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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung ist auf das Gebiet von Steuerknüppelkraft-Anpassungssystemen, wie sie in einem Luftfahrzeug
verwendet werden, gerichtet, und insbesondere auf ein verbessertes
Variabel-Gradienten-Steuerknüppelkraftgefühl-Anpassungssystem.
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Hintergrund der Erfindung
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Steuerknüppelkraft-Anpassungssysteme werden
auf dem Gebiet des Luftfahrzeugwesens verwendet, um Piloten bei
unterschiedlichen Fluggeschwindigkeiten mittels Anpassens der Vorspannung des
manuellen Steuersystems (z.B. eines Steuerknüppels, eines zyklischen Knüppels, einer
Fluglageregelung, Pedalen usw.) ein besseres „Gefühl" und eine bessere Steuerung über ihr
Luftfahrzeug bereitzustellen. Beispielsweise wird bei einem üblichen Krafttrimmungsmechanismus
für ein
zyklisches Helikoptersystem nur ein fester Kraftgradient bereitgestellt.
In einfachen Worten fühlt
der Pilot für
jedes Inkrement einer zyklischen Verstellung eine proportionale
Kraft. Es ist natürlich
wünschenswert,
dass in jeder Richtung, in die ein Pilot die Steuervorrichtung bewegt
(sei es links oder rechts, vorwärts
oder rückwärts), ein
bestimmter Kraftbetrag entgegenwirkt. Eine Kraft an einem zyklischen
Knüppel
stellt dem Piloten, und letztendlich dem Luftfahrzeug, während Flugvorgängen Stabilität bereit.
Die Kraft wird üblicherweise
mittels eines Vierstangengestänges
erzeugt, das eine Federcartridge zusammendrückt oder dehnt. Zwei Gestängeanordnungen
sind vorgesehen, eine für
die guerbewegung und eine andere für die Längsbewegung. Mittels Bewegens
der Federcartridge-Basispunkte
kann die Position, in welcher der den zyklischen Knüppel nutzende
Pilot keine Kraft fühlt,
verlagert werden. Krafttrimmungs-Stellglieder genannte Stellglieder
werden ebenfalls verwendet zum Verlagern der Federcartridge-Basispunkte. Da sich
die Gestänge
des üblichen
Querkrafttrimmungssystems oder des üblichen Längskrafttrimmungssystems in
einer festen Ebene bewegen, werden diese Gestänge als zweidimensional erachtet.
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Es
sollte verstanden werden, dass die bei dem üblichen Helikopterbetrieb auftretende
Kraft eine im Wesentlichen lineare Beziehung ist. Beim Betreiben
eines Flugzeugs trifft ein Pilot jedoch normalerweise auf einen
viel steiferen Steuernknüppel, weil,
da das Luftfahrzeug sich mit höheren
Fluggeschwindigkeiten bewegt, eine viel größere Federkraft erforderlich
ist. Anstatt eines Bewegens des Knüppels nach vorne und nach hinten
oder der Lenkung nach links oder nach rechts mit einer Normalkraft
von einem Pfund pro Zoll, sollte ein Pilot auf annähernd drei
Pfund pro Zoll treffen. Ohne die zusätzliche Kraft könnte ein
Luftfahrzeugflug bei höheren
Geschwindigkeiten einer sehr unregelmäßigen und gefährlichen
Luftfahrzeugbewegung ausgesetzt sein.
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Viele
vorherige Steuervorrichtungskraft-Anpassungssysteme verwenden Elektromotoren
zum Einstellen eines höheren
Drehmomentes an dem Steuerknüppel,
was in einem größeren Vorspanngefühl resultiert.
