DE675000C - Hoehensteuerung fuer Flugzeuge - Google Patents

Hoehensteuerung fuer Flugzeuge

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DE675000C
DE675000C DEH141884D DEH0141884D DE675000C DE 675000 C DE675000 C DE 675000C DE H141884 D DEH141884 D DE H141884D DE H0141884 D DEH0141884 D DE H0141884D DE 675000 C DE675000 C DE 675000C
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DE
Germany
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height control
springs
spring
control according
elastic
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Expired
Application number
DEH141884D
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English (en)
Inventor
Karl Schwaerzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
Original Assignee
E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Description

  • Höhensteuerung für Flugzeuge Die Erfindung betrifft eine Sicherung gegen solche zu großen oder zu schnellen Ausschläge des Höhenruders bei handbetätigten Höhensteuerungen, die bei größeren Fluggeschwindigkeiten Beanspruchungen, besonders des Flügels, zur Folge haben, die über das zulässige Lastvielfache hinausgehen. Die heutigen Flugzeuge sind so schnell, daß auch ein erfahrener Flugzeugführer nicht wissen kann, wie schnell und mit welchen Höhenruderausschlägen er das Flugzeug z. B. aus dem steilen Gleitflug oder aus dem Sturzflug abfangen darf. Ein genügend hohes Lastvielfaches für sehr schnelle Flugzeuge ist infolge der damit verbundenen Steigerung der Baugewichte nicht erreichbar. Andererseits soll aber mit Rücksicht auf beste Manövrierfähigkeit der größte und schnellmöglichste Ruderausschlag verwendet werden können.
  • Zur Vermeidung unzulässiger Höhenruderausschläge ist schon eine Anzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Die einen schieben Bremsflächen aus dem Flügel, Rumpf usw. heraus oder verschlechtern die Strömung auf andere Weise, um gefährliche Geschwindigkeiten zu verhindern, was natürlich für Schnellflugzeuge nicht in Frage kommen kann, da sie dann ihrer Aufgabe nicht gewachsen wären. Nach einem anderen Vorschlag werden durch den Staudruck gesteuerte Anschläge gegen den Steuerknüppel vorgeschoben, durch die größere Steuerknüppelausschläge unmöglich gemacht werden; abgesehen von der konstruktiv schwierigen Ausführung ist eine solche Vorrichtung unzuverlässig, da ein großer Höhenruderausschlag bei geringerer als der vorgesehenen Fluggeschwindigkeit ebenso gefährlich ist wie ein kleiner Ausschlag bei hoher Geschwindigkeit, und außerdem leidet unter solchen Maßnahmen die Manövrierfähigkeit sehr. Auch wurde vorgeschlagen, Bremsflächen mit der .Steuersäule zu verbinden, die durch den Steuerausschlag in den Flugwind geschwenkt werden und daher bei steigender Fluggeschwindigkeit mit immer größerer Kraft der Hand des Flugzeugführers entgegenwirken, so daß die Muskelkraft nicht mehr ausreichen soll, einen unzulässigen Ruderausschlag auszuführen. Dieser Vorschlag hat die bei jedem Flieger verschiedene Muskelkraft zur Grundlage und kann schon deshalb nicht zum Ziele führen. Dasselbe gilt für eine ebenfalls bekannte Vorrichtung, bei der ein Dämpfungszylinder bei einer bestimmten Fluggeschwindigkeit stark gedrosselt wird und dadurch das Steuern erschwert. Die außerdem noch bekanntgewordenen, bei zu großer Landegeschwindigkeit selbsttätig wirkenden Rückholvorrichtungen von Landeklappen kommen ebenfalls als Abfangsicherung nicht in Frage, da man mit Landeklappen nicht abfangen kann.
  • Alle diese Maßnahmen und Vorrichtungen sind also untauglich, da nicht die Fluggeschwindigkeit allein, sondern auch die Größe des Ruderausschlages für die Überschreitung der zulässigen Beschleunigung von größter Bedeutung ist. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, in das Rudergeschirr eine insbesondere unter verstellbarer Vorspannung stehende Feder einzuschalten und zu diesem Zweck den zur Betätigung des Höhenruders dienenden Knüppel in der Weise nachgiebig auszubilden, daß sein freies oberes Ende am unteren Teil des Knüppels gelenkig befestigt und beide Teile durch eine Feder in gestreckter Lage aufeinandergehalten werden. Infolgedessen kann der obere Teil des Steuerknüppels abknicken, wenn die an seinem oberen Ende wirkende Handkraft bzw. die auf das Höhenruder wirkenden Luftkräfte ein gewisses Maß überschreiten. Da beim Abknicken des Knüppels ein weiterer Ausschlag des Höhenruders nicht oder nur beschränkt möglich sein soll, wäre damit eine Sicherung gegen zu scharfes Abfangen des Flugzeuges gegeben.
