DE1241270B - Control device for a propeller tilt wing aircraft - Google Patents

Description

Steuereinrichtung für ein Propellerkippflügelflugzeug Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Propellerkippflügelflugzeug mit Quersteuerflächen für den Vertikalflug.Control device for a propeller tilt wing aircraft The invention relates to a control device for a propeller tilt wing aircraft with transverse control surfaces for vertical flight.

Besondere Anwendung finden diese Steuereinrichtungen bei vertikal startenden und landenden Flugzeugen (VTOL), bei denen die Flügel um die Querachse schwenkbar angebracht sind.These control devices are particularly used for vertical take-off and landing aircraft (VTOL), in which the wings rotate around the transverse axis are pivotally mounted.

Durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung soll der Kurs eines Kippflügelflugzeuges im Schwebeflug gesteuert werden. Auch sollen Kursabweichungen während des -esamten Vertikalfluges und während des Schwebefluges in Bodennähe ausgesteuert werden.The course of a tilt-wing aircraft is intended by the control device according to the invention controlled while hovering. Also should course deviations during the whole Vertical flight and during the hover near the ground.

Es ist bereits ein Flugzeug mit Quersteuerflächen an den Enden des Flügels bekannt. Diese Quersteuerflächen können jedoch auf Grund der unterschiedlichen Aufgabe, die sie zu erfüllen haben, nämlich an der Hinterkante des Tragflügels Platz für eine durchgehende Klappe zu machen, keinen Hinweis auf die Erfindung geben. Außerdem ist eine relativ hohe Flug eschwindigkeit erforderlich, um überhaupt :l9 irgendwelche Steuennomente zu bewirken.It's already an airplane with aileron control surfaces on the ends of the Known wing. However, these ailerons can be due to the different Task that they have to fulfill, namely space at the trailing edge of the wing to make for a continuous flap, do not give any reference to the invention. In addition, a relatively high flight speed is required to even: 19 to effect any control moments.

Ferner ist ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug bekannt, bei dem im Horizontalflug die Haupttragfläche horizontal gestellt, im Vertikalflug senkrecht oder im wesentlichen in die Senkrechte verschwenkt ist. Die Propellermotoren sind fest auf der Tragfläche montiert und können sich mit dieser verschwenken.An aircraft that takes off and lands vertically is also known, in which the main wing is placed horizontally in level flight, in vertical flight is pivoted vertically or substantially in the vertical. The propeller motors are firmly mounted on the wing and can pivot with it.

Hierbei ist die Haupttragfläche mit Querrudem versehen, die in üblicher Weise wirken. Die zusätzlich vorgesehenen Steuerklappen dienen dazu, ein Drehen des Flugzeuges um die Hoch- oder Querachse im Vertikalflug wenn sich die Haupttragfläche in senkrechter Stellung befindet, zu verhindern.Here, the main wing is provided with ailerons, which are common Act wisely. The additionally provided control flaps are used to turn of the aircraft around the vertical or transverse axis in vertical flight when the main wing is is in a vertical position to prevent.

Nach einer weiteren Variante der bekannten Flugzeugkonstruktion sitzen die Propeller an Gondeln, die außerhalb der Tragflügelenden auf entsprechenden Stielen an-eordnet sind. Diese Gondeln sind walilweise zwischen einer horizontalen und einer senkrechten Stellung bezüglich des festen Tragflü-eis verschwenkbar.Sitting according to another variant of the known aircraft construction the propellers on nacelles, those outside the wing ends on corresponding handles are arranged. These gondolas are sometimes between a horizontal and a horizontal one vertical position with respect to the fixed wing pivotable.

Besondere Querruder sind nicht voraesehen, denn ,)ei den erwähnten Klappen handelt es sich um Landeklappen, die also lediglich zur Vergrößerung des Auftriebes dienen, wenn das Flugzeug im Horizontalflua landet. Bei der Beschreibung der bekannlen Konstruktion waren entweder die besonderen Verhältnisse, die in Bodennähe im Senkrechtflug auftreten, nicht bekannt, oder es konnten in dieser Richtung einfach keine Vorschläge gemacht werden. C ID Zus-#1.m-iiien-ei-aßt kann also gesagt werden, daß beim C be'kannten Flugzeug Steuereinrichtungen, die bei den C Flug,bedingungen in Bodennähe wirksam sind, nicht im im bekannt sind.Special ailerons are not provided, because,) ei the flaps mentioned are landing flaps, which only serve to increase the lift when the aircraft lands in the horizontal flua. When describing the known construction, either the special conditions that occur near the ground in vertical flight were not known, or simply no suggestions could be made in this direction. C ID # ZUS 1.m-iiien-ei-Asst can be said, then, that when be'kannten C aircraft control devices which in the C flight, conditions are effective at ground level, not in the known.

Der Bodeneffekt beruht bekanntlich auf fol-enden Ursachen: Auftreffen des Luftstromes auf dem Boden vor und hinter den Tragflächen mit der Folge einer Turbulenz unterhalb der Tragflächen; beim Schwebeflug in Bodennähe teilt die Anströmkante des gekippten Flügels den über den Flügel strömenden Luftstrom, obwohl der so geteilte Luftstrom im wesentlichen über die Flügelobenlächen strömt, die Luftgeschwindigkeit vermindert sich jedoch bei Annäherung an den Boden und wird erst wieder beschleunigt, wenn sie sich seitlich über die Bodenoberfläche bewegt. Der Luftstrom beaufschlagt also mit relativ niedriger Geschwindigkeit die Querruder oder Profile und besitzt praktisch keinen Steuereffekt an den Querrudern.The ground effect is known to be based on the following causes: impact of the air flow on the ground in front of and behind the wings with the result of a Turbulence below the wings; when hovering near the ground, the leading edge divides of the tilted wing the airflow flowing over the wing, although the so divided Air flow essentially flows over the wing surfaces, the air velocity however decreases when approaching the ground and is only accelerated again, when it moves sideways across the soil surface. The air flow is applied So at a relatively low speed the ailerons or profiles and owns practically no steering effect on the ailerons.

Gegenüber der bekannten Einrichtung unterscheidet sich die Erfindung bei einer Steuereinrichtung für Propellerkippflügelflugzeuge zur Fluglagesteuerung C b C um die Hoch- und Län,-,sachse dadurch, daß die Propellerantriebe im Bereich der äußeren Tragflächenenden so angebracht sind, daß an sich bekannte, das ganze Tragflächenende umfassende Quersteuerflächen im wesentlichen völlig innerhalb des von dem Propellerantrieb erzeugten Luftstromes liegen.Compared to the known device, the invention differs in a control device for propeller tilt wing aircraft for flight attitude control C b C around the vertical and longitudinal axis in that the propeller drives are mounted in the area of the outer wing ends so that the entire wing end is known per se comprehensive transverse control surfaces lie essentially entirely within the air flow generated by the propeller drive.

Vorzu 'asweise liegen die Schwenkachsen der beiden Quersteuerflächen hinter der Mittellinie der Tragfläche.The pivot axes of the two transverse control surfaces are primarily located behind the center line of the wing.

Durch die erfindun-s-emäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die Querruder den Luftstrom, der von dem ihnen jeweils zugeordneten Propeller ausgeht, verteilen und eine Giersteuerung des Flugzeuges verwirklichen, wenn sich das Flugzeug in senkrechter Fluglage befindet, also auch dann, wenn das Flugzeug dem Bodeneffekt ausgesetzt ist.By the measures according to the invention it is achieved that the ailerons distribute the air flow emanating from the propeller assigned to them and realize yaw control of the aircraft when the aircraft is in a vertical position Attitude is located, even if the aircraft is exposed to the ground effect is.

Dadurch, daß die Propellerantriebe im Bereich der äußeren Tragflächenenden angebracht sind und sich bekannte, das ganze Tragflächenende umfassende Quersteuerflächen im wesentlichen völlio, innerhalb des von dem Propellerantrieb erzeugten Luftstromes liegen, werden maximale Momente für eine hochwirksame Kurssteuerung geliefert.Because the propeller drives are in the area of the outer wing ends are attached and known, the entire wing end encompassing transverse control surfaces essentially entirely within the air flow generated by the propeller drive maximum moments are provided for highly effective course control.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i -. 1 eine Draufsicht auf ein Propellerkippflügelflugzeug, F i g. 2 eine Seitenansicht des Flugzeuges gemäß F i g. 1, F ig. 3 eine perspektivische Ansicht der Tragflächen eines Propellerk-ippflügelflugzeuges, F i g. 4 und 4 a eine schematische Darstellung einer bekannten Kippflügelkonstruktion, bei der für das Aussteuern der Kursabweichungen Querruder verwendet werden, innerhalb und außerhalb der Zone des »Bodeneffektes«,-F i g. 5 und 5 a eine schematische Darstellung der verbesserten Kippflügelkonstruktion innerhalb und außerhalb des Bodeneffektbereiches.Embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows F i -. 1 is a plan view of a propeller tilt wing aircraft, FIG. 2 shows a side view of the aircraft according to FIG. 1, Fig. 3 is a perspective view of the wings of a propeller tilt wing aircraft, FIG . 4 and 4a a schematic representation of a known tilt wing construction in which ailerons are used to control the course deviations, inside and outside the zone of the "ground effect", - FIG. 5 and 5a is a schematic depiction of the improved Kippflügelkonstruktion inside and outside of ground-effect zone.

Das Flugzeug 1 (F i 1) besitzt außer einem Leitwerk 4 eine Strahldüseneinheit 6 zur Nicksteuerung des Flugzeuges für den Flug mit geringer Geschwindigkeit. g Die Tra-flächen 7 sind schwenkbar mit dem Rumpf verbunden und können aus der in voll ausgezeichneten Linien (F i g. 1) dargestellten horizontalen Stellung in die vertikale, strichpunktiert dargestellte Stellune, verschwenkt werden.In addition to a tail unit 4, the aircraft 1 (F i 1) has a jet nozzle unit 6 for pitch control of the aircraft for low-speed flight. The tra surfaces 7 are pivotably connected to the fuselage and can be pivoted from the horizontal position shown in full lines (FIG. 1) into the vertical position shown in dash-dotted lines.

An der Hinterkante der Tragfläche sind eine Reihe von Querrudern 8 zur Rollsteuerung während des normalen Vorwärtsfluges vorgesehen. A series of ailerons 8 are provided on the trailing edge of the wing for roll control during normal forward flight.

An den Tragflächen, und mit dieser in die horizontale und senkrechte Stelluno, schwenkbar, sind Triebwerke 9 angeordnet, die mittels Luftschrauben 11 den erforderlichen Schub erzeugen.On the wings, and with them in the horizontal and vertical position, pivotable, engines 9 are arranged, which generate the required thrust by means of propellers 11.

Die Luftschrauben erzeugen einen über die Tragflächen strömenden Luftstrom, der zur Steuerung der Fluglage während des Vertikalfluges oder Schwebefluges dient.The propellers create a stream of air flowing over the wings, which is used to control the flight attitude during vertical flight or hover flight.

Die äußeren Motoren sind in einem erheblichen Abstand vom Rumpf an der Tragfläche angeordnet, so daß der durch sie erzeugte Luftstrom über die an den Tragflächenenden angebrachten Quersteuerflächen 15, 16 strömt (F i g. 2). Die Quersteuerflächen 15 und 16 besitzen im wesentlichen das gleiche Profil wie die Haupttragflächenteile 12 und bilden somit die äußersten Enden der Tragflächen (F i a. 2).The outer motors are arranged at a considerable distance from the fuselage on the wing, so that the air flow generated by them flows over the transverse control surfaces 15, 16 attached to the wing ends (FIG. 2). The transverse control surfaces 15 and 16 have essentially the same profile as the main wing parts 12 and thus form the outermost ends of the wing (FIG . 2).

Die Quersteuerflächen 15,16 werden unabhängig von der Stellung der Tragflächen gleichzeitig, jedoch in zueinander entgegengesetzten Richtungen verschwenkt und vom Propellerluftstrom beaufschlagt, so daß je nach der Stellung der Tragflächen um die Hoch- oder Längsachse ein Drehmoment erzeugt wird (F i g. 3). The transverse control surfaces 15 , 16 are pivoted simultaneously, regardless of the position of the wings, but in mutually opposite directions and acted upon by the propeller air flow, so that a torque is generated around the vertical or longitudinal axis depending on the position of the wings (FIG. 3). .

