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Mechanisch-hydraulische Steuerhilfe für überwiegend nach dem Beschleunigungsverfahren
gesteuerte Fluggeräte, insbesondere für schubstrahlgesteuerte Vertikalstartflugzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanischhydraulische Steuerhilfe für überwiegend
nach dem Beschleunigungsverfahren gesteuerte Fluggeräte, insbesondere für schubstrahlgesteuerte
Vertikalstartflugzeuge.
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Bei den hier in Betracht zu ziehenden Fluggeräten, insbesondere bei
Vertikalstartftugzeugen, erfolgt bekanntlich das Steuern zumindest im: der Startphase
oder in der übergangsphase vom Schwebe- oder Vertikalflug zum Horizontalflug und
umgekehrt allein. durch Schubänderung der Strahltriebwerke. Hierbei verhalten sich
derartige Fluggeräte wie träge Massen, auf die praktisch keine Luftkräfte wirken.
Die Schubänderung entspricht einer sogenannten reinen Beschleunigungssteuerung mit
derart kurzen Reaktion reiten, daß ein Pilot ohne weitere Hilfsmittel nicht in der
Lage ist, ein derartiges Fluggerät in den angeführten Flugphasen von Hand um mehr
als eine Achse zu steuern.
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Um nämlich direkt beschleunigungsabhängig steuern zu können, müßte
der Pilot eines derartigen. Fluggerätes die Fertigkeit besitzen, eineu. Steuerimpuls
kurzzeitig so zu vergrößern und sogleich wieder differenzierend so zu verkleinern,
daß der zeitliche Verlauf des Steuerimpulses am Stellglied dem durch die Bestimmungsgrößen
des Vertikals.tartfluggerätes festliegenden Verlauf des Steuerimpulses zumindest
annähernd. entspricht. Derartige Steuervorgänge, wie sie beispielsweise zur Korrektur
von Schwerpunktsbewegungen oder Lageänderungen eines Vertikalstartfluggerätes, insbesondere
beim gleichzeitigem. Auftreten dieser Erscheinungen mehrachsig überlagert erforderlich
sind, bedingen eine sicherheitsgefährdende Überforderung des Piloten. Hinzu kommt,
daß auch das Reaktionsvermögen eines geübten Piloten in der Regel zu gering ist,
um mit ausreichender Sicherheit etwaige infolge Triebwerksunregelmäßigkeiten oder
Böen auftretende Störungen rechtzeitig durch Gegensteuerimpulse ausgleichen zu können.
Derartige Fluggeräte können somit durch direkte Einwirkung des Piloten auf die Stellglieder
ohne Vermittlung geeigneter Steuerhilfsmittel nicht im der gewünschten Fluglage
gehalten werden.
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Aus diesen Gründen finden bei Vertikalstartfluggeräten Flugregler
verschiedenster Bauarten Verwendung, welche jeweils die über Impulsgeber oder durch
den Piloten über mechanische Betätigungsorgane gesehwindigkeits.- oder lageabhängig
eingegebenen Eingangswerte der Steuerimpulse auf elektronisch-hydraulischem Wege
in entsprechende beschleunigungsabhängige Ausgangswerte umwandeln. Auch sind sogenannte
Sahwebeflugregler bekannt, welche ein Vertikalstartfluggerät jeweils selbsttätig
in seiner augenblicklichen Fluglage halten, also in seinen sechs Freiheitsgraden
beeinflussen.
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Diese bekannten Flugregler bestehen im wesentlichen aus einem elektronischen
und einem. hydraulischen: Teil. Im ersteren erfolgt die Umwandlung des Eingangswertes
in einen elektrischem. Ausgangswert mit einer den Erfordernissen eines hydraulischem
Servoventils angepaßten Ausgangsleistung. Im zweiten Teil wird der Ausgangswert
hydraulisch entsprechend den am Stellglied erforderlichen Leistungen verstärkt.