  • Diese bekanntgewordene Einrichtung hat aber noch einen besonders unter ungünstigen Sichtverhältnissen sich auswirkenden Nachteil: Sie gestattet keine plötzlichen starken Ruderausschlage, die häufig bei unerwartet auftretenden Hindernissen, z. B. beim Durchstoßen der Wolken, beim Landen usw.; erforderlich werden.. Gleichwohl sind diese plötzlichen starken Ruderausschläge auch ohne Gefährdung der Flügel zulässig. Denn nach amerikanischen Untersuchungen, die besonders in NACA-Report Nr.364 von R. V. Rohde behandelt sind, treten die für den Flügel gefährlichen Beschleunigungen immer erst wesentlich später auf als die sie verursachenden Ruderausschläge; man kann darum kurzzeitig, d. h. z:. B. Bruchteile von Sekunden, zum Überfliegen plötzlich auftretender Hindernisse größere Ruderausschläge herbeiführen, wenn nachher sofort gegengesteuert wird.
  • Erfindungsgemäß wird demnach eine Vorrichtung vorgeschlagen, deren elastisches Glied von einer Kataraktvorrichtung überbrückt wird, die schnelle Bewegungen wie ein starres Gestänge überträgt. Das elastische Zwischenglied wird hierdurch für schnelle Bewegungen ausgeschaltet: In der Kataraktvorrichtung wirkt; wie üblich, vorzugsweise 01, das durch kleine Öffnungen im Kolben oder Zylinder einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Einrichtung hindurchdringt, wenn Kolben und Zylinder gegeneinander verschoben werden. Solche Katarakte sind als Dämpfungen bei Steuerungen bekannt; der Zylinder ist aber bei diesen bekannten Anordnungen im Flugzeug fest eingebaut, und der Kolben kann nur mit geringer Geschwindigkeit bewegt werden, so daß die Vorrichtung als reine Dämpfung wirkt und es dem Flugzeugführer unmöglich ist, eine schnelle Steuerbewegung auszuführen. Nach der Erfindung aber ist beispielsweise an der vom Steuerknüppel kommenden Stoßstange der Kolben, an der zum Ruder führenden Stoßstange dagegen der Zylinder angeordnet: Macht der Flugzeugführer eine schnelle Steuerbewegung, dann macht das Ruder diese stoßartige Bewegung zunächst mit; die Einrichtung wirkt also zunächst nicht als Däpfung; sondern als Kupplung für eine sehne e Bewegung des Steuerhebels: Der Flugzeugführer ist darum imstande, plötzliche Steuerbewegungen auf das Ruder zu übertragen. Der Ausschlag des Ruders vermindert sich aber durch die Einwirkung der Ruderkraft unter Spannen des elastischen Zwischengliedes im Steuergestänge sofort, weil die Öffnungen durch den Kolben oder Zylinder die Dämpfungsflüssigkeit durchlassen.
  • Die Dämpfung kann außerdem selbsttätig, z. B. in bekannter Weise abhängig vom Staudruck, regelbar gemacht werden. Die Regelung durch den Staudruck kann so erfolgen, daß der auf eine Membrane wirkende Staudruck das Drosselventil mehr oder weniger öffnet.
