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Flugzeug. Das fliegende Flugzeug wird durch nichts häufiger und schwerer
gefährdet als durch zu geringe Geschwindigkeit. Sobald nämlich die Geschwindigkeit
gegenüber der umgebenden Luft geringer wird, wächst der Anstellwinkel der Flügel
gegen -die Flugbahn und nähert sich der Grenze oder erreicht sogar die Grenze, bei
welcher die Luftbewegung um den Flügel sich so verändert, daß die den Auftrieb erzeugende
Zirkulationsströmung nicht mehr wie vorher mit wachsender Anstellung zunimmt, also
nicht mehr ausreicht, um das Flugzeug zu tragen. Bei zu geringer Geschwindigkeit
und zu großem Anstellwinkel beginnt das Flugzeug .daher zu fallen, wobei sich seine
Gesamtbewegung aus dem noch verbliebenen Flugbewegungsrest und der Fallbewegung
zusammensetzt. Die so erzeugte Bewegung ist gefährlich, weil sie völlig unstabil
ist und die Wirkung sämtlicher Steuer im Verhältnis zu den entstehenden instabilen
Kräften nicht entfernt mehr genügt, um den normalen Flug wieder zu erzwingen.
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Man hat nun versucht, die Führer durch Geschwindigkeitsmesser u. dgl.
vor dieser gefährlichen Lage zu warnen. Aber sobald ein Führer plötzlich vor sich
ein Hindernis bemerkt, wird er trotzdem häufig instinktiv dazu verleitet, ganz langsam
an die gefährliche Grenze heranzugehen und so das Flugzeug durch zu große Verminderung
der Geschwindigkeit zum Absturz zu bringen.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, durch Anordnung von Schlitzen und
durch andere Maßnahmen die Eigenschaften der Flügel so zu verändern, daß die Intensivität
der Zirkulation bis zu sehr großen Anstellwinkeln zunimmt. Aber das bedeutet nur
eine Verschiebung der Gefahrzone. Die Führer würden sich umgewöhnen- und die Maschinen
an der neuen Grenze ebenso durch Überziehen zum Absturz bringen.
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Ein Vorschlag etwa in dem Sinne, die Flugzeuge durch entsprechend
lange Rümpfe und große Höhenleitwerke so stark längsstabil zu machen, daß die Wirkung
der Höhensteuerung nicht ausreicht, um gefahrbringend große Anstellwinkel zu erzwingen,
ist praktisch nicht ausführbar, weil so große Längsstabilität die Steuerbarkeit
des Flugzeuges auch in allen anderen Lagen sehr unangenehm vermindern und sehr harte
Schwingungen, also sehr schlechte Flugeigenschaften, ergeben würde.
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Nach der Erfindung wird der Absturz des Flugzeuges wegen zu geringer
Geschwindigkeit und zu großer Anstellwinkel dadurch verhindert, daß das Flugzeug
außer der normalen, vom Führer bedienten oder selbsttätig wirkenden Flugsteuerung
eine das Überziehen
verhindernde Sicherheitssteuerung besitzt,
die aus einer bei Annäherung an gefährliche Anstellwinkel von der Fahrströmung verstellten
Windfahne als steuerndem und einer unmittelbar auf die Änderung,der Flugzeuglageeinwirkenden
Vorrichtung als gesteuertem Teil besteht.
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An sich ist es nicht neu, eine Windfahne zu Steuerungszwecken, z.
B. zur selbsttätigen Erzielung des normalen Geradenusfluges, zu verwenden. Demgemäß
handelt es sich bei der Erfindung um die Benutzung einer Windfahne zur Schaffung
einer lediglich das Überziehen des Flugzeuges verhindernden Sicherheitsvorrichtung,
welche neben der üblichen Steuerung für .den normalen Flug Verwendung findet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist auf der
Zeichnung dargestellt. Auf dieser zeigt Abb. i die Sicherheitssteuervorrichtung
des Flugzeuges teils im senkrechten Schnitt, teils in Seitenansicht. Abb. 2 veranschaulicht
eine Teildarstellung im Schnitt nach der Linie II-II ,der Abb. i.
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Es bezeichnet i das Höhensteuer, 2 die zugehörige Flosse und 3 eine
Windfahne. d. ist eine Achse, welche .das Höhensteuer i mit der auf einer Achse
5-,des Flugzeuges drehbeweglich angeordneten Flosse 2 verbindet. Die Windfahne 3
dreht sich um eine mit dem Flugzeuge verbundene Achse 6 und folgt dem Flugwinde,
in dessen Strömung es sich ganz frei einstellen kann. Der Träger 7 der Windfahne
3 ist über die Drehachse 6 hinaus verlängert und mit einer Abbiegung versehen, in
welcher sich ein bogenförmiger Schlitz 8 befindet, der in seinem der Windfahne 3
zugekehrten Teil etwa konzentrisch zur Achse 6 ausgebildet ist, in seinem anderen
Teil sich jedoch letzterer nähert.
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In dem Schlitz 8 gleitet ein in einer am Flugzeug vorgesehenen Führung
22 gehaltener Bolzen 9, der sich am oberen Ende einer Stange ro befindet, deren
unteres Ende durch Bolzen i i mit einem Körper 1.2 verbunden ist. Dieser kann auf
einem in der Flosse 2 gelagerten Bolzen 13 gleiten.
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Von dem Höhensteuer i steht ein Hebel 14 ab, der mit Bolzen 15, Verbindungsstange
16, Bolzen 17, Lenkhebel 18 und Bolzen i9 der Flosse 2- eine parallelogrammartige
Führung für einen " von der Verbindungsstange 16 albstehenden, gabelartig auslaufenden
Arm 2o bildet, der sich in Backen 21 des Gleitkörpers 12 in Richtung des in Abb.
i eingezeichneten Doppelpfeiles verschieben kann.