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Eine derartige Wirkungsweise der Flugregler erfordert beim heutigen
Stand der Technik einen relativ verwickelten Aufbau. So hat es sich gezeigt, daß
die insbesondere bei Vertikals.tartflugzeugen bestehenden Sicherheitsforderungen
mit den heute zur Verfügung stehenden Mitteln. nur bedingt erfüllt werden können,
da die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der bekannten Flugregler - vor allem
im: elektronischen Teil - noch manche Probleme offenlassen. Bei Vertikalstartfluggeräten
kann. aber der Ausfall des, Flugreglers innerhalb weniger Sekunden den Absturz zur
Folge haben.
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Um hier vorzubeugen, benutzt man; bekanntlich in der Luftfahrtelektronik
das sogenannte Fail Safe-
Prinzip (Ausfall-Sicherhteit). Hierbei
wird beim Auftreten eines Fehlers in einer elektronischen Regeleinheit oder Regelkette
diese sofort durch eine zweite, in Reserve stehende Regelkette ersetzt. Auch sind
spezielle Reglersysteme mit jeweils zwei oder drei Regelketten sowie einer =toinatisohen
Erk.ung und Abschaltung der schadhaften Regelkette bekannt. Neuerdings wurden auch
bereits Regjersysteme mit jeweils vier Regelketten vxgeschlagen. Der Aufwand. für
derartige Flugregler ist beträchtlich, besonders wenn sie in sämtlichen Achsen des
Flugzeuges mehrkamalig arbeiten.
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Auch mit derartigen Reglersystemen kann keine 1000/ige Zuverlässigkeit
erreicht werden, da sie nur so lange wirksam !;lud, wie das elektrische Bordnetz
arbeitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerhilfe zu salbaffcar,
mit deren. Hilfe der Pilot ein Vertikalstaxrtfuggerät auch bei einer Störurig des
Flugmeers txW 'beq Ausfall des elektrischen Bordnetzes von Hand geschwindigkeitsabhängig
um mindestens eine Achse steuern kann.
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Nach der Erfindung wird die Lösung dieser Aufgabe dadurch erreicht,
daß zum Zwecke der überfuhhnmg von geschwindigkeitsabhängigen Steuerimpulseu in.
beschleunigungsabhängige Steuerimpulse eine an sich bekannte Hebelkette und ein
ebenfalls an. sich bekanntes DüsoerPrallplatte-Steuersystem gekoppelt sind derart,
daß beim Einleiten eis Steuerimpulses ein Eingangswert proportional der übersetzung
der Hebelkette mechanisch in einen größeren Wert übergeführt und dieser vergrößerte
Wert mit vorbestimmtem: Zeitverzug hydraulisch auf einen Ausgang#;wes t rückgeführt
wird, der proportional zum Eingangswert und kleiner als dieser ist.
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Zwar ist es in, der Regeltechnik bekannt, einen Steuerimpuls zu vergrößern
und dann mit Hilfe eines Feder-Kolbendämpfers rückzuführen. Eine derartige
Rückführung ist aber für Vertikalstartfluggesäte unbrauchbar, da dar Proportifehlt
und die Rückfühnung immer wieder nahe Null zurückgeht. Stetig anstehende Störgrößen,
wie sie sich beispielsweise aus Baufehlern in der Flugzeugkonstruktion, aus Vertrimmungen
infolge Gewichtsverlagerungen oder aus sonstigee'3°törmrten ergeben, können mit
den genannten Regerichiungen nkht ausgesteuert werden. Auch besteht bei in Rege
mit dem Steuergestänge geschalteten Feder-Kofbendämpfern die Gefahr, daß das Steuergefühl
am Steuerknüppel durch die Feder sehr beeinträchtigt wird. Vor allem lassen sich
bei Verwendung einer Feder als Dämpfungsglied wegen dar unterredlich auftretenden
Reibung im Kolbendämpfer und an den Gestängemassen die Zeitkonstanten der Rückftihrung
nicht .genau einhalten.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Hebellette
der Steuerhilfe aus einem ersten und einem zweiten Hebel sowie einer diese Hebel
gelenkig verbindenden Stange. Die Hebelkette ist ins Schnelle übergetzt. Der zweite
Hebel weist eben gehäusefesten Drehpunkt auf, der als Festpunk der Steuerhilfe ausgebildet
ist. Die Kopplang des mechanischen Teiles der Steuerhilfe mit dem hydraulischen
Teil der erfolgt hierbei allein über den ersten. Hebel.
