DE959622C - Hydraulischer Steuerdruck-Simulator fuer Flugzeuge - Google Patents

Hydraulischer Steuerdruck-Simulator fuer Flugzeuge

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DE959622C
DE959622C DEH25509A DEH0025509A DE959622C DE 959622 C DE959622 C DE 959622C DE H25509 A DEH25509 A DE H25509A DE H0025509 A DEH0025509 A DE H0025509A DE 959622 C DE959622 C DE 959622C
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DE
Germany
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control
pressure
pump
transmitter
line
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Expired
Application number
DEH25509A
Other languages
English (en)
Inventor
Charles Philip Smith
Roy Westbury
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.)
HM Hobson Ltd
Original Assignee
HM Hobson Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by HM Hobson Ltd filed Critical HM Hobson Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE959622C publication Critical patent/DE959622C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B64C13/24Transmitting means
    • B64C13/38Transmitting means with power amplification
    • B64C13/40Transmitting means with power amplification using fluid pressure
    • B64C13/46Transmitting means with power amplification using fluid pressure with artificial feel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  • Hydraulischer Steuerdruck-Simulator für Flugzeuge Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerdruck-Simulator für Flugzeuge, die mit kraftbetätigten Steuerflächen versehen sind oder bei denen die Steuerflächen durch Hilfsgeräte betätigt werden, wie sie in der britischen Patentschrift 734437 beschrieben sind. Ein solcher Steuerdruck-Simulator besteht aus einem mit dem Steuerknüppel des Flugzeugführers verbundenen hydraulischen Kraftübertrager, der der Verstellung des Steuerknüppels einen durch den hydraulischen Druck des Übertragers bestimmten Widerstand entgegensetzt, ferner aus einer die Druckflüssigkeit liefernden Pumpe, einem Steuerventil, das aus einer neutralen Stellung in zwei Richtungen verstellt werden kann, und dadurch den Übertrager entweder mit der Pumpe oder mit einer Abflußleitung verbindet, wodurch der im Übertrager herrschende Druck verändert wird, und schließlich aus einer Vorrichtung, die auf die Fluggeschwindigkeit anspricht und das Steuerventil derart betätigt, daß sich der Steuerdruck in dem Übertrager bei zunehmender Fluggeschwindigkeit erhöht und bei abnehmender Fluggeschwindigkeit vermindert.
  • Bei einer solchen Anordnung kann ein fehlerhaftes Arbeiten der Pumpe durch Einbau eines hydraulischen Akkumulators abgeschwächt werden. Fällt jedoch die Pumpe aus, so erreicht der Kolben des Akkurpulators nach gewisser Zeit das Ende seines Hubes, worauf dann ein plötzlicher Druckabfall .in dem hydraulischen Übertrager eintritt. Der Druck im Übertrager sinkt auch ab, wenn die Flüssigkeitszufuhr infolge von Undichtigkeit in den Leitungen oder wegen anderweitigen Verbrauches der Druckflüssigkeit durch den Flugzeugführer nachläßt. Wird der Steuerknüppel gerade dann vom Flugzeugführer verstellt, so kann es eintreten, daß er den Steuerknüppel wegen des fehlenden Gegendruckes zu weit verstellt und dadurch ein Unglück hervorruft.
  • Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Steuerdruck-Simulator so einzurichten, daß beim Ausfall der Druckmittelzufuhr in der Hauptleitung der Steuerdruck in dem Übertrager nur langsam absinkt, z. B. etwa in einem Zeitraum von 5 bis I0 Sekunden, wobei sich innerhalb dieser Zeit der das normale Steuergefühl vermittelnde Druck auf einen Druck ermäßigt, der der Steuerungsgegenkraft bei niedriger Fluggeschwindigkeit entspricht. Dies gibt dem Flugzeugführer Zeit, sich auf die veränderten Bedingungen umzustellen, womit die Gefahr einer übermäßigen Verstellung des Steuerknüppels beträchtlich vermindert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein federbelasteter Druckakkumulator an die Druckmittelzuführungsleitung des Steuerventils im Leitungssystem des Steuerdruck-Simulators angeschlossen wird, und zwar in Strömungsrichtung hinter einem in die Leitung eingebauten Rückschlagventil. Dieser Akkumulator wird normalerewise durch den von der Pumpe erzeugten Druck gespannt gehalten, so daß er unwirksam bleibt. Er tritt jedoch in Tätigkeit, wenn der Druck in der Hauptleitung so weit nachläßt, daß sich das Rückschlagventil schließt, und liefert dann an Stelle der Pumpe Druckflüssigkeit unter allmählichem Absinken des Druckes über das Steuerventil an den Übertrager.
