DE1431163C - Steuervorrichtung für ein mit symmetrisch angeordneten schwenkbaren Strahltriebwerken oder Strahlumlenkvorrichtungen ausgerüstetes senkrecht startendes und landendes Flugzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein mit symmetrisch angeordneten schwenkbaren Strahltriebwerken oder Strahlumlenkvorrichtungen ausgerüstetes senkrecht startendes und landendes Flugzeug, bei der das eingeleitete Steuersignal bis auf Null verringerbar ist.

Bei Steuervorrichtungen für strahlgetriebene Flugzeuge treten Probleme auf, die bei den bekannten Steuervorrichtungen für Flugzeuge mit Luftschraubenantrieben nicht berücksichtigt werden; denn bei einem Flugzeug mit Luftschraubenantrieb können die vom Luftschraubenstrahl bespülten Steuerklappen im Schwebe- und im Übergangsflug (Transition) zur Steuerung herangezogen werden. Dagegen kommt bei strahlgetriebenen Flugzeugen die Wirkung der aerodynamischen Steuerklappen erst allmählich beim fortschreitenden Übergang in den Horizontalflug in Betracht.

Bei strahlgetriebenen Flugzeugen treten während der Vertikalbewegung keine aerodynamischen Kräfte auf, so daß während dieser Flugphase durch eine Ruderverstellung keine Reaktionen in bezug auf die Lage des Flugzeugs ausgelöst werden. Man hat zur Steuerung eines solchen Flugzeuges um die Gier- und Rollachse Schubänderungen vorgenommen und die Triebwerke bzw. Strahlumlenkvorrichtungen verschränkt. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, diese Maßnahmen bei Wirksamwerden der aerodynamischen Kräfte während der Transition rückgängig zu machen.

Steuervorrichtungen, die Steuersignale auf den Wert Null verringern können, sind für luftschraubengetriebene Flugzeuge nach den USA.-Patentschriften 2702168, 2936 967 und 2 936 963 bekannt. Solche Steuervorrichtungen sind für sich allein noch nicht in der Lage, ein strahlgetriebenes Flugzeug während der Transitionsphase steuerfähig zu machen. Denn im Falle eines notwendigen Rollmanövers entsteht eine unerwünschte Gierkomponente und im Falle eines notwendigen Giermanövers eine unerwünschte Rollkomponente.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Anwendung einer Steuervorrichtung, die das eingeleitete Steuersignal auf Null verringern kann, die fraglichen unerwünschten Nebenerscheinungen beim Roll- oder Gierkommando auszuschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den zur Steuerung um die Rollachse dienenden Steuerknüppel und an das zur Steuerung um die Gierachse dienende Pedal je' zwei Steuereinheiten angeschlossen sind, die mit einer Schwenkvorrichtung für die Triebwerke bzw. Strahlumlenkvorrichtungen über eine gemeinsame Welle derart in Verbindung stehen, daß die beiden Steuereinheiten jedes Paares in entgegengesetztem Sinne verschwenkt werden, daß ferner jeweils die eine der dem Steuerknüppel zugeordneten Steuerungseinheiten mit der in bezug auf das Signal entgegengesetzt wirkenden, dem Pedal zugeordneten Steuerungseinheiten an einem doppelarmigen Hebel zusammengefaßt ist, der drehbar an einer Schwinge gelagert ist, die jeweils das kombinierte Signal zu einer weiteren an die Welle angeschlossenen Steuervorrichtung leitet, von denen die eine eine Schubdifferenz zwischen den Triebwerken und die andere eine Verschränkung der Triebwerke bzw. Strahlumlenkvorrichtungen bewirkt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Flugzeug mit symmetrisch angeordneten schwenkbaren Strahltriebwerken,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung bei waagerecht gestellten Strahltriebwerken,

F i g. 3 diese Steuervorrichtung bei senkrecht gestellten Strahltriebwerken,

F i g. 4 eine Seitenansicht einer Steuerungseinheit in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 eine Draufsicht auf zwei Steuerungseinheiten,

F i g. 6 ein Schubvektorendiagramm im Falle der Giersteuerung,

F i g. 7 ein Schubvektorendiagramm im Falle der Rollsteuerung.

