NO144999B - Flygestyresystem. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et flygestyresystem som omfatter

en kvadrant, som er opplagret for bevegelse i og mot urviserretningen om en rotasjonsakse og som omfatter en venstre arm og en høyre arm som rager utad på motstående sider av rotasjonsaksen,

utgangselementer som påvirkes av kvadrantens dreiebevegelse,

en første fleksibel kabel som er forbundet med kvadranten slik at denne kan dreies mot urviserretningen, og

en andre fleksibel kabel som er forbundet med kvadranten slik at denne kan dreies i urviserretningen.

Det har i forbindelse med denne type av flygestyresystem vært benyttet sentreringsfjærer for at kvadranten, som styres av fleksible kabler, skal kunne plasseres i en ønsket stilling dersom det oppstår brudd på en av kablene. Ved selektiv styre-rigging kan en slik nødinnstilling bibringe eksempelvis halerotoren på et helikopter en forutvalgt grad av mot-vridningskraft og retningskontroll. I et slikt system vil imidlertid piloten, etter et kabelbrudd, .bare kunne utøve denne minimale form for styring som kan vise seg utilstrekkelig til å oppfylle de høyst, forskjellige krav til mot-vridningskraft, som varierer med helikopterets totaltyngde og de rådende driftsforhold, og som vil være utilstrekkelig for de primærflater som er nødven-dige for kontroll av stampe- og ruliebevegelser.

Det har videre vært anvendt systemer med doble, fleksible kabler og systemer med stive rørkabler av skyv- og trekktype, men disse har vist seg å utvikle stor friksjon foruten å være urimelig tunge og kostbare. Flere tidligere patentskrifter, f.eks. US-parentskrift 2.280.106, omhandler mekanismer som bringes i funksjon ved et brudd på en fleksibel kabel, og som vil forebygge en "bråvending" ("hard over") av den flygestyre-flate som kontrolleres, men ingen av disse systemer gjør det mulig for piloten å utøve styringskontroll etter et inntruffet kabelbrudd.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å frembringe et flygestyresystem hvor de fleksible kabler, som betjenes av piloten, er slik forbandet med styrekvadranten at det oppnås en multippelsikret styring av kvadranten, slik at et brudd på en av de fleksible kabler ikke vil medføre at piloten mister kontrollen over kvadranten.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe et flygestyresystem som kan anvendes i tilknytning til minst én ytterligere kvadrantinnstillingsmekanisme, med henblikk på en økning av systemets multisikkerhetsgrad.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å frembringe

et slikt flygestyresystem, som i tillegg til sin multippel-sikring også er lett av vekt og enkelt av konstruksjon, slik at vedlikeholdet kan utføres på lettvint måte, og som kan inn-passes i et minimalt, omsluttende rom.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å anvise

et slikt flygestyresystem som vil kreve et minimalt, omsluttende rom og hvor det er anordnet korte, kraftige balanseringsfjærer som er løsgjørbart forbundet med styrekvadranten, slik at ved brudd på en av de fleksible kabler, vil den balanseringsfjær som i forhold til den avslitte kabel er forbundet med den motsatte side av styrekvadranten, avlastes, hvoretter styrekvadranten fortsatt vil kunne betjenes av piloten over hele sitt styringsområde, idet den gjenværende, forspente balanseringsfjær vil bevirke at styrekvadranten beveges i en av dreieret-ningene, og piloten vil kunne overføre strekkraft til den intakte, fleksible kabel for å overvinne kraften i den gjenværende, forspente balanseringsfjær, slik at styrekvadranten vil kunne beveges i den motsatte dreieretning og derved plasseres i hvilken som helst ønsket stilling over hele sitt bevegelsesområde.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved

at den første fleksible kabel er forbundet med en første arm som er opplagret for dreining om rotasjonsaksen og som ved strekkspenning i kabelen blir holdt i berøring med den venstre kvadrantarm,

at den andre fleksible kabel er forbundet med en andre.arm som også er opplagret for dreining om rotasjonsaksen og som ved strekkspenning i kabelen blir holdt i berøring med den høyre kvadrantarm, samt

