SE436189B - Forfarande och anordning for indikering av anfallsvinkeln hos ett flygplan - Google Patents

Description

15 20 25 30 raoaaar-a men har endast de mest sofistikerade och dyrbara flyg- planen varit försedda med medel för indikering av anfalls- vinkeln. Sådana plan innefattar kommersiella-och hög- presterande reaktionsdrívna plan, vid vilka en liten luft- vinge eller vindfena är monterad externt för att avkänna riktningen hos luftströmmen förbi flygplanet. Vridning av luftvingen ställer in en potentiometer, vilken gör en av- gläsning på instrumentbrädan möjlig.

Ett hos sådana anordningar inbyggt problem är av- saknaden av noggrannhet. Potentiometerkontakterna skapar med nödvändighet en viss Släpverkan i hos luftvingen. Vid lägre hastigheter närmande sig stoll- som påverkar läget hastigheten kan felaktigheten orsakad av denna tröghet vara oacceptabel.

Ett annat problem förknippat med existerande flyg- plansinstrumentering är att fastän mätning av höjd och hastighet av höjdförändringar kan åstadkommas, finns ingenting som visuellt för piloten anger dennes verkliga flygriktning. Emedan anfallsvinkeln hos ett flygplan varierar med hastigheten, som tidigare förklarats, så säkerställer lutningen hos flygplanskroppen ej någon till- förlitlig indikering pâ flygriktningen. Vid låga hastig- heter kan planet flygas plant eller sjunkande med kroppen liggande med sin nos väsentligt högre än vid marschhastig- het. l Vidare, många flygplansolyckor orsakas av plus- eller minusbedömning av landningsbanan under landningen, vilket problem är ett direkt resultat av att ej ha ett instrument som indikerar den riktning, i vilken planet flyger. För att sålunda göra en slutlig visuell anflyg- ning till en landningsbana med existerande instrumentering, kan en pilot endast uppskatta den korrekta sjunkhastigheten, som inriktar flygplanet utefter en bana från dessbegynnelse- läge till inflygningsänden av landningsbanan.

Sammanfattning av uppfinningen De ovan beskrivna problemen är avsedda att lösas 10 15 20 25 30 _billig indikeringsanordning. Ett '7908981-'9 medelst indikeringsanordningen för flygplanets anfalls- vinkel i enlighet med föreliggande uppfinning, vilken anordning arbetar utan tröghet enligt tidigare kända anordningar. Enligt föreliggande uppfinning överförs informationen om anfallsvinkeln från vingen eller fenan till instrumentbrädan med hjälp av fiberoptik, härigenom möjliggörande en enkel, pålitlig och jämförelsevis pris- ljusavskärmningsorgan eller en slutare är anordnad att vrida sig med vindfenan, för att bryta ljusstrålen mellan en ljuskälla och ändarna till en grupp optiska fibrer med ett värde svarande mot vinkeln hos víndfenan- Naturligtvis föreligger ej någon tröghet eller friktion förbunden med avskärmningen av en ljusstrále. Samtidigt kan vindfenan och slutaren uppbäras på samma vridaxel och förskjutas i motsatta riktningar för att därmed åstadkomma en balanserad del fri från tröghetseffekter pá grund av gravitationskrafter.

De motsatta ändarna till de optiska fibrerna slutar i ett indikeringsorgan på instrumentbrädan, så att antalet belysta fibrer ger en bekväm indikering på flygplanets anfallsvinkel. Genom att anordna fibrerna vid ljuskällan för belysning i följd när anfallsvinkeln varieras, kan de motsatta ändarna anordnas vertikalt i belysningsföljd och uppbäras relativt en fixerad siktanordning, för att sam- tidigt åstadkomma en positiv siktlinje utefter flygplanets verkliga flygriktning.

Ett ändamål med uppfinningen är sålunda att åstad- komma ett förbättrat indikeringsorgan för flygplanets anfallsvinkel.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett indikeringsorgan för ett flygplans anfallsvinkel, för- sett med en vindfena uppburen fri från påverkan av frik- tion från någon mätutrustning, som skulle påverka fenans noggrannhet.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma 7908981-9 10 15 20 25 ett indikeringsorgan för ett flygplans anfallsvinkel, var- vid information överföres från en vindfena till flygplanets instrumentbräda med hjälp av fiberoptik.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstad- komma ett indikeringsorgan för ett flygplans anfallsvinkel, varvid signalen indikerande anfallsvinkeln förstärks vid instrumentbrädan för bekväm avlösning.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstad- komma ett indikeringsorgan för ett flygplans anfalls- vinkel, vilket organ är tillräckligt känsligt för att mäta rörelsetillskott hos vindfenan väsentligt mindre än diametern hos en enda optisk fiber. _ Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett indikeringsorgan för ett flygplans anfalls- vinkel, varvid de optiska fibrerna är anordnade på instrumentbrädan vertikalt skilda från varandra och fixerade i förhållande till en siktanordning, därigenom åstadkommande en visuell siktlinje utefter flygplanets verkliga flygriktning.

