DE907503C - Fluglageanzeigevorrichtung fuer Hubschrauber - Google Patents

Fluglageanzeigevorrichtung fuer Hubschrauber

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DE907503C
DE907503C DEB19637A DEB0019637A DE907503C DE 907503 C DE907503 C DE 907503C DE B19637 A DEB19637 A DE B19637A DE B0019637 A DEB0019637 A DE B0019637A DE 907503 C DE907503 C DE 907503C
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DE
Germany
Prior art keywords
rotor
linkage
fuselage
inclination
signal
Prior art date
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Expired
Application number
DEB19637A
Other languages
English (en)
Inventor
George Henry Linnabery
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.)
Bell Aircraft Corp
Original Assignee
Bell Aircraft Corp
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Publication date
Application filed by Bell Aircraft Corp filed Critical Bell Aircraft Corp
Priority to DEB19637A priority Critical patent/DE907503C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE907503C publication Critical patent/DE907503C/de
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0858Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft specially adapted for vertical take-off of aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Toys (AREA)

Description

  • Fluglageanzeigevorrichtung für Hubschrauber Die Erfindung betrifft eine Fluglageanzeigevorrichtung für Hubschrauber u. dgl.
  • Bekannte Fluglageanzeigevorrichtungen für Hubschrauber bestehen aus einem am Flugzeugrumpf befestigten Kreiselgerät, das entsprechend der Lage des Rumpfes gegenüber einem festen Vergleichshorizont Signale erzeugt, die mit Signalen vereinigt werden, die von einer auf Änderungen in der Längs-und Querneigung der Umlaufebene der Hubschraube gegenüber dem Rumpf ansprechenden Einrichtung erzeugt werden.
  • Bei diesen Fluglageanzeigevorrichtungen war bisher die von der Pendel- oder Flatterbewegung der Schraubenflügel angetriebene Signalerzeugungseinrichtung am oberen Ende der Rotorsäule angeordnet. Obwohl mit dieser Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wurden, wurde gefunden, daß eine Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung am Fuße der Rotorsäule, namentlich bei Verwendung zweier Signalerzeuger, vorteilhaft ist.
  • Abgesehen davon, daß durch eine solche Anordnung Wartungsarbeiten erleichtert und der Aufbau des Rotorkopfes vereinfacht wird, wird hierdurch eine kompaktere Ausgestaltung der gesamten Fluglageanzeigevorrichtung ermöglicht, bei der alle Teile im Rumpf geschützt untergebracht sind.
  • Die Übertragung der Flatterbewegung der Schraubenflügel auf den oder die in der Nähe des Fußendes der Rotorsäule angeordneten Signalerzeuger wird durch ein Gestänge bewirkt, das eine konzentrisch an der Rotorsäule zwischen deren oberem und unterem Ende angeordnete Kranzscheibe aufweist, deren Neigung durch den oberen mit der Flügellagerung verbundenen Gestängeteil der Umlaufebene der Rotorflügel entsprechend einstellbar ist.
  • Die Anordnung ist dabei vorzugsweise so getroffen, daß der obere Gestängeteil am Außenring und der untere Gestängeteil an dem mit Reibung am Traglager der Kranzscheibe anliegenden Innenring befestigt ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben.
  • Von den Zeichnungen ist Fig. I eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, eines Hubschraubenrotors und der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der in Fig. I dargestellten Anordnung, Fig. 3 ein Bild einer elektrischen Anlage für die Erfindung, Fig. 4 eine Darstellung der Arbeitsweise der Erfindung und Fig. 5 ein Schnitt nach Linie V-V der Fig. I.
  • In den Zeichnungen ist die fest mit dem Rumpf verbundene Rotorsäule mit Io bezeichnet. Die Schraubenflügel I2 sind einzeln in der Nabe I4 drehbar gelagert. Die Nabe I4 ist mittels Bügeln I6 an den in Längsrichtung der Flügel verlaufenden Drehzapfen I9 des Kardanstücks I8 gelagert, das auf Zapfen 2o der Rotorsäule schwenkbar angeordnet ist. Jeder der Flügel I2 ist durch eine Schubstange 22 über Lenker 23 und 24 mit einer Kranzscheibe 25 verbunden, die vom Flugzeugführer verstellt werden kann, um zyklische Anstellwinkeländerungen vorzunehmen.
  • In der in Fig. I dargestellten Ausführungsform wird die Schräglage der Rotorumlaufebene mittels eines Signalerzeugers 29 gemessen, der am Füße der Säule Io angeordnet und mit einem der Bügel I6 durch ein Gestänge verbunden ist. Das Gestänge besteht aus einem oberen Teil 26, der den Bügel mit dem Außenring einer Kranzscheibe 27 verbindet, und einem unteren Teil 28, der den Innenring der Kranzscheibe mit dem Signalerzeuger verbindet.
  • Dieser Signalerzeuger kann beispielsweise ein Selsyn- oder Autosyn-Stromerzeuger mit Gleichstrom- oder Wechselstromerregung sein.
  • In Fig. 2 besteht der Signalerzeuger aus zwei gleichartigen Selsyn-Stromerzeugern 29, die am Fuße der Säule im rechten Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind und je durch ein Gestänge 28 mit dem Innenring der Kranzscheibe 27 verbunden sind. Die Kranzscheibe ist mit einer gewissen Reibung auf ihrem Traglager gelagert, so daß die Scheibe die ihr vom Gestänge 26 vorgeschriebene, der jeweiligen Neigung der Rotorumlaufebene entsprechende Stellung beibehält.
  • Von den beiden Signalerzeugern 29 spricht der eine auf Längsneigung und der andere auf Querneigung des Rotors an, wenn dessen Stellung von seiner Neutralstellung, die im wesentlichen senkrecht zur Rotorsäule liegt, abweicht. Der in Fig.3 schematisch dargestellte Selsyn-Stromerzeuger spricht auf Änderungen in der Längsneigung der Umlaufebene an und besteht aus einer Rotorwicklung oder Primärwicklung 30 und einer Statorwicklung oder Sekundärwicklung 32 mit drei Klemmen. Es ergeben sich Leistungsänderungen, sobald der Rotor des Selsyn-Stromerzeugers in Umlauf gesetzt wird, wie dies in der Technik bekannt ist. Im vorliegenden Falle ist die eine Klemme der Rotorwicklung 32 mit der einen Klemme der Statorwicklung 30 verbunden und geerdet, während nur eine der anderen Klemmen der Statorwicklung 32 verwendet wird, die durch einen Potentiometerwiderstand 34 geerdet ist, so daß ein verstellbares Ausgangssignal CD zwischen dem Potentiometerschieber 36 und der Erde erhalten werden kann. Sobald die Rotorwicklung 3o mittels einer Wechselstromspannung erregt wird, wird eine Leistungsspannung bei CD erhalten, deren Amplitude proportional der Verschiebung des Selsynrotors aus einer Neutralstellung ist und deren Richtungssinn sich entsprechend der Verschiebungsrichtung des Selsynrotors aus seiner Neutralstellung heraus ändert, d. h. eine Phasenverschiebung von I8o° erleidet.
  • Wie bereits erwähnt, ist ein Vertikalkreisel üblicher Bauart in dem Rumpf des Hubschraubers eingebaut. Das eine Signalelement eines solchen Kreisels ist schematisch bei 38 dargestellt. Es besteht aus einer auf Neigung ansprechenden Abnehmerspule, die von außen her mit einem Strom von 400 Per./Sek. der Stromleitung erregt wird. Die Leistung dieser Abnehmerspule ist in der Amplitude der aus einer Neutralstellung heraus erfolgenden Schrägstellung des Kreiselrotors gegenüber seinem Gehäuse proportional und ändert sich in der Richtung (d. h. erleidet eine Phasenverschiebung von I8o°) entsprechend der aus dieser Neutralstellung heraus erfolgenden Schrägstellungsrichtung des Kreiselrotors.
  • Das Signal CD wird zum Signal AB summiert, wobei der Punkt D, wie erwähnt, geerdet ist. Die Polaritäten der Signale AB und CD sind mit Bezug aufeinander dadurch festgelegt, daß die Erregungsspannung von 400 Per./Sek. an die Selsyn-Kreiselstromkreise so angelegt wird, daß die Summierung der Signale die Stellung der Säule Io aus der Betrachtung ausschaltet, wie Fig. 4 zeigt. Die Klemme A ist mit dem Verstärker 5o verbunden, dessen zweite Eingangsklemme geerdet ist, um den Stromkreis nach D zu schließen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5o wird dann als Eingangssignal dem Phasendetektor 54 zugeführt, wo es mit einer von den Leitungen 58, 59 zugeführten Bezugsspannung verglichen wird. Diese Leitungen sind mit der gleichen 400 Per./Sek. -Quelle verbunden, die zur Erregung der Primärwicklung des Kreiselabnehmers 44 sowie auf der Rotorwicklung 30 verwendet wird. Dieser Phasendetektor 54. wird verwendet, um den Richtungssinn des Eingangssignals zu bestimmen:, d. h. zu bestimmen, ob das Eingangssignal in Phase oder uin iSo° auß:r Phase mit der hezugsspannung von 4oo Per./Sek. der Leitungen 58, 59 liegt, und wird weiter auch verwendet, um das Wechselstromeingangssignal in ein Gleichstromausgangssignal umzuwandeln, das in Richtung und Größe diesem Wechselstromsignal entspricht. Es kann jede bekannte Detektorart verwendet werden.
  • Das Ausgangssignal des Phasendetektors wird den Klemmen eines Gleichstromvoltmeters Ioo mit Miittelablesung zugeführt, dessen Angabe also proportional dem Winkel der Rotorebene ist. Das oben beschriebene System wird in gleicher Ausführung auch für die mit Bezug auf den Rumpf vor sich gehenden Querneigungen der Rotorebene und des Kreisels verwendet. Die auf diese Weise erzeugten entsprechenden Signale können mit C'D' und A' B' bezeichnet werden.
  • Die Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit einer Reihe von Spannungs-Zeitkurvenbildern erläutert, die die Form des in den verschiedenen Teilen des Stromkreises vorhandenen Signals wiedergeben. Diese Kurvenbilder sind jedoch nicht auf die dargestellten Lagen der die Signale erzeugenden Elemente in Beziehung gesetzt, sondern die Kurvenbilder sind willkürlich angenommen und lediglich zur Erläuterung der nachstehenden Ausführungen bestimmt. Die Erregungsspannung von 400 Per./Sek. ist bei IIo dargestellt. Sobald der Rotorflügel I2 eine schräg liegende Rotorbahn mit Bezug auf die Säule Io beschreibt und eine entsprechende Bewegung der Kranzscheibe 27 und auch des Selsyn-Stromerzeugers verursacht, wird eine Ausgangsspannung II2 bei CD erhalten, die proportional dem zwischen der Rotorebene und der Säule vorhandenen Winkel ist. Die Spannung wird, wie in Fig. 3 dargestellt, zum Kreiselsignal AB bei II4 addiert, das proportional der Neigung des Rumpfes des Hubschraubers gegenüber dem Horizont ist. Das resultierende Signal II8 wird der Eingangsklemme des Verstärkers 5o zugeführt. Die Signalspannung 118 ist deshalb proportional der Neigung der Rotorebene relativ zum Horizont, und die Ausgangsleistung des Phasendetektors I22 ist deshalb eine Gleichstromspannung, die in Polarität und Amplitude dieser Neigung proportional ist.
  • Ein wichtiges Kennzeichen der Erfindung besteht darin, die Stellung des Rumpfes als eine Zwischenbezugsebene zwischen der Stellung der Rotorbahn oder der Rotorscheibe und dem Horizont zu verwenden, der durch den von dem Rumpf getragenen Kreisel gebildet wird. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, in der die bestehenden Beziehungen ersichtlich sind. Der Rotor 12 läuft in einer Ebene um, die in einem Winkel cd mit Bezug auf seine senkrecht zur Säule Io verlaufende Normalstellung liegt, während der Rumpf IIo einen entsprechenden Winkel ab mit Bezug auf die Waagerechte einnimmt, wie sie durch einen vom Rumpf getragenen Kreisel erzeugt wird. Die tatsächliche Neigung der Rotorscheibe ist deshalb die Differenz zwischen cd und ba bzw. die Summe von ab und cd. Wenn also die elektrischen Signale AB, A'B' und CD in ähnlicher Weise wie hier beschrieben verglichen werden, wird die Rotorneigung mit Bezug auf den Horizont ungeachtet der. Stellung des Hubschrauberrumpfes angezeigt.
  • Es ist zwar eine bestimmte Wahl und Anordnung der Einzelteile hier dargestellt worden, wobei 400 Per./Sek.-Signale wechselnder Richtung und Amplitude erzeugt, verglichen und neu wiedergegeben wurden. Es können aber auch andere Anordnungen und abweichende Einzelteile zur Ausführung der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann das Ausgangssignal statt einer sichtbaren Anzeigevorrichtung einer Selbststeuervorrichtung zugeführt werden, oder die dargestellte Wechselstromanlage kann durch eine Gleichstromanlage oder eine phasenmodulierte Anlage ersetzt werden. Ebenso können die Signalerzeuger so ausgebildet werden, daß sie auf die Geschwindigkeit der Schrägstellung ansprechen.
  • Die Erfindung umfaßt also eine Fluganzeigevorrichtung, bei der irgendeine geeignete Einrichtung verwendet wird, um die Lage des Rotors gegenüber dem Rumpf anzuzeigen und die außerdem diese Angabe mit der Neigung des Rumpfes gegenüber dem Horizont oder anderen Bezugsebenen vergleicht, so daß die Lage des Rotors mit Bezug auf den Horizont oder andere Bezugsebenen angezeigt' wird. Die Erfindung ist nicht auf irgendeine bestimmte Meßvorrichtung oder Vergleichsvorrichtung oder auf die abschließende Verwendung eines solchen Vergleichs abgestellt. In jeder Ausführungsform können die elektrischen Teile der Anlage innerhalb des Rumpfes untergebracht werden, wo sie vor Wetterunbilden und mechanischen Verletzungen geschützt sind. Die Anlage erfordert keine elektrischen Schleifringe od. dgl., die bei der Instandhaltung und Wartung Schwierigkeiten bereiten und Störungen beim Empfang von Radionachrichten verursachen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zur Anzeige der Fluglage von Hubschraubern dienende Vorrichtung, die aus zwei Signalerzeugungseinrichtungen besteht, deren Signale vereinigt werden und von denen die erste eine Kreiseleinrichtung ist, die der Quer- und Längsneigung des Rumpfes gegenüber dem Horizont entsprechende Signale erzeugt, `und die zweite eine von der Pendelbewegung der Schrauben-Hügel angetriebene Einrichtung, die der Quer-und Längsneigung der Umlaufebene der Hubschraube gegenüber dem Rumpf entsprechende Signale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die von der Pendelbewegung beeinflußten Signalerzeuger (29) am Fuß der Rotorsäule angeordnet sind und ihr Antrieb durch ein mit der Nabe der Schraubenflügel verbundenes Gestänge (26, 28) über eine zwischengeschaltete Kranzscheibe (27) erfolgt. `
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Innen- und einen Außenring aufweisende Kranzscheibe' (27) mit so hoher Reibung an ihrem Traglager befestigt ist, daß die Scheibe jede ihr durch das Gestänge (26) mitgeteilte Stellung beibehalten kann.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring der Kranzscheibe (27) durch ein Gestänge (26) mit der Hubschraube und der Innenring der Kranz-Scheibe durch ein Gestänge (28) mit zwei am Fuß der Rotorsäule mit Abstand voneinander angeordneten rechtwinklig zueinander versetzten Signalerzeugern verbunden ist, von denen der eine auf Änderungen der Längs- und der andere auf Änderungen der Querneigung der Umlaufebene anspricht.
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