In den F i g. 4, 4 a, 5 und 5 a ist die Wirkungsweise der Steuereinrichtung der einer bekannten Querrudersteuerung gegenübergestellt.In the F i g. 4, 4 a, 5 and 5 a, the operation of the control device is compared to that of a known aileron control.

F i g. 4 a zeigt schematisch eine in die vertikale Stellung geschwenkte Tragfläche 61 mit Querrudern 62 an der Hinterkante, die in der von der Luftschraube 63 erzeugten Luftströmung liegen. Wie bereits erwähnt, wirken solche Querruder im wesentlichen nur dann, wenn das Flugzeug sich außerhalb des Bodeneffekts befindet, schwebt jedoch ein solches Flugzeug dicht über dem Boden (F i g. 4), so sind übliche Querruder unwirksam für die Ablenkung der Lultströmung und erzeugen um die Hochachse kein ausreichendes Drehmoment.F i g. 4 a shows schematically a wing 61 pivoted into the vertical position with ailerons 62 on the trailing edge, which lie in the air flow generated by the propeller 63. As already mentioned, such ailerons are essentially only effective when the aircraft is outside of the ground effect, but if such an aircraft is hovering close to the ground ( FIG. 4), conventional ailerons are ineffective for deflecting the Lult flow and generating it there is insufficient torque around the vertical axis.

Die schwenkbaren Quersteuerflächen 15 (F i -. 5 und 5 a), welche die Enden der Tragflächen des Flugzeuges bilden, lenken die über die Tragflächen strömende Luft unabhängig davon ab, ob das Flug-Zeug sich dicht über dem Erdboden im Bereich des Bodeneffekts befindet oder nicht. Die Vorderkanten der schwenkbaren Quersteuerflächen 15,16 könren um ein wesentlich größeres Maß in die Luftströmung bewegt werden, so daß eine mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft die Quersteuerflächen beaufschlaat und die notwendigen Drehmomente um die Hochpchse des Flugzeuges erzeugt werden können.The pivotable transverse control surfaces 15 (F i -. 5 and 5 a), which form the ends of the wings of the aircraft, deflect the air flowing over the wings regardless of whether the flight stuff is close to the ground in the area of the ground effect or not. The leading edges of the pivotable transverse control surfaces 15, 16 can be moved to a much greater extent in the air flow, so that air flowing at high speed impacts the transverse control surfaces and the necessary torques can be generated around the highparts of the aircraft.

Die schwenkbaren Quersteuerflächen können auch dazu verwendet werden, Rollbewegungen des Flugzeuges anzusteuern, wenn sich die Tragflächen in der horizontalen Stellung befinden.The pivoting aileron control surfaces can also be used to Controlling roll movements of the aircraft when the wings are in the horizontal position Position.

Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verkleidung kann der Spalt zwischen den aneinanderstoßenden Enden der Tragflächen 12 und den Quersteuerflächen 15 und 16 abgedeckt werden.The gap between the abutting ends of the support surfaces 12 and the transverse control surfaces 15 and 16 can be covered by a covering (not shown in the drawing).

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für ein Propellerkippflügelflugzeug mit Quersteuerflächen für den Vertikalflug, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerantriebe im Bereich der äußeren Tragflächenenden so angebracht sind, daß an sich bekannte, das ganze Tragflächenende umfassende Quersteuerflächen (15,16) im wesentlichen völlig innerhalb des von dem Propellerantrieb erzeugten Luftstromes liegen. Claims: 1. Control device for a propeller tilt wing aircraft with transverse control surfaces for vertical flight, characterized in that the propeller drives are mounted in the area of the outer wing ends in such a way that known transverse control surfaces (15,16) encompassing the entire wing end are essentially completely within the range of the propeller drive generated air flow lie. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen der beiden Quersteuerflächen hinter der Mittellinie der Tragfläche liegen. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.- Patentschriften Nr. 1890 012, 3 039 719. 2. Control device according to claim 1, characterized in that the pivot axes of the two transverse control surfaces lie behind the center line of the wing. References considered: U.S. Patent Nos. 1890 012, 3 039 719.