Obwohl die Krafttrimmungssysteme für einige Luftfahrzeuge eine
Federvorspannung gegen jegliche von dem Piloten gegen das pilotengesteuerte
Richtungsgetriebe ausgeübte
Kraft enthalten, ist eine automatische Steuerung die vorherrschende Technologie
bei späteren
Luftfahrzeugtypen. Beispielsweise nimmt bei derzeitigen Kipprotorflugzeug-Anwendungen
ein Variabel-Kraftfeldstellglied einen vorgegebenen Parameter (z.B.
eine Kipprotorposition oder die Fluggeschwindigkeit) auf und nutzt einen
Elektromotor, um seinerseits basierend auf Eingaben in den Elektromotor
von einer Steuervorrichtung eine zunehmende oder eine abnehmende Kraft
gegen das pilotengesteuerte Richtungssystem zu bewirken. Solch ein
System ist nicht nur schwer, sondern auch wegen der Elektronik beim
Steuern des Motors und der Redundanz, die bei automatischen Systemen
zum Schutz gegen potentielle Systemausfälle erforderlich sein kann,
auch sehr teuer.
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Viele
Probleme beim Erreichen variabler Vorspannung an manuellen Steuervorrichtungen
sind spezifisch für
ein Kipprotorflugzeug, da es sowohl als ein Flugzeug als auch als
ein Helikopter arbeitet. Da ein Kipprotorflugzeug als beides arbeitet,
ist es wünschenswert,
dass sich das Gefühl
des Kipprotorflugzeugs ändert,
wenn es während
eines Fluges von einem Flugzeug zu einem Helikopter und umgekehrt umgewandelt
wird. Die Art und Weise, in der das „Gefühl" und die resultierenden Handhabungsfähigkeiten derzeit
bei Kipprotorflugzeug-Systemen (wie beispielsweise dem Bell XV15
und dem V22 Kipprotorflugzeug) erzielt werden, ist die schwereren
und teureren Variabel-Kraftfeld-Stellgliedsysteme, wie im Obigen
beschrieben, zu nutzen. Es wäre
bei Kipprotorflugzeug-Anwendungen und für die Luftfahrzeugindustrie
als ein Ganzes wünschenswerter,
Zugang zu einem weniger komplizierten, leichteren und zuverlässigeren
Variabel-Gradienten-Steuerknüppelkraftgefühl-System zu haben,
wie es in der vorliegenden Erfindung offenbart ist.
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US-A-2
835 461 offenbart einen hydraulischen Luftfahrzeug-Gefühlssimulator
für ein
Luftfahrzeug mit kraftbetätigten
Steuerflächen.
Das System weist ein Federsystem auf, das keinen wesentlichen Widerstand
gegen eine Bewegung des Steuerelements des Piloten aufweist, solange
einem hydraulischen Gefühlssimulator
Hydraulikdruck beaufschlagt wird, jedoch bei einem Ausfall des Hydraulikdrucks automatisch
so wirksam wird, dass es dem Steuerelement des Piloten ein mechanisches
Gefühl
auferlegt.
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US-A-3
747 876 offenbart ein System zum Erzeugen von Steuerflächen-Rückkopplungskräften bei
einem Luftfahrzeug, das kraftbetätigte
Steuerflächen
verwendet. Das System ist in seiner Beschaffenheit im Wesentlichen
mechanisch und weist wenigstens zwei Federn als die Krafterzeugungselemente
und Mittel auf, welche in vorbestimmter Weise die Federn miteinander
kuppeln, in vorbestimmter Weise die Vorspannung der einen Feder
verändern und
in vorbestimmter weise die effektiven Federkonstanten der Federn
entsprechend den Flugzuständen des
Luftfahrzeugs ändern.
