DE3873374T2

DE3873374T2 - Befestigungsapparatur fuer head-up-anzeige.

Info

Publication number: DE3873374T2
Application number: DE8888300679T
Authority: DE
Inventors: Ronald Bell; James E Farrer; Robin D Huckaby; Vinson A Loos
Original assignee: GEC Avionics Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2008-01-28
Also published as: AU592693B2; EP0279532B1; CA1270804A; DE3873374D1; EP0279532A1; ES2034182T3; US4749256A; AU1163288A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine in Flugzeugen verwendete Head-Up-Anzeigeanlage und insbesondere eine Vorrichtung zum Anbringen der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinreichtung einer Head-Up-Anzeigeanlage.
Head-Up-Anzeigen ("HUD") zur Verwendung in Flugzeugen sind gut bekannt. Allgemein gesagt, ist eine Head-Up-Anzeige eines Flugzeuges eine optische Anzeigevorrichtung zum Projizieren der Symbologie wichtiger Flugparameter in das Gesichtsfeld des Piloten, während dieser in der normalen "Head-up"-Stellung sitzt, in der er in üblicher Weise aus einem vorderen Teil der Windschutzscheibe hinausblickt. Eine Head-up-Anzeige integriert äußere visuelle Informationen mit intern erzeugten Abbildungen, welche Betriebsdaten des Flugzeugs übermitteln, um den Piloten unter verschiedenen Umständen zu unterstützen. Eine derartige Anlage kann brauchbare und wichtige Informationen über die Betriebsbedingungen des Flugzeuges zur Verfügung stellen, ohne daß der Pilot seine Aufmerksamkeit von der äußeren Umgebung des Flugzeugs abwenden und auf eine Instrumententafel konzentrieren und danach seine Aufmerksamkeit wieder auf die äußere Umgebung des Flugzeuges richten muß.
Es kann eine größere Vielfalt an Flugparameter-Symbolik vorgesehen sein, je nach den Erfordernissen der einzelnen Anlage. In Verkehrsflugzeugen kann die Head-up-Anzeige Informationen über die Richtung, Höhe, Fluggeschwindigkeit, Fluglage und Landeumgebung des Flugzeugs vermitteln. In Militärflugzeugen kann die Head-up-Anzeige in vorteilhafter Weise zu Zwecken der Zielanpeilung verwendet werden. Ein Anzeigemittel, wie ein Fadenkreuz, des Zielpunktes der Waffen des Flugzeuges wird in der Head-up-Anzeige vorgesehen. Wenn das Bild des Fadenkreuzes auf dem gewünschten Ziel überlagert ist, weiß der Pilot, daß es zweckmäßig ist, die Waffe zu betätigen. Wenn die Visiereinrichtung richtig eingestellt ist, sollte das Geschoß das Ziel treffen.
Eine typische Head-up-Anzeige kann aus mehreren Bauelementen bestehen, z. B. einer Anzeigetafel, einem Symbolgenerator, einer Videoantriebseinrichtung und einer Anzeigeeinrichtung für den Piloten. Der Symbolgenerator ist ein kleiner digitaler Computer, welcher seine eigene programmierte Logik zum Umwandeln von Eingangssignalen aus den Flugzeugsensoren in Ansteuerbefehle für eine Elektronenstrahlröhre verwendet. Diese Ansteuerbefehle werden der Videoantriebseinrichtung zugeführt, welche die Eingangssignale in die Ansteuerspannungen für die Elektronenstrahlröhre umwandelt. Diese Ansteuerspannungen erzeugen die Symbole, welche von der Anzeigeeinrichtung des Piloten zum Piloten hin projiziert werden.
Die Anzeigeeinrichtung des Piloten ("PDU") umfaßt ein Gehäuse, an dem eine Elektronenstrahlröhre und ein optisches Modul befestigt sind, welches ein Strahlenteilerglas und eine Kollimatorlinse enthält. Das optische Modul spiegelt ein von der Elektronenstrahlröhre erzeugtes Bild zum Auge des Piloten hin, während es auch Licht von außerhalb des Flugzeuges zum Auge des Piloten hindurchläßt. Somit kombiniert die Head-up- Anzeige Abbildungen von der Außenumgebung, welche darstellen, was sich tatsächlich vor dem Flugzeug befindet, mit Abbildungen, die von der Elektronenstrahlröhre erzeugt werden. Da die Head-up-Anzeigeeinrichtung des Piloten in die normale Sichtlinie des Piloten eingesetzt werden muß, ist die Positionierung der PDU innerhalb der Führerkanzel kritisch.
Anders als bei Jagdflugzeugen oder Bombenflugzeugen mit festen Tragflächen, sind monokulare Head-up-Anzeigen bei Hubschraubern allgemein üblich geworden. Wie der Name besagt, handelt es sich bei einer monokularen HUD um eine, bei der die Elektronenstrahlröhre die Flugparametersymbolik in nur das eine Auge des Piloten projiziert. Das andere Auge steht für die normale Beobachtung außerhalb des Flugzeuges zur Verfügung.
Die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer monokularen Head-up-Anzeige ist normalerweise an einer überkopf fest angebrachten Halterung befestigbar und hängt direkt vor dem Auge des Piloten herab, wenn die Head-up-Anzeige in Benutzung ist. Um ein großes Gesichtsfeld mit einer Optik minimaler Größe vorzusehen, befindet sich die Anzeige in ihrer Betriebs- oder auch "Justier"-Stellung vorzugsweise nur etwa 4 Zoll vom Auge des Piloten entfernt. Aufgrund der Nähe der Hardware zum Kopf des Piloten ist es wichtig, wenn der Pilot andere Funktionen innerhalb des Flugzeuges ausführt, welche die Verwendung der Head-up-Anzeigeanlage nicht erfordern, daß die Anzeige aus ihrer Betriebsstellung direkt vor dem Gesicht des Piloten auf einfache Weise entfernbar ist, so daß sie weder seine Bewegungen hindert, noch seine Sicht versperrt.
Somit besteht ein Bedürfnis danach, eine Befestigungsvorrichtung für die für den Piloten vorgesehene Anzeigeanrichtung einer Head-up-Anzeigeanlage vorzusehen, welche ein einfaches Entfernen der PDU aus ihrer Betriebsstellung, in der sie in der Sichtlinie des Piloten liegt, in eine Unterbringstellung, in der sie aus dem Weg ist, gestattet.
Eine weitere praktische Anforderung an monokulare Head-up- Anzeigen ist es, zu gewährleisten, daß die Anzeigeeinrichtung des Piloten vom Piloten rasch und in einfacher Weise aus ihrer Unterbringstellung in ihre Betriebsstellung geschwenkt werden kann, ohne daß seine Bedienung des Flugzeuges in unnötiger Weise behindert wird. Unter besonderer Bezugnahme auf Nilitärflugzeuge ist es verständlich, daß das Fliegen unter Einsatzbedingungen ein extrem anstrengendes Unternehmen ist. Wenn ein Ziel gesichtet wird, was ein Absenken der Anzeigeeinrichtung in ihre Betriebsstellung erfordert, muß der Pilot in der Lage sein, dies sehr rasch und in einer Weise auszuführen, welche ein sicheres Bedienen des Flugzeuges nicht behindert.
Diejenigen, die mit Hubschraubern vertraut sind, wissen, daß diese mit zwei Handsteuerungen zum Bedienen des Flugzeuges ausgestattet sind. Die rechte Hand des Piloten betätigt die zyklische Steuerung, welche die kritischen Parameter der Kippbewegung und Querneigung des Hubschraubers steuert. An der linken Seite befindet sich der Kollektivhebel, welcher den Anstellwinkel der Rotorblätter steuert. Während der Pilot mit Sicherheit den Kollektivhebel kurzzeitig aus seinem Griff freigeben kann, ohne das Flugzeug zu gefährden, wird es sehr vorgezogen, die linke Hand des Piloten zu jeder Zeit auf der zyklischen Steuerung zu belassen, insbesondere bei geringen Flughöhen.
Demgemäß besteht ein weiteres Bedürfnis danach, eine Befestigungsvorrichtung für die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer Head-up-Anzeige vorzusehen, welche ein rasches und einfaches Bewegen der PDU zwischen ihrer Unterbring- und Betriebsstellung unter Verwendung von nur der linken Hand des Piloten gestattet, während die rechte Hand des Piloten auf der Steuerung bleibt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Befestigungsvorrichtung für die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer monokularen Head-up-Anzeige in einem Flugzeug betrifft die Notwendigkeit, die Sicherheit des Piloten im Falle einer plötzlichen Verlangsamung des Flugzeuges zu gewährleisten. Dieser Umstand würde sich z. B. im Falle einer Bruchlandung ergeben. Wenn ein Flugzeug eine überlebbare Bruchlandung ausführt, verursacht die plötzliche, fast momentane Verlangsamung des Flugzeuges ein heftiges Schleudern des Kopfes des Piloten nach vorne. Befindet sich die Anzeigeeinrichtung des Piloten in der Sichtlinie des Piloten nur 4 Zoll vor dem Gesicht des Piloten, müssen Vorkehrungen dahingehend getroffen werden, daß die PDU bei einem Aufschlag des Helmes des Piloten aus ihrer Justierstellung herausbrechen kann.