at en første og en andre balansefjær er anordner mellom flyet og henholdsvis den første og den andre arm, idet balansefjærene er forbundet med armene slik at ved brudd av den ene av de fleksible kabler utøver balansefjæren> som er forbundet med armen som er forbundet med kabelen hvor det ikke foreligger brudd, en kraft på kvadranten, hvorved denne blir dreiet i samme retning som kabelen med brudd dreier den når den er i funksjon.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et riss av det multippelsikrede flygestyresystem ifølge oppfinnelsen i normal driftsstilling med de to fleksible kabler i funksjon for selektiv innstilling av en kvadrant over hele dens styringsområde. Fig. 2 viser et riss av styrekvadrantpartiet av systemet ifølge fig. 1, hvor styrekvadranten befinner seg i driftsstil-. ling etter at en av de fleksible kabler er avslitt og den ene av balanseringsfjærene følgelig er avlastet.

Et multippelsikret flygestyresystem 10 ifølge oppfinnelsen er i fig. 1 vist i funksjon ved betjening av stigningsregu-leringsmekanismen for halerotoren på et helikopter, men det

vil forståes av fagmannen at dette flygestyresystem vil kunne anvendes for betjening av enhver styredel eller styreflate på

et fly. Flygestyresysternet 10 innbefatter pilotbetjente pedaler 12 som virker gjennom en konvensjonell blandeenhet 14, for selektiv innstilling av en styrekvadrant 16 som er opplagret for dreining om en rotasjonsakse 18. To fleksible kabler 20 og 22, som i tilknytningspunkter henholdsvis 24 og 26 er fastgjort til motsatte sider av styrekvadranten 16 og løper videre derfra, er forbundet med en styrekvadrant 28 på en måte som er beskrevet i det etterfølgende, slik at denne styrekvadrant 28, når pedalene 12 betjenes av piloten, tvinges til å følge bevegelsen av styrekvadranten 16 på grunn av den selektive strekkbelastning som

påføres de fleksible kabler 20 og 21 når piloten betjener pedalene 12. uttrykket "fleksibel" er her benyttet som betegnelse på kabler som kan bøyes, men ikke strekkes. Kablene 20 og 22

styres slik i sine baner meli<c>6m'<!>kvadr<c>ån<r>tene<J> 16 og'<1> 2<*>8 "at de går klar av hindringer og fortrinnsvis'' løper' parallelt V"1 på"konveh-sjonell mate ved hjelp av ett" eller f leire" lédéhjul eller -ruller 30 og 32. Et styrekvadrantaggregat 33 består'av"en styrekvadrant

34 i ett stykke som er dreibart"-' opplagret' om'én akse 36 og innbefatter et venstre arme leme rit''''3 8''og eU^høyre''armelemeht"'40 som rager utad i sideretning pa motsatté sider av aksen 36. Et armelement 42 som er svingbart 'fo^bunHe^t^WS^kvådrån-éen' 34 ," for dreining om aksen 36, innbera-EtSr' :en'''rf{»r^te'"ende'"24 sbmj"'slik det fremgår av fig. 1, er fastgj'drt til" kabelen 20 i et til-knytningspunkt 46, slik at arme lemen te ts ''midtparti"'4'8 tvinges i anlegg mot styrekvadrantens 34 venstre arm 38 langs'bérørihgs-flaten 50, under innvirkning - åv s'trekkspe'nni'ngén i kabelen 20. Den annen ende 52 av armelemehtét' 42' "ITggeir i" forhold tix enden 44 på den motsatte side av ak'sen''36 r^létn^éhe^éride l56' "av et annet armelement 54, som på tilsvarende "måte^ér" s^vingbårt"f6'rbun^é't med styrekvadranten 34, for-dreining' om aksen 36, ér fastgjort til kabelen 22 i et tilknytniirglépurikt' 58V slik^at"arméTéméhtet 54 tvinges i anlegg mot styrékvadrantén 34* rsngs' én 'berørings-flate 60, under innvirkning'aV<l>Vl^rekUsp<v>e'irni'n'geh T kab'élérf og den annen ende 62 av armelemehtét"'54 "ligger i forhold til enden 56 pa den motsatte side av aksen 36." Ved normal virkemåte, som vist i fig. 1, vil armelémefitenfe" 42"' dg' r54'"ligge an "mot og dreie med styrekvadranten" 34-' dm åltseK'16.'"Kablene 20 og" 22 er ført gjennom perifere'spor '&51 bg"'57',i" kvadranten 34'."" Under påvirkning av en utgangsaksel5 64 ',' 'som' "er svingbart" forbundet med styrekvadranten 34 og" !s'fcfeicke*r!" seg- litfåd "f ra"'denne vil, som vist, en vinkelarm^é^^drelles^olhrén"''péhåéi<:>tapp 68 og derved bevege en styres tang!K7'0,: 1 s6itr i "sin "tur tjener'til regulering av en styreventil 7 2'-* I * s tlghi!hgs regulerings -servomékanis - men 74 for helikopterets haiér'ot6r'"<:>7''6V'''""<i0>''' *•'""""