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US-A-4
664 346 ermöglicht
die Stabilisierung einer Luftfahrzeugsteuerkraft. Zu diesem Zweck
wird einem Servomotor ein geschwindigkeitsabhängiges Signal zugeführt. Dieses
Signal steigt mit der Fluggeschwindigkeit zumindest über einen
vorwählbaren Schwellwert
an. Der Servomotor steuert seinerseits den Vorspannzustand einer
Feder, welche mit dem einen Ende schwenkbar an der Lenksäule und
mit dem anderen Ende schwenkbar an dem Verstellelement des Servomotors
gelagert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Variabel-Gradienten-Steuerknüppelkraftgefühl-Anpassungsvorrichtung
bereitgestellt, die aufweist: ein Gradienten-Stellglied, das mit
wenigstens einer Federcartridge-Anordnung wirkverbunden ist, die
so ausgebildet ist, dass sie mit einer bordseitigen Richtungshardware
eines Luftfahrzeugs verbunden ist, wobei das Gradienten-Stellglied,
wenn im Betrieb, zum Verlagern des Schwenkpunktes der wenigstens
einen Federcartridge in Bezug auf die bordseitige Richtungshardware
des Luftfahrzeugs dient, so dass die Vorspannung von wenigstens
einem Handsteuerknüppel
für das
Luftfahrzeug veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Federcartridge
eine Querfedercartridge und eine Längsfedercartridge aufweist,
wobei das Variabel-Gradienten-Stellglied
mittels eines Dreidimensional-Phaseneinstellgestänges mit
der Querfedercartridge und der Längsfedercartridge
gekuppelt ist, wobei das Variabel-Gradienten-Stellglied so betreibbar ist,
dass es zum Verändern
der dem Steuerknüppel beaufschlagten
Quervorspannung den Schwenkpunkt der Querfedercartridge verlagert
und zum Verändern
der dem Steuerknüppel
beaufschlagten Längsvorspannung
den Schwenkpunkt der Längsfedercartridge
verlagert.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Das
Vorhergehende und andere Ziele, Aspekte und Vorteile werden besser
aus der folgenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren verstanden, in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines zyklischen Steuerknüppelmechanismus
für einen
Helikopter ist, der das erfindungsgemäße Variabel-Gradienten-Steuersystem
aufweist,
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2 eine
Draufsicht ist auf die Position des Gradienten-Stellgliedes, der
Gestänge
und der Hebelarme, wenn sich das Luftfahrzeug in einer Helikopter-Betriebsart
befindet,
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3 eine
Draufsicht ist auf die Position des Gradienten-Stellgliedes, der
Gestänge
und der Hebelarme, wenn sich ein Kipprotorflugzeug in einer Flugzeug-Betriebsart
befindet,
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4 eine überlagerte
Draufsicht des Gradienten-Stellgliedes,
der Gestänge
und der Hebelarme in der Flugzeug-Betriebsart über die Helikopter-Betriebsart
ist,
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5 eine
graphische Darstellung der Gradientenkraft an der Y-Achse ist, die
dargestellt ist in Abhängigkeit
von einem Triebswerkgondel-Winkel an der X-Achse, und
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6 eine
schematische Darstellung zusammenwirkender Komponenten für eine Systemkonfiguration
ist, die die Lehren der vorliegenden Erfindung aufweist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Systems
ist bei dem pilotenbetätigten
Quer-und-Längs-Steuersystem für ein Kipprotorflugzeug
realisiert. Als Erstes wird zum Bereitstellen eines Bezugssystems
zum Vergleichen der Vorteile der Erfindung der Betrieb eines Standard-Krafttrimmungssystems
in einem Kipprotorflugzeug allgemein erörtert. Aus den Lehren der Erfindung
sollte verstanden werden, dass diese im Allgemeinen bei allen manuellen
Steuerknüppelsystemen über die gesamte
Luftfahrzeugindustrie hinweg vorgesehen werden kann. Für die Zwecke
dieser Beschreibung sind die Begriffe „Steuerknüppel" oder „Knüppel" so gemeint, dass sie allgemein manuelle
Steuersysteme (z.B. Steuerknüppel,
einen zyklischen Steuerknüppel,
Lenkmechanismen usw.) betreffen, die weithin in der Luftfahrzeug
(Helikopter, Flugzeug und Kipprotorflugzeug) – Industrie zu finden sind.
