DE2426565A1

DE2426565A1 - Hubsteuerung fuer flugzeuge

Info

Publication number: DE2426565A1
Application number: DE19742426565
Authority: DE
Inventors: John P Fosness
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1975-01-16
Also published as: IL44919A; US3831887A; FR2235045B1; SE412735B; JPS5037199A; SE7408500L; ES427772A1; AU6885074A; BR7405321A; IL44919A0; IT1016113B; GB1458059A; CA1003387A; FR2235045A1

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

Unser Zeichen: R 858

Hubsteuerung und Hubsteuerverfahren·für Flugzeuge

Die Erfindung betrifft eine Hubsteuerung und ein Hubsteuerverfahren für Flugzeuge.

Ein Flugzeug, welches ein Haupttriebwerk aufweist, das eine Primärströmung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt und einen Rumpf, an dem aerodynamische, hub- oder auftrieberzeugende Tragflächen befestigt sind, ist erfindungsgemäß mit Hubstrahldüsenbaugruppen in den Tragflächen an Stellen ausgerüstet, die symmetrisch zur Längsachse des Flugzeuges angeordnet sind und alternativ zusätzlich an Stellen, die in Längsrichtung im Abstand vom Schwerpunkt angeordnet sind. Jede Hubstrahldüsenbaugruppe in der Tragfläche weist eine tragflächenförmige hintere Düsenklappe auf, eine vordere Düsenklappe, die im Abstand von der hinteren Düsenklappe angeordnet

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ist und die zusammen mit der hinteren Düsenklappe in anderen Flugzuständen als im koventionellen oder Flächenflug betätigt wird, eine mittlere Düsenklappe, die zwischen der vorderen und der hinteren Düsenklappe angeordnet ist und Einrichtungen, die die Primärströmung des fluiden Mediums hoher Energie aus dem Haupttriebwerk in die Düsen der mittleren Düsenklappe und in die Coanda-Schiitze der vorderen und hinteren Klappe während des nicht konventionellen Fluges einführen. Es sind vom Flugzeugführer betätigte Steuerungen im System vorgesehen, mit denen die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte der Kubstrahldüsen verändert werden, welche durch die Klappen in jeder .Strahldüse gebildet werden, wobei die Veränderung durch eine koordinierte Betätigung und Drehung der Klappen erfolgt, um dadurch den Gesamthub des Flugzeuges wahlweise während des Senkrechtfluges, des Schwebefluges und des Übergangsflugzustandes zu verändern und um eine Trimmung des Hubes durchzuführen, wobei das Haupttriebwerk des Flugzeuges mit im wesentlichen konstanter Leistung betrieben wird.-

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Flugzeuges, bei dem die Erfindung beim senkrechten Steig- und Sinkflug oder beim Schwebeflug verwendet wird,

Fig. 2 eine Draufsicht, die schematisch die Hubstrahldüsenbaugruppen und das Haupttriebwerk des Flugzeuges zeigt,

Fig. 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 3~3 der Fig. 2,

Fig. 4,5 und 6 schematische Schnittansichten, die die Tragfläche des in Fig. 1 dargestellten Flugzeuges beim Senkrechtflug, im Übergangsflugzustand und beim Flächenflug zeigen,

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Fig. 7 eine grafische Darstellung der Betriebsbereiche für die Tragflächenkonfigurationen des in Pig. I dargestellten Flugzeuges als Funktion des Schubverstärkungsverhältnisses und als Funktion des Divergenzwinkels des Diffusorabschnittes der Hubstrahldüsen,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der nominalen Luftgesehwin-■ digkeitsbetriebsbereiche einer Ausführungsform der Tragfläche des in Fig. 1 dargestellten Flugzeuges für Senkrechtflug, Übergangsflug und Flächenflug,

Fig. 9 eine Ansicht der vom Flugzeugführer betätigten Steuerung, die in dem in Fig. 1 dargestellten Flugzeug vorhanden ist und mit der die Querlage während des senkrechten Steig- und Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes gesteuert wird,

Fig.IO eine schematische Darstellung der.Einstellung der vorderen und hinteren Düsenklappen in der Tragfläche gemäß einer Betätigung durch den Flugzeugführer, wobei eine Rechtsrollbewegung des Flugzeuges während des senkrechten.Steig-oder Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes dargestellt ist,

Fig.11 eine schematische Darstellung einer vom Flugzeugführer betätigten Steuerung, die in dem in Fig. 1 dargestellten Flugzeug vorhanden ist, um die Flugrichtung während . des senKrechten Steig- und Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes zu steuern,

Fig.12 eine schematische Darstellung der Einstellung der vorderen und hinteren Klappen in der Tragfläche gemäß einer Betätigung durch den Flugzeugführer,um eine Rechtskurve während des senkrechten Steig-oder Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes zu fliegen,

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Fig. 13 eine schematische Darstellung eines vom Flugzeugführer gesteuerten Steuersystems in dem in Fig, I dargestellten Flugzeug, mit dem die Nicklage des Flugzeuges während des senkrechten Steig- und Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes gesteuert wird,

Fig. 1*1 eine schematische Darstellung der Einstellung der vorderen und hinteren Klappen durch den Flugzeugführer, wobei ein Nicken nach vorn während des senkrechten Steig- oder Sinkfluges, des Schwebefluges oder des übergangsflugzustandes durchgeführt wird,

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Hubsteuerung in dem in Fig. 1 dargestellten Flugzeug, mit der der Flugzeugführer die Betriebsart des Flugzeuges bestimmt,

Fig. l6 eine schematische Darstellung der Einstellung der vorderen und hinteren Klappen durch den Flugzeugführer zur Einstellung eines Senkrechtfluges oder eines Schwebefluges für das in Fig. 1 dargestellte Flugzeug und

Fig. 17 eine sehematische Darstellung der Einstellung der vorderen und hinteren Klappen durch das Steuersystem, wodurch der Gesamthub des Flugzeuges insbesondere während des senkrechten Steig- und Sinkfluges, während des Schwebefluges oder während des Übergangsflugzustandes gesteuert wird.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Flugzeuges 10, bei welchem die Erfindung verwendet wird. Das Flugzeug ist in einem Betriebszustand entweder für einen senkrechten Steig/ oder Sinkflug oder für einen Schwebeflug dargestellt. Zusätzlich ist das Flugzeug 10 noch derart ausgebildet, daß es in konventioneller Weise fliegen lcann und daß es einen übergang zwischen dem Senkrecht-/Schwebeflug und dem konventionellen

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Plug durchführen kann. Wie dargestellt, weist das Flugzeug 10 einen Rumpf 11, sowie eine rechte und eine linke Tragfläche 12 und 13 auf, die am Rumpf 11 befestigt sind. Die Tragflächen entwickeln die aerodynamischen Hauptauftriebskräfte während des konventionellen Fluges. Das Flugzeug 10 weist ferner rechte und linke Entenflügel 14 und 15 auf, die am Rumpf 11 vor den Tragflächen 12 und 13 und vor dem Schwerpunkt des Flugzeuges angeordnet sind. Derartige Entenflügel sind vorgesehen, um aerodynamische Hubkräfte für eine Fluglagenstabilisierung lind für eine Fluglagenänderungssteuerung während des konventionellen Vorwärtsfluges zu entwickeln. Zusätzlich weist das Flugzeug 10 rechte und linke senkrechte Stabilisierungsflächen16 und 17 auf, die von den Tragflächen 12 und 13 in üblicher Weise getragen werden.

