DE653930C

DE653930C - Sicherheitseinrichtung fuer eine Handrudersteuerung von Flugzeugen

Info

Publication number: DE653930C
Application number: DEH142016D
Authority: DE
Original assignee: E H DR H C ERNST HEINKEL DR IN
Current assignee: E H DR H C ERNST HEINKEL DR IN
Priority date: 1934-12-02
Filing date: 1934-12-02
Publication date: 1937-12-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die ein Übersteigen des zulässigen Lastvielfachen durch zu schnelle oder zu große Ruderausschläge verhindert. . Schnellflugzeuge sind beim Steuern äußerst empfindlich, bei großen Geschwindigkeiten kann ein sehr geringer Ruderausschlag genügen, einen Flügelbruch herbeizuführen. Der Flugzeugführer kann nicht mehr wie früher das Gefühl haben, ob und wieviel er bei einer bestimmten Geschwindigkeit das Flugzeug ziehen oder drücken darf.

Aus den Abb. 1 und 2 geht für einen bestimmten Höhenruderausschlag der Einfluß der Fluggeschwindigkeit und der Steuergeschwindigkeit auf die am Flugzeug auftretenden Beschleunigungen und damit auf das Lastvielfache hervor. Die Kurven nach Abb. .1 sind bei einer Fluggeschwindigkeit von 150, die nach Abb. 2 bei 290 km pro Stunde aufgenommen. Der Ruderausschlag a ist in beiden Fällen ungefähr gleich groß, erfolgte j edoch nach Abb. 2 etwa in der halben Zeit gegenüber Abb. 1. Die Beschleunigungen sind für den Flügel mit b_v, für den Schwerpunkt mit b_s und für das Rumpfende mit b_L bezeichnet; außerdem sind noch die Winkelgeschwindigkeit c und die Drehbeschleunigung d eingetragen. Die größten Beschleunigungen liegen bei Abb. 2 sehr viel höher als bei Abb. 1 (beide Abbildungen haben die gleichen Maßstäbe).

Man könnte mit dem Höhenruder eine Vorrichtung kuppeln, die durch die in Auftriebsrichtung wirkende Beschleunigung in Tätig- keit gesetzt wird, also in der Nähe des Schwerpunktes angeordnet und auf eine bestimmte Beschleunigung entsprechend dem zulässigen Lastvielfachen eingestellt ist. Diese Beschleunigung bewirkt, daß der Höhenruderausschlag verringert oder sogar umgekehrt wird. Besonders aus Abb. 2 ersieht man jedoch, daß die größte Beschleunigung erst erreicht wird, wenn nach dem Ruderausschlag nahezu eine Sekunde verstrichen, also das Flugzeug bereits über 100 m weit geflogen ist, so daß es bei Erreichung der größten Beschleunigung für das Gegensteuern bereits zu spät ist, weil die Gegenwirkung der Vorrichtung auch erst wieder eine Sekunde später eintritt.

Die Erfindung besteht aber in einer Sicherheitseinrichtung für eine Handrudersteuerung von Flugzeugen, bei der auf Drehbeschleunigungen ansprechende, an ihre Nullage elastisch gefesselte Organe vorgesehen sind, welche bei oder kurz vor Erreichung einer Drehbeschleunigung, die einem noch zulässigen Lastvielfachen entspricht, selbsttätig die Ruderwirkung verringern. Die Wirkung der Sicherheitseinrichtung kann auf das Steuerruder mittels eines Gestänges, elektrisch, hydraulisch oder in sonstiger an sich bekannter Weise übertragen werden. Der Zweck der Erfindung ist der, die Zeitspanne zwischen dem 'gefährlichen Ruderausschlag und dem Auslösen der Sicherheitsvorrichtung zu verkürzen, so daß zum mindesten bei nicht sehr

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schnellen Ruderausschlägen die von der Sicherheitsvorrichtung hervorgerufene Gegenwirkung noch erfolgt, bevor die unzulässige Beschleunigung einfritt. Zu schnelle Ruder-, ausschlage lassen sich leicht durch den Einbau einer Dämpfung im Steuergestänge verhindern. Diese Dämpfung kann in solchen Grenzen gehalten werden, daß noch ein Überfliegen plötzlich auftauchender Hindernisse ίο möglich ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann so gebaut sein, daß in demjenigen Punkt, um welchen sich das Flugzeug auf den Ruderausschlag'hin dreht, insbesondere im Schwer- *5 punkt, Massen drehbar oder schwenkbar gelagert sind, die auf eine dem Ruderausschlag entgegenwirkende HilfsSteuereinrichtung einwirken. Sehr wirksam'ist die Sicherheitsvorrichtung aber auch dann, wenn vor oder hinter dem Flugzeugdrehpunkt eine entgegen , der Kraft einer Feder längs verschiebbar gelagerte Masse angeordnet ist, die auf eine dem Ruderausschlag entgegenwirkende Hilfssteuereinrichtung einwirkt. In diesem Falle wirkt die Vorrichtung beim zu raschen Ziehen oder Drücken des Höhenruders über einen sehr großen Hebelarm auf den Drehpunkt des ganzen Flugzeuges, und das auf die Drehbeschleunigung ansprechende Organ erfährt eine nahezu geradlinige Beschleunigung.

Die Kurven nach den Abb. ι und 2 zeigen, daß die Drelibeschleunigung wesentlich früher ansteigt als die Beschleunigung des Schwerpunktes oder Flügels. Es wird also, wenn in die Steuerung eine Dämpfung eingebaut ist, so daß das Ruder nicht so schnell ausschlagen kann wie nach Abb. 2, die Wirkung der. erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung bereits eintreten, bevor das Ruder ganz ausgeschlagen werden kann. Ganz besonders wirkungsvoll ist eine am Rumpfende eingebaute Sicherheitsvorrichtung, da die Kurve b_L bereits am Anfang ziemlich stark nach unten geht, d. h. sofort beim Ausschlagen, des Ruders eine nach unten gerichtete Beschleuni-. gung vorhanden ist, die zum Gegensteuern ausgenutzt werden kann. In diesem Falle ist unter Umständen eine Dämpfung in der Steuerung überflüssig, weil der Ausschlag der So Beschleunigungskurve nach unten fast gleichzeitig mit dem Ruderausschlag erfolgt, die Gegensteuervorrichtung also schon während des Ruderausschlages wirkt, so daß der zu große Ruderausschlag nicht mehr möglich ist. Außerdem hat die Unterbringung der Vorrichtung am Rumpf ende noch den Vorteil, daß· lange Steuerleitungen und -gestänge zwischen der Sicherheits- und der Gegensteuervorrichtung vermieden werden.

Die auf Drehbeschleunigungen ansprechenden Organe stehen zweckmäßig mit einem die . Steuerwirkung des ' Hauptruders verringernden Hilfsruder in Einstellverbindung, wobei dieses Hilfsruder in bekannter Weise auch noch zur HilfsSteuerung, Trimmung oder zum ■'Ausgleich benutzt werden kann. Sehr vor-.teilhaft ist in diesem Falle eine Kupplung, mit welcher die Hauptsteuerung ausschaltbar ist, wenn die durch die auf Drehbeschleunigungen ansprechenden Organe eingeleitete Steuerung zu wirken beginnt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar in Abb. 3 der Antrieb für das Hilfsruder, in Abb. 4 eine Sicherheitsvorrichtung mit verschiebbarer und in Abb. 5 eine solche mit drehbarer Masse, dargestellt.

Das Hilfsruder e ist am Hauptruder / angelenkt und wird durch eine Zahnstange g verstellt. Die Verschiebung der Zahnstange g erfolgt durch'das Zahnrad h, das auf derselben Achse aufgekeilt ist wie ein Seilrad i, das von der Sicherheitsvorrichtung unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Verstärkerkraftquelle in Drehung versetzt wird. Wird das Flugzeug beispielsweise zu stark gezogen, so übt die Sicherheitsvorrichtung durch das Seil/ eine Kraft aus, die eine durch Pfeilrichtung angedeutete Bewegung zur Folge hat.

Die Sicherheitsvorrichtung nach Abb. 4 besitzt eine zwischen Federn k in einem Zylinder I gleitende Masse m, deren seitlicher Zeiger zwei Gleitkontakte % und M₂ besitzt. Der Kontakt U₁ ist an den einen Pol einer Stromquelle 0 angeschlossen und gleitet von dem Isolierstück, ^auf dem er im Normalflug, d.h.-auch bei zulässigen Steuerbewegungen, ruht, auf den Regulierwiderstand P₁, wenn die Vorrichtung am Rumpfende eingebaut ist und das Flugzeug plötzlich stark gezogen wird. Der Strom läuft dann durch den Antriebsmotor q für die Hilfsruderbetätigung, von diesem zurück zur Gleitschiene r_x und durch den Kontakt M₂ zurück zur Stromquelle 0. Bei' umgekehrter Bewegung der Masse m fließt der Strom durch den Kontakt M₁, den Widerstand W₂, den Motor q, die Gleitschiene r₂, den Kontakt M₂ und zurück zur Batterie 0.

Nach Abb. 5 sitzt drehbar auf einer Welle s unter Zwischenschaltung einer Feder t die Masse u, die auf die Betätigungsstange ν für das Hilfsruder wirkt, wenn durch plötzliche große Ruderbewegungen das Flugzeug eine Drehung erfährt. Zweckmäßig wird die Sicherheitsvorrichtung nach Abb. 5 im Schwerpunkt oder in der Nähe desselben eingebaut.

Die Vorrichtung, die einem unzulässigen Ruderausschlag entgegenwirkt, muß nicht aus einem besonderen Hilfsruder bestehen, sondern die Masse des Beschleunigungsmessers

kann auch durch Gestänge, Zahnstangen, Schneckengetriebe, Bowdenzüge usw. unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Verstärkungskraftquelle auf das Hauptruder wirken. Auf jeden Fall soll die Wirkung der Sicherheitsvorrichtung so^groß sein, daß die vom Führer beim Steuern ausgeübte Kraft durch sie überwunden ■ wird. Wenn das aus technischen Gründen nicht der Fall sein kann,

ίο dann kann zwischen der Sicherheitsvorrichtung und der Steuerung eine Kupplung eingebaut werden, die die Steuerung auskuppelt, wenn die Sicherheitsvorrichtung zu wirken beginnt. Diese Kupplung kann ebenso wie die Steuerung und die Sicherheitsvorrichtung mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch usw. wirken bzw. betätigt werden.

Claims

Patentansprüche:

so i. Sicherheitseinrichtung für eine Handrudersteuerung von Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß auf Drehbeschleunigungen ansprechende, an ihre Nullage elastisch gefesselte Organe vorgesehen sind, welche bei oder kurz vor Erreichung einer Drehbeschleunigung, die einem noch zulässigen Lastvielfachen entspricht, selbsttätig die Ruderwirkung verringern.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als auf Drehbeschleunigungen ansprechendes Organ in . demjenigen Punkt, um welchen sich das Plugzeug auf den Ruderausschlag hin dreht, insbesondere im Schwerpunkt,. Massen drehbar oder schwenkbar gelagert sind, die auf eine dem Ruderausschlag entgegenwirkende HilfsSteuereinrichtung einwirken.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als auf Drehbeschleunigungen ansprechendes Organ vor oder hinter dem Flugzeugdrehpunkt eine entgegen der Kraft einer Feder längs verschiebbar gelagerte Masse angeordnet ist, die auf eine dem Ruderausschlag entgegenwirkende HilfsSteuereinrichtung einwirkt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Drehbeschleunigungen ansprechenden Organe mit einem die Steuerwirkung des Hauptruders verringernden Hilfsruder in Einstellverbindung stehen, wobei dieses Hilfsruder in bekannter Weise auch noch zur HilfsSteuerung, Trimmung oder zum Ausgleich benutzt werden kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Kupplung, mit welcher die Hauptsteuerung ausschaltbar ist, wenn die durch die auf Drehbeschleunigungen ansprechenden Organe eingeleitete Steuerung zu wirken beginnt.

Hierzu τ Blatt Zeichnungen