Dieses Problem wird weiter durch die Tatsache kompliziert, daß wenn die aus ihrer Betriebsstellung herausgebrochene Anzeigeeinrichtung des Piloten plötzlich die vorderste Grenze ihres Bewegungsbereiches erreicht, sie dann heftig in Richtung nach hinten zurückprallt. In Anbetracht der Kräfte, die unter typischen Bruchlandungsbedingungen wirken, kann eine auf diese Weise in Richtung des Kopfes des Piloten schleudernde und auf die Gesichts- oder Kieferknochen des Piloten auftreffende Anzeigeeinrichtung eine schwere oder sogar tödliche Verletzung verursachen.
Es sind Bemühungen unternommen worden, eine Befestigungsvorrichtung vorzusehen, welche es gestattet, die Anzeigeeinrichtung des Piloten aus der Sichtlinie des Piloten heraus in eine Unterbringstellung zu entfernen und welche dem Piloten im Falle einer Bruchlandung einen Schutz gewährt. Eine derartige Vorrichtung wurde offenbart in dem an Ellis erteilten US-Patent Nr. 4,188,090. Ellis offenbart eine Befestigungsvorrichtung für die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer monokularen Head-up-Anzeige, bei der die PDU um eine Drehachse schwenkbar ist. Bei einer ersten Ausführungsform verläuft die Drehachse überkopf und quer zur Längsrichtung des Flugzeuges. Bei einer zweiten Ausführungsform ist die einzige Drehachse gegenüber dem Achsenkreuz des Flugzeuges in einem solchen Winkel geneigt, daß die Schwenkbewegung der PDU eine Hauptkomponente zur Linken oder Rechten der Sichtlinie des Piloten aufweist. Die Anzeigeeinrichtung wird von einem nachgebenden Element in ihrer Betriebsstellung gehalten, welches nachgibt, wenn die PDU mit einer plötzlichen, unbeabsichtigten Vorwärtsbewegung des Helmes des Piloten beaufschlagt wird, wodurch eine Hinwegbrechen der PDU während einer Bruchlandung gestattet wird. Ferner sieht diese Konstruktion vor, daß die Anzeigeeinrichtung des Piloten entweder durch Schwenken der PDU nach vorne, bis sie aus der Sichtlinie des Piloten herausgeschwenkt ist, oder durch Schwenken der PDU nach hinten, um sie fluchtend gegen den Oberbau unterzubringen, in eine Unterbringstellung bringbar ist.
Bei einer dritten Ausführungsform ist die Anzeigeeinrichtung um zwei Drehachsen herum drehbar gelagert, und zwar um eine erste Drehachse, welche im wesentlichen senkrecht ist, und um eine zweite Drehachse, welche im wesentlichen waagerecht ist.
Zum Unterbringen der Anzeigeeinrichtung schwenkt der Pilot zuerst die Einrichtung um ihre senkrechte Achse, bis die zweite Drehachse schräg zu der Längsachse des Flugzeugs liegt. Die Anzeigeeinrichtung wird dann um ihre zweite Drehachse in eine Unterbringstellung geschwenkt, welche allgemein waagrecht verläuft, wobei ihre Längsachse allgemein in Vorwärtsrichtung schräg zur Längsachse des Flugzeuges gerichtet ist.
Die von Ellis offenbarte Konstruktion ist mit einer Anzahl von Nachteilen behaftet. Zunächst läßt sich eine deartige Konstruktion nicht dahingehend abändern, in einer größeren Anzahl an Flugzeugen eine geeignete Unterbringstellung für die PDU anzubieten. Eine anfängliche Vorwärtsdrehung der Anzeigeeinrichtung bewegt die untere Kante der Einrichtung entlang einer bogenförmigen Bahn, die eine größere waagrechte Komponente und nur eine kleinere senkrechte Komponente aufweist. Folglich muß die PDU entlang einer erheblichen Strecke nach vorne gedreht werden, um dem unteren Ende der Anzeigeeinrichtung eine wesentliche senkrechte Bewegung zu erteilen. Mit anderen Worten, zum Einnehmen einer vorderen Unterbringstellung muß die Anzeigeinrichtung des Piloten entlang einer erheblichen Strecke nach vorne geschwenkt werden, ehe das untere Ende der Anzeigeeinrichtung aus der Sichtlinie des Piloten herausgehoben worden ist. Da jedoch die Windschutzscheiben der meisten Hubschrauber so nahe wie möglich zum Piloten angeordnet sind, um eine, maximale Sicht nach allen Richtungen zu gestatten, ist oftmals vor dem Piloten ungenügender Platz vorhanden, um ein Drehen der Anzeigeeinrichtung so weit nach vorne zu gestatten, daß sie vollkommen aus der Sichtlinie des Piloten herausgehoben wird. Dies ist insbesondere bei dem viel eingesetzten Sikorsky-S70- Hubschrauber der Fall, bei dem die von Ellis offenbarte Befestigungsanordnung für einen nachträglichen Einbau in diesen verbreitet benutzten Hubschrauber ungeeignet ist.
Die von Ellis offenbarte Befestigungsanordnung ist auch zum Bewegen der Anzeigeinrichtung des Piloten zwischen seiner Betriebslage und einer hinteren Unterbringstellung unpraktisch. Da sich die Anzeigerichtung in ihrer Betriebstellung nur 4 Zoll vom Auge des Piloten befindet und da beim Schwenken der PDU nach hinten die erste Hauptkomponente der Bewegung zum Gesicht des Piloten hin gerichtet ist, erfordert rückwärtiges ein Unterbringen der PDU gegen den Oberbau, daß sich der Pilot zur Seite duckt, wenn die PDU zwischen ihrer Unterbringstellung und ihrer Betriebstellung angehoben und abgesenkt wird. Nicht nur sind derartige Manöver unbequem, sondern sie behindern auch das Vermögen des Piloten, sein Flugzeug zu steuern.
Ein weiterer Nachteil der von Ellis offenbarten Vorrichtung besteht darin, daß die Anzeigeeinrichtung zwar bei einem Aufschlag wegbricht, um sich nach vorne vom Piloten wegzuschwenken, daß jedoch keine Vorkehrungen getroffen sind, um ein Zurückprallen der Einrichtung nach hinten zu verhindern, wenn sie die vordere Grenze ihres Bewegungsbereiches erreicht. Wie bereits erwähnt worden ist, kann der Pilot, auch wenn er nicht durch sein anfängliches Aufschlagen gegen die Anzeigeeinrichtung schwer verletzt wird, immer noch schwere Verletzungen dadurch erleiden, daß die PDU heftig in Richtung zum hinteren Ende des Flugzeugs hin zurückprallt.
Somit ergibt sich ein Bedürfnis, eine Befestigungsvorrichtung für eine Anzeigeeinrichtung eines Piloten vorzusehen, welche bei - einer Beaufschlagung mit dem Helm des Piloten aus ihrer Betriebstellung wegbricht und welche an einem Zurückprallen nach hinten gehindert wird, um eine weitere Verletzung des Piloten zu vermeiden.
Ein weiteres, mit der Head-up-Anzeige gemäß dem Stand der Technik verbundenes Problem betrifft die Schwierigkeit beim Austauschen der Anzeigeeinrichtung des Piloten im Falle eines Versagens. Wie gut bekannt ist, weist die innerhalb des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung des Piloten angebrachte Elektronenstrahlröhre eine der höchsten Versagerquoten unter den Bauteilen der Head-up-Anzeigeanlage auf. Zum Austauschen einer typischen, für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung von der von Ellis offenbarten Konstruktion müssen zuerst Schrauben entfernt werden, welche eine Deckplatte befestigen, um einen Zugang zu den Befestigungsbolzen zu ermöglichen. Die Befestigungsbolzen müssen dann entfernt werden, um die Anzeigeeinrichtung des Piloten aus ihrer Halterung zu lösen. Um die als Ersatz vorgesehene PDU einzubauen, müssen diese Schritte in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist erkennbar, daß bei dieser Verfahrensweise eine Vielfalt von Werkzeugen benötigt wird und daß, insbesondere in Anbetracht des beengten Unterbringungsraumes innerhalb der Führerkanzel eines Flugzeuges, bis zu eine halbe Stunde für ihre Durchführung benötigt wird. Es ist auch erkennbar, daß die zum Einbauen der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung gemäß dem Stand der Technik benötigten zahlreichen Bauteile und Befestigungen eine präzise Fertigung und hohe Toleranzanforderungen der Konstruktion der Befestigungsvorrichtung erfordern, was zu erhöhten Anfertigungskosten führt.
Demgemäß besteht ein Bedürfnis, eine einen schnellen Austausch ermöglichende Befestigungsvorrichtung für die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer Head-up-Anzeigeanlage vorzusehen, wobei die Anzeigeeinrichtung rasch und auf einfache Weise mit einem Minimum an Werkzeugen austauschbar ist.