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Der hydraulische Teil der Steuerhilfe weist eine i Pralllgactte auf,
die zwei Men zugeordnet ist, welche jeweils mit einem Arbeitsraum für einen Steuerkolben
sowie Uber'aine Einlaßdrassei mit einer gemeinsamen Druckquelle verbunden sind.
Eine gemeinsame Drucksenke ist den Düsen nachgeschaltet.
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Um die bei DüserPraliplatte-Steuersystemen bekannt kleinen Wege der
Prellplatten zu erzielen, erfolgt nach der Erfindung die Kopplung des mechanischen
Teiles der Steuerhilfe mit dem hydraulischen Teil der Steuerhilfe vorzugsweise dadurch,
daß das Düse-Prallplatte-Steuersystem eingangsseitig über eine an der Prellplatte
angelenkte Steuerstange, ein Gelenkstück und eine über eine Kurbel mit einem gehäusefesten
Drehpunkt angelenkte Koppelstange und über einen Koppelpunkt mit dem längeren Arm
des ersten Hebels und ausgangsseitig über eine Kolbenstange des Steuerkolbens mit
dem Drehpunkt des ersten Hebels der Hebelkette verbunden ist.
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Die Kopplung des mechanischen Teils der Steuerhilfe mit dem hydraulischen
Teil der Steuerhilfe ist nach der Erfindung so ausgelegt, daß nach Beendigung der
hydraulischen Rückführung am Stellglied ein Ausgangswert wirksam ist, der proportional
zum Eingangswert des Steuerimpulses -und kleiner als dieser ist. Ohne diesen in
Abhängigkeit der SteuerknüppeIstellung verbleibenden Proportionalteil des Steuerimpulses
ist bekanntlich eine Schubstrahlsteuerung nicht oder zumindest nur bedingt möglich.
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Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich insbesondere auf die
Ausbildung der eingangsseitigen Kopplung des mechanischen Teiles der Steuerhilfe
mit dem hydraulischen Teil der Steuerhilfe.
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So wird nach der Erfindung eine weitere Vereinfachung des eingangsseitigen
Koppe-lgestänges, vor allem hinsichtlich der Anforderungen an die Gelenkpunkte dadurch
erreicht, daß die Prellplatte gegenüber gehäusefesten Düsen. in einer Führung verschiebbar
angeordnet und zumindest teilweise nach Art eines gleichschenkeligen, spitzwinkeligen
Prismas ausgebildet ist. Die Basis des Prismas erstreckt sich hierbei in Richtung
der Verschiebung der Prellplatte. Den Schenkelflächen des Prismas ist jeweils eine
Düse, vorzugsweise senkrecht, zugeordnet.
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Durch Wahl eines geeigneten Winkels zwischen Basis und Schenkel der
prismenförmig ausgebildeten Prellplatte iäßt sich der zur Spaltänderung an den Düsen
erforderliche Weg der Prellplatte entsprechend vergrößern, so daß bei einer derartigen
Einrichtung bereits mit einfachen Hebel- und Gelenkanordnungen die erforderliche
mechanische Untersetzung des Koppelgestänges erzielbar ist.
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Fernes ist nach einer Weiterbildung dieser prisrnenförmigen Prellplatte
nach der Erfindung vorgesehen, daß die Prellplatte mittels unter Vorspannung stehender
Federn spielfrei und mittels Wälzkörper nahezu reibungsfrei in der Führung gelagert
ist.
