DE601806C - Selbsttaetige Querstabilisierung von Flugzeugen - Google Patents

Description

Die selbsttätige Querstabilisierung von Flugzeugen wurde bisher durch auf Störungen der Waagerechtlage des Flugzeuges ansprechende Geräte, z. B. Pendel oder Kreisel, eingeleitet, S die einen die Querruder einstellenden Hilfsmotor so lange beeinflussen, bis infolge der Ruderlegung das Flugzeug in seine Waagerechtlage zurückgekehrt ist. Um in dieser Steuerung Pendelungen des Flugzeuges um die gewünschte

ίο Waagerechtlage zu vermeiden, sind vielfach zusätzliche Steuergrößen, z. B. die durch einen Kreisel mit einer durch Federn gefesselten || Präzessionsachse gemessene Winkelgeschwindigkeit der Querneigungen für den Rudermotor, verwendet worden.

Diese bekannten Steuerungen suchen also Querneigungen des Flugzeuges ganz zu verhindern, was nicht immer erwünscht uud richtig ist. Solche Flugzeuge nämlich, die relativ zu der durch ihre Längs- und Hochachse bestimmten Ebene beiderseitig einen verschieden großen Flugwiderstand besitzen oder deren resultierende Antriebskraft z. B. beim Ausfall eines Motors bei mehrmotorigen Flugzeugen erheblich außerhalb dieser Symmetrieebene angreift, besitzen ein dauerndes Drehmoment um ihre Hochachse, welches auch dann, wenn die Drehung des Flugzeuges etwa durch erne vom Kompaß überwachte selbsttätige Stabilisierung des Flugzeuges um die Hochachse verhindert wird, eine dauernde Querverschiebung des Flugzeuges zur Folge hat. Um diesen dauernden seitlichen Versetzungen des Flugzeuges entgegenzuwirken, wird ein von Hand gesteuertes Flugzeug vom Flugzeugführer auf de rj enige Seite, nach welcher die Verschiebung erfolgt so viel gehoben, bis die Versetzung aufhört.

Es ist ersichtlich, daß in einer selbsttätigen Querstabilisierungsanordnung dieses seitliche Schieben des Flugzeuges grundsätzlich bereits verhindert werden kann, wenn in einer schon vorgeschlagenen Weise an Stelle des Richtungsgebers, z. B. Pendels, ein die Querschiebebewegung des Flugzeuges messendes Steuergerät verwendet wird, da dieses Steuergerät die Querlage des Flugzeuges so lange verändert, bis die Schiebebewegung aufhört. Die Schiebebewegung allein bildet jedoch keine geeignete Steuergröße für die Querruder von Flugzeugen, da sie insbesondere in böigem Wetter zu großen Schwankungen unterworfen ist und außerdem bei Schräglagen des Flugzeuges erst mit erheblicher Verzögerung auftritt, so daß die von ihr eingeleitete Steuerbewegung zu spät erfolgt.

Die Erfindung bezweckt, die Querstabilisierung von Flugzeugen in allen Fällen zu gewährleisten, indem die Querlage des Flugzeuges sowohl durch eine Meßeinrichtung für die Schräglage um die Flugzeuglängsachse als auch durch eine Meßeinrichtung für die Querschiebebewegung des Flugzeuges stabilisiert wird. Um in den Fällen, wo zur Einhaltung des gewünschten Kurses eine konstante Schräglage des Flugzeuges erforderlich ist, diese Schräglage vollkommen stabilisieren zu können, wird die Ein- 6g richtung gemäß der Erfindung vorzugsweise so getroffen, daß sowohl der Schräglagemesser als auch die Meßeinrichtung für die Querschiebe-

bewegung die Regelvorrichtung für den die Querruder einstellenden Motor dauernd entsprechend der Größe ihrer Ausschläge beeinflussen und daß darüber hinaus das die seitliehe Schiebebewegung messende Gerät die selbsttätige Steuerung absatzweise noch so lange beeinflußt, bis die Schiebebewegung ganz aufhört.

Für die Durchführung der Steuerung gemäß ίο der Erfindung können beliebige bekannte Meßgeräte zur Anwendung kommen. Von der seitlichen Schiebebewegung kann beispielsweise mittels Staudüsen oder Venturirahre oder auch durch Schalenkreuzanemometer die Geschwindigkeit gemessen werden.

Außer den die Schräglage und die Schiebebewegung des Flugzeuges messenden Geräten können auch in der selbsttätigen Steuerung gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise noch die Winkelgeschwindigkeit der Querneigung des Flugzeuges messende federgefesselte Kreisel o. dgl. zusätzlich zur Einwirkung kommen, welche Geräte lediglich eine dämpfende Wirkung ausüben, im übrigen jedoch für die zu stabilisierende Querlage des Flugzeuges nicht maßgebend sind.