  • Der Kolben des Akkumulators wird vorzugsweise durch eine mechanische Feder belastet, kann jedoch auch pneumatisch belastet werden, und wird normalerweise gegen den Druck der Feder oder den pneumatischen Belastungsdruck durch den Druck in der Hauptdruckmittelleitung zurückgedrückt. Sinkt jedoch der Druck in der Hauptleitung ab, so wird der Akkumulatorkolben durch die Feder oder durch seine pneumatische Belastung vorgetrieben und erhält dadurch einen allmählich nachlassenden Steuerdruck im Übertrager aufrecht, bis der Akkumulatorkolben seine Endstellung erreicht hat.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. I schematisch eine Steueranlage und Fig. 2 einen Schnitt durch das Steuergerät mit eingebautem Druckakkumulator.
  • Wie Fig. I erkennen läßt, ist der vom Flugzeugführer zu betätigende Steuerhebel I0 um den Zapfen II schwenkbar gelagert und mittels eines Lenkers 9 mit dem Geber 12 einer Servosteuerung zur Betätigung einer Flugzeugsteuerfläche 13 verbunden. Der Empfänger dieser Servosteuerung ist mit 14 bezeichnet. Diese Servosteuerung verstellt in bekannter Weise die Steuerfläche 13 in dem Maße, wie der Steuerhebel I0 in der einen oder anderen Richtung verschwenkt wird. Der Steuerdruck-Simulator, der die Aufgabe hat, dem Flugzeugführer am Steuerhebel das Gefühl zu geben, als ob er die Steuerfläche unmittelbar verstellt, besteht aus einem hydraulischen Übertrager 15 und einem zugehörigen Steuergerät 16. Der Zylinder 17 des hydraulischen Übertragers ist um einen fest angeordneten Zapfen I8 schwenkbar angeordnet, und der Kolben I9 ist mit dem Steuerhebel I0 über einen um einen festen Zapfen 21 schwenkbaren doppelarmigen Hebel 20 und zwischengeschaltete Gestänge oder Lenker verbunden. Das Druckgefühl, das dem Flugzeugführer durch den Übertrager 15 und den Steuerhebel I0 vermittelt wird, wird durch den in dem Zylinder 17 herrschenden hydraulischen Druck bestimmt, der durch eine Druckleitung 22 von dem Steuergerät 16 übertragen wird.
  • Das Steuergerät r6 wird von einer Pumpe 23 durch eine mit einem Rückschlagventil 25 versehene Druckleitung 24 hydraulisch beaufschlagt. Die Pumpe saugt die Druckflüssigkeit aus einem Behälter 26 an, in den die Druckflüssigkeit aus dem Steuergerät 16 und aus dem Übertrager durch Leitungen 27 bzw. 28 wieder zurückfließt.
  • Wie Fig. 2 erkennen läßt, weist das Steuergerät 16 einen Einlaßstutzen 29 auf, an den die Druckleitung 24 angeschlossen wird, ferner einen Anschlußstutzen 3o für die zu dem Übertrager führende Druckleitung 22 sowie einen Auslaßstutzen 31, an den sich die Rückflußleitung 27 anschließt. Im Innern des Gerätes befindet sich das als Kolbenschieber 32 ausgebildete Steuerventil. Der Steuerkolben weist Kolbenflächen 53 und 54 auf, die die Verbindungen zwischen dem Anschlußstutzen 3o einerseits und dem Einlaßstutzen 29 sowie dem Auslaßstutzen 31 andererseits bzw. den zu diesen führenden Steueröffnungen 33 und 34 steuern. Die untere Fläche des Steuerkolbens 32 wird durch eine Bohrung 35 stets dem Druck ausgesetzt, der in dem Anschlußstutzen 30 und in der Druckleitung 22 herrscht, d. h. also dem Steuerdruck, der auf den Übertrager 15 ausgeübt wird. Der Steuerkolben 32 wird normalerweise im Ausgleich gegen diesen Steuerdruck in der in Fig.2 dargestellten Lage gehalten, und zwar durch den nach unten gerichteten Druck, der auf ihn durch eine Membran 36 über einen Stößel 37 sowie zusätzlich durch eine Feder 38 ausgeübt wird.