Gemäß F i g. 1 sind an den Flügelspitzen eines Flugzeuges schwenkbare Triebwerke T und T" angeordnet, die während der Vertikalbewegung des Flugzeuges sowie während der Transition zur Steuerung um die Roll- und Gierachse herangezogen werden können. Da eine Schubdifferenz der Strahltriebwerke sowie ein Verschränken bei verschiedenen Stellungen der Triebwerke verschiedene Reaktionen des Flugzeugs zur Folge haben, sollen an Hand der F i g. 2, 3, 4, 5, 6 und 7 die Anordnung, der Aufbau und die Wirkungsweise der vorgesehenen Steuerungseinheiten für die beiden Endstellungen der Triebwerke erläutert werden.

Die vom Steuerpedal ausgehenden Signale überträgt ein Gestänge 1, das in zwei weitere Gestänge 2, 2' unterteilt ist, die an je eine Steuerungs-

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einheit 6 bzw. 6' angreifen. Entsprechend überträgt Hebels 17 um den Punkt 19. Bilden die Hebel 14, ein Gestänge 3 mit Abzweigungen 4, 4' die Signale 14' und 17 einen Winkel, so erfolgt zusätzlich zur des Steuerungsknüppels zu Steuerungseinheiten 5 Schwenkung des Hebels 17 eine Längsverschiebung bzw. 5'. Die Steuerungseinheiten 5, 5' bzw. 6, 6' sind desselben. Da die Abstände zwischen den Punkten durch Stangen 7, T bzw. 8, 8' mit einer Welle 11 5 16-19 und 16-15 gleich groß sind, können die gelenkig gebunden, die mit einer Schwenkvorrichtung Schwenkachsen 15-15 und 19 durch Verschwenken für die Triebwerke über eine Stange 34 gekoppelt ist. der Steuerungseinheit um die Achse 12 zur Deckung Die Anordnung der Stangen 7, T bzw. 8, 8' ist der- gebracht werden. Der Winkel zwischen den Hebeln art, daß die beiden Steuerungseinheiten 5, 5' bzw. 14, 14' und 17 wird zu Null. Das im Punkt 16 an-6, 6' jedes Paares in entgegengesetztem Sinn um die io kommende Signal bewirkt in dieser Stellung der Achse 12 verschwenkt werden. Jede der Steuerungs- Achsen 15-15 und 19 eine Verschwenkung der Hebel einrichtungen besteht aus einem Bügel 13 (s. F i g. 4 14,14' und 17 um die gemeinsame Achse 15-15 bzw. und 5), an den die Stangen 7, 7' bzw. 8, 8' angreifen 19. Eine Längsverschiebung des Hebels 17 tritt nicht und ihn um die Achse 12 verschwenken können. auf. Diese Steuerungseinheit ist somit abgeschaltet. Innerhalb des Bügels 13 ist an den Enden ein gabel- 15 Bei waagerechter Stellung der Triebwerke sind die förmiger Hebel 14, 14' drehbar gelagert (Drehachse Steuerungseinheiten 6' und 5 wirkungslos (Fig. 2), 15). Dieser Hebel ist an seinem anderen Ende mit während bei senkrecht gestellten Triebwerken die einem weiteren Hebel 17 über ein Gelenk 16 ver- Steuerungseinheiten 6 und 5' abgeschaltet sind bunden. Der Hebel 17 liegt zwischen den Hebeln 14, (Fig. 3). Bei einer beliebigen Zwischenstellung der 14'. Der Hebel 17 entspricht in seiner Länge dem ao Triebwerke sind sämtliche Steuerungseinheiten je Hebel 14, 14'. Mit seinem freien Ende ist der Hebel nach Winkelstellung mehr oder weniger wirksam. 17 gelenkig mit einem Hebel 18 verbunden (Gelenk- Beim Bewegen des Steuerknüppels zur Erzielung punkt 19). Dieser ist an einem Zellenfestpunkt 20 einer Rollbewegung übertragen die Gestänge 3, 4, 4' angelenkt und greift mit seinem anderen Ende ge- ein Signal zu den Steuerungseinheiten 5 und 5'. Bei lenkig an eine Stange 21, 21' bzw. 22, 22', von denen as senkrechter Stellung der Triebwerke ist jedoch die jeweils die Stangen 21, 22 bzw. 21', 22' über doppel- Steuerungseinheit 5' abgeschaltet, so daß nur ein armige Hebel 23 bzw. 24 zusammengefaßt sind. Hier- Signal über die Steuerungseinheit 5 zu dem doppeldurch ist jeweils eine dem Steuerknüppel zugeordnete armigen Hebel 23 gelangt. Dieser überträgt das Signal Steuerungseinheit mit einer in bezug auf das Signal über die Schwinge 25 zur Steuervorrichtung 31, die entgegengesetzt wirkenden, dem Pedal zugeordneten 30 eine Schubdifferenz zwischen den Triebwerken be-Steuerungseinheit kombiniert. Die doppelarmigen wirkt. Eine Schubdifferenz hat, wie bereits ausgeführt, Hebel 23 und 24 sind je in einer zellenfest ange- bei senkrechter Stellung der Triebwerke die gelenkten Schwinge 25 bzw. 26 drehbar gelagert (Lager- wünschte Rollbewegung zur Folge. Die ebenfalls an stelle 27 bzw. 28). An dem freien Ende der Schwinge den Hebel 23 angeschlossene Steuerungseinheit 6 des 26 bzw. 26' greift eine Stange 29 bzw. 30 an, die das 35 Pedals ist bei dieser Triebwerksstellung wirkungslos, kombinierte Signal zu einer weiteren Steuerungsvor- so daß durch das Pedal kein Einfluß auf die Steuerrichtung 31 bzw. 32 leitet, die in ihrem Aufbau den vorrichtung 31 ausgeübt werden kann. Bei Betätigung übrigen Steuerungseinheiten 5 bzw. 6 entspricht. Über des Pedals bei senkrecht gestellten Triebwerken erein Gestänge 35 bzw. 36 ist die Steuerungsvorrich- folgt die Signalübertragung durch die wirksame tung 31 bzw. 32 mit der Schwenkvorrichtung für die 4° Steuerungseinheit 6', die mit dem doppelarmigen Strahltriebwerke verbunden. Hebel 24 und über die Schwinge 26 mit der Steuer-Die Wirkungsweise ist folgende: Angenommen vorrichtung 32 in Verbindung steht. Da diese Steuerdie Triebwerke befinden sich in waagerechter Stel- vorrichtung eine Verschränkung der Triebwerke belung, dann tritt bei ihrer Verschränkung auf Grund wirkt, erfolgt eine Steuerung um die Gierachse. Diese der entstehenden Vertikalkomponenten eine Roll- 45 Bewegungen entsprechen auch den Signalen des bewegung des Flugzeugs ein. Sind die Triebwerke Pedals und des Steuerknüppels bei aerodynamisch senkrecht gestellt, hat die Verschränkung eine Be- gesteuertem Flug. Beim Übergang zum Horizontalflug wegung des Flugzeugs um die Gierachse zur Folge. mit entsprechend in horizontale Richtung geschwenk-Eine Schubdifferenz bewirkt bei waagerechter .Stel- ten Triebwerken erfolgt allmählich eine Abschaltung lung der Triebwerke eine Drehung um die Gierachse, 5° der Steuerung durch die Triebwerke, da die aerobei senkrechter Stellung der Triebwerke eine Drehung dynamische Rudersteuerung mit zunehmender Horium die Rollachse. Bei Zwischenstellungen der Trieb- zontalgeschwindigkeit wirksam wird. Die Steuervorwerke ergeben sich kombinierte Reaktionen auf das richtungen 31 und 32 befinden sich bei waagerecht Flugzeug. Die Steuerungsvorrichtung 31 nimmt das gestellten Triebwerken entsprechend den Steuerungs-Signal zur Erzeugung einer Schubdifferenz auf und 55 einheiten 6' und 5 in unwirksamer Stellung,
überträgt es, während die Steuerungsvorrichtung 32 Zur Veranschaulichung der angestrebten Wirkung das Signal zur Verschränkung der Triebwerke weiter- sind in den F i g. 6 und 7 vor dem Gier- und Rollleitet. Beim Verschwenken der Triebwerke erfolgt kommando die Schubvektoren S₁ und S₂ um den über die Stange 34 ein Verdrehen der Welle 11 und Winkel σ geschwenkt und von gleicher Größe,
somit ein Verschwenken der Steuerungseinheiten 5, 60 Im Falle der Giersteuerung (F i g. 6) — das Plugs', 6, 6' um die Achse 12. Hierdurch erfolgt eine zeug soll z. B. eine Drehung um die Hochachse im Vergrößerung bzw. Verkleinerung des durch die Uhrzeigersinn machen — bewirkt die Steuerungsein-Hebel 17 und 14, 14' gebildeten Winkels. Die Größe heit 31 am Schubvektor S₁ eine Schubzunahme um dieses Winkels ist ein Maß für das Übertragungs- + Δ S, am Schubvektor 5_? eine entsprechende Schubverhältnis vom ankommenden zum abgehenden 65 abnähme um — AS. Gleichzeitig bewirkt die Steue-Signal. Ein im Punkt 16 ankommendes Signal bewirkt rungseinheit 32 eine Winkelverminderung des Schubsowohl eine Verschwenkung des Hebels 14, 14' um vektors S₁ um — Δ α und eine Schwenkwinkelzudie Achse 15, 15' als auch eine Verschwenkune des nähme des Schubvektors S., um t.ln. Die dadurch