Damit das Flugzeug als senkrecht fliegendes Flugzeug verwendet werden kann und damit das Flugzeug schweben kann und vom senkrechten Flug in einen konventionellen Flug übergehen kann und damit während aller Flugzustände eine Fluglagensteuerung des Rumpfes durchgeführt werden kann, weist jede der Flächen 12 bis 15 eine noch zu beschreibende HubStrahldüsenbaugruppe auf. Die Hubstrahldüsenbaugruppe, die in der Tragfläche 12 vorgesehen ist, ist mit 18 bezeichnet und weist eine vordere Düsenklappe 19, eine hintere Düsenklappe 20 und eine mittlere Düsenklappe 21 auf (s. Fig. 2). Die zusätzlichen Hubstrahldüsenbaugruppen, die bei dem Flugzeug 10 vorgesehen sind, sind in Fig. 2 und in den übrigen Figuren der Zeichnung in der linken Tragfläche 13 mit 22 im rechten Entenflügel 14 mit 26 und im linken Entenflügel 15 mit 30 bezeichnet. Die Hubstrahldüsenbaugruppe 22 weist eine vordere Düsenklappe 23, eine hintere Düsenklappe 24 und eine mittlere Düsenklappe 25 auf. Die HubStrahldüsenbaugruppe 26 weist, wie die Figuren der Zeichnung zeigen, eine vordere Strahldüsenklappe 27, eine hintere Strahldüsenklappe 28 und eine mittlere Strahldüsenklappe 29 auf. In gleicher Weise v/eist die Strahldüsenbaugruppe 30

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des linken Entenflügels eine vordere Strahldüsenklappe 31 j eine hintere Strahldüsenklappe 32 und eine mittlere Strahldüsenklappe 33 auf. Das Pluggerät oder Flugzeug 10 weist ferner übliche rechte und linke Rudersteuerflächen 34 und 35 auf, die in den senkrechten Stabilisatoren 16 und 17 angeordnet sind. Eine Lufteinlaßöffnung 36 ist in Fig. 1 als Teil des Hauptantriebssystems 37 des Flugzeuges gezeigt, welches schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.

Es sei nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Antriebssystem 37 weist einen verzweigten Einlaßkanal 38 auf, der mit Einlaßöffnungen 36 verbunden ist, einen Triebwerkseinlaßabschnitt 39, einen Kompressorabschnitt 40, einen Brennkammerabschnitt 41, einen Turbinenabschnitt 42, einen Verteiler oder Abzweigabschnitt 43,. einen Nachbrenner 44 und eine Düse .45· Die genaue Form der Hauptantriebsanlage 37 ist nicht kritisch mit der Ausnahme, daß das Antriebsaggregat eine entsprechende Zuspeisung eines fluiden Mediums hoher Energie für die Hubstrahldüsenbaugruppen 18, 22, 26 und 30 liefern muß, die in den Tragflächen des Flugzeuges angeordnet sind, sowie die Schubkräfte entwickeln muß, die für den Vorwärtsantrieb des Flugzeuges 10 während des konventionellen Fluges erforderlich sind.

Fluides Medium hoher Energie, welches aus dem Antriebssystem 37 am Mantelring 46 abgezogen wird, wird den verschiedenen Hubstrahldüsenbaugruppen über Verteilungskanäle 37 und 38 zugemessen und zugeführt. Bei anderen Ausführungsformen des Flugzeuges 10 kann das Hauptantriebssystem 37 statt aus einem Strahltriebwerk, wie es schematisch in der Zeichnung dargestellt ist, aus einem Zweikreistriebwerk mit hohem Bypaßverhältnis bestehen. Fig. 2 zeigt schematisch Lager 49, die an den inneren und äußeren Enden der Strahldüsenklappen oder Wandungen vorgesehen sein können und mit denen die Drehung dieser Bauteile relativ zu den Rumpf- oder Flächenbauteilen im Betrieb durchgeführt werden kann.

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Obwohl in den Fig. 1 und 2 ein Plugzeug dargestellt ist, welches Entenflügel mit geringem Flächeninhalt aufweist, die vor den Haupttragflügeln 12 und 12 angeordnet sind, kann die Erfindung auch bei Flugzeugen verwendet v/erden, die Stabilisierungsflächen mit kleinerem Flächeninhalt aufweisen, welche hinter den Haupttragflächen angeordnet sind. Die Erfindung kann auch bei Flugzeugen oder Fluggeräten verwendet werden, die Haupttragflächen aufweisen, die mit Hubstrahldüsen _von der Art ausgerüstet sind, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, wobei diese Flugzeuge Stabilisierungsflächen aufweisen, die mit anderen Fluglagenstabilisierungs-Steuervorrichtungen ausgerüstet sind als mit Hub strahldüsen·.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Hubstrahldüsenbaugruppe, die in jeder Tragfläche des Fluggerätes.oder Flugzeuges 10 vorgesehen ist. Die Hubstrahldüsenbaugruppe, die in Fig. 3 mit 22 bezeichnet ist, weist eine vordere Strahldüsenklappe 23, oine hintere Strahldüsenklappe 24 und ein mittleres oder Kernstrahldüsenplatten- oder -feldglied 25 auf. Die Klappe 23 besteht im wesentlichen aus einer noch zu beschreibenden geradlinigen Strahldüse 50, an der eine tragflächenförmige Platte 51 befestigt ist, die einen richtigen Verschluß der Tragflächenstrahldüsenöffnung 52 .an der Unterseite der Tragfläche 13 während des konventionellen Fluges gewährleistet und die dazu dient, teilweise den Diffusorabbchnitt der Hubstrahldüsenbaugruppe 22 zu begrenzen und zwar beim Senkrechtflug, beim Schweb ^flug und in übergangszuständen des Flugzeuges oder Fluggerätes. Die geradlinige Strahldüse 50 ist im wesentlichen ein rohrförmiger Bauteil mit einem inneren Kanal 53 und einem mit diesem zusammenarbeitenden Schlitz 54, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Baugruppe hinweg erstreckt. Die hintere Strahldüsenklappe 24 weist ebenfalls eine geradlinige Coanda-Düse 55 auf, die der Düse 50 gegenüberliegt, und an dieser Düse ist eine tragflächenförmige Platte befestigt. Die tragflächenförmige Platte 56 weist eine

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Querschnittsform auf, deren obere und untere Oberflächen eine Fortsetzung der benachbarten konturierten oberen und unteren Oberflächen der Tragfläche 13 bilden, in die diese Klappe eingebaut ist. Beim konventionellen Flächenflug bildet die Klappe 56 über ihre gesamte Flügelbreite hinweg eine bewegliche Hinterkante der Tragfläche. Die Klappe 56 arbeitet während des konventionellen Flächenfluges des Flugzeuges oder Fluggerätes 10 wie ein Klappen-Querrudersystem. Beim Senkrechtflug, beim Schwebeflug und im Übergangszustand des Flugzeuges 10 arbeitet die Klappe 24 mit den anderen Teilen der Baugruppe 22 zusammen und bildet eine Teilbegrenzung des Diffusorabschnittes der HubStrahldüsenbaugruppe 22. Die Düse 55 ist wie die Düse 50 im wesentlichen ein rohrförmiger Bauteil, der einen inneren Kanal 57 und einen Schlitz 58 aufweist, der sich über die gesamte Länge hinweg erstreckt. Die vorderen und hinteren Strahldüsenklappen 23 und 24 werden normalerweise unabhängig voneinander, jedoch in einer koordinierten Weise durch Stelleinrichtungen betätigt, wie es noch beschrieben werden soll. Ein zusätzlicher und getrennt betätigter, stromlinienförmiger Feldbauteil 64 kann an der Klappe 24 und zwar an der Düse 55 befestigt sein und von dieser getragen werden,und zwar um einen noch zu beschreibenden Abschluß herzustellen.

Die mittlere Strahldüsenfeldwandung oder Feldklappe 25 weist eine mittlere Strahldüse 60 auf, an der eine Verkleidung 6l von üblichem Aufbau befestigt ist. Die Strahldüse 60 ist wie die Strahldüsen 5"O oder 55 ein rohrförmiger Bauteil mit einem inneren Kanal 62 und mit einer Düse oder mit einer Schlitzöffnung 63, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge erstreckt. Der Bauteil 25 wird normalerweise koordiniert mit den Klappen 23 und 24, jedoch unabhängig von diesen gedreht. In einigen Fällen kann die mittlere Feldwandung 25 jedoch vorzugsweise über eine nicht dargestellte geeignete Gestängeoder Antriebsverbindung von der vorderen Klappe 23 gedreht werden. Das Wandungsfeld 61 wirkt mit dem vorher beschriebenen Wandungsfeld 64 zusammen, um einen Abschluß für die Sekundär-

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Strömungsöffnung 52 des Strahldüsensystems an der oberen Oberfläche der Tragfläche 16 zu bilden und zwar während des konventionellen Flächenfluges des Plugzeuges 10 oder des Pluggerätes 10. Die tragflächenförmige Klappe 51 bildet einen Öffnungsverschluß an der Unterseite der Tragfläche 13 beim konventionellen Flächenflug. Es wird hierzu auf Fig. 6 verwiesen.