  • Der während des Fluges aufgenommene Staudruck wird auf die obere Seite der Membran 36 durch einen Stutzen 43 und der statische Druck auf die Unterseite der Membran durch einen Stutzen 44 übertragen. Bei Erhöhung der Fluggeschwindigkeit relativ zur umgebenden Luft wird der Steuerkolben 32 durch den zunehmenden Staudruck abwärts bewegt, wodurch der Anschlußstutzen 30 mit der Einlaßöffnung 33 verbunden wird, so daß Druckflüssigkeit zu dem Übertrager 15 gelangt. Durch das Anwachsen des Steuerdrucks, der auf die Unterseite des Steuerkolbens wirkt, wird dieser in seine neutrale Stellung, in der er dargestellt ist, zurückbewegt, sobald sich der Steuerdruck in dem Übertrager so weit aufgebaut hat, wie es durch die Belastung der Membran durch den Staudruck bestimmt ist. Bei einem Absinken der Fluggeschwindigkeit vermindert sich die nach unten auf die Membran 36 wirkende Kraft. Dadurch bewegt sich der Steuerkolben 32 aufwärts und verbindet den Anschlußstutzen 30 mit der Auslaßöffnung 34, so daß nunmehr Druckflüssigkeit von dem Übertrager 15 abströmen kann, und zwar so lange, bis der darin herrschende Druck auf einen durch die verminderte Belastung der Membran bestimmten Wert abgesunken ist.
  • Bei geringen Fluggeschwindigkeiten hält eine Feder 39 die Membran 36 außer Berührung mit dem Stößel 37. Der Steuerdruck in dem Übertrager 15 wird dann allein durch die Spannung der Feder 38 bestimmt. Ein Überströmventil 4o ist zwischen den Steuerkolben 32 und den Stößel 37 eingeschaltet, wobei der Steuerdruck auf die Unterseite dieses Ventils durch eine in dem Steuerkolben vorgesehene Bohrung 4I wirkt. Das Überströmventil wird normalerweise durch den Stößel 37 sowie durch die Feder 38 auf seinem Sitz gehalten. Wenn jedoch der Steuerdruck, z. B. infolge Festsitzens des Steuerkolbens, einen. bestimmten Wert überschreitet, so wird das Ventil angehoben und dadurch der Druckflüssigkeit die Möglichkeit gegeben, von dem Übertrager 15 durch den Ringkanal 42 zur Auslaßöffnung 34 zu entweichen.
  • An die zu dem Steuerventil 32 führende Druckleitung 24 ist in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 25 ein Druckakkumulator 45 angeschlossen, der aus einem Zylinder 46 mit einem unter der Wirkung einer Feder 48 stehenden Kolben 47 besteht. Wie Fig. 2 zeigt, kann dieser Akkumulator auch in das Steuergerät 16 eingebaut werden, wobei der Zylinder 46 dann in einem Anguß an den Steuerzylinder, in dem der Steuerkolben 32 angeordnet ist, vorgesehen sein kann. Der Zylinder 46 ist dabei durch eine Bohrung 49 mit der Einlaßöffnung 33 verbunden, während das Rückschlagventil 25 in den Einlaßstutzen 29 eingebaut ist. Der Akkumulator dient, wie bereits beschrieben, zur hilfsweisen Lieferung von Druckflüssigkeit, wenn die Hauptdruckflüssigkeitszufuhr unterbrochen werden sollte.