Slutligen är ett ändamål med uppfinningen att åstad- komma ett indikeringsorgan för ett flygplans anfallsvinkel, vilket organ är ekonomiskt att framställa, tillförlitligt att använda och effektivt i drift.

Beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en delvy i perspektiv av ett flygplan med indikeringsorganet för anfallsvinkeln enligt före- liggande uppfinning, fig. 2 visar en perspektivvy av den optiska indikerings- och siktanordningen uppburen inuti flygplanets förarutrymme, fig. 3 visar en_vy uppifrån av enheten för ljusavskärmning och vindfena, sett längs linjen 3-5 i fig. 1, fig. 4 visar en sidovv av enheten sedd längs linjen 4-4 i fig. 3, fig. 5 visar en vy från sidan i snitt av det vrídbart monterade avskärmningsorganet, sett längs linjen 5-5 i fig. 3, fig. 6 visar en sidovy från sidan av stöddelen för den optiska indíkerings- och siktanord- 10 15 20 25 35 7908981 -9 ningen, fig. 7 visar en vy bakifrån längs linjen 7-7 i fig. 6, fig. 8 visar en vy bakifrån av den optiska indikeringsanordníngen längs linjen 8-8 i fig. 6 och fig. 9 visar en sidovy av arrangemanget av de optiska fibrernas ändar exponerade för ljuskällan.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen 10 betecknar ett konventionella flygplan med en kropp 12, vingar 14 och ett förarutrymme 16. Som framgår .av ritningen betecknas vingens centrumlinje med 18 och går denna genom en längsgående tvärsektion hos flygplanets vinge. Det framgår av fíg. 1 att flygplanets verkliga flygriktning 20 ligger med en vinkel något under vingens centrumlinje 18. Vinkelskillnaden mellan linjen 18 och 20 betecknas som anfallsvinkeln och anges med pilen ZZ i fig. 1. Med andra ord är detta den vinkel med vilken vingarna träffar luften, genom vilken flygplanet rör sig. Pâ ett motsvarande sätt kan en referensvinkel fram- tas mellan kroppens lutning och flygplanets flygrikt- ning.

Indikatorn 24 för anfallsvinkeln består av en av-' känníngs- eller utsändningsenhet 26 samt en indikerings- enhet 28. Som framgår av fig. 3 innefattar utsändnings- enheten 26 ett hus 30 uppburet innanför en sidovägg 32 hos kroppen 12, varvid huset är slutet på utsidan medelst en täckplatta 34 fastsatt vid huset medelst bultar 36, som framgår av fig. 4. Täckplattan 34, sedd i fig. 3, är försedd med en central öppning och en inåt riktad cylindrisk fläns 38, som uppbär ett par kullager 40 och 42 på avstånd från varandra. En axel 44,.som roterbart är uppburen av lagren 40 och 42, sträcker sig från dessa ut genom täckplattans centrala öppning för uppbärande avi en vindfena 46 vid sin ände. Som framgår av fig. 3 och 4 är fenan 46 ett utåt avsmalnande bladorgan sträckande sig tvärs och ut från axeln 44 förskjutet från axelns medellinje. Fenan 46 är därmed känslig för luftströmmen 10 15 20 30 35 a?aos9a1~a förbi fenan och kan vrida axeln 44, som närmare i detalj kommer att beskrivas nedan.

Ett ljusavskärmningsorgan 48 är monterat vid den inre änden av axeln 44 inuti huset 30 för att svänga tillsammans med fenan 46. Enligt fig. 3 och 5 innefattar avskärmningsorganet 48 en bågformad motvikt BO med ett par fastspänningsarmar 52 och 54 sträckande'sig däri- från för att fästande ingripa med axeln 44 med hjälp av en skruv S6. En plan avskärmningsplatta 58 sträcker sig radiellt ut från en kant av motvikten 50 med sin fria kant 60 förlagd nära intill och parallellt med insidan 62 av huset 30.

En ljuskälla 64 är anordnad inuti huset 30 på en Ett par elektriska ledare 66 förbinder ljuskällan 64 med en sida av avskärmningsplattan 58, som visas i fig. 3. strömkälla inuti flygplanskroppen.

