-
Steuereinrichtung für Flugzeuge Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Eia-, richteng zum Steuern eines Flugzeugas mit Langsamflugeigenschaften.
Bei solchen Flugzeugen mit Langsamflugeigenschaften verwendet man häufig besondere
Ausblasespalte oder Schlitzdüsen, über die zwecks Auftriebserhöhung ein flächenhafter
Luft- oder Gasstrahl über die Tragflügelhinterkante bzw. über die dort angeordneten
Klappen ausgeblasen wird.
-
Ein besonderes Problem, bei langsam fliegenden Flugzeugen ist die
Steuerung um die Flugzeughauptachsen. Da im Langsamflug oftmals keine ausreichende
Umströmung, z. B. des Leitwerkes vorliegt, so müssen die Ruder und Klappen sehrgroß
ausgebildet werden. Ran hat daher auch schon - das trifft vor allen für Flugzeuge
mit Senkrechtstarteigenschaften im strahlgestützten Flugzustand oder im Langsanflug
zu -anstelle der Steuerung durch Ruder eine reine Strahlsteuerung verwendet oder
auch eine Kombination aus beiden Steuerungsarten genommen. Die Strahlsteuerung an
sich ist bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden.
-
Ein besonderes Problem im Langsanflug tritt noch auf bei der Rollsteuerung.
Hier werden üblicherweise, wie in normalen Flug, so auch im, Langsanflug, die Querruder
an den beider " ügelenden in entgegengesetzter Richtung ausgeschlagen.
-
@t auch der Umstand zu berücksichtigen, daß in Langsasf@g die Querruder
bereits zusammen mit den Landeklappen Auftriebserhöhung schon eine Voreinstellung
um einen gewiesen Winkelbetrag haben. Von dieser Vorsinmtellung aus werden
dem
die Querruder für die Rollsteuerung betätigt. Hierbei
tritt aber der Nachteil auf, daß das nach unten ausschlagende Querruder auf der
Flügelseite, bei der eine Auftriebserhöhung erwünscht wird, eine Vergrößerung den
Luftwiderstandes hervorruft, wogegen auf der anderen Flügelseite, bei der eine Auftriebsverminderung
gewünscht wird, sich der Widerstand verringert. Infolgedessen tritt ein unerwünschtes
Giermoent auf, das vor allem deswegen nachteilig ist, weil es gegenkurvensinnig
ist. _ Da die Rollsteuerbarkeitsforderungen das Erreichen eines bestimmten Hängewinkels
oder einer bestimmten Rollgeschwindigkeit nach einer bestimmten Zeit verlangen,
müssen bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten große Rollmomente durch Rollsteuervorrichtungen
erzeugt werden.
-
Bei Verwendung konventioneller Querruder können diese Rollmomente
nur durch vergrößerte Querruderausschläge erzielt werden. Je größer das Querruderrollmoment
wird, desto größer werden aber die gegenkurvensinnig wirkenden Querrudergiermomente.
Zu ihrem Ausgleich sind bei kleinen Fluggeschwindigkeiten Seitenrudergiermomente
notwendig, die mittels normaler Seitenleitwerke nur schwer zu erreichen sind.
-
Für Flugzeuge, die sich der Grenzschichtbeeinflussung mittels Ausblasen
über Hinterkantenklappen zur Hochauftriebserzeugung bedienen, wird dieses Roll-
und Giersteuerungsproblem noch schwieriger. Wird das äußere Drittel der Wölbungsklappen
als Querruder verwendet, das in Langsanflug nur z.. halb so weit wie die - inneren
- LAndeklappen ausgeschlagen ist, so läßt sich bei konstanter Ausblasung ein Rollmoment
erzeugen durch Vergrößern des Querruderausschlages auf der einen und Verminderung
auf der anderen Seite. Dabei entsteht auf der Seite des nach unten gehenden Ruders
ein großer zu-` sätslicher, auf der anderen Flügelseite ein verringerter induzierter
Widerstand. Das hierdurch auftretende gegenkurvensinnige Giermonent wird
noch verstärkt durch die Richtungsän-
derung des direkten
#usblaseinpulses, dessen horizontale 8chubkomponente auf der Seite des nach oben
gehenden Ruders vergrößert wird. Die Größe diesen auszutrimmenden Gieraonentes begrenzt
häufig die ausfliegbare Geschwindigkeit, auch wenn leistungsmäßig und rollsteuerbarkeitsmäßig
kleinere Geschwindigkeiten erfliegbar sind und verschlechtert so die Langsanflugleistungen
unter Umständen erheblich.
