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Steuereinrichtung mit eingebautem Übersetzungsgetriebe für Flugzeuge
Infolge der Steigerung der Fluggeschwindigkeit ergibt sich zwangsläufig eine grundlegende
Änderung in der Steuereinrichtung für Schnellflugzeuge. Solche Flugzeuge ändern
ihre Lage in zunehmendem Maße schon bei kleinen und kleinsten Ruderausschlägen,
so daß für die volle Aussteuerung des Flugzeuges, z. B. für die lotrechte, nur noch
ein Bruchteil vom Gesamtausschlag des Höhensteuers notwendig ist. Die erhöhte überempfindlichkeit
der Schnellflugzeuge auf kleinste Steuterausschlägeerfordert die sichere Beherrschung
der Aussteuerung der kleinen und kleinsten Winkel beiderseits der Steuerflächenmittelläge
und verlangte gleichzeitig die Erweiterung und Verfeinerung des mittleren Steuerbereiches.
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Bekannt ist eine Ausführungsform, bei der die Bewegungen des Steuerknüppels
durch einen Seilzug auf ein differential wirkendes Übiersetzungsgetriebe übertragen
werden. Die beiden Enden des Seilzuges sind in .einiger Entfernung vom Drehpunkt
des Steuerknüppels befestigt. Das vor- oder rückwärts gezogene Seil kann verschiedene
übersetzungsgetriebe, z. B. zwei Seilrollen -oder zwei elliptische Zahnräder oder
aber ein Kurvenrad, bewegen. Der Zweck dieser verschiedenen ühersetzungsanordnungen
ist jeweils derselbe. Es wird bei fortschreitend gleichen Ausschlagwinkeln des Steuerknüppels
zunächst eine feinfühlige, dann aber eine mehr und mehr grobe Steuerruderverstellung
erzielt. Die Verwendung mehrerer Seilzüge und Seilrollen, insbesondere aber die
Anwendung von Seilen auch als Teil des übersetzungsgetrieb.es selbst können leicht
die Ursache umständlicher und wenig übersichtlicher Störungen werden.
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Eine andere bekannte Ausführungsform verwendet einen Steuerknüppel,
dessen kleinere oder größere Hebelwirkung durch Verkürzung oder Verlängerung des
unteren Hebelarmes in zwangsläufiger Abhängigkeit von der wechselnden Fluggeschwindigkeit
bewirkt wird. Der bei steigender Fluggeschwindigkeit anwachsende Luftdruck verkürzt
den Hebelarm, der zugleich den Anlenkpunkt für
die Steuerleitung
trägt, mehr und mehr und verursacht kleiner werdende Hebelwirkungen und damit eine
feinfühlige, abnehmende Steuerruderbeeinflussung, während bei abnehmender Fluggeschwindigkeit
entgegengesetzte Wirkungen entstehen.
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Weiterhin sind zwei Ausführungsbeispiele bekannt, die für eine Steuereinrichtung
zwei Steuerknüppel vorsehen. Der eine regelt die Grobsteuerung, der andere nur die
Feinsteuerung. Dadurch wird die Aufmerksamkeit des Flugzeugführers erhöht beansprucht,
und in gefährlichen Augenblicken muß die mögliche Verwechselung der beiden Hebel
schwere Folgen haben.
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Die Erfindung löst die bekannte Aufgabe durch Anwendung :eines neuartig
ausgestalteten Übersetzungsgetriebes, das in ,an sich bekannter Weise zwischen den
Steuerknüppel und Anlenkpunkt der Steuerleitung gelegt ist. Die hohe Genauigkeit,
mit der die einzelnen Teile des Übersetzungsgetriebes aufeinander abgestimmt werden
können, sichert eine zuverlässige Feinsteuerung mit übersichtlichen baulichen Verhältnissen.
Erfindungsgemäß wird an einer Steuersäule ein Gleitschuh verschiebbar geführt, der
den Anlenkpunkt für die Steuerleitung trägt und über eine Stange, einen Kurbeltrieb
durch einen an der Steuersäule an ihrem Drehpunkt befestigten Zahnsektor gesteuert
wird.
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Unter Beibehaltung des üblichen Gesamt-: steuerbereiches des Knüppels
als auch des Ruders wird im mittleren Steuerbereich ein Hebelübersetzungsverhältnis
ins kleine erzielt, das nach den äußersten Steuerausschlägen hin allmählich in ein
großes übersietzungsverh,ältnis übergeht, in zwangsläufiger Abhängigkeit zu den
sich gegenseitig erhöhenden Winkelfunktionen der Hebelarme im Übersetzungsgetriebe
der Steuereinrichtung. Diese Abhängigkeit ermöglicht eine Regelung der Gesamthebelwirkung
auf den Anlenkpunkt der Steuerleitung in vorteilhafter Weise, wie später gezeigt
werden wird.
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Die Zeichnung erläutert die Erfindung näher, und zwar als Beispiel
in Anwendung mit dem Höhensteuer zeigt sie den Differentialhebel, in Abb. i in seiner
Mittel- oder Normallage, Abb.2 in einer Grenzstellung von zwei möglichen.
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Abb.3 zeigt die Arbeitscharakteristik dieses Hebels.
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Der Hebel a ist um den Drehpunkt b innenhalb zweier Grenzwinkel
verstellbar. Am Hebeln ist in zweckentsprechender Nähe des Drehpunktes b beispielsweise
ein Zahnradsektor c befestigt, dessen Zähne in das Ritzel d eingreifen, mit dem
die Kurbel e fest verbunden ist. Bringt man den Hebel a in die Stellung, wie Abb.2
zeigt, so dreht sich das Ritzel d mit der Kurbele und kommt zwangsläufig in die
Lage der Abb.2, wobei gleichzeitig die Bewegung der Kurbel e durch die Stange f
,auf den Gleitschuh g übertragen wird. Von diesem wird die resultierende Hebelwirkung
durch die Stange z der Steuerleitung, die im Punkt h angelenkt ist, auf das Höhenruder
des Flugzeuges übertragen. Zahnradsektor, Ritzel, Kurbel, Stange und Gleitschuh
können gegebenenfalls durch Mittel gleicher Wirkung ersetzt werden. Wesentliclz
ist, daß am Anlenkpunkt fi eine Hebelwirkung erzielt wird, die nicht in dem üblichen
geradlinigen Verhältnis zu den Verstellwinkeln des Hebels a steht, sondern sich
in Kurvenform auswirkt.
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Bewegt man den Hebel a um seine Mittellage (Abb. i) in seiner Drehebene
vor- oder rückwärts, so wird der Gleitschuh a auch bei ziemlich großen Verstellwinkeln
des Hebels,a nur wenig von dem Drehpunkt b weg verschoben, denn die Kurbele kann
in ihrer senkrechten und in der von dieser ziemlich weit abweichenden Stellung nur
wenig als Hebel auf den Gleitschuh g hebend wirken. Aus der Abb.3 ist das weitere
ersichtlich. Wird die Steuersäule (Hebel. ,a) z. B. um 9'' verstellt, so schwenkt
das Höhenruder auf einen Winkel von weniger als q.' aus. Andere Beispiele können
beliebig aus der Zeichnung (Abb.3) entnommen werden.
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Große Verstellwinkel des Hebels a um seine Mittelstellung bewirken
nur kleine Hebelwirkungen ,auf die Steuerleitung i und daher kleine Höhenruderwinkel.
Man kann diese deshalb sehr feinfühlig beherrschen, eine Eigenheit, die bei hoher
Fluggeschwindigkeit nur erwünscht sein kann. Der mittlere Steuerbereich beiderseits
der Mittelstellung des Höhenruders ist erweitert und verfeinert worden auf Kosten
der Steuerbereiche nächst der Grenzstellungen des Hebels tt (Abb.2), was im nachfolgenden
noch erläutert wird.
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Bewegt man den Hebela aus der Mittellage-m mehr und mehr in die in
Abb.2 gezeichnete Grenzstellung oder in die noch mögliche entgegengesetzte Grenzstellung
iz, so nimmt seine Hebelwirkung rasch zu, um so mehr .als der Gleitschuh g wegen
der immer günstiger werdenden Hebehvirkung der Kurbele sich vom Drehpunkt b entfernt.
An Hand der Abb.3 sei das erklärt. Wenn man die -Steuersäule von 15 bis 2o°,
also um 5'' verstellt, so erreicht man einen V erstellwinkel des Höhenruders -um
i o', nämlich von i o bis 2o".
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Kleine Verste llwinkel des Hebels a, in der Nähe der Grenzstellungen
bewirken jetzt große Steuerwinkel. Bei geringer werdender
Fluggeschwindigkeit
steuert man notwendigerweise mit diesen Winkeln, und die durch die Wirkungsweise
des Differentialhebels nahe seiner Grenzstellung bedingte gröbere Steuerverstellung
gleicht die mit der Geschwindigkeit fallende Steuerempfindlichkeit eines Flugzeuges
derart aus, daß praktisch wieder eine günstige Wirkung Herreicht ist.
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Die Arbeitscharakteristik des erfindungsgemäßen ühersetzungsgetriebes,
wie in Abb.3 eine dargestellt ist, kann flacher oder steiler nach Belieben ;erhalten
werden. Je nach der Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradsektors c zum
Ritzel d .oder der Länge des Kurbelarmes :e .oder der Höheneinstellung des Anlenkpunktes
h durch Ändern der Länge der Stange f ist eine verschiedene Möglichkeit der Regelung
der Ges;amthebelwirkung auf den Anlenkpunkt der Steuerleitung i gegeben. Vorteilhaft
für die praktische Ausführung ist die sehr einfache Gestaltung des Regelmittels.
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Die Steuereinrichtung der beschriebenen Art ist hier in Verbindung
mit dem Höhensteuer erklärt worden, kann aber auch allgemein für die Steuerung von
Flugzeugrudern angewendet werden.