden sollte, damit die Ausrollstrecke kurzgehalten
werden kann, andererseits aber ein zu frühes Gebrauchen der Bremsen oder Bremshilfen
unweigerlich zum Verlust der Kontrolle über das Flugzeug führen müßte, mithin die
Gefahr eines Unfalls sehr groß wird.
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Um hier dem Piloten beim Landevorgang unnötige Risiken abzunehmen,
sehen moderne Fahrwerke vor, daß Endschalter an den Fahrwerken betätigt sein müssen,
damit der Flugzeugführer überhaupt die Bremsen betätigen kann. Diese Fahrwerksschalter
sind so angeordnet, daß nach einem bestimmten Weg der Stoßdämpfer des Fahrwerkes
die Schalter geschlossen werden und den Betätigungsschaltkreis für die Bremsen und
Bremshilfen freigeben. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, daß der Flugzeugführer
die Bremsen und Bremshilfen erst dann aktivieren kann, wenn eine ausreichend große
Sicherheit gegen unbeherrschbare Bewegungen des Flugzeuges im Rollvorgang gegeben
ist.
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Aus Vorstehendem wird klar, daß die Bremsen und Bremshilfen insgesamt
erst einsetzbar sind, wenn sämtliche Fahrwerksteile, d.h. sowohl Hauptfahrwerk als
auch Bug oder Spornfahrwerk Bodenkontakt in ausreichendem Maße haben.
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In der Figur 1 ist in einem Diagramm dargestellt, welche Zeit nach
dem Aufsetzen des Hauptfahrwerks noch vergeht, wenn, wie es Stand der Technik ist,
mit dem Einsatz der vollen Bremswirkung abgewartet werden muß, bis auch das Bugfahrwerk
Bodenkontakt hat. Aus dem Diagramm wird ersichtlich, daß zwischen Bodenkontakt des
Hauptfahrwerks und Bodenkontakt des Bugfahrwerks mehrere Sekunden vergehen können.
Diese Zeit bedeutet nichts anderes wie zurückgelegter Rollweg des Flugzeuges auf
der Landepiste, ohne daß wirkungsvolle Maßnahmen zum Begrenzen der benötigten Auslaufstrecke
eingeleitet werden. Bei modernen Hochleistungsflugzeugen, welche mit Geschwindigkeiten
von 180 km/h und mehr aufsetzen, bedeutet eine Rollzeit von drei Sekunden eine ungenutzte
Rollstrecke von ca. 150 m.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung dazu
anzugeben, mit der ohne die Notwendigkeit des Eingreifens des Flugzeugführers automatisch
schnellstmöglich der Bodenkontakt aller Fahrwerkteile herstellbar ist, damit die
volle Bremsleistung aufgebracht werden kann und somit die erforderliche Rollstrecke
spürbar ver-
ringert werden kann.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß eine gesteuerte Abrichtung des
Flugzeuges auf das noch nicht aufgesetzte Fahrwerksteil erfolgt, das hierzu sensoriell
die Flugzustandsdaten, Nick- und Gierbewegung des Flugzeuges und die relative Lage
der Fahrwerksteile zum Boden ermittelt werden, und daß die Fahrwerksbremsen und
sonstigen Bremshilfen des Hauptfahrwerks unter Einschaltung des Lenk- und Antiblockiersystems
automatisch derart betätigt werden, daß aufgrund der Reibkräfte am gebremsten Fahrwerk,
das noch nicht aufgesetzte Fahrwerksteil mit der höchstmöglichen Belastung hinsichtlich
der vorgegebenen Festigkeitsgrenzen des Fahrwerks aufgesetzt wird.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens findet sich in dem
Unteranspruch.
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Der ganz entscheidende Vorteil liegt darin, daß die Bremsen und Bremshilfen
des Flugzeuges zeitoptimal und unabhängig von der subjektiven Beurteilung des Flugzeugführers
und seines Reaktionsvermögens eingesetzt werden können.
