DE1531383C3 - Flugzeug mit schwenkbaren Tragflügeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit Tragflügeln, die durch einen gemeinsamen Stellmotor jeweils um eine Hochachse verschwenkbar sind.

Bei einem vorbekannten Flugzeug dieser Art (US-PS 11 265) besteht der Stellmotor aus einem Hydraulikzylinder mit zwei Stellkolben, die über einen gemeinsamen Hydraulikkreis mit dem gleichen Strömungsmitteldruck gleichzeitig beaufschlagt werden. Bei dieser Art der Flügelverstellung dürfte eine hohe Stellgenauigkeit nur bei Anwendung besonderer Maßnahmen erreichbar ■ sein, da beispielsweise dann, wenn die beiden Tragflügel einer Verstellbewegung einen unterschiedlichen Widerstand entgegensetzen, der eine Tragflügel mehr und der andere Tragflügel weniger verstellt wird. Auch die Funktionssicherheit dürfte zu wünschen übrig lassen, da bei einem Druckausfall im Hydraulikkreis keine Flügelverstellung mehr möglich ist.

Ähnliches gilt für ein weiteres vorbekanntes Flugzeug (US-PS 31 12 902), bei dem ein hydraulischer Motor mit Drehantrieb unmittelbar auf die Flügelverstellung einwirkt.

Es ist ferner eine redundante Anordnung von hydraulischen Stellelementen in Flugzeugsteuersystemen vorbekannt (US-PS 3120 787), bei der zwei getrennte Steuer- und Versorgungskreise zur Betätigung eines Steuerzylinders eines Flugzeuges verwendet werden. Hierbei ist allerdings eine relativ komplexe Steuerung notwendig, um von dem einen System auf das

andere System umzuschalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeug mit schwenkbaren Tragflügeln der angesprochenen Art zu schaffen, bei dem die Einrichtungen zur Flügelverstellung trotz relativ einfachen Aufbaus mit großer Genauigkeit und hoher Funktionssicherheit arbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Flugzeug mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß

ίο dadurch gekennzeichnet, daß der als mechanischer Stellmotor ausgebildete Stellmotor durch zwei je einen Hydraulikmotor aufweisende, parallel zueinander angeordnete gleiche Antriebseinheit antreibbar ist, die jeweils über den im Hydraulikkreis herrschenden Strömungsmitteldruck mit dem Stellmotor kuppelbar und bei Ausfall eines der Hydraulikmotoren unabhängig voneinander vom Stellmotor selbsttätig abtrennbar sind.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung wird jede der Antriebseinheiten durch den in den Hydraulikmotoren herrschenden Strömungsmitteldruck mit dem Stellmotor gekuppelt. Um daher eine Antriebseinheit vom Stellmotor abzutrennen, ist es lediglich erforderlich, den Versorgungsdruck des zugehörigen Hydraulik- (i motors zu unterbrechen. Bei einem Druckausfall erfolgt die Abtrennung des zugehörigen Hydraulikmotors vom Stellmotor selbsttätig.

Durch die Verwendung eines mechanischen Stellmotors wird gewährleistet, daß beide Tragflügel jeweils um den gleichen Betrag verstellt werden, was eine hohe Verstellgenauigkeit gewährleistet. Durch den Antrieb des Stellmotors über zwei getrennte Antriebseinheiten, die jeweils unabhängig voneinander vom Stellmotor abtrennbar sind, wird die Funktionssicherheit erhöht.

J5 Wichtig hierbei ist, daß die beiden Antriebseinheiten jeweils unabhängig voneinander von dem gemeinsamen Stellmotor abtrennbar sind. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise bei einem Blockieren einer der Antriebseinheiten nicht die gesamte Verstellung lahm gelegt wird. Ferner wird hierdurch erreicht, daß bei einem Druckausfall in einer der Antriebseinheiten diese Antriebseinheiten nicht von der anderen Antriebseinheit mitgenommen wird. Andernfalls bestünde die Gefahr, daß die Hydraulikflüssigkeit in der von der funktionsfähigen Antriebseinheit mitgenommenen An- j triebseinheit unzulässig erwärmt würde.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert., Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Flugzeug,

Fig.2 einen Axialschnitt durch die Einrichtung zur

⁵⁵-Verstellung der Tragflügel.