Ein fluides Medium hoher Energie, normalerweise gasförmige Verbrennungsprodukte der Antriebsanlage 37 > werden während des nicht konventionellen Flugbetriebs, d. h. während des nicht-Flächenfluges des Flugzeuges oder Pluggerätes 10 über Verteilungskanäle' 47, 48 zügeführt·und zwar von einer Stelle an der Turbine 42 oder hinter der Turbine 42 des Antriebssystems 37 und zwar vorzugsweise mit einem Druckverhältnis von etwa 1,3 oder größer. Das Druckmittel wird den Kanälen 53 und 57 der Coanda-Düsen 50 und 55 zugeführt und dem Innenkanal 62 der mittleren Düse 60 eines jeden Hubstrahldüsensystems. Die Verteilungsleitungen 47 und -48 sind normalerweise so bemessen, daß Strömungsenergieverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden und daß Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 0,25 Mach bis zu etwa 0,4.Mach erzielt werden. Das unter Druck stehende Strahldüsendruckmittel hoher Energie, das zu allen Klappen 23, 24 und 25 strömt, ist so bemessen, daß etwa 30 bis 70$ der Gesamt strömung zu jeder Hubstz'ahldüsenbaugruppe ■auf die mittlere Strahldüse 60 verteilt ist und durch die Düsenöffnung 63 austritt. Der Rest des Druckmittels, das zu jeder Tragflächenhubdüsenbaugruppe strömt,wird zwischen den Düsen 50 und 55 verteilt und tritt aus den Schlitzen 54 und 58 in entgegengesetzten Richtungen im allgemeinen zur mittleren Düse 25 hin aus. Diese entgegengesetzten Strömungsrichtungen verlaufen im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Strömungsrichtung durch die HubStrahldüsenbaugruppe 22 und zur Richtung des Vektors des Druckmittelreaktionshubes, der für einen senkrechten Flugzustand, für einen Schwebeflugzustand und für einen übergangsflugzustand entwickelt wird. Gas-

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förraiges Medium tritt durch die Schlitze und Düsenöffnungen 53» 58 und 63 in jeder Düse vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 0,7 Mach bis zu etwa 1,0 Mach oder etwas mehr aus. Die Düsenöffnung 63 ist in oder oberhalb der Ebene der engsten Einlaufstelle der Strahldüsenbaugruppe 22 im Senkrechtflugzustand angeordnet. Der Betrieb der vorderen und hinteren Strahldüsenklappen 23 und 24 in Kombination mit der mittleren 'Düse 25, die ein fluides Medium hoher Energie vom Hauptantriebssystem des Flugzeuges oder Pluggerätes erhalten, erzeugt ein Schubverstärkungsverhältnis in jeder Hubstrahldüsenbaugruppe 18, 22 usw. von wenigstens etwa 1,6 unter bevorzugten Betriebsbedingungen.

Die Fig. 4,5 und 6 sind Schnittdarstellungen der Tragfläche 13 und zeigen den Betrieb im Senkrecht-Schwebeflug, im Übergangs flugzustand und im konventionellen oder Plächenflugzustand. In Pig. 4 ist die Tragflächenanordnung für den senkrechten Steig- oder Sinkflug und für den Schwebeflug dargestellt und bei diesem Betriebszustand weist der Hubstrahldüsendiffusorabschnitt, der durch die Strahldüsenklappen 23 und 24 gebildet wird, eine Hauptlängsachse 67 auf, die in der Senkrechtflug-Bezugs richtung orientiert ist. Durch noch zu beschreibende, vom Plugzeugführer bedienbare Steuerungen können die Strahl,-düsenklappen des Tragflügels 12 in Kombination mit der mittleren Klappe 25 derart betätigt werden, daß sie die in Fig. 5 dargestellte Lage einnehmen, in der die Achse 68 der Hubstrahldüsenbaugruppe für den übergangsflugzustand ausgerichtet ist. In dem in Fig. 5 dargestellten Betriebszustand wird die Primärströmung des fluiden Mediums hoher Energie in die Hubstrahldüse von den Düsen 23, 24 und 25 aus-gestoßen und eine Sekundärströmung (Luft) wird in die Primärströmung von oben oberhalb der Tragflächenoberfläche eingesaugt, wie in dem in Fig. dargestellten Fall, um eine Schubverstärkung und einen Gesamtströmungs-Reaktionshub zu erzeugen. Für einen konventionellen oder Flächenflug wird die Steuerung derart betätigt, daß die

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Strahldüsenklappen 23, 24 und die Mittelklappe 25 in die in Fig. 6 dargestellte Lage gebracht werden. Bei der in Fig. 6 dargestellten Betriebsstellung werden die konventionellen aerodynamischen Hubkräfte an der Tragfläche 13 als Ergebnis des Vorwärtsfluges erzeugt, der seinerseits durch die normalen Antriebskräfte entsteht, die auf den Rumpf 11 durch die Haupttriebwerksanlage 37 übertragen werden.

Die vorliegende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf ein Flugzeug oder ein Fluggerät 10, welches Tragflächen 12 und 13 aufweist und ebenfalls zusätzliche Entenflügel 14 und 15, die in ähnlicher Weise in Bezug auf die Längsachse des Fluggerätes angeordnet sind, jedoch in einer Ebene im Abstand vom Schwerpunkt des Flugzeuges. Die Anordnung von Entenflügeln 14, 15 bei dem in Fig. 1 dargestellten Flugzeug im Abstand vom Schwerpunkt ist wünschenswert, um eine Längsstabilisierung und eine Fluglagenänderungssteuerung zu ermöglichen. Die Erfindung kann alternativ ebenfalls bei Flugzeugen oder Fluggeräten verwendet werden, die HubStrahldüsenbaugruppen, beispielsweise die Baugruppen 18 und 20, aufweisen, die lediglich in Tragflächen, die den aerodynamischen Haupthub erzeugen, montiert sind, wobei diese Tragflächen am Rumpf befestigt sind.

In diesen Fällen können die noch zu beschreibenden Steuerungen zusätzlich dazu, daß ein Druckmittelreaktionstmb für nicht konventionelle Flugzustände entwickelt wird, dazu verwendet werden, Änderungen in den Querfluglagen und in der Fluglage um die Hochachse zu erzeugen. Änderungen der Fluglage um die Nickachse können bei derartigen Flugzeugen dadurch erzeugt werden, daß andere Hubänderungseinrichtungen als Hubstrahldüsenbaugruppen verwendet werden, die die vorderen und hinteren Klappen aufweisen. Obwohl nicht dargestellt, kann das Flugzeug 10 einen begrenzten Rückwärtsflug beim senkrechten Steig- oder Sinkflug oder beim Schwebeflug durchführen. Dies wird durch die noch zu beschreibende Steuerung bewerkstelligt, die so betätigt wird, daß die Achse einer jeden Tragflächenhubstrahl-

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düsenbaugruppe so ausgerichtet wird, daß sie nicht senkrecht verläuft, beispielsweise durch eine geringe Drehung der Achse 67 gegenüber der Darstellung in Fig. h in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns .

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der bevorzugten Betriebsweise einer jeden Hubstrahldüsenbaugruppe im Flugzeug 10 während des nicht konventionellen Flugzustandes. Die Kurve 69 ist eine grafische Darstellung des Schubverstärkungsverhältnisses , welches in einer typischen HubStrahldüsenbaugruppe 18, 22 usw. erzielt wird und zwar als Funktion des Divergenzwinkels des Hubstrahldüsendiffusorabschnittes. Die Kurve 69 erstreckt sich über einen Divergenzwinkelbereich des Diffusorr abschnittes von etwa minus 10° bis zu plus 10 und über einen zugeordneten Schubverstärkungsverhältnisbereich, der sich von etwa 0,85 bis zu etwa 1,65 erstreckt. Der Null-Grad-Abzissenwert entspricht einem nicht divergierenden Diffusorabschnitt und ist kein Maß für eine Druckmittel-Reaktionshubvektororientierung relativ zum senkrechten Steige- oder Sinkflugzustand. Es ist wichtig, zu bemerken, daß bei der Durchführung der Erfindung bei den Zuständen, die In Flg. 7 dargestellt sind, und insbesondere im Steuerbereich,der bevorzugte Betrieb der Hauptantriebsanlage des Flugzeuges ein Betrieb mit konstanter Leistung und in der Nähe der maximalen Leistungsabgabe ist. Ein verbessertes Ansprechen des Flugzeuges auf Steuerbefehle des Flugzeugführers zum Ändern der Fluglage wird unter den bevorzugten Bedingungen des Systembetriebes erzielt.