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Der Einsatzpunkt der Bremsen, des Bremsfallschirmes, der Bremsraketen,
Schubumkehr und ähnlichem, die heute zum Teil alle erst beim Ausrollen betätigt
werden, kann auf den frühest möglichen Zeitpunkt vorverlegt werden, ohne daß es
zu einer Uberlastung der Rumpf struktur durch zu hartes Aufsetzen kommen kann. Zwar
ist auch bei heutigen Flugzeugen nicht auszuschließen, daß das Bugfahrwerk sehr
schnell nach dem Aufsetzen des Hauptfahrwerks aufsetzt, in diesem Fall spricht man
auch gern von einer harten Landung, allerdings ist dieser Fall,der mehr in den Unzulänglichkeiten
der Technik und des Flugzeugführers begründet ist, nicht vergleichbar mit der durch
sensorielle objektivierte Datenerfassung gesteuertenAbrichtung des Flugzeuges. Es
liegt auf der Hand, daß die modernen Hochleistungsflugzeuge mit ihren immensen Anforderungen
an
die körperliche und geistige Fähigkeit des Flugzeugführers so
ausgelegt sein müssen, daß der Flugzeugführer möglichst von allen Handlungen befreit
wird, welche durch sein subjektives Empfinden beeinträchtigt werden können.
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Dies gilt insbesondere für den nach wie vor schwierigen Moment der
Landung eines Flugzeuges. Der Flugzeugführer kann sich bei Einsatz der Erfindung
voll darauf konzentrieren, die Richtungsstabilität des Flugzeuges zu gewährleisten
und kann sicher sein, die Rollbahn nach kürzest möglicher Zeit verlassen zu können.
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Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert.
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Diese zeigen Figur 1 ein Diagramm für den Stand der Technik, Figur
2 das Diagramm beim Einsatz des Verfahrens, Figur 3 ein Blockschaltschild für eine
Einrichtung.
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Das auf den Stand der Technik bezogene Diagramm in Fig.1 sei nur zum
besseren Verständnis noch einmal kurz erläutert. Auf der Ordinate ist die Verzögerung
aufgetragen und auf der Abszisse die Zeit. Beginnend mit der Verzögerung Null stellt
sich als nächster Vorgang bei einer normalen Landung das Aufsetzen des Hauptfahrwerkes
ein.
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Nach einer gewissen Zeit wird das Hauptfahrwerk aufgrund des Zusammenpressens
des Stoßdämpfers des Hauptfahrwerkes so weit abgesunken sein, daß der Hauptfahrwerkschalter
betätigt wird. Etwa zu diesem Zeitpunkt setzt auch das Abrichten des Bugfahrwerkes
ein, so daß nach einer Zeit von etwa 1,5 bis 3 Sekunden oder auch länger alle Fahrwerksteile
auf dem Boden aufgesetzt sind.. Bei vielen Flugzeugen ist auch am Bugfahrwerk ein
Betätigungsschalter vorhanden, der ebenfalls geschlossen sein muß, bevor die volle
Bremsung eingeleitet werden kann. Wie auch immer, nach dem Aufsetzen aller Fahrwerksteile
kann die volle
Bremsung eingeleitet werden.
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Fig.2 zeigt das Diagramm für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Auch hier.ist auf der Ordinate wieder die Verzögerung und auf der Abszisse die Zeit
aufgetragen.
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Unmittelbar nach Aufsetzen des Hauptfahrwerks auf die Rollbahn wird,
wie noch anhand der Fig.3 näher zu erläutern ist, die Bremse des Hauptfahrwerks
so weit betätigt, daß aufgrund des sich nach den Radkräften einstellenden Drehmoments
das Bugfahrwerk in Kontakt mit der Rollbahn gedreht wird. Sobald dies geschehen
ist, kann die volle Bremsung mit allen zur Verfügung stehenden Mittel eingeleitet
werden.
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Die Dauer des Abrichtvorganges kann selbstverständlich wie das auch
bisher nach dem Stand der Technik bekannt ist, zusätzlich durch aerodynamische und
trägheitsmechanische Abrichtvorgänge weiter beschleunigt werden.
