DE2033666A1 - Steuervorrichtung mit hoher Genauig keit - Google Patents

Description

UNITED AIRCPAFT CORPORATION ' . 2033666

400 Main Street .

East Hartford, Connecticut 06108
U.S.A.

Steuervorrichtung mit hoher Genauigkeit.

Priorität: USA

Patentanmeldung vom 9. September 1969 Serial Nr. 856.312

Die" Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit, für den Anstellwinkel der Rotorblätter eines Hubschrauberschwanzrotcrs.

Bei den bekannten Sceuerungsvorrichtungen, um ein Ausgangsglied, z.B. das Steuerungsglied für den Anstellwinkel der Blätter eines Hubschrauberschwanzrotors, zu bewegen ist es UuIich einen hydraulischen Stellmotor, der in der Nähe des Schwanzrotors angeordnet ist und das Ausgangsglied einstellt, mittels eines von Hand zu betätigenden Gliedes einzustellen, das in der Pilotenkanzel angeordnet und über Seile und Hebel verbindungen an den hydraulischen Stellmotor angescnlossen ist. Bei den Steuerungsvorrichtungen für den Anstellwinke], der Blätter eines Hubschraubers chwanzrotors ist ein beträchtliches Spiel gegeben, das durch die lange mechanische Verbindung zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied bedingt ist. Desweiteren führt der lange Heckkegel eines Hubschraubers mit einem Scbwanzrotor während dem Flug Biegebewegungen durch und der He&kegel ist desv/eiteren der thermischen Ausdefrung und Zusammenziehung ausgesetzt, wodurch schliesslich ein .geringer relativer Zusammenhang zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied der Steuerungsvorrichtung bedingt ist.

Die Aufgäbe der vorliegenden Erfindung liegt darin eine verbesserte Steuerun 7s? vorrichtung mit hoher Genauigkeit zu schaffen, welche das Spiel und die anderen eingeführten mechanischen und thermischen Veränderungen zwischen dem Eingangsglied und dem entfernt angeordneten Ausgangsglied ausgleicht.

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BAD OBIGINÄL

Die Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung ist in ihrem Grundaufbau mechanisch und verwendet elektrische Ausgleichsignale, die zusammen mit den mechanischen Steuerbewegungen durch einen neuartigen Differenzialmechanismus, der in der Nähe des Heckrotors vorgesehen ist eingeleitet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung begreift der Mechanismus ein Differenzialgestänge zum Einführen der Ausgleichsignale zu dem Stellmotor für den Blattwinkel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht der neuen Steuerungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit, die bei der Seitensteuerung eines Hubschraubers verwendet wird.

Figur 2 eine Schnittansicht einer federbelasteten Einstellvorrichtung, die in Figur 1 verwendet wird.

Viie in Figur 1 gezeigt ist, sind die vom Piloten zu betätigenden Fusspedale 14 mit dem Eingang eines sekundären hydraulischen Stellrotors 12 verbunden. Die automatische Flugsteuerungsvorrichtung 13 wirkt ebenfalls auf den Eingang des sekundären hydraulischen Stellmotors 12.'Die Ausgaagswelle des Stellmotors Ϊ2 ist mit einem Mischgestänge 14 verbunden, der Aufbau dieses Gestänges ist in der U.S. Patentschrift Nr. 3.199.601 beschrieben. Es ist üblich, dass bei Hubschraubern Veränderungen in der Stellung des Steuerhebels für den gemeinsamen Blattanstsllwinkel Veränderungen des Hauptrotoranstellwinkels herbei führen, was eine Veränderung der Leistungsabgabe des Triebwerkes erfordert, um eine konstante Rotordrehzahl beibehalten. Hierdurch bedingte Veränderungen des Triebwerksdreh* momentes werden durch Einleiten einer Bewegung des Steuerhebels for den gemeinsamen Anstellwinkel auf die Seitensteuerung ausgeglichen« um eine entsprechende Veränderung des ÄD3tellviikels der Schwanzro-» torblätter herbeizuführen. Dieses Mischgestänge 14 ist im wesentlichen eine mechanische Addierungsvorrichtung.

Der Ausgang des Gestänges 14 ist über eine mechanische Verbindung 16, die in der Nähe des Hauptrotors von d«ni Gestänge 14 ausgeht und sich durch die Länge des gesamten Hackkegels erstreckt, an ein

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Differenzialgestänge A angeschlossen, welches in der Nähe des Heckrotors liegt. Das Diffcrenzialgest*'nge A begreift einen zweiarmigen Hebel 18 mit Zapfen 20 welche beweglich in den in Abstand stehenden Armen 22 eins sekundären Eingangshebels 24 gelagert sind. Der zweiarmige Hebel ist demnach um die Achse A-A drehbar. Der Hebel 24 ist schwenkbar bei 25 an den Enden der Arme 22 mit dem F]KFg verbunden und somit ist der Hebel 24 um die Achse B-B schwenkbar.

