DE829702C - Steuervorrichtung fuer Flugzeuge - Google Patents

Steuervorrichtung fuer Flugzeuge

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DE829702C
DE829702C DER1137A DER0001137A DE829702C DE 829702 C DE829702 C DE 829702C DE R1137 A DER1137 A DE R1137A DE R0001137 A DER0001137 A DE R0001137A DE 829702 C DE829702 C DE 829702C
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flap
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flaps
pulse
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DER1137A
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James Arthur Chamberlin
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AV Roe Canada Ltd
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Description

  • Steuervorrichtung für Flugzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Flugzeuge.
  • Die Seiten-, Höhen- und Quersteuerung von Flugzeugen wird normalerweise durch an den Ablaufkanten fester Flächen angelenkte Flächen bewirkt, wie z. B. durch die bekannte Vereinigung von Flosse und Seitenruder. Der Flugzeugführer bewegt diese Flächen mittels Kabelzügen, Gestängen oder anderer Mechanismen, die diese Flächen mit den Steuereinrichtungen im Führerstand verbinden. Bei großen Flugzeugen sind die Steuerkräfte so groß, daß sie vom Durchschnittsflugzeugführer nicht mehr ausgeübt werden können, es sei denn, daß die mechanische Ilbersetzung so gewählt wird, daß die Steuerung unempfindlich wird. Deshalb 'hat man zur Unterstützung des Flugzeugführers die Steuerflächen durch Anordnung eines Teiles der Fläche vor der Drehachse aerodynamisch ausbalanciert. Oder man hat aerodynamisch betätigte Servosteuerungen vorgesehen. Diese Einrichtungen haben aber viele Mängel. Die Erfindung schafft ein Steuersystem, das empfindlich und wirkungsvoll ist und dabei doch viele der Schwächen der üblichen ausbalancierten Flächen vermeidet.
  • Es ist bereits eine Flugzeugruderkonstruktion bekannt, bei der zwei Klappen oder bewegliche Flächen hintereinander angeordnet sind, von denen die erste in der üblichen Weise an einer festen Fläche und die zweite an der Ablaufkante der ersten angelenkt ist. Die erste Fläche wird durch einseitig wirkende mechanische Kraftorgane und die zweite unmittelbar durch den Flugzeugführer gesteuert.
  • Bei dieser bekannten Anordnung werden die beiden Flächen unabhängig voneinander betätigt. Es sind keine Mittel vorgesehen, die angeben, wann die durch das Kraftorgan betätigte Klappe verstellt werden soll, noch, wann sie genügend stark versteht worden ist. Sie ist hauptsächlich brauchbar, wenn es sich darum handelt, eine im wesentlichen gleichbleibende Bedingung, wie einen vollkommen ausgefallenen Motor, auszugleichen. Nicht brauchbar ist sie aber für den Ausgleich zeitlich vorübergehender Bedingungen, wie beispielsweise bei der Verwendung am Höhenruder beim Landen oder beim Starten. Wegen ihrer mangelnden Beweglichkeit kann sie sogar in manchen Fällen sehr gefährlich sein. Außerdem kann sich bei dieser Bauart ein unerwünschter Zustand ergeben, bei dem die eine Klappe gegen die andere wirkt, so daß sich ein erhöhter Luftwiderstand ergibt.
  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Flugzeuge mit zwei oder mehreren hintereinander angeordneten und aneinander angelenkten Steuerflächen oder Klappen, bei der ein Ausschlag der Klappen aus der aerodynamisch neutralen Stellung der Reihe nach von der hintersten Klappe zu den weiter vorn liegenden Klappen erfolgt. Das Neue besteht darin, daß die hintere Klappe einen Antrieb für die davorliegende Klappe einschaltet, so daß die jeweils nächstvordere Klappe betätigt wird, wenn die dahinter angeordnete Klappe einen bestimmten Ausschlagwinkel erreicht hat.