Das in Fig. 1 dargestellte Flugzeug besitzt zwei Tragflügel a, die jeweils um am Rumpf angebrachte Gelenke b um eine Hochachse des Flugzeugs schwenkbar angeordnet sind. Die Oberfläche des Rumpfes geht auf jeder Seite in die Oberfläche eines profilierten Rumpfanschlußstückes c über, in dessen Inneres die Vorderkante u\ des entsprechenden Tragflügels greifen kann und das dazu dient, die Kontinuität der aerodynamischen Oberflächen für die verschiedenen

^b5 Winkelstellungen der Tragflügel einschließlich der in ausgezogenen und gestrichelten Linien dargestellten Lagen zu gewährleisten.
Der Rahmen eines mechanischen Stellmotors dist auf

dem Flugzeugrumpf befestigt. Der Stellmotor d besitzt einen zweiseitigen Ausgang, d. h. zwei bewegbare Kraftübertragungselemente d\, d₂, die durch Gelenkstangen 15, 16 an den beiden Tragflügeln a angelenkt sind.

Der Stellmotor wird derart betätigt, daß sich die beiden Kraftübertragungselemente d\, dj symmetrisch bezüglich der Längs-Symmetrieebene des Flugzeugs verschieben, so daß die Stellungen der Tragflügel vollkommen symmetrisch zueinander bleiben.

Der Stellmotor, d. h. die beiden Kraftübertragungselemente d\, di, wird durch zwei Hydraulikmotoren 25, 26 zweier Antriebseinheiten mit Drehantrieb betätigt. Die Antriebseinheiten arbeiten parallel zueinander, d. h. jede der Antriebseinheiten bewegt die beiden Kraftübertragungselemente d\, Gfe.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel einer solchen Kombination eines mechanischen Stellmotors mit hydraulischen Antriebseinheiten wird anhand der F i g. 2 erläutert.

Der Stellmotor besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, das am Flugzeugrumpf durch Klauen la derart befestigt ist, daß die Achse A-A des Gehäuses, die die Achse des Stellmotors darstellt, senkrecht zur Längs-Symmetrieebene des Flugzeugs verläuft. Im Gehäuse 1 ist ein Zylinder 2 drehbar um die Achsen A-A angeordnet. Der Zylinder wird im Gehäuse in radialer Richtung durch Rollen 3 und in axialer Richtung durch Rollen 4 zentriert. Der Zylinder 2 ist an seinen beiden Enden jeweils als Mutter 5, 6 ausgebildet, die mit einer Spindel 7 bzw. 8 zusammenwirkt. Die Gewinde der Spindel 7, 8 und Muttern 5, 6 sind in den Figuren nicht dargestellt. Die Achsen der beiden Spindeln 7, 8 fallen mit der Achse A-A des Stellmotors zusammen. Die Spindel 8 besitzt eine zylindrische Bohrung mit geglätteter Wand, in der sich die Spindel 7 drehen und in axialer Richtung bewegen kann.

Auf jeder Seite besitzt das Gehäuse 1 einen zylindrischen Ansatz 9,10, dessen Innenwand Längsnuten trägt, die mit entsprechenden Nuten an den Flanschen 11, 12 der Spindeln 7, 8 zusammenwirken. Diese Nuten ermöglichen eine Translationsbewegung der beiden Spindeln 7, 8 längs der Achse A-A, verhindern jedoch eine Drehbewegung der Spindeln 7, 8.

Die Gewindesteigung der Mutter 5 und der Spindel 7 ist genau umgekehrt zu der Gewindesteigung der Mutter 6 und der Spindel 8, so daß sich bei einer Drehung des Zylinders 2 um die Achse A-A die Spindeln 7, 8 voneinander entfernen bzw. aufeinander zu bewegen. Die Gewindegänge der Spindeln 7, 8 sind jedoch gleich, so daß sich die Spindeln bezüglich der Ebene X-X (der Haupt-Symmetrieebene der Anordnung) symmetrisch bewegen.

Die Spindeln 7, 8 enden in Gelenken 13, 14 (Kraftübertragungselemente d\ der Fig. 1), mit denen sie an Gelenkstangen 15, 16 angelenkt sind. Die Gelenkstangen 15, 16 sind mit den Tragflügeln a verbunden, die auf diese Weise vom Stellmotor symmetrisch zueinander um die Gelenke b geschwenkt werden.

Anschläge 8a begrenzen die Bewegung des Stellmotors in beiden Richtungen. Wie dargestellt, können die Anschläge nur auf eine der Spindeln 7, 8 wirken, indem sie z. B. mit dem Flansch 12 dieser Spindel zusammenwirken.

Der Zylinder 2 besitzt zwei gleiche Verzahnungsabschnitte 19, die mit von den Hydraulikmotoren 25, 26 angetriebenen Zahnrädern 23,24 in Eingriff stehen.