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In Fig.3 ist ein Blockschaltbild für den schematischen Aufbau einer
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Mit 10 ist ein Sensorblock
bezeichnet, der die erforder:ichen Zustandsdaten ermittelt. Neben diesen sensoriell
erfaßten Daten werden die anderen Flugzustandsdaten wie Geschwindigkeit, Anstellwinkel
und dergleichen in einem Block 11 für die Erfassung der Flugzustandsdaten ermittelt.
Selbstverständlich wird hier auf die an Bord moderner Hochleistungsflugzeuge ohnehin
vorhandenen Einrichtungen wie Staurohr, Anstellwinkelsonde und dergleichen zurückgegriffen.
Mit 12 ist ein Regel/Steuergerät bezeichnet, welches außerdem Daten von einem Lenk-
und Antiblockiersystem 13 zugeführt erhält und austauscht. Außerdem gelangen die
Daten des Regel- und Steuergerätes 12 zum Bremssystem 14,über welches die Bremse
15 des nicht dargestellten Hauptfahrwerkes des ebenfalls nicht dargestellten Flugzeuges
betätigt wird.
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Im Sensorblock 10 ist ein Sensor 16 für die Erfassung der Nickbewegung,
ein Sensor 17 für die Erfassung der Gierbewegung des Flugzeuges und ein Sensor 18
für die Erfassung der relativen Lage des gebremsten Fahrwerkes zum Boden enthalten.
Die für diese Sensoren eingesetzten Geräte sind allesamt aus dem Stand der Technik
bekannt. Hierbei handelt es sich um Kreiselgeräte, die dem Fachmann aus dem hier
in Frage stehenden Gebiet ohne weiteres geläufig sind.
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Auch diese Geräte befinden sich üblicherweise an Bord moderner Hochleistungsflugzeuge,
so daß lediglich ein Abgriff der vorhandenen Daten erforderlich ist. Auch die Erstellung
des Regel- und Steuergerätes 12, welches eine Kontrolle 19 für die Kontrolle der
Grenzwerte für Nick-und Gierbewegung enthält, bereitet dem Durchschnittsfachmann
keine Schwierigkeiten. Anhand der ihm vorgegebenen Kriterien muß er lediglich sicherstellen,
daß dem Bremssystem 14 dann ein Ausgangssignal zugeführt wird, wenn die voreingestellten
Werte erreicht werden.
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Der Abrichtvorgang ist nun dergestalt, daß die genaue Lage des Flugzeuges
hinsichtlich aller dafür relevanten Daten, d.h. u.a. sein Anstellwinkel, seine Geschwindigkeit,
sowie seine Bewegung um die hier relevanten Achsen, erfaßt werden. Außerdem werden
im Regel- und Steuergerät 12 die Daten des Lenk- und Antiblockiersystems 13 erfaßt,
so daß sichergestellt ist, daß etwa wegen der hohen Anlaufgeschwindigkeit der Räder
des Hauptfahrwerkes beim Bodenkontakt oder anderer ungünstiger Einflüsse, es keinesfalls
zum Blockieren der Räder während des Bremsvorganges kommenkann. Das Bremssystem
14 wird dabei über das Regel- und Steuergerät 12 so aktiviert, daß gerade derjenige
Bremsdruck erzeugt wird, der in Anbetracht der zuvor erwähnten Daten und hinsichtlich
der mechanischen Belastarkeit des noch aufzusetzenden Fahrwerkteils möglich ist.
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Obwohl die Erfindung in erster Linie auf Flugzeuge gerichtet ist,
welche zunächst mit dem Hauptfahrwerk aufsetzen und dann mit dem Bugfahrwerk, ist
es ohne weiteres einsichtig,
daß auch Flugzeuge sich die Erfindung
zunutze machen könne, welche mit Hauptfahrwerk und Spornrad ausgerüstet sind. Hier
kamm das System derart Anwendung finden, daß nach dem Aufsetzen des Hauptfahrwerkes
ein Uberschlagen des Flugzeuges oder Ausbrechen verhindert werden kann. Hierzu kann
eine Zusatzeinrichtung vorgesehen sein, die gerade soviel zulässigen Bremsdruck
erzeugt, daß ein Abhheben des Spornrades nach Aufsetzen vermieden wird.