Som det videre fremgår''av<*>fig'!'<i>•i<!>•^•••ér,,årtoén''42"' ved hjelp<* >av et pendelledd 80 svingbart<1->foriiuridet^méd én<1>"utadragénde koplingsdel 78 som opptas i*'eé'''iåséspbr '82 iVtyrekvadråriténs' høyre arm 40. En av balanseringsf jærehé1 84' "som^rågér" utad fra et forankringspunkt 86 i helikopterét,' ér^i^sih' årineh' éhdé"88 forbundet med koplingsdeleri'^78. 1 ':séntérpl6sis jorieh "for"" koplingsdelen 78 låses enden 88 t'il''styiékvå'dfåhtårmén 40.'"' En utadragende koplingsdel-'90 "s'om" pa tilsvarende mate, ved hjelp av et pendelledd 92, er svingbart forbundet med armelementet 54, opptas i et låsespor 94 i styrekvadrantens 34 venstre arm 38. En andre balanseringsfjær 96, hvis ene ende er fastgjort til et forankringspunkt 98 i helikopteret, er i sin annen ende 100 forbundet med koplingsdelen 90. I senter-posisjonen for koplingsdelen 90 låses enden 100 til styrekvadrantens 34 venstre arm 38. Balanseringsfjærene 84 og 96

har samme strekkspenning og vil derfor utøve en balansert sen-treringskraft mot kvadranten 34. Pedalkraften i begge retninger fra midtstillingen vil øke proporsjonalt med stivheten i balanseringsf jærene .

Det er anordnet trykkfjærer 102 og 104 i utsparinger henholdsvis 106 og 108 i kvadrantens venstre arm 38 og høyre arm. 40. Under påvirkning av disse trykkfjærer 102 og 104 vil armelementene 42 og 54 tvinges bort fra og ut av anlegg mot styrekvadranten 34. Ved vanlig virkemåte, som vist i fig. 1, vil de strekkrefter som normalt overføres til kablene 20 og 22 når styresystemet 10 er i funksjon, overvinne kraften i trykkfjærene 102 og 104, slik at armelementene 42 og 54 normalt blir fastholdt i anlegg mot flatepartiene 50 og 60 på styrekvadranten 34.

En av fordelene ved flygestyrekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen består i at konstruksjonen kan plasseres i ét minimalt, omsluttende rom, og at balanseringsfjærene 84 og 96 kan anordnes i form av korte, meget stive fjærer som, i foreliggende versjon, ikke er virksom i ytterperiferien eller omkretsflaten av styrekvadranten 34, men i en stort sett innenforliggende sone, slik som vist.

Videre kan denne multippelsikrede kvadrant installeres istedenfor den vanlige helo-halerorkvadrant av standardtype, uten å overskride noen ytterflatelinjer. Et problem "ved til-føying av fjærer til kvadranter som anvendes for regulering av halerotorstigningen, er å finne midler og egnete steder til forankring av den faste ende av fjæren. Dette skyldes at den siste kvadrant befinner seg høyt oppe på aktertårnet, fastgjort til gearkassen, hvor det er minimal plass for ekstrautstyr.