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Eine weitere Möglichkeit zur Vereinfachung der mechanischen Untersetzung
zwischen Koppelgestänge und Prellplatte ist nach der Erfindung dadurch gegeben,
daß die Prellplatte als Biegefeder ausgebildet und an ihrem einen Ende oder mittig
starr eingespannt ist. übersteigt bei einer derartigen Anordnung die durch die Wegänderung
des Koppelgestänges hervorgerufene Wegänderung der Prellplatte die zwischen dieser
und der Düse bestehende Spaltgröße, so kann sich die als Biegefeder ausgebildete
Prellplatte unter der Wirkung des Koppelgestänges verformen und so die überschüssige
Wegänderung aufnehmen. Auf diese Weise können mit einfachen Mitteln relativ große
übersteuerungs:impulse aufgenommen werden, ohne daß das Steuersystem selbst beeinträchtigt
wird.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Kopplung nach der
Erfindung sind zwischen der Prellplatte und der Koppelstange und/oder zwischen der
Prellplatte und gehäusefesten Punkten elastische Zwischenglieder angordnet. Die
elastischen Zwischenglieder und die Prellplatte wirken hierbei wie hintereinander
und/oder parallel geschaltete Federn und arbeiten nach dem sogenannten Kräftevergleich.
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Außerdem ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die der Prellplatte
zugeordneten Düsen und/oder zumindest ein Teil der elastischen Zwischeugliedereinzeln
oder gemeinsam justierbar sind.
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Die Steuerhilfe nach der Erfindung erfüllt somit die gestellten Aufgaben
mit einfachen mechanischen und hydraulischen Mitteln, ahne daß ein elektronischer
Teil erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil isx, daß sie praktisch an jeder beliebigen.
Stelle eines üblicherweise zur Triebwerkregelung benützten Steuergestänges in dieses
-eingesetzt werden kann. Auch spielt es keine Rolle, ob das. Steuergestänge mit
einem bekanntem automatischen oder halbautomatischen Flugregler elektrisch und/oder
mechanisch gekoppelt ist bzw. ob die Steuerhilfe einachsig oder mehrachsig verwendet
wird.
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Darüber hinaus bietet die Steuerhilfe nach der Erfindung noch de Vorteil,
daß der Nullpunkt des hydraulischen Steuersystems durch Änderung .der an den Düsen
wirksamem: Drosselspalte justiert werden kann. Auch die Zeitkonstante des hydraulischen
Steuersystems läßt sich auf diese Weise oder auch durch Ändern des Druckes bzw.
des Durchsatzes, des Druckmittels bee#i#nflussen.
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Nach einer Weiterbildung der Steuerhilfe nach der Erfindung ist zum
Zwecke einer vollständigen oder teilweisen Sperrung vom vom Stellglied auf die Hebelkette
rückwirkenden Kräften in der Hebelkette eine Rückwirkungssperre vorgesehen. Demnach
leitet das Steuergestänge alle vom Steuerknüppel ausgehenden Steuerimpulse an das
Stellglied weiter. Eine Rückwirkung auf den Steuerknüppel und damit eine Beeinträchtigung
des Steuergefühles, für den Piloten ist aber ausgeschlossen.
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Für den Sonderfall, daß die Steuerhilfe bei Ausfall der Bordhydraulik
als Notsteuerung gebraucht werden sollte, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
zum Zwecke der Vermeidung von sogenannten toten Steuerwegen eine selbsttätig bei
Druckausfall des Druckmittels wirksam werdende federbelastete Sperre für den Steuerkolben
in dessen Mittellage vorgesehen.
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Alles weitere über die Erfindung ergibt sich aus der Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Steuerhilfe
nach der Erfindung mehr oder weniger schematisch dargestellt sind. Es zeigt F i
g. 1 teilweise im Schnitt den Aufbau der Steuerhilfe nach der Erfindung mit einer
zusätzlichen Rückwirkungs.sperre für die Hebelkette und einer bei Druckausfall selbsttätig
wirksam werdenden Sperre für den hydraulischen Teil der Steuerhilfe, F i g. 2 den
qualitativen Bewegungsablauf der i Steuerhilfe nach F i g. 1 ohne Rückwirkungssperre
und Sperre für den hydraulischen Teil der Steuerhilfe, F i g. 3 den qualitativen
Verlauf eines. Steuerimpulses in einem Weg-Zeit-Diagramm entsprechend dem Bewegungsablauf
der Steuerhilfe nach F i g. 2, F i g. 4 ausschnittsweise eine bevorzugte Ausbildung
des hydraulischen Teiles der Steuerhilfe mit im Längsschnitt prismanförmig ausgebildeter
Prellplatte. und F i g. 5 ausschnittsweise eine weitere Ausbildung des hydraulischen
Teiles der Steuerhilfe, wobei daie Prellplatte als mittig eingespannte Biegefeder
rausgebildet ist.
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Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, setzt sich die Steuerhilfe
aus einem mechanischen und einem hydraulischen Teil zusammen. Ein erster Hebel 1
bildet mit einem zweitem Hebel 2 und einer dieser Hebel über Gelenkpunkte 11 und
12 verbindenden Stange 3 eine Hebelkette. Der erste Hebel weist einen Drehpunkt
10 auf, der gleichzeitig als Koppelpunkt mit der Ausgangsseite des noch zu beschreibenden
hydraulischen Teiles der Steuerhilfe dient. Der zweite Hebel ist in einem gehäusefesten
Drehpunkt 13 gelagert. Die Drehpunkte 10 und 13 sind so. angeordnet, daß sich aus
den wirksamen Hebellängen eine übersetzung der Hebelkette bzw. des mechanischen
Teiles der Steuerhilfe ins Schnelle ergibt, die der gewünschten Voreilcharakteristik
der Steuerhilfe entspricht. Die Hebelkette ist, wie in der Zeichnung durch Glieder
8 und 15 eines, zu einem Stellglied eines, nicht dargestellten Triebwerkregler führenden
Steuergestänges: angedeutet, an einer beliebigen Stelle über Gelenkpunkte 9 und
1.4 in dieses Steuergestänge eingesetzt.
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Der hydraulische Teil der Steuerhilfe ist im einem bordfesten Gehäuse
40 untergebracht. Er ewspricht seinem Aufbau nach einem zweiseitigen Drosselvexstärker.
Als Vozsteuerstufe findet eine mit einer mechanisch über eine Steuerstange 30 in
ihrer Stellung zwischen zwei gleichartigen. Düsen 32 und 33 beeinflußbare Prellplatte
31 Verwendung. Die Düsen 32 und, 33 sind über Arbeitsräume 34 und 3,5 für einen
doppelseitigen Steuerkolben 52 mit gleichwertigen Einlaßdrosseln.36 und 37 hydraulisch
verbunden. In der Zeichnung ist diese hydraulische Verbindung" ausgehend vom einer
,gemeinsamen Druckquelle 38, von der ein Drackmittelstrom stetig in Richtung auf
eine gemeinsame Drucksenke 39 strömt, durch Pfeile angedeutet. In der dargestellten
Null-Lage dieses sogenannten Düse-Prallplatte-Steuexsystems befinden sich Prellplatten
und Steuerkolben in Mittellage und im Gleichgewicht mit dem Druckmittel.
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Die Kopplung des hydraulischen Teiles, der Steuerhilfe mit dem mechanischen.
Teil der Steuerhilfe erfolgt eingangsseitig über- ein untersetzt ausgelegtes Koppelgestänge.
Am ersten Heben ist in einem Koppelpunkt 41 eine Koppelstange 42 raugelenkt, welche
übwr einen Gelenkpunkt 43 mit einer Kurbel 44 mit gehäusefestem Drehpunkt 45 und
über einen Gelenkpunkt 46, ein Gelenkstück 47 und einen weiteren Gelenkpunkt 48
mit der Steuerstange 30 verbunden ist.
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Ausgangsseitig ist der hydraulische Teil der Steuerhilfe über eine
Kolbenstange 51 des Steuerkolbens. 52 mit dem mechanischen Teil der Steuerhilfe
im Drehpunkt 10 des ersten Hebels 1 mittels eines Gelenkbolzens 49 rückgekoppelt,
der in Richtung der Kolbenstange 51 in einer Ausnehmung 50 einer mit dem Gehäuse
40 verbundenen zellenfesten Basis 55 zusätzlich geführt wird. Die Basis 55 dient
gleichzeitig als Widerlager 56 für den gehäusefesten Drehpunkt 13 des zweiten Hebels
2 und trägt einen Anschlag 57, bestehend aus zwei Schultern 58 und 59, welche mit
einem Stift 60 des zweiten Hebels in den jeweiligen Endlagen dieses Hebels wirksam
werden.
Wie in F i g. 1 angedeutet, ist in die Stange 3 der Hebelkette
eine sogenannte Rückwirkungssperre 4
eingesetzt, deren Gehäuse 5 über ein
Gelenkstück 6 zellenfest angelenkt ist.
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Diese Rückwirkungssperre bewirkt, daß vom Steuerknüppel ausgehende
Steuerimpulse ungehindert auf das Stellglied übertragen werden, während von dort
ausgehende Rückstellimpulse oder -kräfte sich auf den Steuerknüppel nicht auswirken
können.
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Ebenfalls auf der Basis 55 anordnet ist eine bei Druckausfall in,
Mittellage dies Steuerkolbens 52 wirksam werdende Sperre 20. In einem mit der Druckquelle
38 über eine Leitung 26 verbundenem Druckgehäuse 21 wird ein unter der Wirkung einer
Federe 22 stehender Kolben 23, der eine Kolbennase 24 aufweist, vom Druckmittel
außer Eingriff gehalten. Bei Druckausfall rastet die Kolbennase in eine Nut 25 der
Kolbenstange 51 ein.
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An Hand von F i g. 2 sei nunmehr die Wirkungsweise dear mechanisch-
hydraulischen Steuerhilfe beschrieben:.
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Beim Einleiten eines Steuerimpulses wird der erste Hebel 1 über das
Glied 8 des Steuergestänges um den Drehpunkt 10 aus seiner Lage
9-11 so lange im Uhrzeigersinn verdreht, bis er entsprechend der Impulsgabe
durch' den Piloten (vgl. F i g. 3, Kurve x) nach kurzem Zeitverzug die gestrichelt
eingezeichnete Stellung 9'-11` eingenommen hat. Proportional der Bewegung des Gelenkpunktes
11 in seine neue Lage 11' wird dabei der zweite Hebel 2 über die Stange 3 um den
zellenfesten Drehpunkt 13 verdreht, so daß er ans seiner Lage 12-14 in eine gestrichelt
eingezeichnete Stellung 12'-14' übergeführt wird. Die in F i g. 1 in der Stange
3 angedeutete Rückwirkungssperre 4 ist hierbei als starre Verbindung
wirksam. Da die wirksame Hebellänge 9--B des ersten Hebels gegenüber der Hebellänge
3033 sowie die Hebellänge 12:U des zweiten Hebels gegenüber der Hebellänge 3@34
jeweils kleiner ist, erfolgt eine übersetzung ins Schnelle, wie dies qualitativ
aus F i g. 3 der Kurve y-mechanisch zu entnehmen ist.
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Diese rein mechanische Impulsänderung wird hydraulisch überlagert.
Mit Einleitung der Lageänderung des ersten Hebels 1 ändert auch der eingangsseitige
Koppelpunkt 41 mit dem hydraulischen Teil der Steuerhilfe seine Lage, und demgemäß
wird die Koppelstange 42 aus ihrer Lage 41-43 in eine gestrichelt eingezeichnete
Stellung 41'-43' übergeführt. Entsprechend ändert sich die Lage der Kurbel
44 in eine Stellung 44' sowie die Lage 46-48 des Gelenkstückes
47 in eine Stellung 46'-48'. Hierbei wird die Steuerstange
30 um die Strecke 4$-4$' aus dem Gehäuse 40 herausgezogen und die
Prellplatte 31 aus ihrer Mittellage in eine gestrichelt eingezeichnete Stellung
näher an der Düse 32 übergeführt.
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Auf die in Mittellage des hydraulischen Steuersystems von der Druckquelle
38 über die Einlaßdrosseln 36 und 37 gleichmäßig durch die Arbeitsräume 35 und 34
sowie durch die Düsen 32 und 33 strömenden Druckmittelströme wirken nunmehr infolge
der veränderten Stellung der Prallplatte zwischen den Düsen 32 und 33 unterschiedliche
Auslaßwiderstände. Gemäß dem an der Düse 33 verkleinerten Auslaßwiderstand erfolgt
im Arbeitsraum 35 ein Druckabbau und entsprechend dem an der Düse 32 vergrößerten
Auslaßwiderstand im Arbeitsraum 34 eine Erhöhung des dort herrschenden Druckes.