Die Hydraulikmotoren 25, 26, die nicht im einzelnen dargestellt sind, können z. B. übliche Kolbenmotoren mit Drehantrieb sein, die die Zahnräder 23, 24 über ein Untersetzungsgetriebe 27,28 antreiben.

Das Untersetzungsgetriebe ist ein dreistufiges Planetengetriebe. Die erste Stufe besteht aus einem mittleren Zahnrad 29, das mit der Antriebswelle 30 fest verbunden ist, den Planetenrädern 31 und dem Innenkranz 32. Die

ίο zweite Stufe besteht aus dem mittleren Zahnrad 33, das mit dem Träger der Planeten 31 der ersten Stufe fest verbunden ist, den Planeten 24 und dem festen Kranz 35. Die dritte Stufe besteht aus dem mittleren Zahnrad 36, das mit dem Träger der Planetenräder 34 der zweiten Stufe fest verbunden ist, den Planetenrädern 37 und dem festen Kranz 38. Der Träger 40 der Planetenräder 37 trägt ein Antriebszahnrad 41, das mit dem Zahnrad 24 bzw. 23 kämmt, das seinerseits mit den Verzahnungsabschnitten 19 des Zylinders 2 in Eingriff steht.

Der Kranz der ersten Stufe ist im Gehäuse des Untersetzungsgetriebes drehbar angeordnet. Es wird normalerweise durch eine Kupplung 42 abgebremst, die aus einer oder mehreren Reibungsscheiben besteht. Die Reibungsscheiben werden gegen den Kranz 32 mit einer Kraft gedrückt, die zum Beispiel durch den auf einen kleinen Kolben 43 ausgeübten Öldruck annuliert werden kann. Wenn diese Kraft für eines der Untersetzungsgetriebe aufgehoben wird, ist der Kranz 32 frei drehbar, und der entsprechende Hydraulikmotor kann auf diese Weise im Fall eines Versagens oder Blockierens ausgekuppelt werden, worauf der andere Hydraulikmotor den Stellmotor antreibt, ohne daß der erste Hydraulikmotor mitgeschleppt werden muß.

Jeder der beiden Hydraulikmotoren 25,26 ist an einen eigenen Hydraulikkreis angeschlossen, der aus der Druckleitung 44 oder 45, die aus einer nicht dargestellten Druckquelle kommt, der Rückführleitung 46 oder 47 und den Ventilen 48 oder 49 besteht. Die Ventilköper der Ventile sind durch Gelenkstangen an einem Hebel 50 angelenkt, der um einen festen Punkt 51 schwenkbar angeordnet und seinerseits bei 52 an eine nicht dargestellte Übertragungseinrichtung angeschlossen ist, die zu einem Betätigungselement in der Pilotenkanzel führt.

Jeder Hydraulikmotor 25, 26 steht mit seinem Ventil über zwei Zuführleitungen 25a, 25b und 26a, 26ö in Verbindung, wobei die beiden Leitungen jedes Hydraulikmotors einer anderen Drehrichtung entsprechen. Der Ablaß jedes Hydraulikmotors ist außerdem bei 25c bzw. 26c an der Rückführleitung 46 bzw. 47 angeschlossen, der auf diese Weise mit den Endkammern des Ventils und mit einem Dämpfungszylinder 49a in Verbindung steht. Der Dämpfungszylinder 49a verhindert eine plötzliche Betriebsumkehr, die für die Mechanik der ^verschiedenen Bauteile schädlich wäre. Die Zuführleitungen 25a und 26a entsprechen einer bestimmten Drehrichtung der beiden Hydraulikmotoren und somit des Zylinders 2 des Stellmotors. Die Zuführleitungen 256 und 2%b entsprechen der anderen Drehrichtung.

bo Somit bewirkt eine Schwenkbewegung des Hebels 50 in der einen Richtung eine Drehbewegung der beiden Hydraulikmotoren und des Zylinders des Stellmotors in einer bestimmten Richtung, während eine Schwenkbewegung des Hebels 50 in der entgegengesetzten

i>5 Richtung eine Drehbewegung des Zylinders ebenfalls in der entgegengesetzten Richtung zur Folge hat.