Es besteht ein weiteres Bedürfnis, eine Befestigungsvorrichtung für eine Anzeigeeinrichtung des Piloten vorzusehen, welche die Toleranzanforderungen verringert, die zur Fertigung erforderlich sind, wodurch eine weniger kostenaufwendige Bauweise erzielbar ist.
In einer Befestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung des Piloten zur Bewegung um zwei verschiedene Drehachsen schwenkbar gelagert. Eine Drehachse ermöglicht eine Schwenkbewegung zwischen der Betriebstellung der Einrichtung, in der sie vor dem Gesicht des Piloten senkrecht herabhängt, und ihre im wesentlichen waagrechten Unterbringstellung. Die andere Drehachse verläuft im wesentlichen quer zur Längsachse der Flugzeugzelle und bewirkt bei einem Aufschlag, z. B. durch den Helm des Piloten im Falle einer plötzlichen Verlangsamung des Flugzeuges, eine Drehung der Anzeigeeinrichtung des Piloten nach vorne aus ihrer Betriebsstellung heraus. Hat sich die Anzeigeeinrichtung einmal durch Schwenken aus ihrer Betriebsstellung herausgebrochen, kann ein Riegel mit der Anzeigeeinrichtung in Eingriff kommen und diese in einer vorderen, vom Kopf des Piloten entfernten Stellung befestigen, wodurch die Anzeigeeinrichtung daran gehindert wird, nach hinten zurückzuprallen und den Piloten zu verletzen. Die Anzeigeeinrichtung des Piloten kann mit einem einzigen Zapfen an der Befestigung gehaltert sein, wobei ein durch Federkraft beaufschlagter Kolben in eine Ausnehmung des Zapfens eingreift, um den Zapfen innerhalb der Befestigung zu haltern. Zum Ersetzen der Anzeigeeinrichtung wird dann einfach der Kolben mit dem Zapfen außer Eingriff gebracht, die Anzeigeeinrichtung aus der Befestigung herausgezogen, der Zapfen der Ersatzanzeigeeinrichtung in die Befestigung eingeführt und ein Eingreifen des durch Federkraft beaufschlagten Kolbens in die Ausnehmung im Zapfen gestattet.
Eine Befestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Verstrebung aufweisen, an deren Enden einstellbare Bügel angebracht sind, um die Verstrebung am Oberbau der Führerkanzel zu befestigen. Die Verstrebung kann ein Befestigungsgehäuse umfassen, in dem eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Zapfens am Rücken eines Jochs ausgebildet ist. Das obere Ende der Anzeigeeinrichtung wird dann seinerseits am Joch befestigt. Wenn der Jochzapfen in die Aufnahme im Befestigungsgehäuse eingeführt ist, ist die Anzeigeeinrichtung an der Verstrebung um eine Drehachse, die im wesentlichen, obwohl nicht genau parallel zur Längsachse der Flugzelle verläuft, drehbar befestigt. Wenn das obere Ende der Anzeigeeinrichtung auf diese Weise drehbar befestigt ist, ist die Einrichtung zwischen ihrer Betriebsstellung, in der sie senkrecht in die Sichtlinie des Piloten herabhängte, und einer waagrechten Unterbringstellung schwenkbar.
Ein federbelasteter Kolben kann innerhalb des Befestigungsgehäuses neben der Aufnahme in der Weise hin- und herbewegbar eingebaut sein, daß das Ende des Kolbens seitlich gegen den Jochzapfen anliegt. Der Jochzapfen kann ein paar darauf ausgebildete abgeflachte Flächen aufweisen, mit denen der Kolben in Eingriff bringbar ist. Die abgeflachten Flächen des Jochzapfens können im wesentlichen rechtwinklig zueinander liegen und in der Weise orientiert sein, daß wenn die Anzeigeeinrichtung senkrecht in ihrer Betriebsstellung angeordnet ist, der Kolben mit einer abgeflachten Fläche in Eingriff kommt, wodurch die Anzeigeeinrichtung in der gewünschten Position gehalten wird. Ein Drehen der Anzeigeeinrichtung nach oben drückt den Kolben nach hinten gegen seine Feder an, und während die Anzeigeinrichtung in ihre waagrechte Stellung oder Unterbringstellung gedreht wird, greift der Kolben mit der zweiten abgeflachten Fläche ein, um die Anzeigeeinrichtung in ihrer Unterbringstellung zu halten. Als Schutz gegen ein Los lösen der Anzeigeeinrichtung aus ihrer Unterbringstellung, z. B. infolge einer Erschütterung des Flugzeuges, kann ein Verriegelungsmechanismus am Befestigungsgehäuse angeordnet sein, um mit einem Stift an der Rückseite der Anzeigeeinrichtung des Piloten einzugreifen. Wenn der Pilot die Anzeigeeinrichtung von ihrer Unterbringstellung in ihre Betriebsstellung bewegen will, greift er mit seiner linken Hand nach oben, löst den Riegel und dreht die Anzeigeeinrichtung nach unten in ihre senkrechte Betriebsstellung. Diese Verfahrensweise läßt sich mit nur der linken Hand des Piloten durchführen, so daß der Pilot zu jeder Zeit seine rechte Hand an den Steuerungen lassen kann.
Die Anzeigeeinrichtung des Piloten kann mit einem Stift, welcher im wesentlichen quer zur Längsachse des Flugzeuges ausgerichtet ist, am Joch schwenkbar gelagert sein, um eine Drehbewegung der Anzeigeeinrichtung in einer senkrechten Ebene parallel zur Längsachse des Flugzeuges auszuführen. Die Anzeigeeinrichtung kann mittels eines nachgebenden Verriegelungselementes, welches ansprechend auf einen vorbestimmten Druck nachgibt, um ein Drehen der Anzeigeeinrichtung nach vorne zur Windschutzscheibe hin zu gestatten, in einer normalen Stellung relativ zum Joch gehalten werden. Wenn sich die Anzeigeeinrichtung nach vorne in ihre Bruchlösestellung dreht, kann ein Verriegelungsmechanismus eingreifen, um die Anzeigeeinrichtung in der Bruchlösestellung zu haltern, wodurch die Anzeigeeinrichtung daran gehindert wird, nach hinten zurückzuprallen und den Piloten zu verletzen.
Wo vorgesehen, kann der innerhalb des Befestigungsgehäuses eingebaute federbelastete Kolben mit einem darauf ausgebildeten Stift versehen sein, welcher sich durch einen Schlitz in der Wand des Befestigungsgehäuses in der Weise erstreckt, daß der Stift sich innerhalb des Schlitzes verschiebt, während sich der Kolben hin- und herbewegt. Dabei kann eine feststehende Stütze am Befestigungsgehäuse neben dem verschiebbaren Kolbenstift befestigt sein. Durch Einführen eines Hebels wie dem Schaft eines Schraubenziehers zwischen der feststehenden Stütze und dem Kolbenstift läßt sich der Kolben mit Hebelwirkung vom Jochzapfen hinwegbewegen. Ist der Kolben auf diese Weise außer Eingriff mit der Aufnahme im Jochzapfen gebracht worden, läßt sich der Jochzapfen aus der Aufnahme herausziehen, um die Anzeigeeinrichtung des Piloten aus ihrer Befestigung zu lösen. Eine Anzeigeeinrichtung kann auf genauso einfache Weise wieder angebracht werden, indem der Kolben mit Hebelkraft von der Aufnahme hinwegbewegt wird, der Jochzapfen der Anzeigeeinrichtung in die Aufnahme eingesetzt wird und der Kolben freigegeben wird, um unter der Vorbelastung in die Ausnehmung des Jochzapfens gegen eine der abgeflachten Flächen gedrückt zu werden. Es ist ersichtlich, daß diese Verfahrensweise rasch und unter Verwendung nur eines einzigen Werkzeuges durchführbar ist.
Nachstehend wird eine Möglichkeit zur Ausführung der vorliegenden Erfindung an einem Beispiel unter Bezugnahme auf Zeichnungen, welche eine spezifische Ausführungsform darstellen, im einzelnen erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer Head-up-Anzeigeanlage, die mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt worden ist;
Fig. 2 ist eine zum Teil im Schnitt dargestellte Perspektivansicht der Befestigungsvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine zum Teil im Schnitt dargestellte Draufsicht auf die Anzeigeeinrichtung und die Befestigungsvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Anzeigeeinrichtung und der Befestigungsvorrichtung der Fig. 1, in der durchgezogene Linien die Anzeigeeinrichtung des Piloten in ihrer Betriebsstellung und die Phantomlinien die Anzeigeeinrichtung in ihrer Unterbringstellung zeigen.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Anzeigeeinrichtung des Piloten und eines zugehörigen Teiles der Befestigungsvorrichtung der Fig. 1, wobei die Anzeigeeinrichtung in ihrer Betriebsstellung mit durchgezogenen Linien und die Anzeigeeinrichtung in ihrer Bruchlösestellung in Phantomlinien gezeigt ist.

