DE549174C - Selbsttaetige Kurssteuerung fuer Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Es sind bereits selbsttätige Kurssteuerungen für Luftfahrzeuge vorgeschlagen, bei denen das Seitenruder durch die Ausschläge eines Kompasses oder eines Kreisels oder sonstiger, auf Drehungen des Luftfahrzeuges um eine senkrechte Achse ansprechender Instrumente gelegt wird. Bei allen bisher bekannten Selbststeuereinrichtungen ist ein von der Ouerneigung des Luftfahrzeuges herrührender Einfluß nicht berücksichtigt worden, obwohl dieser Einfluß beträchtliche Kursabweichungen und Störungen zur Folge haben kann. Dieser Einfluß beruht darauf, daß ein Flugzeug bei jeder Ouerneigung, d. h. bei je-

¹S der Abweichung der Hochachse von der gesamten Seitenbeschleunigung — der Resultante aus Schwerkraft und seitlicher Beschleunigung —, abzurutschen beginnt. Je nach der Geschwindigkeit des Abrutschens kommt Druck auf das Seitenruder und gegebenenfalls die zugehörigen- Leitflächen, welche eine Drehung des Flugzeuges zur Folge haben, der durch größeres oder geringeres Ruderlegen begegnet werden muß.

Gemäß der Erfindung wird auch diese von der scheinbaren Ouerneigung des Luftfahrzeuges abhängige Fehlerquelle dadurch ausgeschaltet, daß auf die Selbststeuereinrichtung eine zusätzliche Verstellkraft zur Einwirkung gebracht wird, welche von der scheinbaren Querneigung, d.h. also von der Gleichgewichtslage des Flugzeuges um die Längsachse in bezug auf die seitliche Gesamtbeschleunigung abhängt. Diese scheinbare Ouerneigung stimmt bei Geradeausflug mit der wahren Neigung überein." Zur Ausübung einer derartigen zusätzlichen Verstellkraft kann am einfachsten ein Pendel oder ein sonst auf die seitliche Gesamtbeschleunigung ansprechendes Gerät verwendet werden. Bei einer Steuervorrichtung, bei der das Ruder durch das Zusammenwirken eines Kompasses und eines in bezug auf die zur Flugzeuglängsachse parallele Präzessionsachse indifferent aufgehängten Kreiselgerätes gelegt wird, läßt sich die Erfindung am einfachsten in der Weise ausführen, daß der" Kreiselrahmen oder auch das durch Kreisel und Kompaß zu beeinflussende Stellglied des Servomötorrelais -mit einem Übergewicht versehen wird. Vorteilhaft ist es, in jedem Fall die Wirkung der zusätzlichen, von der scheinbaren Ouerneigung abhängigen Verstellkräfte einstellbar zu machen, was bei Verwendung eines Übergewichtes in dem vorher genannten Sinne in einfachster Weise dadurch geschehen kann, daß das Übergewicht verschiebbar angeordnet wird.

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und" zwar eine Anwendung der Erfindung auf eine mit Druckluft betriebene Selbststeuervorrichtung. Abb. ι zeigt die schematische Anordnung einer solchen Steuerungsvorrich-

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tung in einem Flugzeugrumpf, bei der ein als Schaltrelais dienendes drehbares, druckluftdurchflossenes Strahlrohr erfindungsgemäß ein Übergewicht trägt. Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Strahlrohr durch einen auf Drehungen um die Hochachse ansprechenden Kreisel zusätzlich beeinflußt wird und bei dem der präzedierende Kreiselrahmen ein verstellbares Übergewicht trägt.