Zu der Befestigung der Ventilkörper am Hebel 50 gehört eine Rückkopplungssteuerung. Die Gelenkstan-

gen 53, 54 die an den beiden Ventilkörpern befestigt sind, sind bei 55 am Mittelpunkt eines Hebels 56 angelenkt, dessen eines Ende über die Gelenkstange 57 am Hebel 50 und dessen anderes Ende bei 58 an einem Winkelhebel 59 befestigt ist. Der Winkelhebel 59 ist auf einem starren Träger 60 schwenkbar angeordnet. Die Schwenkachse des Winkelhebels 59 auf dem Träger 60 fällt geometrisch mit der Schwenkachse 55 der Gelenkstangen 53 und 54 auf dem Hebel 56 zusammen, wenn sich die Steuerung in ihrer Neutrallage (F i g. 2) to befindet. Die Lage des Winkelhebels 59 bezüglich dem starren Träger 60 wird über ein schematisch dargestelltes Untersetzungsgetriebe 63 durch die Drehbewegung des Zylinders 2 des Stellmotors bestimmt. Das Untersetzungsgetriebe 63 das bei 63a von den Zahnrädern 23, 24 angetrieben wird, endet in einem Zahnradabschnitt 64, der um eine starre Achse 65 schwenken kann und mit einem Hebel 66 fest verbunden ist. Der Hebel 66 ist über die Gelenkstange 57 am Winkelhebel 59 derart befestigt, daß eine Schwenkbewegung des Verzahnungsabschnitts 64 um seine Achse 65 eine Schwenkbewegung des Winkelhebels 59 auf dem starren Träger 60 zur Folge hat.

Wenn der Pilot die Hebel 50 und 56 verstellt hat, um die Ventilkörper 48 und 49 in einer bestimmten Richtung zu bewegen und den Zylinder 2 des Stellmotors in entsprechenden Richtungen zu drehen, fällt die Schwenkachse 55 des Hebels 56 auf den Gelenkstangen 53, 54 mit der Schwenkachse des Winkelhebels 59 auf dem Träger 60 nicht mehr zusammen. Aber das Untersetzungsgetriebe 63, das zur gleichen Zeit wie der Zylinder 2 angetrieben wird, schwenkt den Verzahnungsabschnitt 64 und somit den Winkelhebel 59 in einer solchen Richtung, daß die Schwenkachse 55 ebenso wie die Ventilkörper in ihre neutrale Lage zurückkehren. Die Hydraulikmotoren 25, 26 und der Zylinder 2 des Stellmotors werden somit in der Stellung des Stellmotors angehalten, die der vom Piloten ausgeführten Stellbewegung entspricht.

In jedem Untersetzungsgetriebe empfängt der Kolben 43, der auf die Kupplung 52 wirkt, den Druck, der durch die Leitung 44 oder 45 von der Druckquelle kommt. Falls einer der Hydraulikkreise ausfällt, wird der entsprechende Hydraulikmotor von seinem Untersetzungsgetriebe getrennt, so daß Leistungsverluste aufgrund einer Mitnahme dieses Hydraulikmotors durch die restliche Hydraulikflüssigkeit sowie eine Erhitzung Hydraulikmotor enthaltenden Flüssigkeit vermieden werden.

Auch für den Fall, daß einer der Hydraulikmotoren blockiert, wird der auf den Kolben 43 wirkende Öldruck aufgehoben, so daß der blockierte Hydraulikmotor ausgekuppelt und der Tragflügel nur durch den anderen Hydraulikmotor verstellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Flugzeug mit Tragflügeln, die durch einen gemeinsamen Stellmotor jeweils um eine Hochachse verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der als mechanischer Stellmotor ausgebildete Stellmotor (d) durch zwei je einen Hydraulikmotor (25, 26) aufweisende, parallel zueinander angeordnete gleiche Antriebseinheiten antreibbar ist, die jeweils über den im Hydraulikmotor herrschenden Strömungsmitteldruck mit dem Stellmotor (d) kuppelbar und bei Ausfall eines der Hydraulikmotoren unabhängig voneinander vom Stellmotor selbsttätig abtrennbar sind.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (d) zwei Kraftübertragungselemente (dl, d2 bzw. 13, 14) aufweist, die symmetrisch zur Längs-Symmetrieebene des Flugzeugs verschiebbar und an den Tragflügeln durch Gelenkstangen (15,16) befestigt sind.

3. Flugzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungselemente (13, 14) jeweils mit einer koaxial zueinander angeordneten Spindel (7, 8) verbunden sind, die mit einer am Rumpf drehbar angebrachten gemeinsamen Mutter (5,6) in Eingriff stehen.

4. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1" bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckversorgungs- und Steuerkreise der beiden Antriebseinheiten unabhängig voneinander sind.

5. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Antriebseinheit und dem Stellmotor je eine Kupplung (42) angeordnet ist, die durch den Öldruck des Steuerkreises der zugehörigen Antriebseinheit betätigt wird. ■