SE452059B - Viktmetningssystem jemte ett forfarande for att meta vikten av en flygmaskin som har ett landningsstell och en roterande vinge - Google Patents

Description

ÅÛ 452 059 2 och den roterande vingen har en förutbestämd effektiv skivyta, en anordning för att alstra en angivelse av luftströmtrycket, som åstadkommas av den roterande vingen, med användning av en tryeksensor; ett minne för att lagra en angivelse av den effektiva skivytan; en anordning, som är kopplad till trycksensorn och minnet, för att alstra en angivelse av lyftkraften med hjälp av luftströmtrycket och den effektiva skivytan; och en dator, som är kopplad till accelerometern och till anordningen för att alstra en angivelse av lyft- kraften, för att beräkna flygmaskinens totala vikt med hjälp av lasten som uppbära av landningsstället och den roterande vingen. Även ett förfarande för viktmätning angives, varvid den totala vikten som avkännes av landningshjulaccelerometrarna adderas till lyftkraften för att erhålla en angivelse på helikopterns totala vikt. Viktmätningssystemet enligt föreliggande uppfinning åstadkommer en noggrann angivelse av flygpla- nets belastning oberoende av snedställning eller lutning av marken på vilken flygplanet vilar.

Kortfattad beskrivning av rítningarna Fig 1 är en perspektivvy över en helikopter i samband med en del av helikopterns viktmätningssystem enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 är en schematisk vy över det västra landningshjulet som visas i fig 1. Fig 3 är ett blockschema över helikopterviktmätningssystemet enligt föreliggande uppfin- m“ ning. ' Beskrivning av den föredragna utföringsformen Under hänvisning till fig 1 visas där en helikopter 10 med en roterande vinge 12, som alstrar en lyftkraft när den roterar. Helikoptern 10 innefattar också ett noshjul 14 och högra och vänstra huvudlandningshjul 16, 18. Den totala vikten hos helikoptern 10 när ingen dragkraft utvecklas av de roteran- de vingarna 12, är lika med den totala vikten som uppbäres av de tre land- ningshjulen 14, 16 och 18. När emellertid de roterande vingarna 12 utvecklar en lyftkraft, dvs när helikoptern svävar, är den totala vikten hos flygplanet inte längre lika med summan av vikterna som uppbäres medelst landningshjulen.

Vid detta tillfälle erhålles den totala vikten med följande ekvation: WT : VNG + WRG + WLG + L (1) där NT är lika med den totala vikten, WNG är lika med den vikt som upp- bäres av noshjulet 14, WRG är den vikt som uppbäres av det högra huvudland- ningshjulet 16, WLG är den vikt som uppbäres av det vänstra huvudlandnings- hjulet 18 och L är den lyftkraft som erhålles medelst helikopterns roterande vinge 12.

Vikten som uppbäres av varje landningshjul 14, 16, 18 kan bestämmas med den 40 452 059 apparat som beskrives i den amerikanska patentskriften US-A-4 312 042, till vilken hänvisas. En kortfattad beskrivning av detta system följer nedan och det inses att en mer detaljerad beskrivning finns tillgänglig i ovannämnda patentskrift.

Vikten eller belastningen som uppbäres av varje landningshjul 14, 16, 18 be- stämmes genom avkänning av storleken av utböjningen eller böjningen i ett vikt- bärande konstruktionselement, exempelvis en axel hos landningshjulet. Böjnings- vinkeln hos detta konstruktionselement är proportionell mot vikten eller kraften på detta element. Under hänvisning speciellt till den schematiska vyn av det vänstra huvudlandningshjulet 18 som visas i fig 2, visas en axel 20 med en överdriven böj- ning för att visa inverkan av belastning på detta. Ett tröghetsreferensplan anges med en horisontell Streckad linje 21. Böjvinkeln hos axeln motsvaras av referens- vinklarna 91 och 02.

Ett par accelerometrar 24, 26 är monterade i axeln 20 vid dess motsatta ändar för att avkänna vinklarna 01 och G2. Vinklarna G1 och 02 innefattar i sin tur föl- jande komponenter: 91 GB * Gu * 9/11 (2) 2 -GB + GL2 + GAZ (3) 9 ll I ovanstående ekvationer är GB vinkeln hos axeln förorsakad av lutningen av marken på vilken helikoptern vilar. GL, och OLZ är balkböjningsvinklarna förorsakade av en belastning. GA, och GAZ är felihriktning av sensoraxlarna och förspänningstermer.

Vikten som uppbäres av axeln 20 erhålles medelst följande formel: WA = K(OL1 + GL2) (4) Av det ovanstående framgår att vikten på axeln är proportionell mot 9L-kompo- nenterna hos de totala mätta vinklarna 61 och 62. K är en skalfaktor som beror pa axelns geometri och styrka och vanligen är en empiriskt känd kvantitet. För att erhålla den totala vikten som uppbäres av axeln 20 summeras utgângssignalerna från accelerometrarna 24, 26 medelst en dator 28 såsom visas i fig 3, varvid datorn också lagrar faktorn K i minnet 29 och multiplicerar den med summan av vinklarna 61 och 62. Den resulterande storheten är oberoende av vinkelkomponenten GB och så- ledes är den beräknade vikten oavhängig av lutningen av marken, på vilken heli- koptern vilar. Vidare uppmätes vinkeltermerna GA och beräknas under automatisk nollställning av systemet och inverkar således inte på beräkningarna. Sanmanfatt- ningsvis åstadkommer summering av utgângssignalerna av accelerometrarna 24, 26 en angivelse av belastningen som uppbäres av axeln 20.

Såsom speciellt framgår ur fig 3 kopplas utgångssignalerna från acceleromet- rarna 30, 32 belägna i axeln hos noshjulet 14 och accelerometrarna 34, 36 belägna i axeln i det högra huvudlandningshjulet 16 till datorn 28. Datorn 28 beräknar vikten på varje landningshjul 14, 16, 18 och adderar de tre axelvikterna för att alstra en angivelse av den totala helikoptervikten som uppbäres av landningshjulen. 40 452 059 4 Datorn 28 erhåller också en indikation på den lyftkraft som utövas av de ro- terande vingarna 12 från trycksensorer 30, 32, belägna vid fören och aktern såsom närmare framgår ur fig 1. Var och en av trycksensorerna 30, 32 är belägna på he- likopterns 10 kropp 33 under de roterande vingarna 12. I den föredragna utförings- formen är trycksensorerna 30, 32 pitot-rör, som avkänner skillnaden mellan det dynamiska lufttrycket och det statiska lufttrycket för att alstra en angivelse på helikoptervingtrycket betecknat PTS, förorsakat av rörelsen av de roterande vingarna 12.

Lyftkraften L som alstras av de roterande vingarna 12 bestämmes enligt ekva- tionen: L = qCcLsP (5) där qc är det dynamiska trycket, CL är lyftkraftskoefficienten och SP.är den effektiva skivytan för de roterande vingarna.

Lyftkoefficienten CL är proportionell mot det totala trycket betecknat P Med andra ord: T.

CL = KOPT (6) där KD är en konstant, som bestämmes empiriskt för varje typ av helikopter vid vilken systemet används.

Det totala trycket PT erhålles medelst följande ekvation: PTS - P qc TD (7) där PTD är den fria strömmens totala tryck, som uppträder såsom ett resultat av en rörelse av en helikopter i luft.

Genom insättning av ekvationerna (7) och (6) i ekvation (5) L = Ko (PTS ' Pin) SP (8) Eftersom viktmätningssystemet är avsett att fungera endast vid de tidspunkter när helikoptern är stationär på marken och under ett tillstånd av partiell eller full svävning, kommer termen PTD som representerar den fria strömningens totala tryck att vara lika med noll. Således blir ekvationen för den totala lyftkraften: L = KÛPTSSP (9) Den effektiva skivytan SP för de roterande vingarna 12 beräknas för den speciella typ av flygplan vid vilket viktmätningssystemet används och lagras med konstanten KD i minnet 29 hos datorn 28. Den effektiva skivytan är lika med: sp = 1/41f(p12 - D22) där D1 är den yttre diametern och D2 är den inre diametern för den användbara ytan hos de roterande vingarna.

I praktiken bestämmes trycket från helikoptervingluftströmmen medelst ett medelvärde av utgängssignalerna från trycksensorerna 30, 32. Med andra ord adderas utgångssignalerna från trycksensorerna 30, 32 betecknade med PTS1 och P erhålles följande: -I-Sz Samt 452 059 delas med två av datorn 28 för att erhålla medelvärdet av dessa, varvid detta medel- värde insättes i ekvation (9). Datorn 28 löser därefter ekvation (9) för att beräkna den totala lyftkraften som utvecklas av de roterande vingarna 12.

En átergivningsanordning 36 belägen i helikoptern 10 kan anslutas till och styras av datorn 28 för att alstra en visuell eller annan indikation på belast- ningen av helikoptern för en pilot i flygplanet.

Genom medelvärdesbildning av utgångssignalerna från trycksensorerna 30, 32 är värdet på lyftkraften som beräknas av datorn 28 huvudsakligen oberoende av lut- ningen hos de roterande vingarna 12 och lutningen av marken på vilken helikoptern vilar. Vidare är den beräknade lyftkraften huvudsakligen oberoende av aero- dynamiska förluster och mekaniska transmissionseffektförluster.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 40 452 059 PATENTKRAV

1. Viktmätningssystem för en flygmaskin (10), som har ett landnings- ställ (14, 16, 18) och en roterande vinge (12) För att utöva en lyftkraft, varvid landningsstället har åtminstone en accelerometer (24, 26) monterad därpå för att ge en angivelse av lasten som uppbäres av landningsstället, och den roterande vingen har en förutbestämd effektiv skivyta, k ä n n e - t e c k n a t av en anordning för att alstra en angivelse av luftström- trycket, som åstadkommas av den roterande vingen, med användning av en trycksensor (30, 32); ett minne (29) för att lagra en angivelse av den effektiva skivytan; en anordning, som är kopplad till trycksensorn (30, 32) och minnet (29), för att alstra en angívelse av lyftkraften med hjälp av luftströmtrycket och den effektiva skivytan; och en dator (28), som är kopplad till accelerometern och till anordningen för att alstra en angivelse av lyftkraften, för att beräkna flygmaskinens (10) totala vikt med hjälp av lasten som uppbära av landningsstället (14, 16, 18) och den roterande vingen (12).

2. Viktmätningssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att datorn (28) beräknar lyftkraften utvecklad av den roterande vingen (12) ?« enligt ekvationen: L : KÜPTSSP där L är lyftkraften, PTS är luftströmtrycket, SP är den effektiva skivytan och KO är en konstant.

3. Viktmätningssystem enligt krav 2, k ä n nte t e c k n a t av att trycksensorn (30, 32) består av ett pitotrör.

4. Viktmätningssystem enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att trycksensorn (30, 32) innefattar första och andra pitotrör anordnade under den roterande vingen (12), varvid varje pitotrör ger en utgångssignal, och av en anordning för att medelvärdesbilda utgångssignalerna från pitotrören för att alstra angivelsen av luftströmtrycket.

5. Viktmätningssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av en till datorn (28) kopplad visuell återgivningsanordning (36) för flygmaskinens totala vikt.

6. Förfarande för att mäta vikten av en flygmaskin, som har ett land- ningsställ (14, 16, 18) och en roterande vinge (12) för att utveckla lyft- kraft, varvid landningsstället har åtminstone en accelerometer (24, 26) monterad därpå för att ge en utsignal motsvarande lasten som uppbära av 10 15 20 25 30 35 40 452 059 7 landningsstället och den roterande Vingen har en förutbestämd effektiv skivyta, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar stegen: att alstra en angivelse av luftströmtryoket som utvecklas av den roterande vingen med användning av en trycksensor (30, 32); att i ett minne (29) lagra en angivelse av den effektiva skívytan; att alstra en angivelse av lyftkraften med hjälp av nämnda luftströmtryck såsom det bestäms av trycksensorn (30, 32) och den effektiva skivytan såsom den är lagrad i minnet (29); och att beräkna den totala vikten som uppbärs av landningsstället (14, 16, 18) och den roterande víngen (12) genom att använda utgångssignalen från aocelerometern (24, 26) och lyftkraften utvecklad av den roterande vingen (12). išw;