Diese sich unterschiedlich ausbildenden Drücke bewirken, daß am Steuerkolben 52
so lange Stellkräfte in Richtung des schwächeren Druckes angreifen, bis, wie noch
zu beschreiben ist, auf beiden Seiten des Steuerkolbens wieder Druckgleichgewicht
herrscht.
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Der Steuerkolben wandert hierbei aus seiner Mittellage in eine in
F i g. 2 gestrichelt eingezeichnete Lage und bewegt über die Kolbenstange 51 den
Drehpunkt 10 des ersten Hebels 1, dessen Gelenkbolzen 49 in einer Ausnehmung
50 der Basis 55 geführt ist, in der Zeichnung nach rechts in eine
Stellung 10".
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Unter der Voraussetzung, daß der Pilot bei der Impulsgabe das Glied
8 des Steuergestänges in seiner neuen Lage 9' hält, wirkt nunmehr der Gelenkpunkt
9' des ersten Hebels als zusätzlicher fester Drehpunkt der Hebelkette. Bei Verschiebung
des Drehpunktes 10 in Richtung des Steuerkolbens 52 in eine neue Lage 10" wird die
Hebelkette in eine strichpunktiert gezeichnete Stellung 9', 10", 11", 12",13,14"
übergeführt. Es erfolgt somit eine Rückführung des Ausgangswertes »y-mechanisch«
durch Überlagerung mit dem Ausgangswert »y-hydraulisch« in einen Ausgangswert »y«,
wie dies aus F i g. 3 aus den Kurven y-mechanisch, y-hydraulisch und y ersichtlich
ist.
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Gleichzeitig wird auch das Koppelgestänge in eine neue in F i g. 2
strichpunktiert eingezeichnete Stellung 41", 46", 43", 45, 48 gebracht.
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Die Kinematik der Hebelkette und des Koppelgestänges ist so ausgelegt,
daß der Gelenkpunkt 48 bei der Rückführung in seine Ausgangslage zurückkehrt und
somit auch die Steuerstange 30 sowie die Prellplatte 31 wieder ihre Mittellage einnehmen.
Demgemäß wirken auf die Düsen 32 und 33 wieder gleiche Auslaßwiderstände,
so daß sich auch in den Arbeitsräumen 34 und 35 gleiche Druckverhältnisse einstellen.
Unter der Wirkung des sich einstellenden Druckgleichgewichtes kommt der Steuerkolben
52 - wie noch zu ergänzen war - in seiner gestrichelt eingezeichneten Stellung zur
Ruhe. In dieser Lage der Steuerhilfe ist der Ausgangswert »y« eines Steuerimpulses
proportional dem Eingangswert »x« und kleiner als dieser (vgl. F i g. 3).
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Der zeitliche Verzug der differenzierenden Rückführung des hydraulischen
Teiles der Steuerhilfe gegenüber der Voreilung des mechanischen Teiles der Steuerhilfe
sowie der verbleibende Proportionalteil des Ausgangswertes des Steuerimpulses ist
hierbei in Abhängigkeit der Bestimmungsgrößen des zu steuernden Vertikalstartfluggerätes
festgelegt und insbesondere auf die Masse des Steuergestänges und auf die beim Steuervorgang
auftretende Reibung abgestimmt.
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An Hand der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele
des hydraulischen Teiles der Steuerhilfe sei darauf hingewiesen, daß sich aus der
Kombination der in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen angeführten Merkmale
weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ableiten lassen.
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So ist in F i g. 4 die Prellplatte 31 im wesentlichen prismenförmig
ausgebildet und weist eine Basis 17 und spitzwinkelig dazu verlaufende Schenkelflächen
18 bzw. 19 auf, welche die eigentlichen Steuerflächen bilden und denen jeweils eine
gehäusefeste Düse 32 bzw. 33 senkrecht zugeordnet ist. Die Düsen sind mit einer
Justiereinrichtung 64 versehen. Die Basis 17 korrespondiert unter der Wirkung
von unter Vor-
Spannung stehenden Federn 62 spielfrei mit einer
Führung 16, in welcher die Prallplatte gegenüber den Düsen verschiebbar angeordnet
ist. Um den Reibungswiderstand zwischen Prallplatte und Führung möglichst klein
zu halten, kann die Führung mit Wälzkörpern 63 versehen sein. Die Drosselspaltänderung
erfolgt über die Steuerstange 30 des Koppelgestänges durch Parallelverschiebung
der Steuerflächen gegenüber den Düsen. Zwischen Steuerstange und Prallplatte kann
auch ein elastisches Zwischenglied angeordnet sein. Anordnung und Wirkungsweise
dieser Einrichtung entsprechen in allen übrigen Punkten den zu F i g. 1 bzw. 2 gemachten
Ausführungen.
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Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist die Prallplatte 31 als Biegefeder
ausgebildet und mittig in einem gehäusefesten Punkt 65 starr eingespannt. Die Düsen
32 bzw. 33 sind jeweils den freien Enden der Prallplatte zugeordnet. Zur Justierung
und Unterstützung der Prallplatte sind elastische Zwischenglieder 28 zwischen dieser
und dem Gehäuse 40 vorgesehen, deren Vorspannung einstellbar ist und deren
Wirkungslinien auch mit den Wirkungslinien der Düsen zusammenfallen können. Die
Betätigung der Prallplatte erfolgt bei einer derartigen Ausbildung über einen mit
der Steuerstange 30 verbundenen Steuerbalken 66, der in einem gehäusefesten Punkt
67 drehbar gelagert ist und dessen Enden mit den freien Enden der Prallplatte über
elastische, in ihrer Vorspannung einstellbare Zwischenglieder 29 nach Art eines
Parallelogramms verbunden sind. Entsprechend der Stellungsänderung der Steuerstange
erfolgt zwischen den hintereinandergeschalteten elastischen Zwischengliedern und
der dazu parallel geschalteten Prallplatte ein Kräftevergleich, demzufolge eine
definierbare Drossel- ; Spaltänderung auftritt. Dies kann durch Verändern der Vorspannung
der einzelnen Zwischenglieder sowohl der Größe nach als auch zeitlich innerhalb
eines für den vorbeschriebenen Verwendungszweck benötigten Bereiches beeinflußt
werden. Auch bei F i g. 5 entsprechen Anordnung und Wirkungsweise der übrigen Teile
der Steuerhilfe der F i g.1 bzw. 2.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die mechanisch-hydraulische
Steuerhilfe durch Überführung des Gliedes 8 des Steuergestänges analog dem im vorstehend
beschriebenen Steuerungsablauf wieder in die in F i g. 1 bzw. 2 gezeigte Ausgangslage
9, 10, 11, 12, 13, 14 zurückgelangt.
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Der eingangs erwähnte Anschlag 57 dient als mechanische Begrenzung
des Ausgangswertes »y« nach beiden Seiten. Bei Verdrehung des zweiten Hebels 2 um
seinen bordfesten Drehpunkt 13 kommt der Stift 60 dieses Hebels mit einer der Schultern
58 oder 59 zum Anliegen (vgl. F i g.1).
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Die für Notsteuerfälle vorgesehene Sperre 20 für ; den Steuerkolben
52 wird nur bei Druckausfall selbsttätig wirksam. Unter der Wirkung der Feder 22
rastet der Kolben 23 mit seiner Kolbennase 24 dann in eine Nut 25 der Kolbenstange
51 ein, wenn der Pilot den bei Druckausfall ohne wesentlichen Widerstand in den
Arbeitsräumen 34 und 35 verschiebbaren Steuerkolben 52 über die Kolbenstange 51
und den Koppelpunkt 10 mit der Hebelkette in seine Mittellage übergeführt hat, so
daß die Stellungen von Kolbennase und Nut einander entsprechen. Solange der erforderliche
Druck des durch einen Pfeil 26 angedeuteten Druckmittels im Druckgehäuse 21 herrscht,
wird der Kolben 23 gegen die Wirkung der Feder 22 außer Eingriff gehalten. Die in
F i g. 1 gezeigte Stellung entspricht der Ruhestellung der Sperre 20.