Fig. 8 zeigt grafisch und schematisch die nominalen Luftgeschwindigkeltsbetriebsbereiche bei verschiedenen Tragflächenkonfigurationen bei einem speziellen Flugzeug oder Fluggerät. Wie in Fig. 8 dargestellt, erfolgt die Einstellung der Tragflächen 13, 14 für den senkrechten Steig- oder Sinkflug oder für den Schwebeflug, der in Fig. 4 gezeigt Ist, bei einer Vorwärtsfluggeschwindigkeit im Bereich von 0 bis zu etwa 45 Knoten;(wie bereits dargelegt, können die Strahldüsenbaugruppen in der Tragfläche 13 usw. derart betätigt werden, daß ein begrenzter Rückwärtsflug durchgeführt werden kann und zwar durch

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eine begrenzte Drehung und Einstellung der Strahldüsenklappen und der mittleren Klappe in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns relativ zu der in Pig. M gezeigten Lage). Der in Fig. 5 gezeigte übergangsflugzustand und die dort dargestellte Konfiguration der Tragfläche 13 kann bei einer Vorwärtsfluggeschwindigkeit im Bereich von 30 bis zu 110 Knoten eingestellt werden. Im übergangsflugzustand wird der durch eine Druckmittelreaktion erzeugte Hub in der Hubstrahldüse für eine
ausreichende Zeit so ausgerichtet, daß eine Vorwärtsfluggeschwindigkeit erzeugt wird, bei welcher ein konventioneller aerodynamischer Auftrieb an der Tragfläche 13 entwickelt wird, um das Fluggerät im konventionellen Flugzustand zu unterstützen. Bei dem beschriebenen Flugzeug können bevorzugt die verschiedenen hinteren Strahldüsenklappen in übergangsflächenfluggesctwindigkeitsbereich von 80 bis 170
Knoten gemeinsam und wie konventionelle Flugzeugklappen be- · tätigt werden, um die Sehnenkrümmung der Tragfläche zu erhöhen und um dadurch den konventionellen aerodynamischen Auftrieb zu verstärken, der von der Tragfläche 13 erzeugt wird und zwar dadurch, daß die Luftströmungsphänomene relativ zu den oberen und unteren Oberflächen der Tragfläche verbessert werden. In dem weiterhin dargestellten reinen konventionellen oder Flächenflugzustand im Bereich von 125 Knoten bis V^ .

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die sich bis zu 2 Mach beispielsweise erstrecken kann, werden die hinteren Strahldüsenklappen 20, 24 usw. wahlweise unabhängig von den vorderen Klappen und ohne Betriebsverbindung zur Hauptantriebsanlage des Fluggerätes eingestellt, um Änderungen im Flugzustand des Flugzeuges zu erzeugen, ohne daß dabei wesentlich der gesamte entwickelte Auftrieb verändert wird.

Die Fig. 9 bis 17 zeigen schematisch die wesentlichen konstruktiven und funktioneilen Eigenschaften des vom Flugzeugführer betätigten Steuersystems, welches im Flugzeug 10 vorgesehen ist, und mit dem die Rumpffluglage in allen Flugzu-

ständen gesteuert wird und mit dem ferner der spezielle Flugzustand ausgewählt wird. Da das in den Fig. 9 bis 17 dargestellte Steuersystem wirksam ist, um die Pluglagen in verschiedenen unterschiedlichen Richtungsfreiheitsgraden zu steuern und zwar bis zu unendlich vielen erreichbaren Möglichkeiten einer Fluglagenänderung und in veränderlichen Flugzuständen und da deshalb das Steuersystem sehr komplex ist, sollen die verschiedenen Steuersystemteile getrennt für jede Grundflugbetriebsart und für die verschiedenen Grundfreiheitsgrade der Querlagenänderung, der Richtungsänderung und der Fluglagenänderung um die Nickachse dargestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel eines Steuersystems, welches gemäß der Erfindung ausgebildet und betätigt wird, weist zahlreiche konventionelle Gestänge auf, die Verbindungsstäbe, Zugkabel, Sektorscheiben, Rollen und ähnliche mechanische Kraftübertragungselemente umfassen, und mit diesem System werden Steuersignale oder Kräfte, die der Flugzeugführer des Flugzeuges erzeugt j auf eine spezielle Stelleinrichtung und auf die mit diesen verbundenen Oberflächen übertragen. In den Figuren der Zeichnung sind jedoch im wesentlichen lediglich representative Elemente dargestellt, mit denen spezielle relative Steuerbetätigungsbewegungen erzeugt werden. Bei einer Ausfuhrungsform der Erfindung kann eine hydraulische Kraftverstärkungs-Stelleinrichtung durch einen bekannten Servoschieber gesteuert werden, der seinerseits durch das Steuersystemgestänge in die gewünschte Betriebslage verstellt wird. Andere Arten eines Steuersystems, beispielsweise ein manuell Detätigtes, ein teilweise servoverstärktes, oder ein elektrisches Steuersystem können im Flugzeug 10 als Äquivalent der in den Fig. 9 bis 17 dargestellten mechanischen Gestänge- und hydraulischen Stellanlage verwendet werden.

Fig. 9 zeigt die Hauptfunktionsteile, die beim Querlagensteuersystem 70 in der Steuerung des Flugzeuges 10 beim Senkrechtflug, beim Schwebeflug und beim übergangsflugzustand verwendet

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werden.Dieses Plugsteuersystem weist einen üblichen vom Flugzeugführer betätigten Steuerknüppel 71 auf, der schwenkbar um die Achse 72 gelagert ist, die am Rumpf befestigt ist. Der Steuerknüppel 71 ist mechanisch durch die noch zu beschreibenden Einrichtungen nit der hydraulischen Stellvorrichtung verbunden, die ihrerseits mit den Strahldüsenklappen 19, 20, 23 und 24 in den Haupttragflächen 12 und 13 verbunden ist und ferner mit den Stellvorrichtungen für entsprechende Klappen 27, 28, 31 und 32 in den Fluglagensteuerflächen (Entenflügeln) 14 und 15. Jede Klappe entspricht der in entsprechender Weise gekennzeichneten vorderen und hinteren Strahldüsenklappe in dem in Fig. 2 dargestellten Flugzeug. Die üblichen, durch Servoschieber betätigten hydraulischen Stellvorrichtungen, die mit den Klappen verbunden sind, sind mit 73 bis 80 bezeichnet und jede Stellvorrichtung ist normalerweise schwenkbar an ihrem Kolbenstangenende 8l an der Tragfläche gelagert und ist mit ihrem Gehäuseende 82 schwenkbar mit einem Klappenbetätigungshebel verbunden, der an der Klappe befestigt ist, wie es Fig. 9 zeigt. Das Querlagensteuersystem 70 weist ferner zwei mehrarmige Kniehebel 83, 84 auf, die drehbar am Flugzeug gelagert sind und die schwenkbar miteinander und mit dem Steuerknüppel 71 durch die schematisch dargestellten, in zwei Richtungen beweglichen, Kraftübertragungsgestänge 86 und 85 verbunden sind. Die Gestänge, die die Kniehebel 83 und 84 mit den Stellvorrichtungen 73 bis 80verbinden, sind in den Zeichnungen mit 87 bis 94 gekennzeichnet. Schwenkverbindungen sind an den Enden der Gestänge vorgesehen und dargestellt, jedoch nicht gekennzeichnet. Die Strahldüsenklappen, die in Fig. 9 dargestellt sind, sind in einer Zwischenstellung gezeigt, die dem Übergangsflugzustand entspricht.