Ausführliche Beschreibung der spezifischen Ausführungsform

Nachstehend wird ausführlicher auf die Figuren Bezug genommen, in denen bei allen verschiedenen Ansichten dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen, wobei die Fig. 1 eine Befestigungsvorrichtung 10 zum Anbringen der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung 12 einer Head-up- Anzeigeanlage zeigt. Es ist zu verstehen, daß die Head-up- Anzeigeanlage zusätzlicherweise eine nicht dargestellte, Symbole erzeugende Elektronik umfaßt, deren Bauteile dem Fachmann gut bekannt sind und welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten ist ein Teil einer monokularen Head-up-Anzeigeanlage, jedoch ist erkennbar, daß die nun zu beschreibende Befestigungsvorrichtung in gleicher Weise für jede Anzeige gut geeignet ist, welche zum Herabhängen vom Oberbau in der Sichtlinie des Piloten vorgesehen ist. Während die spezifische Ausführungsform als nachträglicher Einbau für den viel verwendeten Sikorsky S-70-Hubschrauber und Abwandlungen davon vorgesehen ist, ist auch erkennbar, daß die Befestigungsvorrichtung auch zur Verwendung als Originalausrüstung und zur Verwendung in anderen Flugzeugzellen als diejenigen des Sikorsky S-70, in Hubschraubern sowie in Flugzeugen mit festen Tragflächen gut geeignet ist.
Die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten ist eine normale monokulare Anzeige, wie sie offenbart worden ist in dem vorstehend erwähnten Us-Patent Nr. 4,188,090, welches durch die Bezugnahme hier aufgenommen ist. Da die Bau- und Funktionsweise der Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten von üblicher Ausbildung ist, soll sie nur allgemein besprochen werden.
Die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten umfaßt einen Gehäuseaufbau 14, in dem eine Bildquelle, z. B. eine Elektronenstrahlröhre 16, untergebracht ist. Übliche elektrische Kabel 17 liefern Signale aus der Videoantriebseinrichtung an die Elektronenstrahlröhre auf die dem Fachmann gut bekannte Weise. Die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten umfaßt ferner ein optisches Modul 18, welches mit Schraubbolzen am Boden des Gehäuseaufbaus 14 angebracht ist. Das optische Modul 18 umfaßt ein Strahlenteilerglas 20 und eine Kollimatorlinse (nicht dargestellt)
welche in der üblichen Weise Abbildungen aus der Elektronenstrahlröhre parallel richten und in die Sichtlinie des Piloten projizieren.
Es wird Bezug genommen auf die Fig. 2, in der die Befestigungsvorrichtung 10 einen Rahmen oder eine Verstrebung 24 enthält, welcher bzw. welche ein Befestigungsgehäuse 26 umfaßt, das zwischen inneren und äußeren Rohrabschnitten 27, 28 gehaltert ist. Bügelaufbauten 30 dienen als Mittel zum Befestigen der Enden der Verstrebung 24 an den Oberbau der Führerkanzel. Jeder Bügelaufbau 30 umfaßt eine Bügelbefestigungsplatte 31, welche mit dem Flugzeugaufbau verbunden oder an diesen angenietet ist, und ein Tragelement 32, welches an der Befestigungsplatte befestigt ist. Ein paar durch Langlöcher (nicht dargestellt) im Tragelement hindurchgeführte Schraubbolzen 33 greifen in entsprechende Gewindebohrungen in der Befestigungsplatte 31 ein, um das Tragelement an die Befestigungsplatte zu befestigen. Es ist erkennbar, daß die langgestreckten Bolzenlöcher im Tragelement 32 mit Spielraum zum Einstellen der Lage des Tragelementes gegenüber der Befestigungsplatte 31 versehen sind.
Eine bogenförmige Ausnehmung 34 ist in der oberen Fläche jedes Tragelementes 32 ausgebildet und zum Aufnehmen eines äußeren Endes der Verstrebung 24 bemessen. Ein halbkreisförmiger Klemmblock 35 paßt in das Ende der Rohre 27, 28 hinein und klemmt das Ende der Verstrebung 24 gegen sein Tragelement 32. Ein Schraubbolzen 36 ist durch eine Bohrung im Klemmblock 35 und durch einen Schlitz 37 im Boden des Rohres 27, 28 hindurch und in eine Gewindebohrung im Tragelement 32 hinein geführt, um den Klemmblock in seiner Lage zu befestigen. Der Schlitz 37 ist breiter als der Durchmesser des Schraubbolzens 36, so daß etwas Spiel für eine Drehjustierung der Verstrebung 24 um ihre Längsachse vorgesehen ist.
Während die spezifische Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Anordnung offenbart wird, bei der die Bügelaufbauten 30 an dem simsartigen Aufbau 38 befestigt sind, wie er oberhalb der Windschutzscheibe 39 des Sikorsky-S-70-Hubschraubers zu finden ist, ist erkennbar, daß die Bügelaufbauten 30 an jede geeignete Oberfläche des Oberbaus der Führerkanzel befestigt werden können.
Es wird weiter Bezug genommen auf die Fig. 2, in der das Befestigungsgehäuse 26 hohl ist und eine darin befindliche zylinderförmige Hülse 40 aufweist. Innerhalb der Hülse 40 ist ein Ende eines Kolbens 42 hin- und herbewegbar aufgenommen. Auf einem außerhalb der Hülse 40 befindlichen Teil des Kolbens 42 ist eine ringförmige Manschette 44 ausgebildet. Ein Ende einer axial um den Kolben 42 herum angeordnete Schraubenfeder 46 liegt gegen die ringförmige Manschette 44 an, und das andere Ende der Feder liegt gegen das Ende 48 der Hülse 40 an, um den Kolben nach rechts, wie in der Fig. 2 gesehen, zu beaufschlagen.
Das Befestigungsgehäuse 26 weist ferner einen darin ausgebildeten Aufnahmeteil 50 auf. Ein V-förmiger Block oder eine Verschleißplatte 52 bildet eine Wand des Aufnahmeteils 50 und läßt sich durch Lockern der Feststellschraube 54 aus dem Aufnahmeteil entfernen. Auf diese Weise kann im Falle übermäßigen Verschleißes an den Wänden des Aufnahmeteils 50 die Verschleißplatte 52 ersetzt werden, ohne daß das gesamte Befestigungsgehäuse 26 ersetzt werden muß.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 3, in der die Befestigungsvorrichtung 10 zusätzlich ein Joch 60 mit einem darauf ausgebildeten Jochzapfen 62 umfaßt. Der Jochzapfen 62 ist in dem Aufnahmeteil 50 eingeführt und dreht sich darin, so daß das Joch dadurch an der Verstrebung 24 schwenkbar befestigt ist. Das Joch 60 ist somit um eine in der Fig. 3 durch die Linie A-A dargestellte, mit der Längsachse des Jochzapfens 62 zusammenfallende Drehachse schwenkbar befestigt. Es ist erkennbar, daß die Drehachse A-A im wesentlichen, jedoch nicht genau parallel zu der durch die Linie X-X dargestellte Längsachse des Flugzeuges verläuft.
Bei der spezifischen Ausführungsform ist zu beachten, daß die Verstrebung 24 im Winkel zur Querachse Y-Y des Flugzeuges angeordnet ist. Zum Vorsehen einer genauen Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten gegenüber der Querachse der Flugzelle ist somit der Jochzaphen 62 schräg gegenüber dem Joch 60 um einen Winkel ß versetzt, um das Joch mit der Querachse des Flugzeuges auszurichten. Geometrisch ausgedrückt, muß der Winkel β zwischen dem Jochzapfen 62 und der normalen Achse 63 des Jochs 60 gleich sein dem Winkel zwischen der Verstrebung 24 und der Querachse Y-Y des Flugzeuges. Es ist erkennbar, daß andere Führerkanzelausbildungen es erfordern können, daß die Verstrebung 24 in einem anderen Winkel gegenüber der Querachse des Flugzeuges positioniert wird, wobei die Winkelversetzung β des Jochzapfens entsprechend geändert werden muß.
Wie am besten aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Jochzapfen 62 eine darauf ausgebildete Ausnehmung 64 auf, die ein paar abgeflachte Flächen 66, 67 bildet. Die abgeflachten Flächen 66, 67 schneiden sich an einer Ecke 68. Wenn der Jochzapfen 62 in dem Aufnahmeteil 50 eingeführt ist, wird der Kolben 42 von der Schraubenfeder 46 dahingehend belastet, gegen den Jochzapfen hin- und hergehen. Dadurch greift das Ende 70 des Kolbens 42 mit der Ausnehmung 64 mit zweifacher Wirkung ein: zuerst liegen die Seitenwände 72 der Ausnehmung gegen die Seitenkanten 74 des Kolbens an, um eine Bewegung in Längsrichtung des Jochzapfens 62 zu verhindern. Danach dient der federbelastete Kolben zum Verhindern einer Drehbewegung des Jochs 60 auf seinem Zapfen 62, wenn das Ende 70 des Kolbens 42 gegen eine der abgeflachten Flächen 66, 67 in Anlage gebracht wird. Nachstehend wird die Bedeutung dieser Merkmale ausführlicher erläutert.