  • Das elastische Zwischenglied kann aus zwei oder mehreren hintereinander oder als Gegenfedern geschalteten verschiedenen Federn bestehen, so daß eine stufenweise sich ändernde Kraft-Weg-Kennhnie des gesamten elastischen Zwischengliedes zustande kommt, oder es kann durch regelbare Drosselöffnungen der Dämpfungsvorrichtung eine sich stetig ändernde Kennlinie erhalten. Die Nachgiebigkeit des elastischen Zwischengliedes, d. h. die Dämpfung oder die Vorspännung der Feder bzw. Federn, kann darüber hinaus in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit, z. B. durch den Staudruck, oder der auf das Höhenruder wirkenden Luft-: kraft selbsttätig geregelt werden. Die Regelung durch den Staudruck kann so erfolgen, daß der auf eine Membran wirkende Staudruck das Drosselventil der Dämpfungsvörrichtung mehr oder weniger öffnet. Das elastische Zwischenglied wird vorzugsweise in die zur Übertragung der Knüppelbewegung auf das Höhenruder dienenden Steuerzüge eingebaut. Der Einbau kann aber auch an der Steuersäule, am Ruder; an einem Kniehebel oder einem beliebigen anderen Teil der Steuerung erfolgen. Die Ausführungen nach den Unteransprüchen sind erfinderisch nur in Verbindung mit der Vorrichtung nach dem Hauptanspruch.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Abb. und 2 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abfangsicherung mit Öldämpfung, wobei die Federn mit oder ohne Vorspannung eingebaut sein können; die Abb. 3 zeigt eine Abfangsicherung mit vorgespannter Feder; Öldämpfung und selbsttätiger Drosselvorrichtung. Diese Ausführungen sind hauptsächlich für die Einschaltung in das Steuergestänge vorgesehen. Abb. 4 ist ein Federdiagramm, das die Wirkungsweise des elastischen Gliedes nach Abb. 3 mit nichtvorgespannter und vorgespannter Feder darstellt. Die Abb. 5 und 6 geben Beispiele dafür, däß die Abfangsicherung gemäß der Erfindung nicht nur an geraden Stellen des Steuergestänges, sondern auch an Umlenkstellen verwendbar ist.
  • In den Abbildungen ist mit a die mit dem Steuerknüppel unmittelbar oder mittelbar durch Gestänge oder Seile verbundene Seite der Vorrichtung, mit b der ruderseitige Teil der Vorrichtung bezeichnet. Nach Abb. x trägt die steuerknüppelseitige Stoßstange a einen Kolben c und einen Fortsatz a'. Der Kolben c bewegt sich in einem Zylinder d, dessen ruderseitiges, zapfenartig ausgebildetes Ende b mittelbar oder unmittelbar mit dem Ruder verbunden ist. Der Kolben c ist mit Drosselöffnungen el versehen, durch die 01 bei der Verschiebung des Kolbens von der einen Zylinderseite zur anderen fließt. Der Stoßstangenfortsatz a', dessen Ende im Raum h der zapfenartigen Verlängerung b des Zylinders e geführt ist, bewirkt, daß die Menge der Dämpfungsflüssigkeit auf beiden Seiten gleich groß ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Zylinderquerschnitte auf beiden Seiten des Kolbens c durch Weglassen, Vergrößern oder Verkleinern des Fortsatzes ä verschieden zu machen, wenn eine zusammendrückbare Flüssigkeit verwendet wird. Die im Zylinderraum h befindliche Luft kann nach außen entweichen. Die Bewegung des Kolbens erfolgt nach beiden Richtungen entgegen der Federkraft der auf der Kolbenstange a bzw. a' angeordneten Wickelfedern f, die sich einerseits gegen den Kolben, andererseits gegen die Stirnwände des Zylinders d stützen. Die Federn f werden zweckmäßig vorgespannt, können gegebenenfalls aber auch ohne Verspannung angeordnet werden. .
  • Die Abb. 2 entspricht im großen und ganzen der Ausführung nach Abb. i, doch befinden sich die Drosselöffnungen e in der Zylinderwandung; außerdem sind regelbare Drosselventile g vorhanden, die eine Veränderung der möglichen Steuergeschwindigkeit zulassen.