Im folgenden ist an Hand der Zeichnung eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung beschrieben; Fig. 2 dient lediglich zur Erläuterung des Zusammenarbeitens der beiden Meßgeräte.

Mit ι ist der hydraulische Rudermotor bezeichnet, der z. B. mittels der an seiner Kolbenstange angreifenden Schnurzüge 2 die an den beiden Tragflächen des Flugzeuges angeordneten Querruder einstellt. Der Rudermotor wird durch den Steuerschieber 3 geregelt, dessen Kolben durch das Gestänge 4, 5> 6 von den Armen 7 des Ankers eines durch Federn 7' gefesselten Drehmagneten 8 verstellbar ist. Die Rückstellung des Steuerschiebers erfolgt durch den Motor 1 über die aus einem hydraulischen Dämpfungszylindef 9 und einer Rückführfeder 10 bestehende, an sich bekannte nachgiebige Rückführung. Der Anker des Drehmagneten 8 besitzt zwei entgegengesetzt gewickelte Spulen, die einseitig an die Minusleitung und andererseits an zwei Spannungsteiler 12 und 13 angeschlossen sind. Die an die Plusleitung angeschlossene Stromzuführungsbürste 12' des Spannungsteilers 12 ist über den Differentialhebel 14 einerseits von dem mit seiner Drehachse parallel zur Flugzeuglängsachse angeordneten Schräglagenpendel 15 und andererseits von dem mit der Membran 17' eines Differentialmanometers 17 verstellbar verbundenen Kontaktarm 16 einstellbar. Das Differentialmanometer 17 ist durch Rohrleitungen 18 an die beiden Druckkammern eines Düsenkörpers 19 von stromlinienförmigem Querschnitt angeschlossen, der im freien Fahrtwind beispielsweise auf dem Tragdeck des Flugzeuges so befestigt ist, daß seine Längssymmetrieebene parallel zu der durch die Hochachse und Längsachse des Flugzeuges gebildeten Ebene liegt. Jede Kammer besitzt eine Düse 19' oder 19", die in gleichen Abständen von der Stirnkante des Düsenkörpers liegen und durch den Fahrtwind gleich stark belastet werden, solange der Fahrtwind keine Querkomponente besitzt. Sobald jedoch das Flugzeug eine Schiebebewegung nach der einen oder anderen Seite ausführt, wird die eine oder andere Düse 19' oder 19" stärker belastet, was einen entsprechenden Ausschlag der Membran 17' und damit des Kontaktarmes 16 zur Folge hat.

Die Ausschläge der Membran 17', welche der Geschwindigkeit der seitlichen Schiebebewegung des Flugzeuges entsprechen, dienen nicht nur zur Regelung des Spannungsteilers 12, sondern auch zur Regelung eines den Spannungsteiler 13 vermittels eines an der Spindel 20 geführten Λ Stromabnehmers 20' einstellenden Motors 21. ^ Der Motor 21 wird bei Ausschlägen des Kontaktarmes 16 nach der einen oder anderen Seite durch Betätigen der Gegenkontakte 16' oder 16" in dem einen oder anderen Sinne eingeschaltet, und zwar mit einer mit wachsendem Ausschlag des Kontaktarmes 16 steigenden Geschwindigkeit. Um letzteres zu erreichen, ist das Kontaktwerk in bekannter Weise dreistufig ausgebildet, so daß der Vorschaltwiderstand im Stromkreis des Motors mit wachsendem Ausschlag des Armes 16 geringer wird. Der Motor 21 ist jedoch nicht während der ganzen Zeit, in welcher der Arm 16 in der einen oder anderen Richtung ausgelenkt steht, sondern immer nur in gewissen Zeitabständen eingeschaltet. Zu diesem Zweck ist -in den Stromkreis des Motors ein Zeitschalter 22 gelegt, der durch eine, nicht gezeichnete, periodisch in Tätigkeit tretende Vorrichtung ein- und ausgeschaltet wird, derart, daß seine Schießdauer sehr viel geringer ist als die Dauer seiner Öffnung.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuereinrichtung sei angenommen, daß bei einem Flugzeug mit drei Antriebsmotoren, von denen einer in der Mitte und zwei in gleichen Abständen davon auf den beiden Seiten liegen, der rechte Seitenmotor ausfällt. Das Flugzeug ist dann bestrebt, nachdem seine Drehbewegung um die Hochachse beispielsweise durch eine vom Kompaß überwachte selbsttätige Kurssteuerung korrigiert ist, eine bestimmte Schräglage, etwa die in Fig. 2 mit α bezeichnete Lage, anzunehmen. Der Schräglagemesser in Form des Schräglagependels 15 wirkt nun über den Spannungsteiler 12 und den Drehmagneten 8 so lange auf die Regelung des Rudermotors 1 ein, bis durch entsprechende Verstellung der Querruder das Flugzeug in die Waagerechtlage b