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Wenn
ein Pilot den Steuerknüppel
in einem üblichen
Krafttrimmungs-Helikoptersystem ergreift und ihn um ein Zoll bewegt,
würde er
auf etwa ein Pound-Force treffen. Wenn der Pilot den gleichen Steuerknüppel um
2 Zoll bewegt, würde
er auf etwa 2 Pound-Force treffen. Die gleiche Kraft würde bei entweder
einer Linksbewegung oder einer Rechtsbewegung des Knüppels auftreten.
Wenn der Pilot ein Standardflugzeug fliegt und den Steuerknüppel darin entweder
nach vorne oder nach hinten um ein Zoll bewegt, würde er auf
etwa 2 Pound-Force
pro Zoll treffen. Wenn der Steuerknüppel 2 Zoll bewegt
werden würde,
würde er
auf etwa 3–4
Pound-Force pro Quadratzoll treffen. In einem üblichen Flugzeug trifft der
Pilot auf etwa 2 Pound-Force für
jeden Zoll einer Steuervorrichtungsbewegung. In einem Helikopter
ist jedoch das Kraft-pro-Quadratzoll-Verhältnis viel linearer.
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Wenn
ein Pilot in einem Flugzeug fliegt, wünscht er ein viel steiferes
Gefühl über die
Steuerknüppel-Steuervorrichtung,
als in einem Helikopter. Die gleiche hohe Vorspannkraft ist in einem
Helikopter nicht wünschenswert,
in dem eine schnellere Bewegung und ein schnelleres mechanisches
Ansprechverhalten gewünscht
sind. Ein Kipprotorflugzeug erfordert die Fähigkeit für beides, um eine veränderbare
Kraft zu haben. Anstatt lediglich einen Elektromotor zum künstlichen
Einstellen eines höheren
Momentes an der Steuervorrichtung zu verwenden, was in einem höheren Vorspanngefühl resultiert, nutzt
die Erfindung ein Variabel-Gradienten-Stellglied in
Kombination mit einem Dreidimensional-Phaseneinstellgestänge, um
zu bewirken, dass ein Hebelarm, an welchem der übliche Federcartridgemechanismus
angebracht ist, seinen Abstand in Bezug auf den Quer/Längs-Einstellmechanismus
für das
Luftfahrzeug und den Knüppel ändert. Basierend
auf dem einfachen technischen Prinzip „Moment ist gleich Kraft mal
Länge ist
ein Moment von einem Foot-Pound gleich einem Fuß Hebelarm mal einem Pound-Force", und anstelle die
Kraft an dem Knüppel mittels
Motoren elektronisch zu verändern,
wird eine mechanische Abweichung in dem Hebelarmverhältnis zu
der Richtungshardware und/oder dem Piloten-Steuermechanismus verändert.
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Bezugnehmend
auf 1 ist eine perspektivische Ansicht des pilotenbetätigten Abschnitts
des Quer-und-Längs-Steuersystems 10 in
einem die erfindungsgemäße Kraftgefühl-Anpassungsverbesserung
aufweisenden Luftfahrzeug dargestellt. Das System 10 weist
zwei Federcartridges, eine Querfedercartridge 5 und eine
Längsfedercartridge 6,
auf. Die Querfedercartridge 5 ist mit den Steuerknüppeln 2 verbunden
und steuert die Querbewegung der Knüppel 2 (beiderseitige
Bewegung). Über
ein zusätzliches
Gestänge
sind die Knüppel 2 mit
der Längsfedercartridge 6 verbunden,
welche den Knüppeln 2 eine
Längsbewegung
(Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung)
bereitstellt. Aus der perspektivischen Ansicht der Figur ist ersichtlich,
dass die Querfedercartridge 5 an einem Dreibinder 7 angebracht ist,
der für
eine Querbewegung bei 9 und 10 mit den Knüppeln 2 gekuppelt
ist. Das gegenüberliegende Ende
der Federcartridge 5, oder was als Basisende bezeichnet
wird, ist an einem Quertrimmungs-Stellglied 15 angebracht.
Das Quertrimmungs-Stellglied 15 kann es einem Piloten unter
Verwendung eines an den Knüppeln 2 angeordneten
Pieptonschalters 3 ermöglichen,
die Position der Knüppel 2 auf
Null oder auf eine Neutralkraft zurückzusetzen. Ein Rücksetzen
bewirkt, dass sich der Dreibinder 7 an dem Stellglied 15 bewegt
und den Nullpunkt des Systems verändert. Wenn sich der Dreibinder 7 bewegt,
bewegen sich die Knüppel 2 gemeinsam
mit ihm, so dass ein neuer Nullpunkt erreicht werden würde. Das
Gleiche trifft für
Längsfunktionen
zu. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Längsfedercartridge 6 ebenfalls
mit einem Längstrimmungs-Stellglied 16 verbunden
ist. Die Längsfedercartridge 6 und
das Längstrimmungs-Stellglied
sind mit den Knüppeln 2 gekuppelt und,
wie oben angegeben, mit dem Pieptonschalter 3 verbunden.
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Die
Stellglieder 15, 16 weisen eine Kupplung (nicht
gezeigt) auf, welche die Bewegung jedes zugehörigen Dreibinders steuert oder
ein- und auskuppelt. Bei einigen Flugbetriebsarten ist überhaupt
keine Federkraft erforderlich, wie beispielsweise Helikopter-Anwendungen,
welche für
eine präzise
Luftfahrzeugbewegung eine sehr reaktionsschnelle Knüppelaktion
erfordern. Bei solch einer Anwendung sind die Dreibinder gegenwärtig entkuppelt,
was es ermöglicht,
dass sich die Knüppel 2, 3 zusammen
gegen eine minimale Kraft bewegen. Eine freie Bewegung jedoch ist
für ein
in der Flugzeug-Betriebsart betriebenes Kipprotorflugzeug vollständig unakzeptabel, da
ein geringer zyklischer Impuls eine sehr dramatische Luftfahrzeugbewegung
verursachen könnte. Daher
muss in der Flugzeug-Betriebsart die Kupplung für das jeweilige Stellglied
außer
Betrieb genommen werden.
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Damit
ein Steuerknüppelsystem
die Anforderungen des Kipprotors erfüllt, muss es eine Steuerknüppelkraft
aufweisen, die beim Umwandeln von einem Helikopter zu einem Flugzeug
mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt (anderweitig als Variabel-Gradienten-Kraft
bekannt). Die Erfindung verändert
mittels der hierin beschriebenen Gestängeanordnung die Hebelarmlänge der
Querfeder 5 und der Längsfeder 6 mittels
eines Gradienten-Stellgliedes 17 und einer Gestängeanordnung 18, 19 zu
der Querfeder 5 bzw. der Längsfeder 6 hin.
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Es
wird auf 2 Bezug genommen, welche als
eine Draufsicht des Gradienten-Stellgliedes 17 und dessen
zugehöriger
Gestänge 18, 19 zu
der Querfeder 5 und der Längsfeder 6 dargestellt
ist. Der Hebelarm 21 für
die Wank- oder Quer-Achse
(oder Quereinstellung) ist in der Helikopter-Betriebsart etwa 2,2 Zoll. Der Hebelarm 22 für die Nick-Achse (oder
Längseinstellung)
ist etwa 1,8 Zoll.
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Wenn
ein Kipprotorflugzeug sich in der Flugzeug-Betriebsart bewegen muss, besteht die
Notwendigkeit für
eine höhere
Kraft an den Knüppeln 2. Bezugnehmend
auf 3 erhöht
zum Einstellen dieser benötigten
Kraftänderung
das Gradienten-Stellglied 17 die Länge der Hebelarme 21, 22,
so dass auch die Federn 15, 16 sich an die Änderung
anpassen können.
Durch die Bewegung mittels des Gradienten-Stellgliedes 17 können die
Wank-Achse auf etwa 3,4 Zoll und die Nick-Achse auf etwa 3,44 Zoll vergrößert werden.