  • Die Abb. 3 entspricht in vielen Punkten der Abb. i, jedoch ist die Feder f außerhalb des Zylinders angebracht und vorgespannt. Außerdem ist im Zylinder ein Dorn m vorhanden, der die Drosselöffnung e bei geringerer Spannung der Feder f viel kleiner sein läßt als bei stark gespannter Feder. Die Anordnung und Wirkungsweise der Feder ist folgende: Der Zylinder besitzt zwei Anschlägen, während von der Stoßstange a aus ein Bügel o mit zwei Anschlägen zwischen den Anschlägen n hindurchgreift. Bei jeder Bewegung der Stoßstange a drückt ein Anschlag p die Feder f zusammen, wobei diese sich gegen den gegenüberliegenden Anschlag n des Zylinders auf der Ruderstoßstangenseite b stützt. In der Abb. q. ist an Hand zweier Kraft-Weg-Kennlinien gezeigt, daß sich bei nichtvorgespannter Feder f der Federweg w bei jeder auf die Feder wirkenden Kraft verändert, während bei der vorgespannten Feder (gestrichelter Linienzug) im Bereich von -f- K' bis - K' keine Veränderung der Federlänge und damit des Federweges eintritt; d. h. das Steuergestänge ist nur bei solchen Kräften, die über -f- K' oder unter - K' liegen, nachgiebig, während im Bereich von + K' bis - K' eine Übertragung der Steuerknüppelbewegung auf die Bewegung der Ruderstoßstange stattfindet, die dem üblichen starren Steuergestänge entspricht.
  • Nach Abb. 5 ist das erfindungsgemäße Zwischenglied zwischen die beiden Teile s1 und s2 eines Winkelhebels eingesetzt. Bei der Ausführung nach Abb. 6 dagegen ist ein Umlenkhebel selbst als nachgiebiges und gedämpftes Glied ausgeführt, so daß die vom Steuerknüppel kommende Kraft durch dieses Glied aufgenorrmmen wird, ohne daß sich unter Umständen das Ruder zu bewegen braucht.
  • Die erwähnte Verspannung der Feder kann nicht nur willkürlich veränderlich sein, damit man den Bereich + K' bis - K' nach Abb. q. der Größe und dem Zweck der Maschine anpassen kann, sondern sie kann auch selbsttätig, z. B. durch den Staudruck, geändert werden. Besonders vorteilhaft ist bei der Verwendung mehrerer Federn eine solche Anordnung, daß die Federn steilerer Kennlinien geringere Verspannungen besitzen als die flacherer Kennlinien, also vor den schwächeren Federn ansprechen. Dadurch ist nämlich ein Federdiagramm erreichbar, das sich im Beschleunigungs-Geschwindigkeits-Diagramm stufenweise der höchstzulässigen Beschleunigung nähert, diese aber unterhalb der größten erreichbaren oder zulässigen Fluggeschwindigkeit nicht überschreitet.

Claims (6)

  1. PATCNTANSPRÜCHR: i. Handbetätigte Höhensteuereinrichtung mit einem zu scharfes Abfangen verhindernden elastischen Gliede, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied von einem Katarakt überbrückt wird.
  2. 2. Höhensteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Zwischenglied aus zwei oder mehreren hintereinander oder als Gegenfedern geschalteten Federn mit verschiedenen Kennlinien und verschiedener Verspannung besteht.
  3. 3. Höhensteuerung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer oder mehreren Federn bestehende elastische Zwischenstück durch regelbare Drosselöffnungen der Dämpfungsvorrichtung eine sich stetig ändernde Kennlinie besitzt. a.
  4. Höhensteuerung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung der Dämpfungsvorrichtung aus konischen Dornen besteht.
  5. 5. Höhensteuerung nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daB die Nachgiebigkeit des elastischen Zwischengliedes, d. h. die Dämpfung oder die Vorspannung der Feder bzw. Federn, in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit oder der auf das Höhenruder wirkenden Luftkraft selbsttätig regelbar ist.
  6. 6. Höhensteuerung nach den Ansprüchen T bis q., gekennzeichnet durch eine vom Staudruck betätigte Membrane zum Steuern der Drosselöffnungen der Dämpfungsvorrichtung.
DEH141884D 1934-11-18 1934-11-18 Hoehensteuerung fuer Flugzeuge Expired DE675000C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1177492B (de) * 1962-01-29 1964-09-03 Ernst Heinkel Flugzeugbau G M Federelement fuer den Einsatz in Flugzeug-steuerungen
DE2825524A1 (de) * 1977-06-17 1979-01-04 Eduard Wiek Stossdaempfer
DE3323299A1 (de) * 1982-06-29 1984-01-05 Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho, Neyagawa, Osaka Daempfungsscheibe
DE3825809A1 (de) * 1988-07-29 1990-02-08 Messerschmitt Boelkow Blohm Steuereinrichtung mit einem steuerknueppel

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DE3323299A1 (de) * 1982-06-29 1984-01-05 Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho, Neyagawa, Osaka Daempfungsscheibe
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