gebracht ist. Daher bleibt eine gewisse Schiebegeschwindigkeit bestehen. Gleichzeitig wirkt jedoch auch der Ouerschiebegeschwindigkeitsmesser 17, 19 über den Spannungsteiler 12 und den Drehmagneten 8 auf die Regelvorrichtung ein, und zwar ist das Flugzeug infolge seiner Steuerung bestrebt, bis in die Lage c zu gelangen, in welcher die 'Schiebebewegung aufhört. Diesem Bestreben wirkt jedoch das Pendel 15 entgegen, so daß infolge der gleichzeitigen Einwirkung des Schiebegeschwindigkeitsmessers und des Schräglagenmessers auf den Spannungsteiler 12 eine selbsttätige Verstellung der Querruder in solchem Maße erfolgt, daß das Flugzeug in die Zwischenlage d gelegt wird. Da in dieser Lage die Querschiebebewegung jedoch noch nicht aufhört, bleibt der Kontaktarm 16 auch weiterhin einseitig ausgelenkt, so daß der Motor 21 unter Verrnittlung des Zeitschalters 22 absatzweise im k gleichen Sinne eingeschaltet wird und durch eine entsprechende Verstellung des zweiten Spannungsteilers 13 eine solche zusätzliche Beeinflussung der selbsttätigen Steuerung über den Drehmagneten 8 herbeiführt, daß das Flugzeug immer mehr gehoben wird, bis es schließlich in die Lage c gelangt, in welcher die Schiebebewegung aufhört, so daß der Kontaktarm 16 in die gezeichnete Mittelstellung gelangt. Um ein einwandfreies Arbeiten dei selbsttätigen Querstabilisierungseinrichtung zu erzielen, ist erforderlich, daß die Zeitabschnitte, in denen der Schalter 22 geschlossen wird, größer sind als die Schwingungszeit des Flugzeuges um seine Längsachse.

Um irisbesondere rasch erfolgenden Pendelungen des Flugzeuges um die zu stabilisierende Querlage wirksam zu begegnen, empfiehlt es sich, in an sich bekannter Weise auch bei der Einrichtung nach der Erfindung noch zusätzliche Steuergeräte, z. B. die Winkelgeschwindigkeit der Querneigung messende Wendezeiger, zu verwenden. Diese können in bekannter Weise parallel zum Drehmagneten an dem Arm 6 des Steuergestänges angreifen oder in sonstwie geeigneter Weise auf den Steuerschieber 3 zur Einwirkung gelangen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsttätige Ouerstabilisierung von

   Flugzeugen durch selbsttätige Einstellung der Ruder entsprechend den Ausschlägen von die Querlage und gegebenenfalls die Ouerneigungsgeschwindigkeit o. dgl. messen- ' den Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgeräte für die Querlage des Flugzeuges eine Meßeinrichtung für den Schräglagenwinkel des Flugzeuges um seine Längsachse und eine Meßeinrichtung für die seitliehe Schiebebewegung des Flugzeuges vorgesehen sind, deren Ausschläge gemeinsam die Querlage des Flugzeuges bestimmen.
2. 2. Selbsttätige Querstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen für den Schräglagenwinkel und für die seitliche Schiebebewegung des Flugzeuges über ein die Ausschläge beider Meßeinrichtungen übertragendes Differential auf die Ruderlegvorrichtung einwirken.
3. 3. Selbsttätige Querstabilisierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung für einen die Querruder einstellenden Motor sowohl entsprechend den jeweiligen Ausschlägen beider Meßeinrichtungen als auch noch zusätzlich durch eine absatzweise von der Meßeinrichtung für die seitliche Schiebebewegung beeinflußte Verstelleinrichtung steuerbar ist.
4. 4. Selbsttätige Querstabilisierung nach Anspruch¹3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Verstelleinrichtung aus einem entsprechend den Ausschlägen der Meßeinrichtung für die seitliche Schiebebewegung des Flugzeuges regelbaren Elektromotor mit in dessen Stromkreis eingeschaltetem Zeitschalter besteht.
5. 5. Selbsttätige Querstabilisierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor an ein von der Meßeinrichtung für die seitliche Schiebebewegung betätigtes mehrstufiges Kontaktwerk solcher Ausbildung angeschlossen ist, daß die Drehzahl des Motors mit wachsendem Ausschlag der Meßeinrichtung zunimmt.
6. 6. Selbsttätige Querstabilisierung nach Anspruch 1 bis 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung für den die Querruder einstellenden Motor durch einen elektrischen Drehmagneten mit zwei Wicklungen einstellbar ist, von denen die eine an einen entsprechend den Ausschlägen beider Meßeinrichtungen einstellbaren Spannungsteiler und die andere an einen von der periodisch von der Meßeinrichtung für die seitliche Schiebebewegung des Flugzeuges beeinflußten Verstelleinrichtung betätigten Spannungsteiler angeschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen