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Leitwerk für Hubschrauber Es ist bekannt, zur Steuerung von Luftfahrzeugen,
insbesondere Hubschraubern, an Stelle der üblichen Leitwerksflächen Luftschrauben
mit veränderlichen Einstellwinkeln der Schraubenblätter zu verwenden. Bei senkrecht
stehenden Achsen' dienen solche Hilfsluftschrauben der Höhensteuerung, bei waagerecht
liegenden Achsen der Seitensteu.erunb.
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Um sowohl Höhen- als auch Seitensteuerung bewirken zu können, ist
die Verwendung von zwei solchen Hilfsluftschrauben vorgeschlagen worden, deren Achsen
schräg, also z. B. in V-Form, zueinander stehen. Wenn' diese beiden Schrauben eine
gleichsinnige Einstellwinkeländerung erfahren, bewirken sie eine Hähensteuerung,
wenn sie dagegen eine wechselsinnige Einstellwinkeländerung erfahren, eine Seitensteuerung;
jede Kombination zwischen. diesen beiden Einstellvorgängen hat eine kombinierte
Seiten- und Höhensteuerung zur Folge. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es auch möglich,
jedes Rückdrehmoment der Hubschraube auszugleichen, besonders bei einschraubigen
Hubschraubern, und: zwar dadurch, daß die eine Hilfsluftschraube einen positiven,
die andere einen negativen Einstellwinkel bekommt. Es werden nun zwei Sehraubenstrahlen
erzeugt, von denen--der eine schräg nach oben, der andere schräg nach unten, aber
beide nach der gleichen Seite hin gerichtet sind. . Die beiden senkrecht gerichteten
Luftkraftkomponenten dieser Schraubenstrahlen heben sich auf, da sie entgegengesetzt
gerichtet sind, die beiden waagerechten Komponenten addieren sich, da sie beide
nach der gleichen Seite gerichtet sind, und ergeben ein Moment um die Flugzeughochachse,
das zum Ausgleich des Rückdrehmomentes der Hubschraube dient.
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Diese Ausführung hat aber einen großen Nachteil. Da beim einschraubigen
Hubschrauber das Rüchdrehmoment der Hubschraube beträchtliche Werte annimmt, muß
auch das Schraubenleitwerk ein großes 1Ionient um die Hochachse aufbringen, und
daraus folgt, daß die beiden senkrechten Luftkraftkomponenten, die sich gegenseitig
aufleben, beträchtlich groß werden, was einen unerwünschten Energieverlust zur Folge
hat.
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Aufgabe der Erlindung ist es, unter Ausnutzung der Vorteile, die das
Schraubenleitwerk bietet, diesen Energieverlost zu vermeiden.
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Nach der Erfindung besteht das Leitwerk aus nur einer Hilfsluftschraube,
die nach bei
Hubschrauben bekannter Weise nicht nur eine über den
Umlaufkreis gleichbleibende Einstellung, -sondern auch eine periodische Einstellwinkeländerung
der Blätter zuläßt, die uni Schlag-und Schwenkgelenke bewegbar sind. Diese Hilfsluftschraube
wird am-Rumpfende mit waagerecht liegender Achse vorzugsweise an der Rumpfseite
angeordnet, nach der hin das Ruckdrehmmoment der Hubschraube das Rumpfende zu drehen
bestrebt ist. Jede gleichbleibende Blattverstellung hat nun lediglich eine Größenänderung
des Seitenmomentes zur Folge, während jede periodische Blattverstellung bewirkt,
daß die Achse des Blattlaufkegels' und damit die Luftkraftresultierende der Hilfsluftschraube
aus der Umlaufachse heraustritt. Liegt die Resultierende so; daß sie mit der waagerechten
Ebene einen Winkel bildet, so ergibt sich eine waagerechte und eine senkrechte Komponent
der Luftkraftresultierenden, von denen die waagerechte zur Seitensteuerung und zum
Ausgleich des Rückdrehmomentes, die senkrechte zur Höhensteuerung benutzbar ist.
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Ein weiteres -Merkmal der Erfindunb besteht darin, daß das Verhältnis
zwischen dem Abstand der Hilfsluftschraube von der senkrechten Rumpfmittelebene
und :dem Durchiness2r ihres Schlaggelenkkreises so: gewählt wird, daß der Zentralpunkt
der Hilfsluftschraube in die senkrechte Rumpfmittelebene fällt, wobei als Zentralpunkt
der Punkt bezeichnet ist, in dein sich die Luftkraftresultierenden des Blattlaufkegels
bei den verschiedenen Stellungen der Hilfsluftschraube schneiden. Diese -Maßnahme
hat den Zweck, deal Angriff aller durch das Leitwerk erzeugten Kräfte in einem Punkt
zu bewirken.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Fig. i und Fig. 2 zeigen ein mit dem eifindungsgemäß ausgestatteten
Leitwerk versehenes Hubschraubenflugzeug in Seitenriß und Grundriß. Die Hilfsluftschraube
ist hier an einem nach Art einer Kielflosse ausgebildeten Rumpfaufbau angebracht,
damit genügende Bodenfreiheit gewährleistet ist.
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111 den Fig. 3 bis 5, welche Schnitte durch Rumpf und Aufbau nach
der Ebene (Fig. i) darstellen, ist der Kräfteverlauf in Abhängigkeit von gegebenen
periodischen Blatteinstellungen der Hilfsluftschraube schematisch dargestellt. Mit
a ist in allen drei Figuren die Luftkraftresultierende der Hilfsluftschraube dargestellt.
111 Fig. 3 haben alle Blätter gleichen Einstellwinkel; die Luftkraftresultierende
liegt also waagerecht und bewirkt lediglich ein Moment um die Flugzeughochachse.
In Fig.4 unterliegen die Blätter einer periodischen Einsteliwinkelanderung in dem
Sinne, daß die Luftkraft-: esultierende des Blattlaufkegels schräg nach falten gerichtet
ist. Die Zerlegung dieser Resultierenden in ihre Komponenten eribt eine Komponente
b, die ein Moment um' die Flugzeughochachse bewirkt, und eine Komponente c, die
nach unten gerichtet ist und ein Höhensteuermoment ergibt. Fig. 5 zeigt einen entsprechenden
Kräfteverlauf, bei dem die senkrechte Komponente nach oben gerichtet ist und ein
Tiefensteuermoment ergibt.
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Bei der beschriebenen Wirkungsweise ergibt sich noch ein Nachteil,
der darin begründet liegt, daß bei geneigter Luftkraftresultiereiiden die waagerechte
Komponente kleiner ist als die waagerechte Resultierende im Normalflug. Das hat
zur Folge, daß bei jeder Höhensteuerbetätigung eire unerwünschte Seitensteuerwirkung
mit verursacht wird. Dieser unerwünschten Wirkung wird erfindungsgemäß dadurch begegnet,
daß mit jeder periodischen Einstellwinkeländerung der Hilsluftschraube eine über
den Umlaufeine über den Umlaufkreis gleichbleibende Einstellung aller Blätter zwangsläufig
derart gekuppelt wird, daß die waagerechte Komponente der Luftkraftresultierenden
der Hilfsluftschraube- stets g1eiche Größe hat.