Der federbelastete Kolben 42 weist einen seitlich herausragenden Stift 76 auf. Der Kolbenstift 76 bewegt sich in einem langgestreckten Schlitz 78, der in der Wand des Befestigungsgehäuses 26 ausgebildet ist. Eine feststehende Stütze 80 ragt neben dem Schlitz 78 aus dem Befestigungsgehäuse 26 hervor.
Die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten ist mittels eines Lagerzapfens 84 schwenkbar am Joch 60 befestigt. Es ist erkennbar, daß der Lagerzapfen 84 eine in der Fig. 3 durch die Linie B-B dargestellte Drehachse vorsieht, welche quer zur Längsachse oder Schräglagenachse des Flugzeuges verläuft. Demgemäß ist die Anzeigeeinrichtung des Piloten um den Lagerzapfen 84 in einer senkrechten Ebene drehbar, welche parallel zur Längsachse des Flugzeuges liegt.
Es wird jetzt Bezug genommen auf die Fig. 4, in der, wenn die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten auf diese Weise am Joch 60 befestigt ist und das Joch wiederum in der vorstehend beschriebenen Weise am Befestigungsgehäuse 26 schwenkbar befestigt ist, die Anzeigeeinrichtung aus einer in der Fig. 4 mit durchgezogenen Linien dargestellten senkrechten Betriebsstellung in eine in der Fig. 4 mit Phantomlinien dargestellte waagrechte Unterbringstellung schwenkbar ist. Die abgeflachten Flächen 66, 67 des Jochzapfens 62 sind in der Weise orientiert, daß wenn sich die PDU in ihrer Betriebsstellung befindet, das Ende des Kolbens gegen die erste abgeflachte Fläche 66 anliegt, und wenn sich die PDU in ihrer waagrechten Unterbringstellung befindet, das Ende des Kolbens gegen die zweite abgeflachte Fläche 67 anliegt. Somit dient die anliegende Wirkung des federbelasteten Kolbens zum Festhalten der Anzeigeeinrichtung 12 in der gewählten Stellung.
Zum weiteren Sichern der Anzeigeeinrichtung 12 in der waagrechten Unterbringstellung und zum Verhindern, daß sie im Falle plötzlicher Bewegungen des Flugzeuges verschoben wird, greift ein federbelasteter Riegel 88, der am Befestigungsgehäuse 26 schwenkbar befestigt ist, mit einem Stift 90 (Fig. 3) ein, der an der Rückseite des Gehäuseaufbaus 14 der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist, wenn die Anzeigeeinrichtung des Piloten in ihre waagrechte Unterbringstellung angehoben wird.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 5, in der ein sich bei einem Bruch auslösender Verriegelungsmechanismus 94 an der oberen hinteren Kante des Jochs 60 vorgesehen ist. Der sich bei einem Bruch auslösende Verriegelungsmechanismus 94 umfaßt einen sich bei einem Bruch lösenden Riegel 96, welcher normalerweise mit einem am oberen Ende des Gehäuseaufbaus 14 der Anzeigeeinrichtung ausgebildeten Flansch 98 eingreift, um die Anzeigeeinrichtung des Piloten in einer senkrechten Stellung gegenüber dem Joch 60 zu halten. Der Riegel 96 wird mittels einer Feder 100 in Richtung nach unten zum Eingreifen mit dem Flansch 98 beaufschlagt, und die Spannung der Feder läßt sich durch Anziehen oder Lösen einer Einstellmutter 102 justieren. Wird auf die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten eine Drehkraft ausgeübt, die ausreicht, um die von der Feder 100 in Richtung nach unten auf den Riegel 96 ausgeübte Kraft zu überwinden, gibt der sich bei einem Bruch lösende Riegel den Flansch 98 frei, wodurch eine freie Drehbarkeit der Anzeigeeinrichtung um den Lagerzapfen 84 herum gestattet wird. Bei der offenbarten Ausführungsform reicht eine gegen das untere Ende der Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten ausgeübte Kraft von 8 bis 20 Pound aus, um den sich bei einem Bruch lösenden Riegel 96 zu lösen und eine Vorwärtsdrehung des unteren Endes der Anzeigeeinrichtung zu gestatten.
Ein bei einem Bruch sperrender Stift 108 ist in einer Bohrung an der Seite des Jochs 60 befestigt und in der Weise nach innen federbelastet, daß das Ende des bei einem Bruch sperrenden Stiftes gegen den Gehäuseaufbau 14 der Anzeigeeinrichtung anliegt. An der Seite des Gehäuses 14 ist eine Ausnehmung 110 in der Weise ausgebildet, daß wenn die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten nach vorne in die in der Fig. 5 mit Phantomlinien dargestellte Bruchlösestellung gedreht wird, der bei einem Bruch sperrende Stift 108 zum Eingreifen mit der Ausnehmung 110 belastet wird und ein Zurückprallen der Anzeigeeinrichtung des Piloten nach hinten verhindert. Der bei einem Bruch sperrende Stift 108 läßt sich durch Ziehen des Stiftes nach außen mit der Ausnehmung außer Eingriff bringen.
Zum Einbauen der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung 12 einer Head-up-Anzeige in die Führerkanzel eines Flugzeuges werden zuerst die Bügelaufbauten 30 am simsartigen Aufbau 38 befestigt. Die Bügelbefestigungsplatten 1 werden mit dem simsartigen Aufbau verbunden öder an diesen angenietet, und es werden-die Tragelemente 32 mit den schraubbolzen 33 an den Befestigungsplatten festgeschraubt. Als nächstes wird die Verstrebung 24 an den Bügelaufbauten 30 befestigt. Die Enden der Verstrebung 24 werden in den bogenförmigen Ausnehmungen 34 in den Tragelementen positioniert, und die halbkreisförmigen Klemmblöcke 35 werden innerhalb der Rohre 27, 28 positioniert, um die Enden der Verstrebung an den Bügelaufbauten 30 festzuklemmen.
Beim Einbauen der Befestigungsvorrichtung 10 besteht ein wichtiger Schritt in der Ausrichtung der Verstrebung 24 gegenüber der Flugzeugzelle. Zuerst wird eine waagrechte Ausrichtung durch Einsetzen von Abstandshaltern (nicht dargestellt), je nach Erfordernis, zwischen den Bügelbefestigungsplatten 31 und den Tragelementen 32 erzielt, um die Höhe der Bügelaufbauten 30 einzustellen und die Verstrebung 24 zu nivellieren. Als nächstes werden die Azimut- und Höhenorientierungen der Verstrebung unter Verwendung eines optischen Blindmoduls (nicht dargestellt) ausgerichtet, welches ein an einem Joch angebrachtes Kollimatorteleskop umfaßt. Das Joch des optischen Blindmoduls weist einen Zapfen auf, der um den gleichen Winkel wie das Joch 60 der Befestigungsvorrichtung 10 versetzt ist. Der Jochzapfen des optischen Moduls wird in den Aufnahmeteil des Befestigungsgehäuses eingebaut. Durch Anpeilen durch das Teleskop würden die Azimutal- und Höhenausrichtung der Verstrebung gegenüber der Längsachse der Flugzeugzelle eingestellt. Die Azimuteinstellung erfolgt durch Lösen der Schraubbolzen 33, Vor- und Zurückverschieben der Tragelemente 32 auf ihren Befestigungsplatten 31, je nach Erfordernis, um eine Ausrichtung zu erzielen, und Festziehen der Schraubbolzen 33, wenn das Azimut richtig ausgerichtet ist. Die Höheneinstellung erfolgt durch Drehen der Schraubbolzen 36 zum Lösen der Klemmblöcke 35, Drehen der Verstrebung 24 um ihre Längsachse, je nach Erfordernis, um eine Ausrichtung zu erzielen, und Festspannen der Klemmblöcke.