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Die Steuerung des Flugzeuges geht wie folgt vor sich: Infolge Anordnung
eines Teiles des Bogenschlitzes 8 konzentrisch zur Drehachse 6 hewiegt sich die
Wind'fahnee 3 bei kleinen Anstellwinkeln .der Flügel frei und löst keine Steuerungswirkungen
aus. Bei Erreichung xks als zulässig vorgesehenen größten Anstellwinkels,der Flügel
durch übermäßig starkes Legen des Steuers z nach oben ändert sich die relative Lage
von Flugzeug und Windfahne 3 so erheblich, daß die Stange io durch den nach der
Achse 6 zu verläufenden Teil des Schlitzes 8 mehr und mehr angezogen wird und *mit
durch Anstellen der Flosse :2 die Hähensteuerwirkung des Steuers i entsprechend
aufhebt. Es fliegt dann das Flugzeug mit dem- noch ungefährlichen Größtanstellwinkel
geradeaus.
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Bemerkbar ist bei dieser Ausführungsform der Sicherheitssteuerung,
daß die Flosse 2 durch die Windfahne 3 um so mehr angestellt wird, je mehr das Höhensteuer
i gezogen wird, weil ,der Gleitkörper 12 entsprechend näher an die Drehachse 5 der
Flosse 2 rückt. Bei kleinen Ausschlägen des Steuers i ist das Aufrichten der Flosse
-durch Verschiebung des Gleitkörpers 12 nur unerheblich. Die Längen aller Hebel
und die Form der Kurvenbahn sind so gewählt, daß die Windfahne bei einem bestimmten,
noch ungefährlichen Anstellwinkel in Wirksamkeit tritt. Der Führer ist in dem Ziehen
oder Drücken des Höhensteuers i bei allen Anstellwin:keln der Flügel völlig unbehindert.
Sobald jedoch die Sicherheitssteuerung in Wirksamkeit getreten ist, kann ein weiteres
Ziehen des Höhensteuers den Anstellwinkel der Flügel nicht mehr vergrößern, weil
die das Flugzeug aufrichtende Wirkung .des zu sehr gezogenen Höhensteuers durch
den umgekehrt gerichteten Einfluß der mehr .angehobenen Höhenflosse aufgehoben wird.
Es braucht hierbei dem Führer unter Umständen gar nicht bewußt zu werden, wann die
Höhensteuerwirkung nicht mehr znnir"rnt.
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Die Verstellungswirkung der Höhenflosse wird so gewählt, .daß auch
bei der steilsten Lage des Flugzeuges gegen die umgebende Luft noch eine genügende
Reserve an Anstellwinkel verbleibt, um zu verhindern, daß die Maschine durch, Schwingungen
oder Böen doch in den überzogenen Zustand gerät.
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Sämtliche Teile der .Sicherheitssteuerung sind so angeordnet bzw.
durch Wahl leichter Baustoffe, durch Gewichtsausgleichung, gegebenenfalls mit Hilfe
von Zusatzmassen, durch Bemessung der Lagerreibung u. dgl. so abgestimmt, daß die
Windfahne 3 ausschließlich die Richtung ,der freien- Luftströmung annimmt und nicht
in ihrer Lage durch Massenbeschleunigung als Folge von Bewegung oder Lage des Flugzeuges
beeinflußt wird.
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Die Windfahne 3 wird so groß, sein Tragarm 7 so lang und sämtliche
Übertragungsmittel
so ausgebildet, daß die Höhenflosse :2 vollkommen
stabil in ihrer jeweiligen Lage festgehalten wird. Es bilden dann das Flugzeug mit
seinem Höhensteuer und die Windfahne ein in bezug auf ihre gegenseitige Lage stabiles
System im Falle der Wirksamkeit der Sicherheitssteuerung, d. h. das Flugzeug fliegt
mit dein durch die Sicherheitsvorrichtung begrenzten Höchstanstellwinkel stabil
geradeaus.
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Die Windfahne ist in solcher Nähe einer im Schwerpunktsmittel gedachten
Senkrechten anzuordnen, daß sich bei Kurvenflügen für die die Windfahne beeinflussende
Luftströmung ein ungefährer Mittelwert ergibt.
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Eine in bezug auf die Flugzeuglage richtige Verstellung .der Windfahne
durch :die Luftströmung würde vielleicht nicht erzielt werden, wenn sich die Windfahne
an einem Flügelende befände und das Flugzeug sich um dieses Ende drehte. Ähnlich
ungünstige Verhältnisse könnten sich bei Anordnung der Windfahne weitab von :den
Flügeln, etwa in der Nähe des Schwanzendes des Flugzeuges, ergeben. Auch muß darauf
Bedacht genommen sein, d@aß die Windfahne nicht von dem Luftstrom des Propellers
unmittelbar getroffen oder sonstwie beeinflußt wird.
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Zur kinematischen Verbindung von Flosse, Höhenruder und Windfahne
lassen sich auch beliebig andere Einrichtungen verwenden. Die Vorrichtung, welche
als gesteuerter Teil auf eine Änderung der Flugzeuglage im Sinne der Verringerung
der Anstellung einwirkt, kann verschieden sein. An Stelle der beispielsweise vorgeschlagenen
Flosse des Höhensteuers könnte man eine andere am Flugzeug angeordnete Fläche oder
auch eine bewegliche Last verwenden, die im Flugzeug durch Zug oder Stoß oder durch
Umpumpen eine derartige Ortsveränderung erfährt, daß sich für das Flugzeug eine
anstellungsverringernde Wirkung ergibt.