Zur Kurssteuerung des Flugzeuges ι dient das um eine senkrechte Achse schwenkbare Seitenruder 2. Es wird über den Hebel 3, die Kettenzüge 4, den Hebel S durch den in dem !5 Zylinder 6 arbeitenden Kolben 7, an dessen Kolbenstange 8 der Kettenzug 4 befestigt ist, verstellt. Den beiden Seiten des Zylinders 6 wird durch die Leitungen 9, 10, welche von den Düsen 11, 12 ausgehen, ständig dadurch Druckluft zugeführt, daß die Einströtndüsen 11, 12 vor der Mündung des um die Achse 13 drehbaren Strahlrohres 14 stehen, welchem ständig Druckluft entströmt, die ihm von dem durch den Flugmotor 15 angetriebenen Gebläse 16 über die Leitung 17 zugeführt wird. Das Strahlrohr 14 ist mit der Membran 18 durch einen Lenker 19, gegebenenfalls unter Zwischenschalten einer Feder o. dgl., verbunden. Den beiden Kammern 20, 21, in die das Membrangehäuse durch die Membran geteilt wird, wird über Leitungen 22, 23 Druckluft zugeführt. Das Verhältnis der Druckluftmengen wird in an sich bekannter Weise durch die relative Stellung von Kompaßgehäuse und Magnetsystem eines Fernkompasses 24 beeinflußt, dem die benötigte Druckluft z. B. durch ein an der Bordwand oder sonst geeigneter Stelle befestigtes, dem Fahrtwind ausgesetztes Venturirohr 25 zugeführt wird. Solange das Luftfahrzeug auf dem gewünschten Kurs liegt und der Kurs nicht geändert werden soll, sich also die relative Stellung zwischen Kompaßgehäuse und Magnetsystem nicht ändert, wird den beiden Membrankammern 20, 21 je die gleiche Druckluftmenge zugeführt, so daß beiderseits der Membran 18 der gleiche Druck lastet und das Strahlrohr 14 seine Mittelstellung beibehält. In dieser Mittelstellung beaufschlagt der aus ihm austretende Druckluftstrom die beiden Einströmdüsen 11, 12 in genau dem gleichen Verhältnis, so daß in den beiden Seiten des Zylinders 6 beiderseits des Kolbens 7 der gleiche Luftdruck herrscht und der KoI-ben 7 und das Seitenruder 2 infolgedessen in der Ruhestellung bleiben. Weicht das Luftfahrzeug von dem alten Kurs ab, sei es durch äußere Störungen, sei es dadurch, daß durch Verdrehung des Gehäuses des Fernkompasses 24 durch den Führer das Luftfahrzeug auf einen neuen Kurs gelegt werden soll, so wird durch die eintretende Verdrehung von Kompaßgehäuse und Magnetsystem das Druckverhältnis in den Leitungen 22, 23 geändert, so daß auf der einen Seite der Membran 18 Überdruck, auf der anderen Seite Unterdruck entsteht, die Membran sich infolgedessen nach der einen Seite ausbaucht und das Strahlrohr 14 aus seiner Mittellage auslenkt. Dieses beaufschlagt die eine der Düsen 11, 12 mehr als die andere, so daß auch in dem Zylinder 6 beiderseits des Kolbens 7 eine Druckdifferenz entsteht und sich der Kolben 7 infolgedessen nach der Unterdruckseite zu bewegt. Diese Bewegung wird über die Kettenzüge 4 und die Hebel 3, S auf das Seitenruder 2 übertragen, welches infolge des Ausschlages das Luftfahrzeug auf seinen alten oder den gewünschten neuen Kurs legt, der dann erreicht ist, wenn die relative Stellung zwischen Kompaßgehäuse und Magnetsystem des Fernkompasses 24 wieder eine derartige ist, daß den Leitungen· 22, 23 die gleiche Druckluftmenge zugeführt wird, beiderseits der Membran 18 also wieder der gleiche Druck herrscht, so daß diese und mit ihr das Strahlrohr 14 in die Ausgangsröhre zurückkehren.

Soweit ist die Einrichtung bekannt. Bekannt ist auch, auf das Strahlrohr 14 weitere zusätzliche Einwirkungen ausüben zu lassen, die z. B. von einem auf die Drehgeschwindigkeit des Flugzeuges ansprechenden Gerät, beispielsweise einem Präzessionskreisel mit zur Längsachse paralleler Präzessionsachse, herrühren können, um durch solche zusätzlichen Einflüsse eine bessere pendelfreie Stabilität der Steuerung zu erreichen. Neu ist es aber, auf das Strahlrohr 14 oder auf das sonst vorgesehene Stellglied des Servomotorrelais einen zusätzlichen, von der scheinbaren Querneigung, d. h. von der Abweichung der Flugzeughochachse von der Richtung der Gesamtseitenbeschleunigung abhängigen Einfluß auszuüben, um dadurch dem eingangs erwähnten, durch das bei scheinbarer Querneigung eintretende Abrutschen bedingten Abweichen vom Kurs entgegenzuarbeiten. Diese zusätzliche Verstellkraft kann beispielsweise durch ein auf das Strahlrohr 14 aufgesetztes Übergewicht 28 erreicht werden. Kommt das Flugzeug aus irgendwelchen Gründen aus der Gleichgewichtslage um die Längsachse heraus, so macht das Strahlrohr 14 unter dein Einfluß des Übergewichtes 28 einen Pendelausschlag, kommt also aus seiner Mittelstellung vor den beiden Düsen 11, 12 bzw. aus seiner durch die sonstigen z. B. vom Kompaß und Kreisel ausgeübten Steuerkräfte bedingten Lage heraus, wodurch das Verhältnis der Beaufschlagung der Düsen 11, 12 geändert und in der Tat auf den S teuer servomotor 6, 7