Ist die Verstrebung 24 auf diese Weise eingebaut, kann die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten angebracht werden. Mit einem zwischen der feststehenden Stütze 80 und dem Kolbenstift 76 eingeführten Hebel wird der Kolben 42 aus dem Aufnahmeteil 50 herausgezogen. Der Jochzapfen 62 kann dann in den Aufnahmeteil 50 eingeführt und der Kolben zum Beaufschlagen des Jochzapfens 62 freigegeben werden. Das Ende 70 des Kolbens 42 greift in die auf dem Jochzapfen 62 ausgebildete Ausnehmung 64 ein, wodurch verhindert wird, daß der Jochzapfen aus dem Ausnahmeteil herausgezogen wird. Befindet sich die Anzeigeeinrichtung des Piloten in ihrer senkrechten Stellung oder Betriebsstellung, liegt das Ende des Kolbens direkt gegen die erste abgeflachte Fläche 66 an.
Es ist erkennbar, daß die Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten nur mit dem Jochzapfen 62 die Verstrebung berührt. Wenn demgemäß die Verstrebung richtig eingestellt worden ist, nimmt der Jochzapfen irgendeiner in die Verstrebung eingebauten Anzeigeeinrichtung die identische Orientierung gegenüber der Flugzeugzelle ein. Es ist somit möglich, die Anzeigeeinrichtung vor ihrem Einbau in das Flugzeug dadurch einzustellen, daß die Anzeigeeinrichtung gegenüber ihrem Jochzapfen eingestellt wird.
Eine derartige Voreinstellung wird durchgeführt, indem die Anzeigeeinrichtung in einen justierten optischen Montagebock (nicht dargestellt) eingesetzt wird. Durch Übertragen eines vorbestimmten elektrischen Prüfmusters auf die Elektronenstrahlröhre und Einstellen der X- und Y-Verstärkersteuerungen, X- und Y-Zentriersteuerungen und der Fokussiersteuerung läßt sich die Anzeigeeinrichtung innerhalb der gewünschten Toleranz ausrichten. Bei Anwendungen zur Zielanpeilung mit militärischen Waffen kann die erforderliche Genauigkeit sogar einen Milliradian (einen Meter pro Kilometer) betragen. Mittel zum Vorsehen eines vorbestimmten elektrischen Prüfmusters und das Einstellen der X- und Y-Verstärkersteuerungen, X- und Y- Zentriersteuerungen und Fokussiersteuerungen sind dem Fachmann gut bekannt. Der optische Montagebock ist der Befestigungsvorrichtung 10 darin ähnlich, daß er den Jochzapfen 62 der Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten fest einspannt. Die Anzeigeeinrichtung wird auf diese Weise gegenüber ihrem Jochzapfen justiert; und da der Jochzapfen von der richtig justierten Verstrebung 24 in einer vorbestimmten Lage gegenüber der Flugzeugzelle gehalten wird, ist die Anzeigeeinrichtung bereits richtig justiert, wenn sie im Flugzeug eingebaut wird. Es ist ein Vorteil dieser Anordnung, daß sie das Austauschen einer defekten PDU gegen eine andere Anzeigeeinrichtung auf einfache Weise gestattet, ohne daß es erforderlich ist, die Austauscheinrichtung innerhalb des Flugzeuges zu justieren.
Wenn die Anzeigeeinrichtung des Piloten auf diese Weise eingebaut worden ist, werden die entsprechenden elektrischen Verbindungen zwischen der Anzeigeeinrichtung und der Videoantriebseinrichtung hergestellt. Die Head-up-Anzeige ist damit betriebsbereit.
Zur Verwendung der Head-up-Anzeige blickt der Pilot bei in ihrer Betriebsstellung abgesenkten Anzeigeeinrichtung mit einem Auge nach vorne durch das Strahlenteilerglas hindurch. Das Strahlenteilerglas, welches zum Teil lichtreflektierend und zum Teil lichtdurchlässig ist, läßt Licht von außerhalb des Flugzeugesinindurchfallen. In zusätzlicher Weise werden von der Elektronenstrahlröhre projizierte Abbildungen vom Strahlenteilerglas in die Sichtlinie des Piloten hineingespiegelt. Auf diese Weise werden von der Head-up-Anzeige vorgesehene Abbildungen auf Abbildungen der realen Welt überlagert, um den Piloten mit einer Symbolik zu versehen, welche wichtige Flugparameter darstellt.
Mit der Anzeigeeinrichtung des Piloten in ihrer Betriebsstellung befindet sich das optische Modul 18 nur etwa 4 Zoll vor dem Gesicht des Piloten. Indem das optischem Modul 18 so nahe am Pilot positioniert wird, läßt sich mit einem Strahlenteilerglas 20 minimaler Größe ein breites Gesichtsfeld erzielen. Aufgrund der Nähe der Anzeigeeinrichtung zum Gesicht des Piloten wird jedoch die Notwendigkeit erkennbar, die PDU in eine Unterbringstellung zu entfernen, wenn sie nicht in Gebrauch ist.
Zum Bewegen der Anzeigeeinrichtung 12 des Piloten aus ihrer Betriebsstellung in ihre Unterbringstellung streckt der Pilot seine linke Hand nach oben und ergreift das untere Ende der Anzeigeeinrichtung des Piloten und dreht sie im Uhrzeigersinn. Während der Drehung des Jochzapfens 62 innerhalb des Aufnahmeteils 50 legt sich die Ecke 68 zwischen den abgeflachten Flächen 66, 67 gegen das Ende 70 des Kolbens 42 an und übt eine nockenartige Wirkung aus, bei der der Kolben nach links, wie in den Fig. 2 und 3 gesehen, hin- und herbewegt wird. Wenn die Anzeigeeinrichtung in ihre waagrechte Stellung angehoben wird, schiebt sich die Ecke 68 zwischen den abgeflachten Flächen 66, 67 an der Mitte, bezogen auf den Kolben, vorbei und gestattet damit ein belastungsbedingtes Verschieben des Kolbens zurück nach rechts in Berührung mit der zweiten abgeflachten Fläche 67. In zusätzlicher Weise greift der Stift 90 der Rückseite des Gehäuseaufbaus 14 der PDU mit dem Riegel 88 an der Oberfläche des Befestigungsgehäuses 26 ein, verriegelt die Anzeigeeinrichtung 12 in ihrer Unterbringstellung und verhindert ihre zufällige Verschiebung aufgrund einer plötzlichen Bewegung des Flugzeuges.
Wenn der Pilot durch die Anzeigeeinrichtung hindurchblicken will, streckt er seine linke Hand nach oben und drückt den Riegel 88 nach unten, um den Riegel vom Stift 90 auf dem Befestigungsgehäuse außer Eingriff zu bringen. Dann zieht der Pilot die Anzeigeeinrichtung entgegen den Uhrzeigersinn nach unten in ihre senkrechte Betriebsstellung. Während sich der Jochzapfen 62 innerhalb der Aufnahme 50 dreht, verschiebt die Ecke 68 den Kolben 42 nockenartig nach links. Wenn die Ecke 68 sich über die Mitte, bezogen auf den Kolben, hinwegbewegt, wird der Kolben unter seiner Vorbelastung zurück nach rechts und in Eingriff mit der ersten abgeflachten Fläche 66 des Jochzapfens 62 gebracht, um die Anzeigeeinrichtung in ihrer Betriebsstellung zu halten.
Unterliegt das Flugzeug einer plötzlichen Geschwindigkeitsverlangsamung, während sich die Anzeigeeinrichtung in ihrer Betriebsstellung befindet, wie dies der Fall sein würde, wenn das Flugzeug einer überlebbaren Bruchlandung ausgesetzt ist, würde der Kopf des Piloten nach vorne gegen das untere Ende der PDU geschleudert werden. Wenn die auf die PDU ausgeübte Kraft einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet, der bei der offenbarten Ausführungsform 8 bis 20 Pound beträgt, springt der sich bei einem Bruch lösende Riegel 96 auf, was ein Vorwärtsschwenken der Anzeigeeinrichtung 12 um ihren Bruchlöselagerzapfen 84 gestattet. Während sich die Anzeigeeinrichtung nach vorne in ihre Bruchlösestellung dreht, wird der bei einem Bruch sperrende Stift 108 unter Federbelastung in Eingriff mit der auf dem Gehäuseaufbau 14 der PDU ausgebildeten Arretierung 110 gebracht. Diese Sperrwirkung hält die Anzeigeeinrichtung nach vorne in ihrer Bruchlösestellung, wodurch die Anzeigeeinrichtung 12 daran gehindert wird, nach hinten auf den Kopf des Piloten zurückzuprallen und den Pilot zu verletzen. Die Anzeigeeinrichtung des Piloten kann aus ihrer Bruchlösestellung zurückgebracht werden, indem der Kopf des bei Bruch sperrenden Stiftes 108 zwischen dem Daumen und Zeigefinger der linken Hand ergriffen und nach außen gezogen wird, während die übrigen drei Finger zum Ziehen der PDU nach vorne in ihre Betriebsstellung verwendet werden. Während die Anzeigeeinrichtung 12 in ihre senkrechte Stellung gezogen wird, greift der Flansch 98 am oberen Ende des Gehäuseaufbaus 14 mit dem Bruchlöseriegel 96 ein, um die Anzeigeeinrichtung wieder in ihrer senkrechten Stellung zu verriegeln.
Falls es erwünscht wird, die Anzeigeeinrichtung des Piloten aus ihrer Befestigung zu entfernen, wie dies bei einem Versagen eines Bauteiles erforderlich sein würde, ist das Entfernen ein rascher und einfacher Vorgang. Die elektrischen Kabel 17, welche die Elektronenstrahlröhre mit der Videoantriebseinrichtung verbinden, werden abgetrennt. Ein Hebel wie der Schaft eines Schraubenziehers wird zwischen der feststehenden Stütze 80 an der Oberfläche des Befestigungsgehäuses 26 und dem durch seinen Schlitz 78 herausragenden Kolbenstift 76 eingeführt. Der Hebel wird dann benutzt, um den Kolben 42 außer Eingriff mit der Ausnehmung 64 im Jochzapfen 62 zu stemmen. Ist der Kolben auf diese Weise zurückgezogen worden, kann der Jochzapfen aus der Ausnahme 50 herausgezogen werden, womit die Verfahrensweise zum Entfernen beendet ist.
Der Einbau einer neuen Anzeigeeinrichtung des Piloten läßt sich auf ebenso rasche und einfache Weise durch Umkehren der Verfahrensweise ausführen. Es wird wieder unter Verwendung eines geeigneten Hebels der Kolben 42 aus dem Aufnahmeteil 50 herausgezogen, der Jochzapfen 62 in den Aufnahmeteil eingesetzt und der Kolben freigegeben, um unter seiner Vorbelastung in Eingriff mit der Ausnehmung 64 auf dem Jochzapfen zu kommen. Ein Anschließen der elektrischen Kabel 17 beendet den Einbau.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die um zwei getrennte Drehachsen drehbare Befestigung der Anzeigeeinrichtung des Piloten. Bei der vorliegenden Erfindung wird erkannt, daß die beiden Zwecke, zu denen die PDU gedreht werden muß, mit einer einzigen Drehachse nicht vereinbar sind. Wie bereits erläutert, ist in vielen Flugzeugen nicht genügend Platz direkt vor oder hinter der Anzeigeeinrichtung vorhanden, um die Anzeigeeinrichtung in eine geeignete Unterbringstellung zu drehen. Bevorzugt werden eine geeignete Unterbringstellung und eine Leichtigkeit des Bewegens der Einrichtung in und aus ihrer Unterbringstellung am besten durch ein Drehen der Anzeigeeinrichtung zur Seite vorgesehen. Da andererseits die Anzeigeeinrichtung nach vorne wegbrechen muß, um einen Bruchsschutz vorzusehen, erfordert die Sicherheit eine seitlich verlaufende Drehachse, so daß die Anzeigeeinrichtung nach vorne schwenkbar ist. Demgemäß ergibt die Befestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sowohl eine zweckmäßige Unterbringung als auch einen Bruchschutz, indem eine Befestigungsvorrichtung für eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen wird, welche eine Drehbarkeit um zwei verschiedene Drehachsen vorsieht.
Ein fakultatives Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Mittel zum Festhalten der Anzeigeeinrichtung in einer vorderen Stellung, wenn sie sich einmal bei einem Bruch losgelöst hat, vorgesehen ist. Der Vorteil dieses Merkmals besteht darin, daß die Anzeigeeinrichtung, wenn sie sich einmal durch einen Aufprall nach vorne gelöst hat, in einer vorderen Stellung festgehalten und daran gehindert wird, nach hinten zu prallen und gegen den Kopf des Piloten zu schlagen.
Ein weiteres fakultatives Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbindung der Anzeigeeinrichtung des Piloten mit dem Befestigungsgehäuse mittels eines einzigen Zapfens und dem Festhalten dieses Zapfens innerhalb des Befestigungsgehäuses mittels eines federbelasteten Kolbens. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß sie eine Leichtigkeit und Raschheit des Einbaus und Ausbaus der Anzeigeeinrichtung des Piloten mit einem Minimum an Werkzeugen ergibt. Das Entfernen der PDU aus ihrer Befestigung besteht einfach aus dem Wegschieben des federbelasteten Kolbens vom Jochzapfen durch Hebeleinwirkung und Herausziehen des Jochzapfens aus der Verstrebung. Der Einbau erfolgt lediglich durch Umkehrung der Reihenfolge dieser Schritte. Es werden keine Befestigungsteile verwendet, die leicht verlorengehen, und es wird nur ein einziges Werkzeug benötigt.
Während die spezifische Ausführungsform anhand einer Anzeigeeinrichtung des Piloten offenbart worden ist, die zum Einbau an der rechten Seite des Flugzeuges vorgesehen ist, ist es erkennbar, daß eine ähnliche Befestigung auch zum Anbringen einer Anzeigeeinrichtung an der linken Seite oder auf der Mittellinie des Flugzeuges verwendbar ist. Zum Einbau an der linken Seite würde jedoch der Jochzapfen zur linken Seite der normalen Achse des Jochs versetzt sein, eher als zur rechten Seite, wie dies bei der spezifischen Ausführungsform dargestellt ist.
Es ist ersichtlich, daß die spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Nachteile überwindet, die mit einer Vorrichtung zum Befestigen der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung einer Head-up-Anzeigeanlage verbunden sind. Allgemein gesprochen, umfaßt die spezifische Ausführungsform eine Befestigungsvorrichtung, die zum nachträglichen Einbau in bestehende Hubschrauber besonders geeignet ist und die eine präzise Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung des Piloten in ihrer Betriebsstellung zwecks genauer Zielmöglichkeiten von Waffen gewährleistet. Diese Befestigungsvorrichtung sieht eine Unterbringstellung für die Anzeigeeinrichtung vor, welche weder die Bewegungsmöglichkeiten des Piloten einschränkt noch seine Sicht versperrt und welche ein leichtes Wechseln zwischen der Betriebs- und Übergangsstellung gestattet. Diese Befestigungsvorrichtung sieht als Merkmal eine Auslösung bei einem Bruch vor, bei dem bei einem Aufschlag ein Ausbrechen der Anzeigeeinrichtung des Piloten nach vorne gestattet ist und diese in einer vorderen Stellung gehalten wird, um die Anzeigeeinrichtung daran zu hindern, heftig nach hinten zum Kopf des Piloten hin zurückzuprallen. Ferner sieht diese Befestigungsvorrichtung die Möglichkeit eines raschen Austausches vor, welcher ein schnelles und leichtes Entfernen und Einbauen der Anzeigeeinrichtung des Piloten mit einem Minimum an Werkzeugen gestattet.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist eine verbesserte Befestigungsvorrichtung für die für einen Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung einer Head-up-Anzeigeanlage beschrieben worden. Die Vorrichtung ist zum nachträglichen Einbau in bestehende Flugzeugzellen besonders geeignet. Die Vorrichtung kann leicht nachträglich in eine bestehende Flugzeugzelle eingebaut werden, die einen sehr begrenzten Raum zwischen der Oberseite des Kopfes des Piloten und der oberen Kante der Windschutzscheibe, an der die Windschutzscheibe an die Flugzeugzelle angrenzt, aufweist. Die Vorrichtung erlaubt ein leichtem Entfernen der Anzeigeeinrichtung aus ihrer Betriebsstellung, in der sie in die Sichtlinie des Piloten eingesetzt ist, in eine Unterbringstellung, in der sie aus dem Weg ist. Die Vorrichtung erlaubt ein rasches und leichtes Bewegen der Anzeigeeinrichtung zwischen ihren Unterbring- und Betriebsstellungen unter Verwendung nur der linken Hand des Piloten, während die rechte Hand des Piloten an den Steuerungen verbleiben kann. Die Vorrichtung bricht bei Aufschlagen eines Helmes des Piloten aus ihrer Betriebsstellung heraus und wird daran gehindert, nach hinten zurückzuprallen, um eine weitere Verletzung des Piloten zu verhindern. Die Vorrichtung erlaubt ein rasches Entfernen und Einbauen der Anzeigeeinrichtung. Die Vorrichtung erlaubt ein Auswechseln von Anzeigeeinrichtungen ohne die Notwendigkeit einer Neuausrichtung. Die Vorrichtung erlaubt das Entfernen und Einbauen der Anzeigeeinrichtung unter Verwendung eines Minimums an Werkzeugen. Schließlich verringert die Vorrichtung die Toleranzanforderungen bei der Herstellung der Befestigungsvorrichtung, wodurch die Fertigungskosten verringert werden.

Claims

1. Vorrichtung (10), mit der die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) einer Head-up-Anzeigeanlage vom Oberbau der Führerkanzel eines Flugzeuges herabhängend anbringbar ist, wobei die Vorrichtung (10) Mittel (24) zum Vorsehen eines ortsfesten Bezuges gegenüber dem Flugzeug, die am Oberbau der Führerkanzel anbringbar sind, und

erste Mittel (60), die die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) an den ortsfesten Bezugsmitteln (24) um eine erste Drehachse drehbar lagern, und

zweite Mittel (84), die die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) an den ortsfesten Bezugsmitteln (24) um eine zweite Drehachse drehbar lagern, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Flugzeugs verläuft, wobei die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) in der Weise in einer senkrechten Ebene parallel zur Längsachse des Flugzeugs um die zweite Drehachse drehbar ist, daß die Anzeigeeinrichtung (12) nach vorne in eine vordere Lage, die, vom Kopf des Piloten entfernt ist, drehbar ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehachse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Flugzeugs liegt, die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) in einer senkrechten Ebene senkrecht zu der Längsachse des Flugzeugs in der Weise um die erste Drehachse drehbar ist, daß die Anzeigeeinrichtung (12) in seitlicher Richtung zwischen einer senkrechten Lage, in der die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) in der Sichtlinie des Piloten herabhängt, und einer waagrechten Lage, in der die Anzeigeeinrichtung (12) zwecks Unterbringung drehbar aus der Sichtlinie des Piloten herausgehoben ist, drehbar ist.

2. Vorrichtung wie im Anspruch 1 beansprucht, bei der die ersten Mittel (60) ein Joch umfassen, das innerhalb eines Aufnahmeteils (50) in den ortsfesten Bezugsmitteln (24) schwenkbar gelagert ist.

3. Vorrichtung (10), wie im Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, die zusätzlich Verriegelungsmittel (94) umfaßt, die mit einer für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12), die an den ersten Mitteln (60) angebracht ist, zum Verhindern einer Drehung der Anzeigeeinrichtung (12) um die zweite Drehachse in Eingriff bringbar sind, wenn die Anzeigeeinrichtung (12) in der senkrechten Lage ist, und die, ansprechend auf eine vorbestimmte, auf die Anzeigeeinrichtung (12) ausgeübte Kraft, zum Ermöglichen einer Drehung um die zweite Drehachse lösbar ist.

4. Vorrichtung (10) wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, die zusätzlich zweite Verriegelungsmittel (108) umfaßt, die mit einer für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12), die an den ersten Mitteln (60) angebracht ist, zum Verhindern einer Drehung der Anzeigeeinrichtung (12) um die zweite Drehachse in Eingriff bringbar ist, wenn die Anzeigeeinrichtung (12) in die vordere Lage gedreht worden ist.

5. Vorrichtung (10) wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, die zusätzlich Festhaltemittel (42, 66) umfaßt, die zum Verhindern einer Drehung der Anzeigeeinrichtung (12) um die erste Drehachse wirken, wenn eine für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12), die an den ersten Mitteln (60) angebracht ist, sich in der senkrechten Lage befindet.

6. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 4 beansprucht, wenn dieser auf den Anspruch 2 rückbezogen ist, worin das Joch (60) mit einem Jochzapfen (62) mit darauf befindlicher abgeflachter Fläche (66) versehen ist, wobei die abgeflachte Fläche (66) innerhalb des Rahmens (24) senkrecht angeordnet ist, wenn sich die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) in der senkrechten Lage befindet, und worin der Rahmen (24) zusätzlich einen Kolben (42) umfaßt, der innerhalb des Rahmens (24) hin- und herbewegbar angeordnet ist, wobei der Kolben (42) unter Federkrafteinwirkung in der Weise in Richtung zum Jochzapfen (42) hin gehalten wird, daß zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12) um die erste Drehachse, das Ende des Kolbens (42) gegen die abgeflachte Fläche (66) des Jochzapfens (62) andrückt.

7. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 2 oder in einem der Ansprüche 3 bis 6 beansprucht, wenn diese auf den Anspruch 2 rückbezogen sind, die zusätzlich Festhaltemittel (42, 67) umfaßt, die wenn eine für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12), die an dem Joch (60) angebracht ist, sich in der senkrechten Lage befindet, zum Verhindern einer Drehung der Anzeigeeinrichtung (12) um die erste Drehachse wirken.

8. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 7 beansprucht, worin der Jochzapfen (62) eine darauf befindliche abgeflachte Fläche (67) aufweist, wobei die abgeflachte Fläche (67) innerhalb des Rahmens (24) senkrecht angeordnet ist, wenn sich die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) in der waagrechten Lage befindet, und worin der Rahmen (24) zusätzlich einen Kolben (42) umfaßt, der innerhalb des Rahmens (24) hin- und herbewegbar angeordnet ist, wobei der Kolben (42) unter Federkrafteinwirkung in der Weise in Richtung zum Jochzapfen (42) hin gehalten wird, daß zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12) um die erste Drehachse, das Ende des Kolbens (42) gegen die abgeflachte Fläche (67) des Jochzapfens (62) andrückt.

9. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 6 oder Anspruch 8 beansprucht, worin die abgeflachten Flächen (66, 67) eine erste (66) bzw. eine zweite (67) abgeflachte Fläche umfassen, und der unter Federkrafteinwirkung stehende Kolben (42) zum Zurückhalten der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12) in der senkrechten Lage gegen die erste abgeflachte Fläche (66) des Jochzapfens (62) andrückt, und zum Zurückhalten der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung (12) in der waagrechten Lage gegen die zweite abgeflachte Fläche (67) des Jochzapfens (62) andrückt.

10. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 9 beansprucht, worin der Eingriff des Kolbens (42) mit den abgeflachten Flächen (66' 67) des Jochzapfens (62) den Jochzapfen (62) in der Weise innerhalb des Rahmens (24) hält, daß der Jochzapfen (62) nicht aus dem Rahmen (24) herausziehbar ist, solange sich der Kolben (42) mit dem Jochzapfen (62) in Eingriff befindet.

11. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 1 beansprucht, die zusätzlich Mittel (94) umfaßt, die normalerweise zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung um die zweite Drehachse wirken, wenn die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung (12) sich in einer senkrechten Betriebsstellung befindet, und ansprechend auf eine vorbestimmte, auf die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung ausgeübte Kraft zum Ermöglichen einer Drehung um die zweite Drehachse lösbar sind.

12. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 1 beansprucht, die zusätzlich Mittel (108) umfaßt, die bei einer Vorwärtsdrehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung um die zweite Drehachse zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung um die zweite Drehachse an einer vorbestimmten Stelle in Eingriff bringbar sind.

13. Vorrichtung (10) wie im Anspruch 1 beansprucht, die zusätzlich Mittel (42, 46) umfaßt, die zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung um die erste Drehachse wirken, wenn die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung sich in einer senkrechten Betriebsstellung befindet.

14. Die Vorrichtung (10) des Anspruchs 1, die zusätzlich Mittel (42, 47) umfaßt, die zum Verhindern einer Drehung der für den Piloten vorgesehenen Anzeigeeinrichtung um die erste Drehachse wirken, wenn die für den Piloten vorgesehene Anzeigeeinrichtung sich in einer waagrechten Unterbringstellung befindet.