Når flygestyresystemet ifølge oppfinnelsen fungerer på den normalmåte som er vist i fig. 1, er det åpenbart at når piloten påfører den fleksible kabel 20 en strekkbelastning vil styrekvadranten 34 dreies mot urviserretningen, hvorved utgangs-akselen 64 og likeledes servomekanismen 74 innstilles selektivt, slik at det frembringes en inngangskraft for regulering av stig-ningen på helikopterets halerotor 76. Hvis piloten overfører en strekkraft til den fleksible kabel 22, vil styrekvadranten 34 på tilsvarende måte dreies i urviserretningen, hvorved ut-gangsakselen 64 beveges i motsatt retning, med tilsvarende for-andring av halerotorens 76 stigning.

Et av problemene i forbindelse med hittil kjente kvadrant-styresystemer er at piloten mister kontrollen over kvadranten etter at en av de fleksible kabler 20 eller 22 er avslitt. Flygestyresystemet ifølge oppfinnelsen vil gjøre det mulig for piloten å beholde kontrollen over kvadranten over hele dens innstillingsområde, selv om den ene av de fleksible kabler er avslitt.

For å illustrere multippelsikringen av systemet ifølge oppfinnelsen kan det antas at den fleksible kabel 20 er blitt avslitt under drift. Når dette inntreffer, som tydeligst vist i fig. 2, vil armen 42, under påvirkning av trykkfjæren 102, tvinges bort fra styrekvadranten 34 og bringes til å dreie i urviserretningen, hvorved koplingsdelen 78 trekkes ut av inngrep med låsesporet 82, og balanseringsfjæren 84 avlastes, slik at kvadranten 34 bare påvirkes av den forspente balanseringsfjær 96. Fjæren 96 overfører en kraft som tvinger kvadranten 34 til å dreie mot urviserretningen over hele sitt bevegelsesområde. Når det er ønskelig å plassere kvadranten i en mellom-stilling, kan piloten påføre kabelen 22 en strekkbelastning som er stor nok til å overvinne kraften i den gjenværende balanseringfjær 96 og derved bevege kvadranten i urviserretningen til den ønskete styrestilling. Hvis det på noe tidspunkt ønskes ytterligere dreining av styrekvadranten 34 mot urviserretningen, kan dette gjennomføres av piloten utelukxende ved å avlaste strekkspenningen i den intakte kabel. 22, hvoretter fjæren 96 vil føre styrekvadranten 34 til den ønskete posisjon. Det er følgelig åpenbart at på grunn av samvirkningen mellom den gjenværende, forspente balanseringsfjær og den intakte kabel som betjenes av piloten vil piloten fortsatt ha kontroll over kvadranten 34 over hele dens styringsområde. *-

Hvis kabelen 22 var blitt avslitt, ville armen 54 på tilsvarende måte bevirket avlasting av balanseringfjæren 96, slik at piloten kunne utnytte den gjenværende, forspente balanseringsfjær 84 og den intakte kabel 2 0 for regulering av styrekvadrantens 34 posisjon over hele dens bevegelsesområde.

Det vil følgelig innses at flygestyresystemet ifølge oppfinnelsen er tredobbelt sikret, idet det i sin normale driftsstilling, som vist i fig. 1, kan kontrolleres av piloten over hele sitt styringsområde, ved at piloten selektivt overfører en strekkbelastning til kabelen 22 etter at kabelen 20 er avslitt, slik det fremgår av fig. 2, og ved at piloten selektivt over-fører en strekkbelastning til kabelen 20 etter at kabelen 22 er avslitt.

Styresystemet ifølge oppfinnelsen kan fremstilles med firedobbelt sikring ved tilføying av en sentreringsfjær HO, som, slik det tydeligst fremgår av fig. 1, vil virke mellom et forankringspunkt 112 og armelementet 114 som rager utad fra aksen 36 og dreier om denne sammen med styrekvadranten 34.

Uten å begrenses til denne, kan sentreringfjærmekanis-men 110 være av den type som er kjent fra US-patentskrift 3.532. 302.