Die Strahldüsenklappen 19, 20 usw. im System 70 v/erden in koordinierter Weise in Bezug aufeinander gesteuert, um spezielle Richtungen und Größen der Rollbewegung des Flugzeuges zu erzielen. Fig. 10 zeigt die Bewegungen

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der Klappen 19, 20 im System 70 infolge einer Bewegung des Steuerknüppels 71 aus der in Fig. 9 dargestellten.senkrechten Stellung, welche einer stabilisierten Flugzeugquerlage entspricht, in die in Fig. 10 dargestellte Stellung, die ein Rollen nach rechts bewirkt. Die Klappen 19» 20, 27 und 28 werden relativ zueinander derart bewegt, daß die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte vermindert werden, um den zugeordneten Hub dadurch zu verringern, daß die Schubverstärkung, die in den Hubstrahldüsenbaugruppen 18 und 26 erzeugt wird, vermindert wird. Durch die Bewegung des Steuerknüppels 71 in die Rechtsrollenstellung werden die Stellvorrichtungen 75>76,79,8O in der Richtung bewegt, die durch Pfeile dargestellt sind, wobei die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte vergrößert werden, um den Hub der Hubstrahldüsen 22 und 30 zu vergrößern.Das Vergrößern und Verringern der Divergenzwinkel der Hubstrahldüsendiffusorabschnitte erfolgt auf mechanischem Wege, wobei die radialen Abstände der Verbindungsschwenkgestänge zu den Kniehebeln 8338¹I unterschiedliche Größen von jeder Kniehebldrehachse haben. Bei einer Ausfuhrungsform des Steuersystems kann beispielsweise eine Klappe, wie die Klappe 20, um den halben Winkel der zugeordneten vorderen Klappe 19 verschwenkt werden, weil das Verbindungsgestänge 87 zum Kniehebel 84 den doppelten Abstand von der Drehachse des Kniehebels 84 gegenüber dem des Verbindungsgestänges 88 hat. Eine Drehung des Steuerknüppels 71 aus der in Fig. 9 dargestellten Lage entgegengesetzt zum ührzeigerdrehsinn um die Achse 72 erzeugt eine Linksrollbewegung des Flugzeuges 10 während des nichtkonven-1,ioneilen Fluges. Es sei bemerkt, daß die Größe der Verschwenkungsunterschiede oder Drehunterschiede im System 70 (und ebenfalls im Steuersystem 120, welches in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist) wirksam ist, um die Schubvektorrichtung, die durch die Hubstrahldüsen 26 und 30 bestimmt wird, unterschiedlich zu verändern. Wie Fig. 10 zeigt, wird die Schubachse der Hubstrahldüse 26 um den Winkel -5- entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn gedreht und die Schubachse der Hub strahldüse 30 wird durch den Winkel ^- im Uhrzeigerdrehsinn gedreht und zwar aus der dargestellten ge-

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strichelten Bezugslinie heraus gemäß einem Einheitssteuerausschlag des Steuerknüppels 71. Eine solche unterschiedliche Drehung der Wirkungsvektorlinien ergibt eine Kraftkompensation in Richtungen parallel zur Flugzeuglängsachse,um eine sonst vorhandene Tendenz des Flugzeuges zum Gieren oder die Flugrichtung des Flugzeuges um den Schwerpunkt herum zu ändern, auszuschalten.

Die Fig. 11 und 12 zeigen das im Flugzeug 10 vorgesehene Steuersystem 100 zur Richtungssteuerung und zwar durch vom Flugzeugführer auf die Ruderpedale 101 und 102 abgegebene Steuerkräfte. Das Strahldüsenklappen- und Stellvorrichtungssystem, welches im Steuersystem 100 vorgesehen ist, ist das gleiche, wie das entsprechende System, das in Fig. 9 gezeigt ist und deshalb ist dieses System in gleicher Weise gekennzeichnet. Der Steuereingang, das mechanische Gestänge und die Winkelhebelkupplungen, die im System 100 vorgesehen sind, unterscheiden sich jedoch von den vergleichbaren Komponenten im System 70. Die Ruderpedalen 101 und 102 sind mit dem Flugzeug an Schwenklagern 103 und 104 verbunden.Ein Hebel 105 ist am Flugzeug in der Mitte seiner Länge drehbar gelagert und ist schwenkbar mit den Pedalen 101 und 102 durch die Gestänge und 107 verbunden. Das System 100 weist mehrarmige Kniehebel 108 und 109 auf, die die gewünschte koordinierte Betätigung der verschiedenen Stellvorrichtungs-Klappensysteme bewirken, und jeder Kniehebel ist drehbar am Flugzeug gelagert. Die Verbindungen von den Kniehebeln 108 und 109 zu den Stellvorrichtungs-Klappen&ystemen ist bei diesem System nur zu den hinteren Klappen.20, 2k, 28 und 32 vorhanden und erfolgt über Gestänge 112, 113, Hk und 115. Die Kniehebel 108 und 109 sind miteinander und mit dem Steuerhebel 105 über Gestänge . 111 und 110 verbunden.

Fig. 12 zeigt die Bewegung der Ruderpedale 101 und 102 für eine Rechtskurve des Flugzeuges, und diese Bewegung erzeugt lediglich eine Bewegung der hinteren Klappen 20, 2k, 28 und 32 im Steuersystem 100. Wie Fig. 12 zeigt, erzeugt die vom

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Flugzeugführer abgegebene Befehlskraft zur Einleitung einer Kurve keine relative Verschiebung der vorderen Strahldüsenklappen des Steuersystems. Die Verschwenkung der hinteren Klappen, die in Fig. 12 gezeigt ist, bewirkt, daß die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte der Hubstrahldüsen 18, 26 in den Flächen 12 und 14 abnehmen, wodurch die Größe des gerichteten Reaktionshubes, der an der Fläche erzeugt wird, vermindert wird. Ferner werden die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte der Hubstrahldüsen 22, 30 in den Flächen 13, 15 vergrößert, um die Größe des gerichteten Reaktionshubes zu erhöhen, der an der anderen Seite der Flugzeuglängsachse erzeugt wird, und dadurch erfolgt eine Richtungsänderung des Flugzeuges nach rechts. Eine Bewegung der Ruderpedale 101 und 102 aus der in Fig. 11 dargestellten Stellung entgegengesetzt zu der in Fig. 12 gezeigten Bewegungsrichtung erzeugt eine Linkskurve oder eine Linksdrehung des Flugzeuges 10 während des nicht konventionellen oder Senkrechtflugzustandes.

Beim Aufbau eines Flugzeugsteuersystems nach der Erfindung wird bevorzugt keine wesentliche Änderung des Gesamthubes, der von den Hubstrahldüsen erzeugt wird, während der Änderungen der Fluglage des Flugzeuges auftreten. In den Fig. 9 bis 12 ist eine Anordnung bei einem Flugzeug dargestellt, wobei die erfindungsgemäße Steuerung sowohl in de_R einen aerodynamischen Auftrieb erzeugenden Tragflächen 12 und 13 verwendet wird als auch in den Sekundärflächen, die zur Fluglagenstabilisierung dienen und zwar ii: den Entenflügeln 14 und 15. Bei Fluggeräten, die keine Nicklagensteuerung mittels Hubstrahldüsen aufweisen, die in Fluglagenstabilisierungsflächen, wie beispielsweise in den Flächen 14 und 15, montiert sind, können die Teile der Systeme 70 und 100, die den Kubstrahldüsen 26 und 30 zugeordnet sind, fortgelassen werden, ohne daß die Möglichkeit einer Querlagen- und Richtungsänderung beim Senkrechtf[lug, beim Schwebeflug und im Übergangsflugzustand durch die Steuersystenfceile ausgeschaltet wird, die in den Hauptflächen 12 und 13 eingebaut sind.

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Die Fig. 13 und 14 zeigen Einzelheiten des Aufbaus und des Betriebes eines Nicklagensteuersystems 120, welches in einem Plugzeug eingebaut ist, um Änderungen der Nicklage durchzuführen.

Der Steuerknüppel 71 kann um eine zusätzliche Schwenkachse 121 nach vorn und nach hinten verschwenkt werden. Die verschiedenen hydraulischen Stellvorrichtungen und Strahldtisenklappenj die in Fig. 13 dargestellt sind, sind die gleichen wie die in entsprechender Weise gekennzeichneten Stellvorriehtungs-Klappensysteme, die in den Fig. 9 bis 12 gezeigt sind. Das Steuersystem 120 weist mehrarmige Kniehebel 122 und 123 auf, die drehbar am Flugzeug gelagert sind und die auf Nicklagenänderungsbefehle ansprechen, die in den Steuerknüppel 71 eingegeben werden, um die richtige koordinierte Bewegung der verschiedenen dargestellten Klappen und eine zugeordnete Änderung der Nicklage des Rumpfes zu erzeugen. Wie im Fall des Steuersystems 70 sind die Verbindungsgestänge 12¹I bis 131 so ausgebildet, daß unterschiedliche Stellungsänderungen in den angeschlossenen vorderen und hinteren Klappen erzeugt werden, um eine koordinierte Steμerung um die Nickachse durchzuführen. Das Steuersystem 120 weist ferner Gestänge und 132 auf, mit denen die Kniehebel 122 und 123 miteinander und mit dem Steuerknüppel 71 verbunden sind.