  • Auf diese Weise wird das Flugzeug normalerweise nur durch die hinterste Klappe gesteuert, die vorzugsweise von Hand betätigt wird und teilweise ausgeglichen ist. Wird eine Verstellung über einen bestimmten Mindestwert in einerRichtung erforderlich, um das Flugzeug auf einem bestimmten Kurs zu halten, so wird die nächste Klappe mechanisch in dem Maße verstellt, in dem die letzte Kfappe über den bestimmten Ausschlagwinkel hinaus verstellt wird. Auf diese Weise wird bei einer Erhöhung des gesamten Steuermomentes der Winkel zwischen den beiden Klappen im wesentlichen einen bestimmten Höchstwert beibehalten. Eine Verstellung der letzten Klappe in der anderen Richtung bewirkt ein Verschwenken der nächsten Klappe in der gleichen Richtung, wobei der Winkel zwischen beiden Klappen wiederum etwa gleichbleibt, bis die vordere Klappe die mittlere oder aerodynamisch neutrale Stellung erreicht 'hat. Von diesem Augenblick an, in dem der schon erwähnte Ausschlagwinkel wieder erreicht ist, wird die Steuerung des Flugzeugs wieder ausschließlich durch die hinterste Klappe bewirkt.
  • "Zusätzlich müssen alle beweglichen Flächen zur Vermeidung von Flatterschwingungen einen sorgfältig durchgeführten Massenausgleich erhalten. Die 'hierzu vorgesehenen Ausgleichsgewichte erhöhen das Gewicht des Flugzeugs und sind an dünnen Teilen oft schwer anzubringen, wenn der Bewegungsbereich zwischen den festen und beweglichen Teilen groß ist. Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung sind die beiden Steuerflächen zusammengenommen etwa ebenso groß wie die übliche einteilige Steuerfläche, so daß das Seitenverhältnis jeder der beiden Klappen etwa halb so groß wie das der bekannten Klappen ist. Die vordere Klappe wird durch mechanische, einseitig wirkende Mittel gesteuert und benötigt deshalb überhaupt keinen Massenausgleich. Die hintere Klappe, die von Hand betätigt wird und daher einen Massenausgleich benötigt, braucht aber wegen ihres geringen Seitenverhältnisses nur ein ziemlich kleines Ausgleichsgewicht. Bei großen Flugzeugen bedeutet dies eine beachtliche Ersparnis an Ausgleichgewicht.
  • Ein anderer Nachteil der normalen aerodynamisch ausgeglichenen Steuerfläche ist, daß aerodynamisch Steuermomentcharakteristik selten linear ist, so daß die auf die Steuermittel des Flugzeugführers wirkenden Kräfte über die wahren Verhältnisse täuschen und die vom Flugzeugführer ausgeübte Kraft der auf die Steuerflächen wirkenden Kraft oder dem dadurch auf das Flugzeug wirkenden Moment nicht proportional ist. So beschreibt auch die amerikanische Patentschrift 2 272 378 eine mit Hilfskräften arbeitende Steuerung, die den aerodynamischen Ausgleich beseitigen soll und darauf gerichtet ist, das gute Steuergefühl, das der Flugzeugführer bei einem unausgeglichenen System hat, zu verwirklichen. Bei dieser Einrichtung besteht jedoch keine direkte Verbindung zwischen dem vom Flugzeugführer betätigten Steuermittel und den zusammenwirkenden Steuerflächen. Das System weist vielmehr nachgiebige Kraftübertragungsmittel auf, so daß die auf die Steuerflächen einwirkenden Luftkräfte bei jeder gegebenen Einstellung des vom Flugzeugführer betätigten Steuerhebels sich nicht verhältnisgleich mit der Fluggeschwindigkeit verändern und ihre Auswirkung am Steuerhebel daher nicht den tatsächlich auf das Flugzeug einwirkenden Kräften entspricht. Durch die Erfindung wird diesem Mangel abgeholfen und eine lineare Steuermomentcharakteristik und das gute Steuergefühl des unausgeglichenen Systems auch bei großen Flugzeugen erreicht, ohne daß bei besonderen Flugumständen übermäßig große Kräfte vom Flugzeugführer aufzubringen sind.
  • Durch die Erfindung kann ferner der zulässige Schwerpunktbereich des Flugzeugs vergrößert werden. Im vorstehenden wurden die verschiedenen Mängel des aerodynamisch ausgeglichenen Steuersystems beschrieben, und es wurde weiterhin angegeben, wie die Erfindung die gleichen Wirkungen erzielt, ohne daß diese Nachteile auftreten. Handelt es sich jedoch um das Höhenruder, so muß zugegeben werden, daß hierbei die aerodynamisch ausgeglichene Steuerfläche bezüglich des Schwerpunktbereichs einige Vorteile gegenüber der unausgeglichenen und sonst gleichwertigen Fläche hat. Der Fachmann kennt die Bedeutung des sog. neutralen Punktes bei freiem Steuerknüppel bzw. bei festgestelltem Steuerknüppel und w=eiß, daß bei einem aerodynamisch ausgeglichenen Höhenruder der neutrale Punkt bei freiem Steuerknüppel nicht nur ebensoweit hinten liegt wie der neutrale Punkt bei festgestelltem Steuerknüppel, sondern oftmals sogar weiter hinten, wogegen bei einem unausgeglichenen Höhenruder der neutrale Punkt bei festgestelltem Steuerknüppel immer wesentlich weiter vorn als der bei freiem Steuerknüppel liegt. Die hintere Grenze des zulässigen Schwerpunktbereichs muß mit dein am w-eitesteii vorn liegenden neutralen Punkt zusammenfallen. Vermöge des geringUn Seitenverhältnisses der von Hand gesteuerten Klappe ergibt sich bei der Erfindung ein sehr geringer Unterschied zwischen den beiden neutralen Punkten, wodurch sich ein verhältnismäßig großer Schwerpunktbereich ergibt, ohne daß der aerodynamische :lusgleicli mit seinen bereits beschriebenen Nachteilen zu Hilfe genommen zu werden braucht.
  • Bei der selbsttätigen Steuerung der ersten Klappe wäre es. wie bei allen mechanisch betätigten Steuerungen, aus Sicherheitsgründen normalerweise notwendig, für :\usfälle dieser Steuerungen Hilfssteuerungen vorzusehen. Bei der Erfindung, bei der neben einer selbsttätigen Steuerung sowieso noch eine von Hand betätigte Klappe vorhanden ist, ist eine solche Sicherung nicht nötig, da das Flugzeug notfalls auch ohne die selbsttätige Steuerung geflogen werden kann. Infolgedessen wird gegenüber anderen selbsttätigen Steuerungen eine erhel)-liche Gewichtsersparnis erreicht, und zusätzlich braucht weniger Wert auf die Betriebssicherheit der Einrichtungen gelegt zu werden. Auch wird eine Beschädigung durch Feindeimvirkung die Steuerfähigkeit des Flugzeugs normalerweise nicht aufhellen. Eine weitere Gewichtsersparnis ergibt sich durch die Tatsache, daß die selbsttätige Steuerung hei normaler Arbeitsweise nur hin und wieder arbeitet, so (laß die Einrichtungen nur für kurzzeitige Höchstbelastungen konstruiert zti werden brauchen.
  • Zusammengefaßt ergibt sich, daß das Wesentliche der Erfindung darin besteht, eine Steuerfläche zu schaffen, bei der die Handsteuerung und die selbsttätige Steuerung so miteinander vereinigt sind; (laß die @'-orteilhaften Eigenschaften beider Steuerverfahren erzielt werden, ohne daß die Nachteile auftreten, die beiden Verfahren bei einzelner Anwendung anhaften. Das wird dank der Tatsache erreicht, (iaß die handbetätigte Klappe trotz ihres geringen Seitenverhältnisses eine aerodynamische \\'irkting hat, die einen erheblichen Bruchteil der beiden zusammenwirkenden Klappen ausmacht, so (laß es nl(*)'glicli ist, (las Flugzeug unter den meisten normalen Bedingungen nur mit der 'handbetätigten Klappe zu steuern. Andere Vorteile der Erfindung sind aus der Beschreibung des in der Zeicliiitiiig dargestellten .ltisführungsbeispiels ersichtlich.
  • In der Zeichnung zeigt schematisch Fig. i einen waagerechten Schnitt durch eine tyl)isc'he Flosse mit Seitenruder nach der Linie i-1, in Fig. 2 in etwa doppelt so großem Maßstab wie die letztere. der die .\usbildung der Flächen, der selbsttätig gesteuerten Kraftorgane und der Handsteuermittel veranschaulicht, 1,711-. 2 eine Seitenansicht der Flosse und der Steuerflächen und Fig.3 die selbsttätige Steuerung, die mit von einem Potentiometer gegebenen und von einer elektrischen Schaltvorrichtung gesteuerten Impulsen arbeitet.
  • Zur \'ereiiifachtiiig ist die Erfindung all einer senkrechten blosse erläutert. Siekann aberebensogut an anderen Steuerflächen, wie an Höhenflossen und Höhenrudern, vorgesehen werden. In Fig. i ist die Flosse mit ro bezeichnet. Sie trägt ein Ruder, (las aus zwei hintereinander angeordneten Klappen i i und 12 besteht. Die erste Klappe i i ist an der Flosse mittels eines Scharniers 13 angelenkt und wird durch ein Kraftorgan 14 betätigt, das bei 15 und 16 an der Flosse io bzw. der Klappe r i angelenkt ist. Die zweite Klappe 12 ist mittels eines Scharniers 17 an der ersten Klappe angelenkt und wird durch die Gestänge 18, i9 und einen Winkelllebel 20 gesteuert. Verkleidungen 21 und 22 sind all den Klappen vorgesehen, die die beim Schwenken der verschiedenen Teile um die Scharniere 13 und 17 entstehenden Spalte abdecken. Die in Fig. i eingezeichneten gestrichelten Linien veranschaulichen eine besondere Stellung des Ruders, während durch die Buchstaben a und h die Ausschlagwinkel der Klappe 12 relativ zur Klappe i i bzw. der Klappe l i relativ zur Flosse io bezeichnet sind. Die strichpunktierten Linien kennzeichnen einen bestimmten @\usschlagwinkel _A.
  • Die zur Betätigung der Klappe 12 dienenden Mittel bestehen aus der üblicherweise verwendeten Reihe von Gestängen und Winkelhebeln zwischen (lern Steuerhebel des Flugzeugführers und der Klappe. Darunter befinden sich die in Fig. i dargestellten Gestänge 18 und i9 sowie der Winkelhebel 20. Der letztere ist um die Achse 23 schwenkbar, während das Gestänge ig bei 24 an diesem \\'inkel'hel)el und bei 25 an der Klappe 12 angelenkt ist. Das Gestänge 18 greift bei 26 an dem Winkelhebel an. Die Größenabmessungen des Winkelhebels 20 und des Gestänges i9 sowie die Anordnung der Schwenkachse 23 werden im Verhältnis zur Lage der Scharniere 13 und 17 so gewählt, daß sich bei Beginn der Bewegung der Klappe i i eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Bewegung des Steuerhebels und derjenigen der Klappe 12 ergibt, wie dies weiter unten noch beschrieben wird.
  • Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind die Kraftorgane 14 in Abständen entlang der Klappenlänge angeordnet. Es wurde gefunden, daß man gewichtsmäßig mit einer größeren Zahl solcher Organe günstiger kommt, als wenn man nur ein oder zwei solcher Organe vorsieht. Denn im letzteren Falle muß die Klappe mit schweren Versteifungen versehen werden, damit sie die notwendige Verdrehungssteifigkeit erhält. Jedes Kraftorgan wird durch eine Anzahl kleiner elektrischer Servomotoren 27 betätigt, die -ein hohes Verhältnis von Drehmoment zu, schädlichem Trägheitsmo.ment aufweisen, um ein schnelles Ansprechen des Kraftorgans auf die Impulse zu erzielen. Da, wie später noch erklärt werden wird, die Betätigung dieser Servomotoren nur von Zeit zu Zeit erfolgt, können sie h<'>her beansprucht werden, als es bei dauernder Betätigung möglich wäre, wodurch sich beträchtliche Gewichtsersparnisse erzielen lassen.
  • In Fig.3 ist veranschaulicht, wie den Servomotoren 27 die Energie zugeführt wird. Dies geschieht mittels eines Verstärkers 28, der durch einen Impulsempfänger 29 gesteuert wird. Es wird später noch dargelegt werden, daß die selbsttätige Steuerung in Abhängigkeit von den Veränderungen des Winkels erfolgt, um den der Ausschlagwinkel der Klappe größer als ein bestimmter Wert A ist, und dieser Winkel a minus A wird als Impulswinkel bezeichnet. Für positive Werte von a ist A ebenfalls positiv, während für negative Werte von a der Wert A auch negativ ist. Im folgenden werden nur die positiven Werte betrachtet, da die negativen nur das Spiegelbild davon sind. Es ist klar, daß es viele Möglichkeiten gibt, dem Impulswinkel proportionale Impulse an den Impulsempfänger 29 weiterzugeben, aber Fig. 3 zeigt ein besonders einfaches Mittel hierfür. Bei diesem ist an der Klappe 12 ein Arm 30 befestigt, der über die an der Klappe i i angeordneten Potentiometer bewegt werden kann. jedes Potentiometer hat eine neutrale Mittelstellung, die von der Mittelstellung des anderen Potentiometers um den doppelten Winkel A entfernt ist. Das Potentiometer 3i mißt die Impulswinkel für positive Werte des Winkels a und das Potentiometer 32 solche für negative Werte des Winkels a. Das Potentiometersystem ist so ausgebildet, daß sich der von ihm gegebene Impuls laufend mit zunehmendem Impulswinkel beiderseits des Winkels A (entweder d-- A oder - A) von Null bis zu einem Höchstwert verstärkt und entsprechend an den Impulsempfänger 29 weitergegeben wird. Der Impulsempfänger besteht aus einem zusammenhängenden System von Widerständen, Relais und Kondensatoren, und die von ihm ausgehenden Ströme werden durch voll ausgesteuerte Relais in der Verstärkereinheit 28 für die Steuerung der Servomotoren 27 verstärkt.
  • Neben dem Potentiometersystem sind zwischen den Klappen ii und 12 noch An- und Abschalter vorgesehen, die, wie aus Fig.3 ersichtlich ist, in den Impulsstromkreis eingeschaltet sind. Der an der Klappe 12 befestigte Arm 3o dient nicht nur, wie beschrieben, als Potentiometerarm, sondern auch als Schalthebel im Zusammenwirken mit den Kontakten 33 und 34, die um den Winkel + A bis - A voneinander entfernt sind. Die beiden Arme sind gegeneinander isoliert, und der Potentiometerarrn ist mit der Zuleitung des Potentioineters verbunden, während der Schalthebel, wie Fig. 3 zeigt, mit dem Impulsempfänger 29 in Verbindung steht. Die Klappe i i weist einen ähnlichen Schalthebel 35 auf, der mit den Kontakten 36 und 37 zusammenarbeitet, die einen verhältnismäßig kleinen Unterbrechungswinkel zwischen sich belassen. Im Falle eines Seitenruders weist jeder Schalter einen Hebel und zwei Kontakte zur Steuerung der Fläche in beiden Richtungen auf, während im Falle eines Höhenruders nur an einer Seite Kontakte vorhanden zu sein brauchen, tim einen nach unten gerichteten Ausschlag der automatisch gesteuerten Klappe zu verhindern. Die Schaltung ist im einzelnen aus der Zeichnung zu ersehen. Danach sind die Schalter zwischen den Impulsempfänger 29 und den Verstärker 28 eingeschaltet, so daß von dem Impulsempfänger kein Strom zu dem Verstär-I<er fließen kann, wenn sich die Klappe 12 im «-esentlichen in der '\littelstellung zur Flosse io befindet.