Som beskrevet i norsk patentsøknad 783562 kan det i kablene 2 0 og 22 være innkoplet strekkspenningsindikatorer for å varsle piloten om antallet valgmuligheter for styring som står til rådighet for ham.

Ytterligere detaljer i forbindelse med flygestyresystemet 10 som ikke-omfattes av foreliggende oppfinnelse, og vedrørende servomekanismen 74 for regulering av halerotorstigningen, kan finnes i US-patentskrift 3.199.601.

Claims (6)

1. Flygestyresystem som omfatter

en kvadrant (34) som er opplagret for bevegelse i og mot urviserretningen om en rotasjonsakse (36) og som omfatter en venstre arm (38) og en høyre arm (40) som rager utad på motstående sider av rotasjonsaksen, utgangselementer (64) som påvirkes av kvadrantens dreiebevegelse, en første fleksibel kabel (20) som er forbundet med kvadranten slik at denne kan dreies mot urviserretningen, og en andre fleksibel kabel (22) som er forbundet med kvadranten slik at denne kan dreies i urviserretningen, karakterisert ved at den første fleksible kabel (20) er forbundet med en første arm (42) som er opplagret for dreining om rotasjonsaksen (36) og som ved strekkspenning i kabelen blir holdt i berøring med den venstre kvadrantarm (38), at den andre fleksible kabel (22) er forbundet med en andre arm (54) som også er opplagret for dreining om rotasjonsaksen (3 6) og som ved strekkspenning i kabelen blir holdt i berøring med den høyre kvadrantarm v40) , samt at en første og en andre balansefjær (84,96) er anordnet mellom flyet og henholdsvis den første og den andre arm (42,54), idet balansefjærene (84,96) er forbundet med armene (42,54) slik at ved brudd av den ene av de fleksible kabler utøver balanse-fjæren, som er forbundet med armen som er forbundet med kabelen hvor det ikke foreligger brudd, en kraft på kvadranten (34), hvorved denne blir dreiet i samme retning som kabelen med brudd dreier den når den er i funksjon.

2. Styresystem i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en første trykkfjær (102) normalt er sammenpresset mellom den første arm (42) og den venstre kvadrantarm (38), mens et første låseorgan normalt låser den første balansefjær (84) til den høyre kvadrantarm (40) med den første arm (42) i anlegg mot den venstre kvadrantarm (38), og at en andre trykkfjær (104) normalt er sammenpresset mellom den andre arm og den høyre kvadrantarm (40) og et andre låseorgan normalt låser den andre balansefjær (96) til den venstre kvadrantarm (38) med den andre arm (54) i anlegg mot den høyre kvadrantarm (40). Q

3. Styresystem i samsvar med krav 1 eller 2,. karakterisert ved at den første arm (42) og den andre arm (54) hver omfatter en første ende som er forbundet med den tilhørende, fleksible kabel (20,22), et mellomliggende parti (48) som normalt befinner seg i anlegg mot den tilknyttede kvadrantarm (38,40) og en andre ende (52,62) som i forhold til den første ende ligger på motsatt side av rotasjonsaksen (36).

4. Styresystem i samsvar med krav 2, karakterisert ved at et låsespor (94,82) er anordnet både i kvadrantens venstre og høyre arm (38,40), at en koplingsdel (90,78) er svingbart forbundet med armenden (62,52) uten kabel-tilknytning, hvorfra den rager utad og til inngrep i låsesporet (94,82) i den tilknyttede kvadrantarm (38,40) når armen (42, 54) er i låst stilling og i kontakt med den motstående kvadrantarm (40,38), og at den tilhørende balansefjær (96,84) er forbundet med koplingsdelens (96,84) annen ende.

5. Styresystem i samsvar med krav 2, karakterisert ved spor (106,108) som er anordnet både i kvadrantens (34) venstre arm (38) og høyre arm (40) for opptakelse av trykkfjærene (104,106).

6. Flygestyresystem i samsvar med krav 4, karakterisert ved at låsesporene (82,94) er anordnet i en sone stort sett innenfor styrekvadrantens (34) ytterflate, og at balansefjærene (84,96) er korte, kraftige fjærer. t