Fig, m zeigt die Änderungen, die in den Klappenstellungen durch eine Bewegung des Steuerknüppels 71 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn aus einer senkrechten Lage heraus, die in Fig. 13 gezeigt ist, erzielt werden, um das Flugzeug um die Nickachse nach vorn oder unten zu drehen. Eine Drehung des Steuerknüppels 71 entgegengesetzt zum Uhrzelgerdrehsinn bewirkt, daß die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte in den Hubstrahldüsen 26 und 30 verringert werden und dadurch wird der Reaktionshub, der an· den Flächen I^ und 15 erzeugt wird, vermindert. Gleichzeitig werden die Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte in den Hubstrahldüsen 18, 20 durch die zugeordneten Klappen vergrößert und zwar durch eine unterschiedliche Drehung der Klappen in jedem Klappenpaar, wodurch das SchubVerstärkungsverhältnis

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der Hubstrahldüse erhöht wird und damit der gerichtete, durch das fluide Medium erzeugte Reaktionshub. Eine verminderte Hubkraft an den Flächen 14, 15 (Strahldüsen 26, 30) und eine erhöhte Hubkraft an den Flächen 12, 13 (Strahldüsen 18, 22) erzeugt eine Nickbewegung des Flugzeuges 10 nach vorn oder nach unten. Wie im Fall des Querlagensteuersystems 70 wird bei einem Ausführungsbeispiel des Nicklagensteuersystems 120 ein Drehwinkel für die vorderen Klappen 19, 23, 27 und 31 verwendet, der doppelt so groß ist wie der Drehwinkel der hinteren Klappen 20, 2*1, 28 und 32 in der gleichen Richtung, und dies wird dadurch erzielt, daß die Verbindungsgestänge 12¹I bis 131 zu den Kniehebeln 122, 123 die entsprechenden Abstände von der Kniehebeldrehachse aufweisen. Eine Drehung des Steuerknüppels 71 aus der in Fig. 13 dargestellten Lage um die Achse 121 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns bewirkt ein Anheben der Flugzeugnase während des'nichtkonventionellen oder Senkrecht fluge s.

Die Fig. 9 bis 1*1 zeigen, daß bei dem Ausführungsbeispiel eine lineare Beziehung zwischen den verschiedenen-Signaleingabeelementen 71, 101 usw. und der Bewegung der angeschlossenen Klappen durch die entsprechenden Drehbereiche hindurch vorhanden ist. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß die Beziehung nicht_linear ist, um nachteilige Nebenkupplungswirkungen auszuschalten oder auf ein Minimum herabzusetzen, wie sie ins-, besondere bei einem Betrieb mit unterschiedlichen Schubvektorrichtungen auftreten können. Dies ist wegen der Erzielung der gewünschten Leistung der in den Fig. 15 bis 17 gezeigten Steuersysteme erwünscht und insbesondere während des Senkrechtfluges oder des Schwebefluges.

Fig. 15 bis 17 zeigen schematisch den Teil des Steuersystems des Flugzeuges 10, der den Flugbetriebszustand (Senkrechtflug, übergangsflugzustand, konventioneller Flug oder Flächenflug) auswählt und mit dem zusätzlich der Gesamthub, der vom Flug-

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zeug im nicht konventionellen Plugzustand erzeugt wird, verändert werden kann. In Fig. 15 sind die verschiedenen vorderen und hinteren Strahldüsenklappen und die angeschlossenen hydraulischen Stelleinrichtungen die gleichen Komponenten, wie sie in den in den Fig. 9 bis 14 dargestellten Systemen verwendet werden. Das dargestellte Betriebsartauswahlsystem ist mit 140 bezeichnet und weist einen vom Flugzeugführer betätigten Steuerknüppel 141 auf, der um Achsen 142 und 143 schwenkbar gelagert ist. Eine Drehung des Steuerknüppels l4l um die Achse Γ42 dient zur Auswahl des Flugzustandes und eine Drehung des Steuerknüppels 141 um die Achse 143 dient zur Veränderung des Gesamthubes des Fluggerätes. Die Achse 142 verläuft im allgemeinen quer zur Flugzeuglängsachse und die Achse 143 entspricht im wesentlichen der Längsachse des Knüppels l4l und ermöglicht eine Hubeinstellung oder Hubtrimmung . mittels eines vom Flugzeugführer aufgebrachten Drehmomentes auf einen drehbaren Handgriff, der am Steuerknüppel l4l vorgesehen ist.

Das in Fig. 15 dargestellte Steuersystem 140 weist ferner verbundene Kniehebel 144, 145 auf, die schwenkbar am Flugzeug um die Achse 146 gelagert sind und zusätzliche Kniehebel 147 bis 15Q. Die Kniehebel 144 und 145 werden zur Auswahl der Betriebsart durch den Steuerknüppel l4l über das Gestänge 151 betätigt. Die Kniehebel 144 und 145 werden für Änderungen des Gesamthubes vom Steuerknüppel 141 über·Gestänge 152 und 153 durch Drehmomente.um die Achse 143 betätigt. Die rechten hinteren Klappen 20 und 28 werden durch die hydraulischen Stelleinrichtungen 74 und 78 über die Kniehebel 144 und betätigt und zwar unter Zwischenschaltung von Gestängen 154, 155 und 156 und eines Kniehebels 148. Die linken hinteren Klappen 24 und 32 und die zugeordneten hydraulischen Stellvorrichtungen 76 und 80 werden vom Kniehebel 144, 145 über Gestänge 157, 158 und 159 und den Kniehebel 15O betätigt.. Die vorderen Klappen 19, 23, 27 und 31 des Flugzeuges werden über den Kniehebel 145 betätigt, der vom Hebel 144 getragen

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wird und über Gestänge 160, I6l und 162 und einen zwischengeschalteten Kniehebel 1^7 und über die links liegenden Gestänge 163, 16*1 und 165 und den zwischengeschalteten Kniehebel ms.

In Fig. 16 ist eine Bewegung des Steuerknüppels 141 aus der in Fig. 15 dargestellten senkrechten Stellung, die dem konventionellen oder Flächenflug entspricht, nach hinten um die Querachse 142 dargestellt und die in Fig. 16 dargestellte Stellung des Steuerknüppels entspricht dem Senkrechtflug oder dem Schwebeflug und hierdurch werden alle Strahldüsenklappen des Flugzeuges 10 aus ihren voll in den Flächen liegenden Stellungen (Fig. 15) im wesentlichen um gleiche Winkel in eine Lage gebracht, in der der Kraftvektor, der durch die Hubstrahldüsen des Fluggerätes erzeugt wird, einen Senkreehtflugzustand hervorruft. Wenn sich der Steuerknüppel I¹Il in Lagen zwischen den in den Fig. 15 und l6 dargestellten Endlagen befindet, so werden unterschiedliche Übergangsflugzustände erzeugt, in denen die horizontalen Komponenten der Reaktionshubkräfte, die durch alle Strahldüsenbaugruppen erzeugt werden, einen Vorwärtsflug des Flugzeuges bewirken. Die Fluggeschwindigkeit, die im Übergangsflugzustand erzielt wird, wird im wesentlichen durch eine Kraft-Zeitintegration bestimmt. Eine Drehung des Steuerknüppels l4l um die Achse 142 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns über die in Fig. 16 dargestellte Lage hinaus kann verwendet werden, um während des Senkrechtfluges oder des Schwebefluges des Flugzeuges innerhalb zulässiger Grenzen einen Rückwärtsflug zu erzeugen.

