DE3729690A1 - Vorrichtung zur ruderkraftsimulation in einem flugsimulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ruderkraft­ simulation in einem Flugsimulator.

Beim Fliegen eines Flugzeugs hängt die Höhenruderkraft von der Geschwindigkeit und Trimmlage des Flugzeugs bzw. Höhenruders ab. In einem Flugübungsgerät müssen diese Kräfte simuliert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zu schaffen, mit der sich die geschwindigkeits- und trimm­ lageabhängigen Kräfte auf das Höhenruder simulieren lassen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Ruder­ kraftsimulation gelöst, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand von Anspruch 2.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Diese zeigt in schematischer Darstellung eine drehbar und axial verschiebbar gelagerte Ruderachse 4, an deren Ende eine in Ruhelage im wesentlichen senkrecht dazu verlaufende, am anderen Ende bei 2 fest eingespannte Biegefeder 1 über ein Koppelgelenk 3 angelenkt ist.

Eine von einem ersten Elektromotor 5 antreibbare erste Gewindespindel 8 ist in einer ersten Spindelmutter 9 drehbar, welche vermittels eines die Gewindespindel 8 im Endbereich übergreifenden hutartigen Teils 21 über ein auf der Biege­ feder 1 verschieblich angebrachtes, den Festhaltepunkt der Biegefeder 1 bestimmendes Kugelgelenk 11 mit dieser verbunden ist. Um eine Verschiebung des Kugelgelenks 11 auf der Biegefeder 1 zu ermöglichen ist die gesamte Anordnung aus Motor 5, Gewindespindel 8, Spindelmutter 9, Verbindungsteil 21 und Kugelgelenk 11 um eine zu der von der Biegefeder 1 und der Gewindespindel 9 aufgespannten Ebene senkrechte Achse 22 schwenkbar. Der Schwenkbereich dieser Spindelanordnung liegt beiderseits einer Normalen zur unbelasteten Biegefeder 1.

Unterhalb der ersten Spindelmutter 9 und mit ihr um eine zur Achse 22 parallele Achse 23 schwenkbar verbunden liegt eine zweite Spindelmutter 10, in welcher sich eine zweite Gewindespindel 7, angetrieben durch einen zweiten Elektromo­ tor 6, dreht. In ähnlicher Weise wie beim ersten Spindeltrieb ist auch hier der Elektromotor 6 mit Gewindespindel 7 und Spindelmutter 10 um eine Achse 24 schwenkbar, die parallel zur Achse 22 verläuft.

Alternativ zu der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform könnte auch die zweite Spindelmutter 10 über ein dem Teil 21 ähnliches Teil mit dem Teil 21 gelenkig verbunden sein, wobei die dem Kugelgelenk 11 entsprechende Spitze dann an der ersten Spindelmutter 9 läge. Die zweite Gewindespindel 7 wäre dann entsprechend kürzer und würde den ersten Spindeltrieb nicht kreuzen. Mit einer solchen Anord­ nung wäre es dann möglich, beide Spindeltriebe auf gleicher Höhe, anstelle wie gezeigt übereinander, anzuordnen.

Die beiden Elektromotoren 5 und 6 werden über einen Rechner angesteuert.

Eine Verkürzung des Abstandes zwischen dem Kugelgelenk 11 und dem Elektromotor 5, durch Einschrauben der ersten Gewindespindel 8 in die Spindelmutter 9, bewirkt, daß die Biegefeder 1 in der Zeichnung nach links gebogen wird. Wenn sich das Kugelgelenk 11 dabei nicht gleichzeitig längs der Biegefeder 1 verschieben soll, muß gleichzeitig der Abstand zwischen der zweiten Spindelmutter 10 und dem zweiten Elektromotor 6 vergrößert werden, weil die zweite Gewinde­ spindel 7 ja gleichzeitig im Uhrzeigersinn verschwenkt wird.

Durch dieses Abbiegen der Biegefeder 1 bei gleichzeiti­ gem Unverändertlassen der Lage des Kugelgelenks auf der Biegefeder verändert sich die Neutrallage der Ruderachse, von der aus Kräfte auszuüben sind. Dies entspricht einer Verände­ rung der Trimmlage des Höhenruders.