und somit auch auf das Seitenruder 2 eine zusätzliche; von der Querneigung abhängige Verstellkraft ausgeübt wird. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß man durch passende Bemessung des Übergewichtes 28 und Pendelanordnung desselben auf dem Strahlrohr 14 diese zusätzliche Verstellkraft 14 derart abstimmen kann, daß die bei scheinbarer Querneigung durch das Abrutschen bedingte Kursabweichung in genau der gleichen Weise ausgeglichen wird, wie es der Flugzeugführer bei Handsteuerung bewirkt. Um die Abstimmung leicht und sicher ausführen bzw. verbessern zu können, ist es vorteilhaft, das Gewicht auf dem Strahlrohr verschiebbar zu machen, was auf irgendeine der bekannten Arten erfolgen kann.

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, das Übergewicht an dem Strahlrohr selbst

ao anzubringen. Ist die Selbststeuereinrichtung, was meist der Fall sein wird, mit einem Stabilisierungskreisel versehen, so kann auch der Kreisel zur Ausübung des von der scheinbaren Querneigung abhängenden Korrektur-

»5 impulses dienen, entweder dadurch, daß die Präzessionsachse des Kreisels nicht, wie sonst üblich, durch den Schwerpunkt des Kreisels, sondern etwas oberhalb des Schwerpunktes gelegt ist. Um aber eine Feineinstellung des Zusatzimpulses zu ermöglichen, ist es vorteilhafter, ein verschiebbares Übergewicht zu verwenden, was in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise geschehen kann. Das bei 13 drehbar gelagerte Strahlrohr 14, welches die um 90 ° in die Zeichenebene gedreht dargestellten, mit dem Ruderservomotor in einer der in Abb. 2 gezeigten Form entsprechenden Weise verbundenen Einströmdüsen 11, 12 beaufschlagt, wird durch den in dem Präzessionsrahmen 34 gelagerten Kreisel 35 dadurch beeinflußt, daß es mit dem Präzessionsrahmen 34 durch einen Lenker 36, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Feder, verbunden ist. Auf dem Lenker 36 ist das Übergewicht 37 angeordnet. Bei einer scheinbaren Ouerneigung des Flugzeuges sucht das Übergewicht 37 auszuschwingen, daher das Strahlrohr zu verstellen, und übt daher den erforderlichen Korrekturimpuls auf das Seitenruder aus. Auch hier ist es natürlich vorteilhaft, das Übergewicht 37 verschiebbar anzuordnen, um eine genaue Abstimmung zu ermöglichen. Daß sich die Erfindung auch auf beliebige andere Selbststeuerungen, z. B. mit elektrischem Relais und elektrischem Servomotor, anwenden läßt, ohne daß es hierzu der Darstellung weiterer Ausführungsbeispiele bedürfte, ist selbstverständlich. Ebenso selbstverständlich ist es, daß man auch ein Pendel oder ein sonstiges auf die scheinbare Schwerkraft ansprechendes Instrument verwenden könnte, um unter Benutzung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens dessen Ausschläge auf die Steuerungsvorrichtung zur Einwirkung zu bringen. Unter Umständen könnte es auch vorteilhaft sein, die von der scheinbaren Schwerkraft abhängigen Ausschläge des Pendels oder sonstigen Gerätes mittels eines besonderen Relais auf die Selbststeuerung zur Einwirkung zu bringen. Die Abstimmung könnte dann durch Beeinflussung der Einwirkung des Relais auf den Servomotor erfolgen. Die dargestellten Ausführungsbeispiele haben indessen den Vorzug besonderer Einfachheit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Kurssteuerung für Luftfahrzeuge, bei welcher durch Ausschläge von Meßinstrumenten, z. B. eines Kompasses, eines Kreiselgerätes o. dgl., eine das Seitenruder verstellende Kraftquelle ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Seitenruder (2) eine von der scheinbaren Querneigung, d. h. von der Abweichung der Flugzeughochachse von der Richtung der seitlichen Gesamtbeschleunigung abhängige zusätzliche Verstellkraft (28, 27) zur Einwirkung gebracht wird.

2. Selbsttätige Kurssteuerung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der von der scheinbaren Querneigung abhängigen zusätzlichen Verstellkraft änderbar ist.

3. Selbsttätige Kurssteuerung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Schaltrelais (14) für den Servomotor (6,7) ein pendelnd aufgehängtes Übergewicht (28) einwirkt.

4. Selbsttätige Kurssteuerung nach Anspruch 3, bei welcher der Ruder servomotor durch ein schwenkbares druckmitteldurchflossenes Rohr geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) mit einem gegebenenfalls verstellbaren Übergewicht (28) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen