-
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.