  • Die Relativlie@vegung z«-isclleri den Klappen ii und 12 ist durch Anschläge begrenzt, die den äußeren 1?nden der Kontaktstreifen 33 und 34 entsprechen, d. h. die Länge jedes dieser Kontaktstreifen ist so gewählt, daß sie einem Winkel um den Drehpunkt des Hebels 30 entspricht, vier dem größten Impulswinkel gleich ist.
  • Die Betätigung der Steuerung geht vom Flugzeugführer aus, der einen Druck auf seinen Steuerhebel ausübt. Die hierdurch hervorgerufene Versch-,venkung des Hebels wird über die Gestänge 18 und i9 und den Winkelhebel 2o auf die Klappe 12 übertragen, die als handbetiitigte Klappe bezeichnet wird, obwohl sie auch durch eine Selbststeuereinrichtung gesteuert «erden kann. Diese Klappe wird ohne irgendeine Beeinflussung der Klappe i i verschwenkt, bis der Ausschlagwinkel den Wert A erreicht. In dieser Stellung der Klappe 12 schließt der Hebel 3o den Kontakt mit dem Kontaktstreifen 33 oder 34, worauf von dem Potentionneter kommende Impulse über den Impulsempfänger 29 und den Verstärker 28 zu den Servomotoren der Kraftorgane geleitet '%verden. Setzt der Flugzeugführer seine Steuerbewegung fort, so überschreitet der Ausschlagwinkel a den bestimmten Wert A, und ein dem Impulswinkel, d. h. dem der Differenz zwischen dem Winkel a und dem Winkel A entsprechenden Winkel, proportionaler Impuls wird an das Betätigungssystem weitergegeben, das die Servomotoren veranlaßt, die Kraftorgane 14 in einem dem Impuls entsprechenden Sinne und einer entsprechenden Geschwindigkeit vor- oder zurückzubewegen. Dank der Potentiometersteuerung ergibt sich hierbei eine weiche und gleichmäßige Beschleunigung. Setzt der Flugzeugführer die Steuerhebelbewegung mit solcher Geschwindigkeit fort, daß die selbsttätig gesteuerte Klappe i i folgen kann, so wird der entsprechende Impulswinkel unter der Wirkung eines hestiminten Impulses beibehalten, und die Klappe ii wird infolgedessen weiter ausschwenken. jedoch ruft eine Bewegung der selbsttätig gesteuerten Klappe i i ohne eine entsprec'hend'e Steuerhebelbewegung des Flugzeugführers eine Verminderung des Impulswinkels hervor, und wenn der Flugzeugführer entweder die Geschwindigkeit seiner Steuerbewegung vermindert oder sie vollkommen abstoppt, so Nvird die Klappe i i ihre Ausschwenkbewegung mit gleichmäßig verminderter Geschwindigkeit fortsetzen, bis der Impulswinkel gleich Null ist, (1.11. der Winkel a den Wert .,1 erreicht liat. In dieser Stellung hört die selbsttätige Steuerung auf und heläßt die Klappe i t in einer neuen Stellung.
  • Die Arbeitsgeschwindigkeit des selbsttätigen Steuersystems ist so, daß es dein Flugzeugführer normalerweise unmöglich ist, die Klappe 12 im Verhältnis zur Klappe i i so schnell zu bewegen, daß er den maximalen lnilitilswinkel in beiden Richtungen erreicht bzü . <1211.i die Klappe 12 111 der Auswärtsrichtung gegen dic Anschläge an den äußeren Enden der Kontaktstreifen 33 und 34 zur Anlage kommt.