-
En ist eine Anordnung bekannt, für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge,
bei der die Steuerung durch Strahlsteuerung erfolgt oder wenigstens unterstützt
wird. Hierbei werden die zur Rollsteuerung ausgeblasenen Luft- oder Gasstrahlen
entweder senkrecht nach unten oder oben gerichtet oder mit einer gewissen Neigung
nach unten hinten bzw. nach oben vorn ausgeblasen. Hierdurch haben die austretenden
Steuerstrahlen eine gewisse horizontale Komponente, welche einen den Kurvenflug
unterstützendes Giermoment hervorrufen. Die obengenannten Schwierigkeiten des Langsanfluges
treten hierbei nicht auf, da entweder bei diesem Flugzeug keine Querruder vorhanden
sind, oder diese Querruder im Schnellflug nicht die obengenannten gegenkurvensinnigen
Störmomente hervorrufen.
-
Die Erfindung geht von Flugzeugen der obengenannten Art aus, bei denen
zur Erzielung von Langsanflugeigenschaften flächenhafte Gasstrahlen über die Flügelhinterkante
bzw. über die dort angebrachten Klappen ausgeblasen werden und wobei die Klappen
einschließlich der Querruder einen bestimmten Ausschlag einnehmen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem solchen Flugzeug die gegenkurvensinnigen
Störmomente zu eliminieren, so daß der Pilot nicht mehr durch besondere Maßnahmen,
z. B. durch übermäßige Betätigung des Seitenruders, diese Störmomente auszugleichen
braucht. Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Rollsteuerung,
auf den eine Auftriebsverminderung erfahrenden Teil des Flügeln wenigstens
im Bereich des
Querrndsrs die dort zur Auftriebserhöhung ausseblasene
Gasmenge
ui einen wählbaren Teil vermindert und dieser Teil zur
Kompensation des vom Querruderausschlag des anderen Flügelteiles hervorgerufenen
gegensinnigen Störmomentes ausgeblasen wird.
-
Um sich mit einer solchen Steuereinrichtung an die verschiedenen Flugzustände
anpassen zu können, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Gasstrahl
wahlweise als konzentrierter Strahl oder als Flachstrahl mit Spoilerwirkung ausgeblasen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
-
Es zeigen: Fig. 1 Anordnung der Ausblaseeinrichtung am Flügel, Fig.
2 Anordnung des Ausblaseschlitzes und Fig. 3 Schnitt zu Fig. 1 bzw. Fig. 2.
-
In Fig. 1 ist die Anordnung der Ausblaseeinrichtung am Flügel dargestellt.
Von oben betrachtet besteht der Flügel aas dem Flügelvorderteil 1, der Landeklappe
2 und der Querruderklappe 3. Über die ganze Länge des Flügelvorderteiles 1 ist der
Ausblaseschlitz 4 dem das für Steuerzwecke verwendete Gas von einem Kompressor oder
direkt vom Strahltriebwerk abgezweigt, über die Luftleitung 5 zugeführt wird. Am
Beginn der Querruderklappe 3 ist die Zuleitung 5a unterteilt in zwei Verteilrohre
5b, 5e. An dieser Stelle befindet sich ein Absperrmittel 6, welches beispielsweise
in Form einer Drossel ausgeführt sein kann. Dieses Absperrmittel 6 regelt die Menge
der Ausblaseluft aus dem Verteilrohr 5b. Die Gasaustrittsöffnung ist hier in Gestalt
eines Ausblaseschlitzes 7 geformt, der den Luftstrom gleichmäßig über die ganze
Breite an der Oberseite der Querruderklappe 3 verteilt. Das Verteilrohr
5c führt zu einer Austrittsdüse 8, die es erlaubt, den
Gasstrahl
in konzentrierter Form austreten $u lassen. Überdies ist die
Düne 8 schwenkbar ausgebildet, um den Gasstrahl
entweder
nur nach vorn oder auch nach vorn oben und in jeder Zwischenstellung zu verschwenka.