Ett antal längsträckta optiska fibrer 68 är uppburna i ett knippe inuti en fiberfattning 70, med ena änden av fibrerna inrättade att exponeras för ljuskällan 64 när de ej avskärmas av avskärmningsplattan 58. De andra ändarna av fibrerna 68 är uppburna vid indikeríngsenheten 28 inuti förarutrymmet och synligt för piloten. De optiska fibrerna 68 är sålunda inrättade att individuellt motta och leda ljus från ljuskällan 64 till förarutrymmet 16.

Av fig. 9 framgår det att fiberändarna är anordnade inuti fattningen 70 i radiellt åtskilda fiberrader, Fibrerna hos alternerande rader är något förskjutna relativt varandra i omkretsled, så att när den främre kanten 74 hos avskärmningsplattan 58 rör sig mellan lägen markerade av linjerna 76 och 78 i fig. 9, belyses fibrerna i följd eller avskärmas en efter en. Exempelvis belyses, med kanten 74 hos avskärmningsplattan förlagd längs linjen 78, fibrerna 1 till 4 emedan ändarna åtminstone delvis är exponerade. När avskärmningsplattan något vrider sig moturs som framgår av fig. S, kommer fiber nummer 5 10 15 20 25 30 35 7908981 -9 att belysas och därefter i följd fibrerna 6, 7, 8 osv.

Fibrernas omväxlande fördelning vid sändnings- enheten 26 är en bidragande faktor till känsligheten hos uppfinningen. För att vara användbar inom hastighetsområdet för inflygning och landning är det nödvändigt för piloten att se även den minsta ändring av vinkeln hos vindfenan 46; även en bråkdel av en grad. Detta innebär att ytter- . ligare en fiber 68 måste exponeras vid endast en bråk- del av en grads vridning av víndfenan och avskärmnings- organet. För att därför erhålla tillräckligt med ljus överfört från sändningsenheten 26 till indikeringsljuset 28 krävs fibrer av ungefär 25 mikrometer till 8 mikro-d meter eller mera. En diameter av 8 mikrometer är emeller- tid en för stor ökning för fenans 46 rörelse mellan índikeringar såvida ej sändningsenheten 26 skulle vara mycket större än vad som är praktiskt. Med fibrerna förskjutna i omkretsriktningen 50 till 25 mikrometer från varandra kan emellertid fibrer med stor diameter indikera en ökning av rörelserna hos avskärmningsplattan S8 utefter en sträcka väsentligt mindre än fiberdia- metern.

Av fig. 8 framgår det att de andra ändarna av de optiska fibrerna 68 är uppburna vid indikeringsenheten 28 i en huvudsakligen upprättstáende pelare i en konsol eller liknande del 80. I andra utföringsformer kan ändarna hos fibrerna i índikeringsenheten 28 vara arrangerade på något annat sätt, emedan det är antalet fibrer som be- lyses, som åstadkommer indíkeringen av anfallsvinkeln.

Det vertikalt åtskilda arrangemanget är emellertid att föredra emedan det kan användas på ett fördelaktigt sätt för att åstadkomma en indikering av flygriktningen, såsom nedan i detalj skall beskrivas.

Under hänvisning till fig. 8 och 9 framgår det att fibrerna är anordnade på konsolen 80 i belysningsföljd såsom anges med fibernumrena i fig. 8, svarande mot 7908981 '-9 10 15 20 25 30 35 fibernumrena visade i fig. 9. När sålunda den främre kanten 74 hos avskärmningsplattan svängs från linjen 78 till linjen 76 i fíg. 9 fortskrider belysningen av fibrerna vertikalt upp efter konsolen 80, i följd belysande fibrerna 1 till 41. - ' Av fig. 6 och 7 framgår det att konsolen 80 är in- ställbart uppburen vid en ände på en långsträckt arm 82, som uppbär en siktanordning 84 vid den motsatta änden{ Armen 82 är uppburen av den övre änden till en upprätt- stående kuggstång 86, vilken inställbart är rörlig längs en hylsa 88 med hjälp av ett kugghjul 90, vars vridning åstadkommes av en handratt 92. Hylsan 88 är med bultar 94 och 96 förbundna med ett V~format stag 98, avsett att fastsättas fixerat på brädan 100 (fig. 2) i flygplanets förarhytt 16. Av fig. 6 skall det underförstås att den axíella inställningen av konsolen 80 relativt armen 82 och ledförbindningarna vid 109 och 94 skall fixeras vid installeringen, så att konsolen 80, armen 82 och kugg- stången 86 endast är inställbara som en enhet i vertikal riktning med hjälp av kugghjulet och handratten 92, I Vid installeringen inställs konsolen 80 i längd- led i förhållande till siktanordningen 84, så att skillnaden i vinkel mellan liníerna från síktanordningen 84 till den översta och nedersta fibern hos konsolen är lika med tio grader, svarande mot tio graders sprid- ningen av fibrerna, som visas i fíg. 9. Ledförbindningarna 102 och 94 inställs så att siktlinjen från síktanord- ningen 84 genom den översta fibern 40 svarar mot rikt- ningen för flygplanets 10 planflykt.

Indikeringsenheten 28 är så utformad att den för piloten framlägger en siktlinje svarande mot den verkliga flygríktningen oberoende av lutningen eller anfalls- vinkeln hos flygplanet. I luften finns ju ej några träd, byggnader eller liknande tillräckligt nära att användas som referenspunkter för att bedöma flygriktningen, så 10 15 20 25 30 1908931-9 att den enda referensen är flygplanet, vilket kan peka i en riktning helt skild från flygriktningen.

Det är indikeringsenheten 28 enligt föreliggande uppfinning som åstadkommer en effektiv referens för att bestämma flygriktningen. Det framgår att när en gång siktanordningen 84 vertikalt är inställd för att bekvämt passa piloten i fråga, fixeras siktanordningen relativt flygplanet. Höjden hos pelaren av belysta fibrer i konsolen 80 varierar emellertid med anfallsvinkeln.

Hänvisande till fig. 1, en minskning av anfallsvinkeln medför en moturs vridning av vindfenan 46 och avskärm- ningsorganet 48 så att avskärmningsplattan 58 svängs uppåt exponerande flera fibrer för ljuskällan 64 (fig. 5).

På grund av det på förhand bestämda arrangemanget av fibrer, som ovan berörts, medför svängrörelsen hos av- skärmningsanordningen som svar på en minskande anfalls- vinkel att fibrerna belyses fortskridande vertikalt upp- efter konsolen 80. I motsats härtill medför vridrörelse av avskärmningsanordningen som svar på en ökande anfalls- vinkel att fibrerna avskärmas fortskridande vertikalt I ned efter konsolen 80, minskande höjden av den belysta pelaren. Som ett resultat svarar därmed siktlinjen mellan siktanordningen 84 och den översta belysta fíbern mot den verkliga flygriktningen för flygplanet.

Indikeringsanordningen 24 för anfallsvinkeln enligt föreliggande uppfinning ger piloten de tvâ huvudinforma- tíonerna som behövs för en riktig och säker visuell land- ning, nämligen indikering av anfallsvinkeln för att hälla korrekt hastighet och indikering av flygriktníngen för att säkerställa att han sjunker längs den riktiga flyg- banan för att flygplanet skall sätta sig på den rätta punkten av landningsbanan. Det har sålunda här beskrivits en indikeríngsanordning för anfallsvinkeln, vilken anord- ning uppfyller åtminstone samtliga fastställda ändamål.

Claims (15)

1. 7908981-9 m Patentkrav 1. Förfarande för indikering av den aktuella anfallsvínkeln hos ett flygplan med förarutrymme, under planets rörelse genom luften, k ä n n e t e c k n a t av att flygplanets anfallsvínkel uppmäts på utsidan av flygplanet, att organ inrättas rörliga i för- hållande till förändringar av anfallsvínkeln uppmätt på utsidan av flygplanet, att flygplanets anfallsvinkel visuellt projiceras i förarutrymmet i ett indikeringsorgan (80), och att siktning utföres genom ett síktorgan (84) och índikeringsorganet (80) för att upprätta en siktlinje svarande mot den aktuella flygriktningen för flygplanet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ett ljusavskärmningsorgan (48) inrättas rörligt relativt förändringarna av anfallsvínkeln uppmätt på utsidan av flygplanet och att långsträckta optiska fibrer (68) leds från området för ljusavskärmningsorganet (48) till kontrollstället, varvid en ljuskälla (64) intill ljusavskärmníngs- organet (48) inrättas så att detta (48) kommer att avskärma eller till- lâta passage av ljus från ljuskällan (64) till de optiska fibrernas (68) ändar intill ljusavskärmningsorganet (48) som svar på anfalls- vínkelns uppmätning, och varvid storleken hos anfallsvínkeln kan visuellt observeras från de belysta ändarna av de optiska fibrerna (68) intill kontrollstället. 8 5.

Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att de optiska fibrerna (68) anordnas i ett på förhand bestämt mönster för att i följd upplysas som svar på ljusavskärmningsorganets (48) rörelse.

4. Pörfarande enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att de optiska fibrerna (68) uppbäres vid kontrollstället och anordnas i en vertikal belysningsföljd. '

S. Anordning för indikering av den aktuella anfallsvínkeln hos ett flygplan (10) med kropp (12) och förarutrymme (16), innefattande ett av luften utanför flygplanskroppen påverkat organ (46) känsligt för flygplanets anfallsvinkel under planets rörelse genom luften, ett synligt indikeríngsorgan (80) inbegripande ett flertal vertikalt åtskilda lysorgan (68) i förarutrymmet, organ förbindande det av luften påverkade organet (46) med det synliga indikeringsorganet (80), varvid förändringar av anfallsvínkeln hos flygplanet, som rör sig genom luften, visuellt kan observeras på indikeringsorganet, k ä n- n e t e c k n a d av en siktanordníng (84) í förarutrymmet anordnad i förhållande till indikeringsorganet (80) så, att en siktlinje kan upprättas genom siktanordningen (84) och lysorganen (68) hos índíkerings- organet (80), varvid siktlinjen svarar mot den aktuella anfallsvínkeln “ ?9os9a1 9 hos flygplanet.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att síktanordníngen (84) och indikeringsorganet (80) är tillsammans vertíkal1 inställbara för att hålla den varierande siktlinjen i pílotens ögonhöjd.

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av ett vertikalt inställbart stöd (86, 88, 98) på vilket både siktanord- ningen (84) och indíkeringsorganet (80) är anordnade.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7, k ä n n e t e c k n a d av att organen, förbindande det av luften påverkade organet (46) med det synliga indikeringsorganet (80), består av en ljuskälla (64) montera: i flygplanet, ett antal optiska fibrer (68) vardera med en ände inrättad att exponeras för ljuskällan (64), ett ljusavskärmningsorgan (48) upp- buret av flygplanet för att röra sig mellan ljuskällan och nämnda ena ändar av de optiska fibrerna (68) för att förändra antalet av optiska fibrer (68) som exponeras för ljuskällan (64), medel (44) förbindande ljusavskärmningsorganet (48) med det luftpâverkade organet (46) så att läget hos ljusavskärmningsorganet (48) mellan ljuskälla och de optiska fibrerna (68) svarar mot vridläget hos det luftpåverkade organet (46), varvid motsatta ändar av de optiska fibrerna är visuellt förbundna med índikeringsorganet (80).

9. Anordning enligt krav 8, k ä nwn e t e c k n a d av att indikeringsorganet (80) innefattar en bärdel, varvid de optiska fibrernas (68) andra ändar är i förhållande till varandra vertikalt anordnade på bärdelen.

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att de optiska fibrernas (68) andra ändar är anordnade så, att när ljusavskärmningsorganet (48) svänger som svar på en förändring av anfallsvinkeln, fortskrider belysningen av de andra ändarna hos de optiska fibrerna vertikalt i förhållande till bärdelen.

11. Anordning enligt något av kraven 5-10, k ä n n e t e c k- n a d av att siktanordníngen (84) är anordnad fixerad í förhållande till índikeringsorganet (80).

12. Anordning enligt något av kraven 8~11, k ä n n e t e c k- n a d av att ljuskällan (64), de optiska fibrerna (68) och ljusav- skärmníngsorganet (48) är anordnade inuti flygplanet, varvid medlen (44) förbindande ljusavskärmningsorganet med det luftpåverkade organet sträcker sig från detta (46) utanför flygplanet till ljusavskärmnings- organet (48) inuti flygplanet. ,

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n'e t e c k n a d av att ljusavskärmningsorganet (48) är uppburet för vridrörelse tillsammans med det luftpåverkade organet (46) omkring samma axel. 'kanssa-s f R

14. Anordning enligt krav l3, k ä n n e t e c k n a d av att en motvikt (50) är fastsatt vid axeln på ett ställe inuti flygplanet för att avlasta det luftpåverkade organet (46) från gravitationskrafter påverkande organets vridläge.

15. Anordning enligt krav 13 eller 14, k äan n e t-e crk n a d av att nämnda ena ändar av de optiska fibrerna (68) är anordnade i ett på förhand bestämt mönster i radiellt åtskilda rader relativt axeln med fibrerna (68) i varje rad i omkretsriktningen förskjutna relativt fibrerna i intilliggande rader, för-att i följd belysas som svar på vrídrörelsen hos det ljusavskärmande organet (48).