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Bezugnehmend
auf 4 ist die Erfindung in der der Helikopter-Betriebsart überlagerten
Flugzeug-Betriebsart gezeigt. Die jeweiligen Positionen der Hebelarme 21 und 22 für die jeweilige
Betriebsart sind so, dass sie den Gefühlsvorteil und den Steuerungsvorteil
gemäß der Erfindung
erreichen.
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Bezugnehmend
auf 4 zeigt eine graphische Darstellung, was ein Pilot
fühlen
kann, wenn das Luftfahrzeug von der Flugzeug-Betriebsart in die Helikopter-Betriebsart übergeht.
Zwei Kurven zeigen eine Kraft, die für eine Knüppellängsposition (oder ein Nicken)
von sieben Pfund pro Zoll nach unten auf nur etwa 2–3/4 Pfund
pro Zoll abnimmt, wenn sich der Winkel der Kipprotoren in Bezug
auf den Horizont vergrößert (oder
wenn das Kipprotorflugzeug anderweitig von der Flugzeug-Betriebsart
in die Helikopter-Betriebsart
bewegt wird). Der Pilot wird auf ein Quergefühl treffen, das eine ähnliche
Veränderung erfährt, von
etwa 3–1/2
Pound-Force in der Flugzeug-Betriebsart nach unten auf etwa 1,8 Pound-Force
in der Helikopter-Betriebsart. Die Größe der Änderung kann davon abhängig gemacht sein,
was von dem Piloten gewünscht
ist. Es ist denkbar, dass die Vorspannung an dem zyklischen Knüppel aktuell
bis auf 0 gehen könnte,
indem sich die Hebelarme bis auf eine Hebelarmlänge von 0 bewegen, wenn solch
eine Änderung
von dem Piloten gewünscht würde. Solch
ein unterschiedlicher Vorgang würde
von der Steuervorrichtung und mittels des Gradienten-Stellgliedes 17 koordiniert
werden.
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Bezugnehmend
auf 6 senden in jeder Triebwerksgondel 53, 54 des
Kipprotorflugzeugs (nicht gezeigt) angeordnete Sensoren 61, 62 Informationen
an die Steuervorrichtung 67, welche dann bewirkt, dass
das Gradienten-Stellglied 17 die notwendigen Anpassungen
der Hebelarme 21, 22 durchführt. Zusätzlich zu der Triebwerksgondel-Anordnung
kann die Steuervorrichtung 67 eine auf der Fluggeschwindigkeit 63 basierende
Eingabe empfangen, welche zum Bestimmen der Hebelarmanordnung verwendet
werden würde.
Ferner können
manuell 64 und/oder aus einem Speicher 65 maßgeschneiderte
Piloteneinstellungen in die Steuervorrichtung 67 eingegeben
werden. Derzeit ist es jedoch wegen der Komplexität einer
Fluggeschwindigkeitsmessung und der Möglichkeit einer Steuervorrichtungs-Fehlfunktion
oder einer Fehlberechnung durch den Piloten am einfachsten und am
zuverlässigsten, die
Hebelarmanpassungen direkt an den Triebswerkgondel-Winkel zu binden.
Solch eine Anordnung könnte
denkbarer Weise mit minimaler elektronischer Steuerung und mittels
Abhängigmachens
des Gradienten-Stellgliedes 17 von den Sensoren/Wandlern 61 oder 62,
die an jeder Triebwerksgondel angeordnet sind, hergestellt werden.
Ferner kann der Triebwerksgondel-Winkel mit der Anordnung von unterschiedlichen,
unabhängigen
Sensoren überall
in dem System sehr zuverlässig
und redundant erfasst werden.
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Da
sowohl der guerkraftgefühlwert
als auch der Längskraftgefühlwert des
Systems mittels des gleichen Parameters eingestellt werden, kann
ein Gradienten-Stellglied zum Verändern des Kraft-Gradienten
beider Systeme verwendet werden. Der große Vorteil beruht auf der Verwendung
der Quer- und Längs-Dreidimensional-Phaseneinstellgestänge, die mittels eines
einzigen Gradienten-Stellgliedes angetrieben werden, wie hierin
beschrieben. Diese Konfiguration resultiert in einem einfachen,
leichgewichtigen System. Es sollte verstanden werden, dass, wenn
ein unabhängiges
Verändern
des Querkraftgefühlwertes
und des Längskraftgefühlwertes
gewünscht
ist, auch zwei separate, auf Signale von einem wie hierin beschriebenen
Steuermechanismus reagierende Stellglieder verwendet werden können.