-
Fig. 2.atellt eins weitere Ausbildung der Ausblaseeinrichtung dar.
Außer durch eie Düse 8 an der Flügelspitz kann die jeweils nicht mehr über die Querruderklappe
3 ausgeblasene Menge auch durch einen besonderen Schlitz 9 an ser Flügeloberseite
cls eine Art gtrahlspoiler nach oben vorn ausgeblasen werden. Hierau ist wie in
Fig. 2 dargestellt, ei, weitere Drossel 10 vorgesehen, die den Eintritt der Ausblaseluft
in das Verteilrohr 5c für den Ausblaseschlitz 9 in Abhängigkeit von Schließen der
Drossel 6 zum Querruderspalt 7 freigibt.
-
Fg. 3 ist lediglich ein Schnitt durch den in Fig. 1 und 2 dargestellten
Flügel, welcher keiner weiteren Erläuterung bedarf.
-
Befindet sich das Flugzeug im Langsaßflug, so wird beim Einleiten
einer Rollbewegung auf einer Flügelseite der Auftrieb durch Verringerung des Ausblaseimpulses
über den Querruderteil vermindert. Durch die vor den Querruderausblasespalt 7 in
die Luftzuleitung 5b eingebaute Drossel 6 kann der Ausblaseimpuls stufenlos bis
auf den Wert Null herunter geregelt werden, so daß ohne Bewegung des Querruder der
Auftrieb auf diesen Flügelteil absinkt. Die Auftrieberhöhung auf der anderen Flügelseite
erfolgt wieder durch Vergrößerung des Ausschlagen den vorangestellten Rudere.
-
Um die Luftentnahme aus des Luftlieferer, das kann das Strahltriebwerk
selbst sein oder ein separater Kompressor, konstant zu halten, wird die Menge, die
nicht sehr durch den Querruderspalt austritt - wie in Fig. 1 dargestellt -durch
eine nach vorn oder vorn oben gerichtete regelbare Düse S ausgeblasen. Dabei erfolgt
die Steuerung der Düse 6 und der Düse 8 gegeneiander, d. n. beim Schließen der Drossel
wird die Düs geöffnet und umgekehrt, so daß die Entnahmemenge Immer konstant bleibt.
Hierdurc wird ein kurveneinniges,
also erwünschten Giermoment aufgebaut,
was zu einer Verbesserung der kritischen Flugeigenschaften In Langsanflug führt.
-
Durch die Anordnung dieser zusätzlichen Steuereinrichtung ist es nun
möglich, die Langsamflugeigenschafte eines hierfür konstruierten Flugzeuges auch
voll auszuschöpfen. Auch Wird hierdurch die Wendigkeit und Flugsicherheit eines
solchen Flugzeuges wesentlich erhöht. Als besonderer Vorteil ist die Tatsache anzusehen,
daß beim Einleiten einer Rollbewegung des im Langsanflug befindli-chen Flugzeuges
das nach unten ausgeschlagene Auerruder dieser Stellung beibehalten kann bzW.
nur Wenig verändert wird und trotzdem mit Hilfe der Ausblaseeinrichtung eine Auftriebsverminderung
herbeigeführt werden kann, ohne daß dabei der Luftwiderstand eine Veränderung erfährt,
wobei das unerwünschte, also gegenkurvensinnige Giermonent nicht auftritt. Weiters
ist durch die stufenlose Regelung der Austrittsdüse bzW. des Austrittscchlitzes
und durch die Kopplung mit dem Querruder ein feinfühlges Dosieren der Rollbewegung
gewährleistet. Darüber hinaus wird sogar das beim Kurvenflug gewünschte kurvensinnige
Giermoment durch den Luftaustritt aus der Austrittsdüse unterstützt.