  • Der größte, erreichbare Impulswinkel, d. h. der Winkel a-A, oberhalb dessen der dem Servomotor in verstärkter Form zugeleitete Impuls nicht erhöht wird, hat einen wichtigen Einfluß auf die Arbeitsweise des Systems. Wenn dieser Impulswinkel klein ist, so kann die von Hand betätigte Klappe 12 nach Überschreiten des Winkels A nur ein sehr kleines Steuermoment auf das Flugzeug ausüben, und praktisch wird dann die Bewegung der selbsttätig gesteuerten Klappe i i mehr oder weniger unmittelbar durch den Flugzeugführer gesteuert. Das Ansprechen des Kraftsteuersystems muß dementsprechend so sein, daß es den höchsten Anforderungen genügt. Wird der größte Impulswinkel andererseits groß gemacht, so kann durch die von Hand betätigte Klappe 12 ein beträchtliches Steuermoment ausgeübt werden, nachdem sie den Winkel A überschritten hat, und wenn die Geschwindigkeit der der Klappe 12 vom Flugzeugführer erteilten Bewegung so groß ist, daß das Kraftsteuersystem ihr nicht folgen kann, so hat der Flugzeugführer die Möglichkeit, kleine korrigierende Momente mit Geschwindigkeiten auszuüben, denen das Folgevermögen des Kraftsteuersystems nicht gewachsen ist. Dies kann für die Steuerung von Höhenrudern, insbesondere beim Landen vorteilhaft sein.
  • Es wurde schon erwähnt, daß das Gestänge- und Hebelsystem 18 bis 20 so bemessen und angeordnet werden soll, d@aß eine Änderung im Verhältnis zwischen :der vom Flugzeugführer ausgeführten Steuerbewegung und der dadurch hervorgerufenen Bewegung der handbetätigten Klappe 12 entstehen soll, und zwar soll sie im Bereich des Punktes stattfinden, bei dem die selbsttätige Steuerung in Tätigkeit tritt, d. h. wo der Winkel a den Wert A erreicht, während der Winkel b gleich Null ist. An diesem Punkt kann sich die Geschwindigkeit, mit der sich das von der Klappe ausgeübte Steuermoment mit dem Ausschlagwin:kel der Klappe 12 ändert, infolge der Wirkung der selbsttätig gesteuerten Klappe i i ändern, und das Differerntialsteuergestänge muß vorgesehen werden, damit der Flugzeugführer unabhängig von den Ausschlägen der selbsttätig gesteuerten Klappe jederzeit eine der Steuerbewegung im Führerstand proportionale Belastung an dem Steuerhebel fühlt.
  • Der Zweck der in Fig. 3 dargestellten An- und Abschalter ist verständlich, wenn man das Wesen der von der bandgesteuerten Klappe 12 auf das Kraftsteuersystem ausgeübten Steuerung beachtet. Bei irgendeiner Stellung und irgendeiner Richtung nimmt der Winkel b mit einer Geschwindigkeit zu, die dem Betrag proportional ist, um den der Winkel a größer als der bestimmte. Wert A ist, und( er nimmt mit einer Geschwindigkeit ab, die dem Betrag proportional ist, um den der Winkel a kleiner als der Wert A ist. Mit anderen Worten: Je nachdem, ob der lcnpulswinkel positiv oder negätiv ist, wird ein positiver oder ein negativer Impuls an das Kraftsteuersystem gegeben. Natürlich ergibt sich diese Bedingung nicht, wenn die Klappe i i in der neutralen Stellung ist, wenn also der Winkel b gleich Null ist. Im anderen Falle wird bei einem positiven Ausschlag der handgesteuerten Klappe innerhalb des Winkels A ein negativer Impuls an das Kraftsteuersystem gegeben, der die selbsttätig gesteuerte Klappe i i in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen sucht, d. h. also dem Winkel b einen negativen Wert zu geben sucht. Ist der Winkel b gleich Null, so marß also die handbetätigte Klappe 12 frei über den Winkel von + A bis -A bewegt werden können, ohne daß ein Impuls an das Kraftsteuersystem gegeben wird, und das wird durch die in Fig.3 gezeigten Unterbrecherschalter erreicht.