Wird durch eine geeignete Ansteuerung der beiden Elektromotoren 5 und 6 die Lage des Kugelgelenks 11 auf der Biegefeder 1 in Richtung auf die Ruderachse hin verschoben, ohne die Biegefeder 1 dabei zu verbiegen, so entspricht dies einer Verkürzung der wirksamen Federlänge und damit einer Vergrößerung der Ruderkräfte bei unveränderter Trimmlage, was also die Verhältnisse bei einer zunehmenden Flugzeuggeschwin­ digkeit simuliert.

Die Überlagerung der beiden geschilderten Bewegungen vermittelt die Verhältnisse bei veränderter Trimmung des Höhenruders und steigender Geschwindigkeit des Flugzeugs.

In der Zeichnung sind ferner drei Endschalter 12, 14 und 16 gezeigt, die die Endschalter für "maximal gezogen" entsprechend der Stellung "maximal gezogen" der Biegefeder, "maximale Geschwindigkeit" entsprechend der Stellung "maxi­ male Geschwindigkeit" des Ruderkraftverstellhebels 8, 6, 9, 21, 11, und "minimale Geschwindigkeit" entsprechend der Stellung "minimale Geschwindigkeit" des Ruderkraftverstellhe­ bels darstellen.

18 stellt einen Rüttler für das Ruder zur Simulation von Rüttelkräften, wie sie am Ruder bei Strömungsabrißbedingungen auftreten, dar.

Anstelle der Anordnung mit zwei schwenkbaren Spindel­ trieben kann auch eine Kreuzschlittenanordnung vorgesehen sein, wobei der eine der beiden Schlitten des Kreuzschlittens senkrecht und der andere parallel zur unbelasteten Biegefeder verschiebbar ist und der auf dem anderen Schlitten verschieb­ bare Schlitten etwa über einem starren Ausleger so mit der Biegefeder verbunden ist, daß der den Festhaltepunkt der Biegefeder bestimmende Verbindungspunkt längs der Biegefeder verschieblich ist.

Der Antrieb der beiden Schlitten kann motorisch in üblicher Weise über Gewindespindeln, Seilzüge oder dgl. erfolgen.

Auch könnte anstelle der zwei schwenkbaren Spindeltriebe auch der in der Zeichnung senkrecht zur Biegefeder 1 darge­ stellte Spindeltrieb auf einem parallel zur Biegefeder 1 motorisch verschieblichen Schlitten sitzen und auf diese Weise bei einer Veränderung der wirksamen Biegelänge parallel zu sich selbst verschoben werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Ruderkraftsimulation in einem Flugsimulator, mit einer mit dem Ruderhorn oder Steuerknüppel verschiebbaren Ruderachse (3), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ruderachse (3) gelenkig mit einer quer zur Ruderachse verlaufenden in einem Abstand zum Verbindungspunkt zur Ruderachse festgehaltenen Biegefeder (1) verbunden ist, die einer Verschiebung der Ruderachse durch ihre dabei hervorgerufene Verbiegung entgegenwirkt, und daß der die freie Biegelänge bestimmende Festhaltepunkt der Biegefeder einerseits zur simulierten Ruderkraftverstellung längs der Biegefeder (1) und andererseits zur simulierten Trimmlagenverstellung parallel zur Ruderachse (3) verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Verstellung des Festhaltepunkts der Biegefeder mit der Biegefeder (1) den Festhaltepunkt bestim­ mend gleitend eine erste Spindelmutter (9) verbunden ist, in welcher eine erste Spindel (8) drehbar ist, welche in einer Ausgangslage senkrecht zur Biegefeder (1) verläuft und um eine zu der von Biegefeder und erster Spindel aufgespannten Ebene senkrechte Achse (22) schwenkbar ist, daß eine an der ersten Spindelmutter (9) schwenkbar angebrachte zweite Spindelmutter (10) vorgesehen ist, in welcher eine zweite Spindel (7) drehbar ist, welche in einer Ausgangslage parallel zur Biegefeder (1) verläuft und um eine zur genann­ ten Achse (22) parallele Achse (24) schwenkbar ist, und daß beide Spindeln durch rechnergesteuerte Motoren (5, 6) antreibbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Verstellung des Festhaltepunkts der Biegefeder (1) eine Kreuzschlittenanordnung mit zur unbelasteten Biegefeder paralleler bzw. senkrechter Verschie­ bungsrichtung der beiden Schlitten der Kreuzschlittenanord­ nung vorgesehen ist, wobei der auf dem anderen Schlitten verschiebliche Schlitten den Festhaltepunkt bestimmend gleitend mit der Biegefeder verbunden ist.