Fig. 17 zeigt die Steuerung der Strahldüsenklappen des Flugzeuges zur Veränderung des gesamten entwickelten Reaktionshubes während des Senkrechtfluges, des Schwebefluges oder während des übergangsflugzustandes. Es werden die gleichen Gestänge, wie in den Fig. 15 und 16 dargestellt, mit Ausnahme des Gestänges 151 verwendet. Wie Fig. 17 zeigt, bewirkt eine

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Verdrehung des Steuerknüppels 141 um die Achse 143 durch den Flugzeugführer eine Bewegung der Gestänge 152 und 153 und dadurch wird der Hebel 1*15 um seine Drehachse am Hebel 144 verschwenkt« Drehmomente, die auf den Handgriff am Steuerknüppel 141 in einer Richtung aufgebracht werden, erzeugen verminderte Divergenzwinkel in allen angeschlossenen Hubstrahldüsenbaugruppen und dadurch wird der Gesamthub am Plugzeug vermindert. Eine Drehung in einer entgegengesetzten Richtung erzeugt größere Divergenzwinkel in allen angeschlossenen Hubstrahldüsenbaugruppen, wodurch der Gesamthub am Flugzeug erhöht wird, '(s. hierzu Fig. 7)· Es sei bemerkt, daß bei den Betriebsweisen, die in Verbindung mit den Figuren 15 bis beschrieben wurden, es bevorzugt ist, daß die Hauptantriebsanlage im Flugzeug 10 mit im wesentlichen konstanter Drehzahl (konstanter Leistung) betrieben wird und zwar in der Nähe des Wertes "für eine kontinuierliche maximale Leistungsabgabe. Durch eine koordinierte und geplante Betätigung der Verteileroder Abzweigvorrichtung 43 im Antriebssystem 37 werden erhöhte Mengen eines fluiden Mediums hoher Energie von den Hubstrahldüsenbaugruppen des Fluggerätes abgeleitet und den Triebwerksabschnitten 44, 45 zugeführt, um erhöhte übliche Schubkräfte zu erzeugen, wenn am Ende des übergangsflugzustandes der konventionelle oder Flächenflugzustand erreicht wird. Bei bekannten Flugzeugen liegt die Zone der Stellungen der hinteren Klappen, bei denen ein übergang aus dem übergangsflugzustand zum Flächenflug erfolgt, im Bereich von etwa 30 bis zu 20° nach unten relativ zur Stellung beim Flächenflug, wie in Fig, 6 gezeigt ist.

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Claims

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

Unser Zeichen: R 838

Patentansprüche

1. Hubsteuerung für ein Flugzeug, welches während des Vorwärtsfluges in Richtung der Längsachse des Flugzeuges einen aerodynamischen Hub oder einen aerodynamischen Auftrieb erzeugt und welches Einrichtungen aufweist, die einen Reaktionsschub eines fluiden Mediums erzeugen, dessen Vektorkomponenten quer zur Längsachse orientiert sind, gekennzeichnet durch Tragflächen, die symmetrisch in Bezug auf die Längsachse des Flugzeuges angeordnet sind und an denen während des Vorwärtsfluges ein aerodynamischer Auftrieb erzeugt wird, ein Paar vordere Klappen, die symmetrisch gegenüber der Längsachse des Flugzeuges und zu beiden Seiten dieser Längsachse angeordnet sind, wobei diese vorderen Klappen von den Tragflächen drehbar getragen werden und zwar aus einer Stellung, in der diese eine öffnung an der Unterseite der Tragfläche verschließen, in eine Stellung drehbar, in der diese teilweise die Richtung eines Reaktionsschubvektors bestimmen, ein Paar hintere Klappen, von denen jede mit einer der vorderen Klappen derart zusammenwirkt, daß eine Hauptstrahldüse entsteht, wobei diese hinteren Klappen von den Tragflächen drehbar getragen werden und zwar aus einer Stellung heraus verdrehbar,

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in der diese Klappen eine Hinterkante der Tragfläche bilden, in eine Stellung, in der diese hinteren Klappen teilweise die Richtung eines Strahldüsenreaktionsschubvektors bestimmen, Stellvorrichtungen, die mit den Klappenpaareri verbunden sind und die diese verdrehen und eine erste Steuerung, die mit den Stellvorrichtungen verbunden ist und ein Eingangshubsteuersignal anspricht, um rechtzeitig die Stelleinrichtungen zu betätigen und jede Klappe um im wesentlichen gleiche Drehwinkel zu verdrehen, wobei die vordere Klappe in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Drehrichtung der zusammenarbeitenden hinteren Klappe gedreht wird, wodurch diese erste Steuerung die Schubkraft eines jeden Schubvektors, der durch das Klappenpaar ausgerichtet wird, in gleichem Sinn und in einem gleichen Grad gemäß einem Hubsteuersignal verändert, welches der ersten Steuerung zugeführt wird, um die gesamte Hubkraft, die auf die Tragfläche einwirkt, zu verändern.

2. Hubsteuerung für ein Flugzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Steuerung, die mit den Stelleinrichtungen verbunden ist und die auf ein den Hubzustand bestimmendes Eingangssignal anspricht, um gleichzeitig die Stelleinrichtungen zu betätigen und jede Klappe in einer gleichen Richtung zu verdrehen, wobei die zweite Steuerung die Orientierung des Schubvektors verändert, der durch das Klappenpaar ausgerichtet wird und zwar in gleicher Richtung und in einem Grad, der einem Eingangssignal entspricht, das der zweiten Steuerung zugeführt wird.

3. Hubsteuerung für ein Plugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Hauptantriebsanlage aufweist, die eine abgezweigte Strömung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt, welche den vorderen Klappen und den hinteren Klappen zugeführt wird und daß die Antriebsanlage, die den abgezweigten Strom mit hoher Energie erzeugt, mit im wesentlichen konstantem Leistungsausgang betrieben wird.

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4. Hubsteuerung für ein Plugzeug, dessen Tragflächen symmetrisch bezüglich der Längsachse des Plugzeuges angeordnet sind und während des Vorwärtsfluges in Richtung der Längsachse einen ■aerodynamischen Hauptauftrieb erzeugen, und mit hubstrahldüsen,die symmetrisch in den Tragflächen angeordnet sind und die einen Reaktionsschub erzeugen, dessen Vektorkomponenten quer zur Längsachse ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß vordere Klappen symmetrisch und quer zur Längsachse des Flugzeuges angeordnet sind und drehbar in der Tragfläche gelagert sind und aus einer Stellung, in der eine Hubstrahldüsenöffnung in der Tragfläche abgeschlossen wird, in eine Stellung verdrehbar sind, in der diese Klappen teilweise die Richtung eines Hubvektors bestimmen, daß hintere Klappen symmetrisch und quer zu der Flugzeuglängsachse angeordnet sind und in den Tragflächen im Abstand von den vorderen Klappen drehbar gelagert sind und zwar aus einer Stellung heraus verdrehbar sind, in der diese hinteren Klappen eine Hinterkante der Tragfläche bilden, in eine Stellung, in der diese hinteren Klappen teilweise die Ausrichtung des Hubvektors bestimmen, daß Stellvorrichtungen mit jeder Klappe verbunden sind, um diese zu drehen und daß eine"erste Steuerung mit den Stellvorrichtungen verbunden ist und auf ein Eingangshubsteuersignal anspricht, um gleichzeitig die Stellvorrichtungen zu betätigen und die vorderen Klappen und die hinteren Klappen um im wesentlichen gleiche Drehwinkel und in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander zu verdrehen, wodurch die erste Steuerung die Größe des Hubvektors, der von diesen Klappen ausgerichtet wird, gemäß einem Steuersignal verändert, das in die erste Steuerung eingegeben wird, ohne dadurch die Richtung des Schubvektors zu verändern.

5. Hubsteuerung für ein Flugzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuerung mit den Stellvorrichtungen verbunden ist und auf den Flugzustand bestimmende Signale anspricht, um gleichzeitig die Stellvorrichtungen zu betätigen

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und die vorderen Klappen und die hinteren Klappen in gleichen Richtungen zu verdrehen, wobei die zweite Steuerung die Orientierung des HubVektors verändert und zwar gemäß einem Steuersignal, das in die zweite Steuerung unabhängig von der ersten Steuerung eingegeben wird.

Hubsteuerung für ein Plugzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptantriebsanlage vorgesehen ist, die eine abgezweigte Strömung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt, welche den vorderen Klappen und den hinteren Klappen zugeführt wird, wobei das Haupttriebwerk, welches die abgezweigte Strömung erzeugt, mit im wesentlichen konstanter Ausgangsleistung betrieben wird.