  • Vorausgesetzt, daß das Seitenverhältnis der. handgesteuerten Klappe etwa halb so groß wie bei den üblichen einteiligen Rüdern isst, so wird in der Praxis die selbsttätig gesteuerte Klappe i i nur sehr selten in Tätigkeit zu treten brauchen und, abgesehen von besonderen Umstänsden, wie beim Ausfall eines Außenmotors bei mehrmotorigen Flugzeugen, die handbetätigte Klappe 12 in allen Flugbedingungen eine genügende Steuerwirkung ausüben. In ähnlicher Weise wird bei einer Anwendung der Erfindung auf das Höhenruder die selbsttätig gesteuerte Klappe im allgemeinen nur beim Landen verwendet werden, während sonst die handbetätigte Klappe genügen wird. Aus diesem Grund brauchen, wie schon erwähnt wurde, die Servomotoren 27 nicht für längere Zeit in Tätigkeit zu treten und können daher für unterbrochenen Betrieb 'konstruiert werden.
  • Bei dem beschriebenen System ist eine elektrische Steuerung vorgeseherr. Es können aber auch hydraulische oder andere Einrichtungen zur Erzielung des gleichen Zwecks verwendet werden. Ebenso kann die Erfindung statt, wie es beschrieben wurde, bei Seitenrudern auch bei Höhenrudern verwendet werden, bei dienen wohl die größten Vorteile aus der Erfindung gezogen werden können. Deshalb handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform nur um ein Beispiel, und Änderungen in der Form, Größe und Anordnung der Teile können ohne weiteres vorgenommen werden, ohne daß diamit der Geltungsbereich der Erfindung verlassen zu werden braucht.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuervorrichtung für Flugzeuge mit zwei oder mehreren hintereinander angeordneten und aneinander angelenkten Steuerflächen, bei der ein Ausschlag der Klappen aus der aerodynamisch neutralen Stellung derReihe nach von der hintersten Klappe zu den weiter vorn liegenden Klappen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die hinterste Klappe (i2) mittels eines proportional zu ihrer Verstellung bewegten Gliedes, z. B. eines von ihr mitbewegten Schalthebels (30), bei Überschreiten eines bestimmten Ausschlagwinkels (A) die Betätigung der nächstvorderen Klappe (i i) selbsttätig einleitet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die hinterste Klappe (12) von Hand betätigt wird, während die andere oder anderen Klappen (ii) selbsttätig gesteuert werden.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Impulsgeber (3 i, 32), die die für die selbsttätige Steuerung der Klappen (ii) vorgesehenen Kraftorgane (14) in Abhängigkeit von den Ausschlägen der 'handbetätigten Klappe (12) steuern.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen i, 2 oder 3,@ dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) zur selbsttätigen Steuerung so ausgebildet sind, daß sie den Winkel zwischen der selbsttätig gesteuerten Klappe (i i) und der dahinterliegenden Klappe (12) im wesentlichen konstant zu halten suchen, wenn der Ausschlagwinkel (a) der letzteren den bestimmten Ausschlagwinkel (A) überschritten hat.
  5. 5. Vorrichtung nach .den Ansprüchen 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch Mittel (30, 31 und 32), die einen Impuls erzeugen, der dem über den bestimmten Winkel (A) hinausgehenden Ausschlagwinkel der hinteren Klappe (12) proportional ist, sowie 'Mittel (27, 28 und 29), die den Impuls empfangen und ihn an die Steuermittel (14) für die selbsttätig gesteuerten Klappen (ii) weitergeben.
  6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch Mittel (35, 36 und 37), die die selbsttätig gesteuerte Klappe oder Klappen (i i) im wesentlichen in der aerodynamisch neutralen Stellung hält, solange sich die handbetätigte Klappe (12) innerhalb des bestimmten Ausschlagwinkels (A) befindet.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (35, 36 und 37) als Schalter ausgebildet sind, der den Impulsstromkreis unterbricht, wenn sich die selbsttätig gesteuerte Klappe (i i) in der aerodynamisch neutralen Stellung befindet. B. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Schalter (30, 33, 34) in dem Impulsstromkreis, der den Stromkreis unterbricht, wenn sich die handbetätigte Klappe (12) innerhalb des bestimmten Ausschlagwinkels (A) befindet.
DER1137A 1949-03-04 1950-03-05 Steuervorrichtung fuer Flugzeuge Expired DE829702C (de)

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