entstandenen Vektoren S₁' und S₂' sind in Größe und Richtung derart verschieden, daß ihre *-Komponenten S₁ ' _x und S_2x die erforderliche freie Gierkomponente bilden, während die z-Komponenten S₁'₂ und S₂';, gleich sind und damit keinen Momenteneinfluß auf die Rollachse nehmen.

Im Falle der Rollsteuerung (F i g. 7) — Rolle im Uhrzeigersinn — bewirkt die Steuerungseinheit 31 am Schubvektor S₁ eine Schubzunahme um +AS, am Schubvektor S₂ eine entsprechende Verminderung um — Δ S. Gleichzeitig bewirkt die Steuerungseinheit 32 eine Winkelzunahme des Schubvektors S₁ um +Δα und eine entsprechende Winkelverminderung des SchubvektorsS₂ um — Δα. Die dadurch entstandenen Vektoren S₁' und S₂' sind in Größe und Richtung derart verschieden, daß ihre z-Komponenten S₁'_z und S₂'₂ unterschiedlich sind und damit die erforderliche freie Rollkomponente bilden, während ihre x-KomponentenSj'j und S_2x gleich sind und damit keinen Momenteneinfluß auf die Gierachse nehmen.

Die gleiche Steuervorrichtung ist auch anwendbar, wenn symmetrisch angeordnete Strahlumlenkvor-

o richtungen seitlich am Flugzeugrumpf oder im Heck des Flugzeuges vorgesehen sind und mit diesen Bewegungen um die Gier- oder die Rollachse ausgelöst werden sollen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuervorrichtung für ein mit symmetrisch angeordneten schwenkbaren Strahltriebwerken oder Strahlumlenkvorrichtungen ausgerüstetes senkrecht startendes und landendes Flugzeug, bei der das eingeleitete Steuersignal bis auf Null verringerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den zur Steuerung um die Rollachse dienenden Steuerknüppel und an das zur Steuerung um die Gierachse dienende Pedal je zwei Steuereinheiten (5, 5' bzw. 6, 6') angeschlossen sind, die mit einer Schwenkvorrichtung für die Triebwerke bzw. Strahlumlenkvorrichtungen über eine gemeinsame Welle (11) derart in Verbindung stehen, daß die beiden Steuereinheiten (5, 5' bzw. 6, 6') jedes Paares in entgegengesetztem Sinn verschwenkt werden, daß ferner jeweils die eine der dem Steuerknüppel zugeordneten Steuerungseinheiten (5, 5') mit der in bezug auf das Signal entgegengesetzt wirkenden, dem Pedal zugeordneten Steuerungseinheiten (6, 6') an einem doppelarmigen Hebel (23 bzw. 24) zusammengefaßt ist, der drehbar an einer Schwinge (25 bzw. 26) as gelagert ist, die jeweils das kombinierte Signal zu einer weiteren an die Welle (11) angeschlossenen Steuervorrichtung (31 bzw. 32) leitet, von denen die eine (31) eine Schubdifferenz zwischen den Triebwerken und die andere (32) eine Verschränkung der Triebwerke bzw. Strahlumlenkvorrich- ' tungen bewirkt.