  • Es ist vorteilhaft, wenn gemäß Fig. I ein Überströmventil 5o in einer Umgehungsleitung 5I vorgesehen ist, die die Druckleitung 22 mit der Rückflußleitung 28 verbindet, wobei das Ventil 50 normalerweise durch den in der Druckleitung 24 herrschenden, von der Pumpe 23 oder dem Akkumulator erzeugten Druck geschlossen wird. Ohne dieses Überströmventil könnte, wenn der Steuerhebel nach dem Aufhören der Druckmittelzufuhr durch den Akkumulator bewegt wird, die Druckflüssigkeit aus dem Übertrager 15 nur in kleinen Mengen durch das Steuerventil ausgeschoben werden. Infolgedessen entsteht ein Totraum in dem Übertrager, wodurch ein unerwünschter plötzlicher Widerstand gegen eine Bewegung des Steuerhebels auftritt, wenn dieser so weit bewegt wird, daß der Kolben I9 des Übertragers die Grenze des Totraüms erreicht. Dies wird durch die Anordnung des Überströmventils 5o vermieden, das sich öffnen kann, sobald der Akkumulator 45 keinen Druck mehr liefert, so daß die Druckflüssigkeit nun von dem Übertrager durch das Überströmventil in die Abflußleitung ausströmen kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Hydraulischer Steuerdruck-Simulator für Flugzeuge mit durch eine Hilfskrafteinrichtung betätigten Steuerflächen, bestehend aus einem mit dem Steuerhebel des Flugzeugführers verbundenen hydraulischen Kraftübertrager, der der Verstellung des Steuerhebels einen Widerstand entgegensetzt, der von dem Druck einer in den Übertrager mittels einer Pumpe eingeleiteten Druckflüssigkeit bestimmt wird, deren Zuführung über ein Steuerventil erfolgt, das aus einer neutralen Stellung in zwei Richtungen verstellt werden kann und dadurch den Übertrager entweder mit der Pumpe oder mit einer Abflußleitung verbindet, wobei die Verstellung des Steuerventils durch eine Vorrichtung erfolgt, die derart auf die Fluggeschwindigkeit anspricht, daß sich der in dem Übertrager herrschende Steuerdruck bei zunehmender Fluggeschwindigkeit erhöht und bei abnehmender Fluggeschwindigkeit vermindert, dadurch gekennzeichnet, daß an die von der Pumpe (23) zum Steuerventil (I6) führende Leitung (24) in Strömungsrichtung hinter einem in die Leitung eingeschalteten Rückschlagventil (25) ein durch Federungskraft belasteter Druckakkumulator (45) angeschlossen ist, der normalerweise durch den von der Pumpe erzeugten Druck gespannt gehalten wird und unwirksam-bleibt, bei Unterbrechung der Druckflüssigkeitszufuhr unter Schließung des Rückschlagventils (25) aber in Tätigkeit tritt und den Übertrager (I5) über das Steuerventil (I6) abnehmend unter Druck setzt.
  2. 2. Steuerdruck-Simulator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (i6) einen Steuerkolben (32) enthält, der in, der einen Richtung durch das auf die Fluggeschwindigkeit ansprechende Gerät (36, 37, 38) und in der anderen Richtung durch den in dem Übertrager (i5) herrschenden Druck beaufschlagt ist und je nach dem Überwiegen des einen oder des anderen Druckes die zu dem Übertrager führende Leitung (22) mit der Pumpe (23) oder mit der Rückflußleitung (27) verbindet, wobei das Rückschlagventil (25) in den Anschlußstutzen (29) des Steuerventils für die Pumpe und der Druckakkumulator (45) in das Gehäuse des Steuerventils (i6) eingebaut ist und mit der Einlaßöffnung (33) des Steuerkolbens für die Druckflüssigkeit durch einen Kanal (49) in Verbindung steht.
DEH25509A 1954-12-07 1955-11-20 Hydraulischer Steuerdruck-Simulator fuer Flugzeuge Expired DE959622C (de)

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DE (1) DE959622C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1026630B (de) * 1954-12-03 1958-03-20 Hobson Ltd H M Flugzeugsteuerungsanlage
DE1254976B (de) * 1961-11-24 1967-11-23 Hobson Ltd H M Hydraulischer Steuerkraftsimulator fuer ein Flugzeug

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1026630B (de) * 1954-12-03 1958-03-20 Hobson Ltd H M Flugzeugsteuerungsanlage
DE1254976B (de) * 1961-11-24 1967-11-23 Hobson Ltd H M Hydraulischer Steuerkraftsimulator fuer ein Flugzeug

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