Die mechanische Verbindung 16 begreift einen Endhebel 26 der bei 28 drehbar mit dem unteren Ende des zweiarmigen Hebels 18 verbunden iät, und somit auf mechanischem Wege Eingangssignale von den Pedalen IO zu dem DifferenzialgestSnge leitet. Der zweiarmige Hebel ist an dem oberen Ende mit einer Stange 30 verbunden, die zu beiden Seiten des zweiarmigen Hebels vorgesehen ist und ein Zwischengelenk 31 aufweist, welches bei 32 mit dem zweiarmigen Hebel verbunden ist.

Das hintere Ende 34 d»?r Stange 30 ist mit dem Stellmotor 35 für den Anstellwinkel der Heckrotorblä'tter verbunden. Das vordere Ende 36 ist mit dem Antriebsarm eines elektrischen Fühlers 4ü für die Ausgangsbewegung der Seitensteuerungsvorrichtung verbunden« Am anderen Ende der mechanischen Verbindung ist ein elektrischer Fühler 42 für die Eingangsbewegung der Seitensteuerungsvorrichtung mit dem Gestänge 16 in der Nähe des Ausgangsgliedes aus dem Mischgestänge 14 angeschlossen. Die Ausgangsleitungen 44 und 46 der zwei elektrischen Fühler sind mit einem elektrischen Vergleicher (Differenzialverstärker) 48 verbunden. Das Ausgangssignal 50 dieses Vergleichers steuert ein Ventil 52 eines elektrohydraulischen Stellmotors 54 der an einem Ende an das Flugwerk angeschlossen ist. Der Kolben 56 des elektrohydraulischen Stellmotors 54 ist bei 58 schwenkbar mit dem oberen Ende des sekundären Eingangshebels 24 verbunden.

Eine Einstellfeder 59, Figur 2 ist in einem Zylinder 60 vorgesehen, der über eine Stange 62 an das Flugwerk bei 64 angeschlossen ist. Eine Betätigungsstange 66, welche durch die Feder 59 belastet ist, ist bei 68 schwenkbar mit dem unteren Ende des zweiarmigen Hebels 18 in einem Punkt verbunden der genau über dem Gelenk 28 für die Eingangsstange 25 liegt. Die Feder in dem Zylinder 60 ist derait vorgespannt, damit sie bei einer bestimmten Stellung der Stange 66, welche einem ausgewählten positiven Anstellwinkel der Heckrotor-

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blätter entspricht, eine Kraft, in das Differenzialgestänge A einführt, um den Anstellwinkel der Heckrotorblätter automatisch einzustellen und damit eine steuerung um die Hochachse zu bewirken für den Fall, dass da* Gestänge zwischen dem Fühler 42 für die Eingangsbewegung und den zweiarmigen Hebel 18 beschädigt werden sollte. Die Einstellfeder und ihre Wirkungsweise sind in der U.S. Anmeldung Nr. 819.578 vom 28. April 1969 beschrJeben.

Entsprechend der Erfindung werden Bewegungen der Pedale IC durch den sekundären Stellmotor 12, das mechanische Mischgestänge 14 und die mechanische Verbindung 16 zu dem zweiarmigen Hebel 18 und der Stange 34 geleitet, die mit dem Eingang des primären Stellmotors für den Anstellwinkel der Heckrotorblätter verbunden ist. Wenn die Stange 26, welche das Endglied, der mechanischen Verbindung 16 darstellt, den zweiarmigen Hebel um die Achse A-A dreht, wir3 die federbelastete Stange 66 ebenfalls bewegt, um d.Le Kompression der Feder in dem Zylinder 60 zu ändern. Die Bewegung der Stange 66 hat keine Auswirkung auf die normale Betätigung der Steuerungsvorrichtung durch die mechanische Verbindung 16, mit der Ausnahme, dass die Feder 59 ein Nachlaufen des mechanischen Gestä'nges infolge eines Spieles in den Lagern und den Schwenkpunkten des Gestänges ausgleicht. Die Feder gleicht jedoch in ihrer neutralen Stellung kein Spiel aus, da in.dieser Stellung keine Kraft vorliegt,, um das Spiel der mechanischen Verbindung in der einen oder anderen Richtung aufzultben. Desweiteren wird beim Durchgang durch die neutrale Stellung der Feder, die Rihtung der Federkraft verändert, wodurch sich ebenfalls die Richtung ändert, in der das Spiel ausge glichen wird und dies führt zu einem S teuer ungs fehler. Die Feder kann keine eingeführten Steuerungsfehler ausgleichen, welche durch Durchbiegungen des Rumpfes oder thermische Ausdehnung und Zusammenziehung des Rumpfes bedingt sind. Somit kann die Einstellfeder allein keine Steuerungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit'schaffen.

