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Einrichtung zum Messen von S5euerkräften, insbesondere bei Flugzeugen
Die Übertragung Ider Steuerkräfte auf die Steuerflächen erfolgt bei Flugzeugen im
allgemeinen durch Wellen, Gestänge und Seilzüge.
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Mit Rücksicht auf den Aufbau des Flugzeuges ist es vielfach erforderlich,
die Ülbertragungsmittel mehrfach zu kröpfen und teilweise als Zug- oder Schubgestänge
oder auch als Drehwelien zu gestalten. Auf diese Weise ergibt sich ein beträchtlicher
Verstellwiderstand, der eine bestimmte bei der Fertigung einzuhaltende Größe nicht
überschreiten soll.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt geworden, um die am Steuerungslbetätigungsglied
oder auch in den einzelnen tSbertragungsstrecken auftretenden Widerstandswerte zu
messen. Diese beruhen meist auf dem Prinzip der Federwaage. Derartige Meßgeräte
werden in die Übertragungsmittel eingeschaltet oder auch mit dem Steuerrad oder
der Steuersäule verbunden. Die sich bei Betätigung des Steuermechanismus ergebenden
Wilderstandswerte werden an geeigneten Anzeigemitteln sichtbar gemacht.
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Soweit es sich um die Messung in einer hin und her gehenden Richtung
auftretender Steuerkräfte handelt, ist vorgeschlagen worden, in dem hohlen Steuerknüppel
einen Hebel anzuordnen, der in seiner Mitte nach Art eines Waagebalkens gelagert
ist. An. dem einen Ende indes Hebels ist der Steuerhandgriff und am anderen Ende
eine durch eine Membran unterteilte Druckkammer angeordnet, auf welche die Steuerhandkräfte
übertragen werden und Idort Druckschwankungen erzeugen, deren Größen durch Meßinstrumeute
angezeigt werden und einen Maßstab für die .aufigewendete. Steuerkraft bilden.
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Eine andere bekannte Steuerkraftmeßeinrichtung sieht vor, im Innern
des Steuerknüppels einen Federstab axial zu diesem mit seinem einen Ende einzuspannen
und an dem aus dem Steuerknüppel herausragenden Ende den Steuerhandgriff zu befestigen.
Die bei der vorwärts und rückwärts oder seitwärts gerichteten Bewegung des Steuerknüppels
am Handgriff wirkenden Kräfte verursachen eine
Durchbiegung des
Federstabes, wodurch sich dessen Abstand gegenüber den Wandungsteilen des Steuerknüppels
ändert. Die Ausschläge des Feiderstabes beeinflusen am Steuerl;nüppel vorgesehene
Anzeigemittel und bilden einen Maßstab für die aufgewendeten Steuerkräfte.
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Die bekannten Meßeinrichtungen beruhen auf dem Prinzip, das Höchstmoment
zu ermitteln, das während der praktisch auftretenden Steuerausschläge nach beiden
Seiten erforderlich ist, z. B. bei einem Ausschlag von 30 °. Bleibt der Kraftaufwand
bei dem gleichfalls festgelegten Steuerausschla;g innerhalb der vorgeschriebenen
Grenzen, so gilt der Zustand der Steuerung als normal. Diese Werte können im Verlauf
des Steuerweges sehr unterschiedliche Größen besitzen, sie sind also nicht proportional
der Größe der Steueraussehläge. Die Ursache hierfür ist in der Älöglichkeit des
Auftretens von Verklemmungen im Übertragungsgestänge zu suchen, vor allem aber in
der Tatsache, daß die verschiedenen Kraftübertragungshebel die vielfach kurbelförmig
ausgefiihrt sind, im Verlauf der Steuerbewegung ihre Lage zueinander ändern, wodurch
sich ein ständig wechselndes Ubersetzungsverhältnis ergibt. Dadurch entsteht der
Nachteil, daß der Flugzeugführer das für die vielfach nur geringen Steuerausschläge
erforderliche feine Gefühl verliert, was alsdann zu ungewollten Steuerausschlägen
führt, wenn er durch Anwendung größerer Kraft die schwergehende Stelle überwinden
muß. Auf der Erkenntnis dieser Mängel baut die vorl,iegende Erfindung auf. Diese
betrifft eine Einrichtung zum Messen von Steuerkräften, die am Steuerhebel befestigt
wird und bei der die Größe der tangential zu einem Kreis mit ;dem Drehpunkt der
Steuersäule als Mittelpunkt wirkenden Steuerkräfte durch Messung der Verformung
federnder Glieder ermittelt und auf ein Schreibgerät übertragen wird. Gemäß der
Erfindung ist die Einrichtung so ausgestaltet, daß die Steuerkräfte in Abhängigkeit
vom Steuerweg aufgezeichnet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung in Anordnung an der Steuersäule eines Flugzeuges dargestellt.