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Das
erfindungsgemäße Variabel-Gradienten-System
nimmt das übliche
System und variiert die Länge
des Hebelarms. Dies wird unter Verwendung eines einzigen Stellgliedes
(welches nicht unabhängig
rückwärts antreibbar
ist) zum Schwenken der Hebelarme für die Querbewegung und die
Längsbewegung
des Knüppels
erreicht, so dass die gewünschten
Vorspannungen erzielt werden. Das konventionell befestigte, im Hintergrund
beschriebene Gradienten-Krafttrimmungssystem kann beispielsweise
mit der Verwendung einer Dreidimensional-Phaseneinstellgestänge-Anordnung in ein Variabel-Gradienten-Kraftanpassungssystem
umgewandelt werden. Durch Hinzufügen
von Gelenkpunkten an den Dreibindern eines konventionellen Krafttrimmungssystems
kann die Ebene des zweidimensionalen Gestänges über ein mit den Gelenkpunkten
gekuppeltes Gradienten-Stellglied gedreht werden. Wenn die Wirkebene
des zweidimensionalen Gestänges
aus der ursprünglichen
wirkebene herausgedreht ist, ist der effektive Hebelarm der Dreibinder
in Bezug auf das Getriebe reduziert. Die Reduzierung des effektiven
Hebelarms reduziert den Betrag, um den die Federcartridge von dem
zyklischen Knüppel zusammengedrückt oder
gedehnt wird. Die Reduzierung setzt sich fort, bis das Gestänge bis
auf etwa 90° aus
seiner Ursprungsposition gedreht ist. Bei etwa 90° ist der
effektive Hebelarm Null und eine zyklische Bewegung hat eine minimale
Auswirkung auf die Federcartridge. In der Wirkung ermöglicht das Dreidimensional-Gestängesystem,
dass das zyklische Kraftgefühl
von dem Piloten kontinuierlich auf eine Nullkraft abgestimmt wird.
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Ein
Pilot eines Kipprotorflugzeuges, das in der Helikopter-Betriebsart
fliegt, kann nun in die Flugzeug-Betriebsart
umstellen und ein allmähliches
Zunehmen der Steuervorrichtungskraft und der Stabilität realisieren.
Das vorliegende System ist in Bezug auf derzeitige Systeme dadurch
einfach, dass die von den meisten Krafttrimmungssystemen geforderte
Redundanz überwunden
oder anderweitig beseitigt wird. Ein Luftfahrzeug, das das vorliegende
System verwendet, würde
nur die Variabel-Gradienten-Kraft verlieren,
sollte das Gradienten-Stellglied versagen, wobei die Steuervorrichtung
in einer Kraftposition belassen wird. Solch ein Zustand würde sich
nicht mit der Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs verändern, wäre jedoch
eine viel mildere Betriebsstörung,
als ein System zu haben, das vollständig erlahmt. Ferner ist, vom
Standpunkt der Kosten, des Gewichts, der Zuverlässigkeit und der Einfachheit
aus, die Erfindung eine wichtige Verbesserung gegenüber derzeitigen Systemen.
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Während die
Erfindung im Obigen detailliert beschrieben wurde, sollte verstanden
werden, dass sie nur exemplarisch und nicht beschränkend dargestellt
wurde. Daher sollte die Breite und der Umfang einer bevorzugten
Ausführungsform
nicht durch jegliche zuvor beschriebene Ausführungsformen beschränkt werden,
sondern sollte nur gemäß den folgenden
Ansprüchen
und ihren Äquivalenten
definiert werden.