Der Fühler 42 für die Eingangs bewegung der Seitensteuerungsvoirichtung erzeugt eine Ausgangsspannung, die der Bewegung des Ausgangsgliedes des mechanischen Mischgestänges proportional ist. Auf gleiche Weise erzeugt, der Fühler 40 für die Ausgangsbewegung der Seitensteuerung?vorrichtunq eine Aisjangsespannung, die der wirklichen

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mechanischen Bewegung der Stange 34 proportional ist. Durch Ver-"gleichen dieser Spjinungen in dem Vergleicher 48 wird ein resultierendes Spanriungssignal erzeugt, das dem Betätiger 54 für den sekundären Eingangshebel zugeleitet wird, Auf diese Weise kann der sekundäre Eingangshebel 24 die erwünschte Aucgleichsbewegung des zweiarmigen Hebels 18 und der Stange 34 durchführen, wodurch bei allen Flugzuständen eine Steuerung mit sehr hoher Genauigkeit gewährt ist.

Falls das mechanische Gestänge 16 an einem Punkt beschädigt wird, bewegt die Einstellfeder 59 die Schwanzrotorblätter bis zu einem vorbestimmten, festen Anstellwinkel und der Schwenkpunkt an dem unteren Ende des zweiarmigen Hebels 18 wirkt nun rIs fester Drehpunkt um die Achse C-C.Eingangsbewegungen des Hebels 24 verschwenken dann den zweiarmigen Hebel 18 um die Achse C-C um den Hauptstellmotor zu betätigen und dadurch die Seitensteuerung des Hubschraubers durchzuführen Der Einfluss des sekundären Eingangshebels 24 wird dabei im vergleich zum normalen Betrieb erhöht, da der Schwenkpunkt 68 näher an dem Drehpunkt 20 des zweiarmigen Hebels liegt als der Schwenkpunkt 28 des Hebels 26. Hierdurch wird ungefähr eine 20%tige Erhöhung der Wirksamkeit des Eingangshebels 24 erreicht, und der Pilot hat eine ausreichend wirksame Steuerung, um den Hubschrauber sicher zu seinem Stützpunkt zurückzu_i:l Sagen.

Durch diese Erfindung ist es somit möglich, Steuerungsfehler zwischen einem mechanischen Mischgestänge und dem Hauptstellmotor zu verringern und dadurch das Flugverhalten sehr wesentlich zu verbessern. Desweiteren können Bewegungen der Steuervorrichtung ausgeglichen werden, die durch ein Durchbiegen des Rumpfes oder durch thermische Ausdehnung und Zusammenziehung des Rumpfes bedingt sind»

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Claims (3)

1. .₆ . 20336B6

   PAT EN TAN3PRÜCHE

   Iy Steuerungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit für den Anstellwinkel von Schwanzrotorblättern, mit einem vom Piloten betätigten Steuerungsglied, einem Stellmotor für den Anstellwinkel der Rotorblätter sowie einer mechanischen Verbindung zwischen dem Steuerungsglied und dem Stellmotor, gekennzeichnet durch einen zweiarmigen Hebel, der in der Nähe des Stellmotors schwenkbar gelagert ist und an einem Ende eine Verbindung mit dem Stellmotor sowie, auf der anderen Seite seiner schwenkbaren Lagerung eine Verbindung mit dem Steuerungsglied aufweist; einen elektrischen Eingangsfühler, der ein elektrisches Ausgangssignal in Abhängigkeit der Bewegung des Steuerungsgliedes erzeugt, einen elektrischen Ausgangsüühler der ein elektrisches Ausgangssignal in Abhängigkeit der Bewegung des zweiarmigen Hebels erzeugt, einer Vergleichvorrichtung für die elektrischen Ausgangssignale der beiden Fühler, um ein Fehlersignal zu bilden, einen sekundären Eingangshebel der am Flugwerk schwenkbar gelagert ist und eine Verbindung mit dem zweiarmigen Hebel aufweist, sowie eine Betätigungsvorrichtung für den sekundären Eingangshebel, um in Abhängigkeit des Fehlersignals eine Au&gleichsbewegung auf den zweiarmigen Hebel einzuleiten.
2. 2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiarmige Hebel drehbar zwischen der» Enden des sekundären Eingangshebels gelagert ist.
3. 3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung eine federbelasteta Einstellvorrichtung aufweist, dass ein Zylinder der Einstellvorrichtung schenkbar am Flugwerk gelagert ist und dass eine federbelastete Zylinderstange der Ausgleichsvorrichtung mit dem zweiarmigen Hebel in einem Punkt verbunden ist, der etwas mehr an dem Schwenkpunkt des zweiarmigen Hebels liegt, als die Schwenkverbindung der mechanischen Verbindung an dema/eiarmigen Hebel. ■

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