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Am Steuerhorn I der Steuersäule wird die Schelle 2 befestigt. An
der Schelle 2 ist ein zu einem Kreis mit dem Drehpunkt 3 der Steuersäule als Mittelpunkt
tangential verschichbarer Handgriff 4 gleitbeweglich auf dem Bügel 5 angeordnet.
Eine Felder 6 hält den unlbelasteten Handgriff 4 in seiner Endlage fest. Der Arm
7, der gleichfalls mit der Schelle 2 fest verbunden ist, besitzt ein Führungsstück
8, in rvelchem das Zahnrad g und die Zahnstangen 10 und I I, die beide mit dem Zahnrad
9 zusammenwirken. geführt sind. Die Zahnstange 10 ist durch ein starres Zwischenglied
12 mit dem Handgriff 4 verbunden. so daß sie dessen Gleitbewegungen zwangsweise
gleichlaufend mitmacht. Die Zahnstange II besitzt eine Schreibeinrichtung 13, rvelche
auf den ringförmigen Diagrammstreifen 14 wirkt der zum Mittelpunkt 3 der Steuersäule
zentriert und durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel unbeweglich gelagert
ist. Der Diagramuistreifen besitzt zweckinäß ig Gndeinteilung.
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Zur Feststellung der Steuerkräfte erfaßt der Pilot statt der Steuerhornhandgriffe
die an diesen befestigten Handgriffe der Meßeinrichtung. Dlie Steuerkräfte greifen
in Punkt Ij an. welcher mit dem Radius 3, I5 eine Kreislinie um den Mittelpunkt
3 der Steuersaule beschreibt. Entsprechend den aufgewendeten Handkräften wird der
Handgriff 4 entgegen der Wirkung der Feder 6 verschoben.
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Die gleiche axiale Verschiebung erfährt die Zahnstange, wodurch das
Zahnrad 9 mitgenormen und ,die Verschiebung auf die Zahnstange 1 1 übertragen wird.
Die sich ergebenden Ausschläge werden von der Schreibeinrichtung I3, die im Ruhezustand
auf Nullstellung steht, auf dem Diagrainmstreifen 14 aufgezeichnet. Sie ergeben
ein fortlaufendes graphisches Bild der aufgewendeten Steuerkräfte für die verschiedenen
Steuerausschläge.
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Die gegenläufige Steuerkraft kann bei einhändiger Steuerbewegung,
bei der die Feder 6 auf Zug ilzeansprucht oder eine zweite nach der entgegengesetzten
Richtung wirkende Druckfeder vorgesehen wird, als Kurve nach der anderen Seite der
Nullinie aufgezeichnet werden. Bei beidhänldiger Steuerung wird zweckmäßig an dem
an der gleichen Steuersäule angebrachten zweiten Steuerhorn eine gleiche Meßeinrichtung
symmetrisch, jedoch in Spiegelbildanordnung angehracht, die vorteilhaft auf einen
gemeinsamen Diagrammstreifen mit Ider ersten Meßeinrichtung wirkt.
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Die Anordnung läßt sich so treffen, daß die nach der einen Richtung
erforderlichen Steuerkräfte als Diagrammlinie unterhalb der Nullinie aufgezeichnet
werden, während die Steuerkräfte nach der anderen Ausschlagrichtung olierhalli der
Nullinie festgehalten werden. Sofern die gewünschten Meßwerte nicht gleich vom Diagrammstreifen
ablesbar sind, lassen sie sich durch Addition oder Subtrak tion der angezeigten
Werte leicht ermitteln.
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Auf die geschilderte Weise werden die Eigenwiderstände der Steuerungsgl
ieder bei sälmtlichen Steuerwinkeln heim einmaligen Meßvorgang angezeigt. Es ist
ohne weiteres aus dem Diagramm zu ersehen, welche Verstellkräfte bei den verschiedenen
Ruderausschlägen erforderlich sind. Dadurch besteht
die Möglichkeit,
Krafthedarfsspitzen durch Einstellung des Übertragungsgestänges bzw. durch Beseitigung
störender Widerstände zu beseitigen und einen gleichmäßigen ruhigen Gang, der eine
Voraussetzung für eine sichere FIug'zeugführung ist, herbeizuführen. Die Messung
läßt sich sowohl am Boden bei stehendem Flugzeug als auch während des Fluges durchführen.
Im letzteren Fall wird die durch Windbeaufschlagung der Steuerflächen dargestellte
Kraft mit erfaßt.