Hubsteuerung für ein Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches einen Flächenflug in Richtung der Längsachse des Flugzeuges durchführen kann und einen strahlgeschützten Flug in einer Richtung quer zur Längsachse des Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rumpf vorgesehen ist, daß Haupttragflächen am Rumpf befestigt sind, die den aerodynamischen Auftrieb des Flugzeuges während eines Fluges in Richtung der Längsachse des Flugzeuges erzeugen, daß 'Nebentragflächen an dem Rumpf im größeren Abstand vom Schwerpunkt des Flugzeuges als die Haupttragflachen befestigt sind, die einen aerodynami schen Stabilisierungsauftrieb während des Fluges des Flugzeuges in Richtung der Längsachse des Flugzeuges erzeugen, daß ein Triebwerk eine Strömung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt, daß eine vordere Klappe in jeder Haupttragfläche und jeder Nebentragfläche zu beiden Seiten der Längsachse des Flugzeuges angeordnet ist, daß jede vordere Klappe mit dem Triebwerk verbunden ist und das fluide Medium hoher Energie aufnimmt, daß jede Klappe drehbar von der Tragfläche getragen wird und zwar aus einer Stellung heraus drehbar, in der die Klappe eine Strahldüsenöffnung in der Tragfläche schließt, -in eine Stellung, in der die Klappe teilweise die

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2.3

Ausrichtung eines Hubvektors bestimmt, daß eine hintere Klappe in jeder Haupttragfläche und jeder Nebentragfläche zu beiden Seiten der Längsachse des Flugzeuges angeordnet ist, daß jede hintere Klappe mit einer anderen der vorderen Klappen zusammenarbeitet, um eine Hubstrahldüse zu bilden, daß jede hintere Klappe mit dem Triebwerk verbunden ist und fluides Medium hoher Energie aufnimmt, daß jede Klappe drehbar von der Tragfläche getragen wird und zwar aus einer Stellung heraus, in der die Klappe eine Hinterkante der Tragfläche bildet, in eine Stellung, in der diese Klappe zusammen mit der vorderen Klappe die Ausrichtung eines Hubvektors bestimmt, daß Stellvorrichtungen mit jeder Klappe verbunden sind, um diese zu drehen und daß eine erste Steuerung mit den Stellvorrichtungen verbunden ist und auf ein Eingangshubsteuersignal anspricht, um gleichzeitig jede Stellvorrichtung zu betätigen und jede Klappe um im wesentlichen gleiche Drehwinkel zu drehen, wobei die hintere Klappe in einer entgegengesetzten Richtung relativ zur Drehung der vorderen Klappe gedreht wird und wobei die erste Steuerung die Stellvorrichtung und die Klappen die Größe eines jeden Hubvektors verändern, der durch die Klappen ausgerichtet wird und zwar an den Haupttragflachen und an den Nebentragflächen, wobei die Veränderung im gleichen Sinn und im gleichen Maß gemäß einem Steuersignal erfolgt, das der ersten Steuerung zugeführt wird.

8. Hubsteuerung für ein Plugzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuerung mit den Stellvorrichtungen verbunden ist und auf ein Eingangssignal, welches den Plugzustand bestimmt, anspricht, um gleichzeitig jede Stellvorrichtung zu betätigen und jede der Klappen in gleicher Richtung zu drehen, wobei die zweite Steuerung die Stellvorrichtungen und die Klappen die Ausrichtung eines jeden Hubvektors verändert, der durch die Klappen orientiert wird und zwar in gleicher Weise an den Haupttragflächen und an den Nebentragflächen gemäß einem Steuersignal, welches in die zweite Steuerung eingegeben wird.

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9. Hubsteuerverfahren für ein Plugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches in Richtung der Längsachse des Plugzeuges und in Richtungen quer zur Längsachse fliegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triebwerk im Flugzeug mit im wesentlichen konstantem Leistungsausgang betrieben wird, um eine entsprechende, im wesentlichen konstante Strömung eines fluiden Mediums hoher Energie zu erzeugen, daß die Primärströmung teilweise drehbaren rechten und linken vorderen Hubsi,rahldüsenklappen, die Coanda-Düsen aufweisen, zugeführt wird, von denen jede in einer aerodynamischen Tragfläche zu beiden Seiten und außerhalb der Längsachse des Plugzeuges angeordnet ist, daß die Primärströmung teilweise drehbaren rechten und linken hinteren HubStrahldüsenklappen, die Coanda-Düsen aufweisen, zugeführt wird, von denen jede in der aerodynamischen Tragfläche angeordnet ist und mit einer der vorderen Klappen eine Hubstrahldüse bildet, daß die linken vorderen und hinteren Klappen in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander und die rechten vorderen und hinteren Klappen in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander und in gleichen Richtungen relativ zu den linken vorderen und hinteren Klappen gedreht werden, um die Divergenzwinkel der Hubstrahldüsendiffusorabschnitte, die von den Klappen gebildet werden, zu verändern, wobei der Schub des Reaktionsschubvektors, der durch die rechten vorderen und hinteren Klappen ausgerichtet wird, um im gleichen Maße und im gleichen Sinn bezüglich des Hubes des Hubvektors, der durch die linken vorderen und hinteren Klappen ausgerichtet wird, verändert wird, um den Gesamthub, der an der aerodynamischen Tragfläche einwirkt, zu verändern, ohne daß wesentlich die Querlage des Plugzeuges um die Längsachse des Flugzeuges herum verändert wird.

10. Hubsteuerverfahren für ein Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches in Richtung der Längsachse und quer zur Längsachse fliegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triebwerk des Flugzeuges mit im wesentlichen konstanter Leistungsabgabe betrieben wird und daß eine entsprechende, Im

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wesentlichen konstante Strömung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt wird, daß die Primärströmung teilweise drehbaren vorderen Hubdüsenklappen, die Coanda-Düsen aufweisen, zugeführt wird, die in einer aerodynamischen Tragfläche symmetrisch zur Längsachse des Flugzeuges angeordnet sind, daß die Primärströmung teilweise drehbaren hinteren Klappen einer Hubstrahldüse mit Coanda-Gebläse zugeführt wird, die in der aerodynamischen Tragfläche angeordnet sind und mit den vorderen Klappen zusammenarbeiten, um eine Hubstrahldüse zu bilden, daß die vorderen und hinteren Klappen in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander verdreht werden, um den Divergenzwinkel des Hubstrahldüsendiffusorabschnittes, der von den Klappen gebildet wird, zu verändern, wobei der Schub des Sehubvektors, der durch die vorderen und hinteren Klappen ausgerichtet wird, in entsprechender Weise verändert wird, um den Gesamtschub, der auf die Tragfläche einwirkt, zu verändern.

11. Hubsteuerverfahren für ein Plugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches ein Triebwerk aufweist, das eine Primärströmung eines fluiden Mediums hoher Energie erzeugt und welches Hubstrahldüsen aufweist, die diese Strömung aufnehmen, damit das Flugzeug in Richtungen quer zur Längsachse des Flugzeuges fliegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß zusammenarbeitende Klappen, die Coanda-Düsen aufweisen und die mit dem Triebwerk verbunden sind, um die Strömung aufzunehmen und die eine Hubstrahldüse bilden, eingestellt werdeb, um den Schubvektor in eine ausgewählte Richtung einzustellen und um einen Divergenzwinkel eines Diffusorabschnittes zu bilden, der eine ausgewählte Primärströmung des fluiden Mediums hoher Energie mit geringerem Schub erzeugt als erforderlich ist, um das Flugzeug steigen zu lassen und daß die Ausgangsleistung . des Triebwerkes auf die maximal zulässige Betriebsleistung eingestellt wird, um die Primärströmung des fluiden Mediums hoher Energie zu erzeugen und daß die zusammenarbeitenden

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Klappen mit Coanda-Düsen neu eingestellt werden, um einen Divergenzwinkel eines Diffusorabschnittes zu bilden, der eine Strömung des fluiden Mediums hoher Energie erzeugt, durch die ein erhöhter Schub gebildet wird, der ausreicht, um das Plugzeug steigen zu lassen, ohne daß wesentlich die Ausgangsleistung des Triebwerkes erhöht wird.

12. Hubsteuerverfahren für ein Plugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches in Richtung der Flugzeuglängsachse und quer zu diesen fliegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk im Plugzeug mit im wesentlichen konstanter Leistungsabgabe betrieben wird, um eine im wesentlichen konstante Primärströmung eines fluiden Mediums hoher Energie zu erzeugen, daß diese Primärströmung teilweise drehbaren rechten und linken vorderen Klappen mit Coandä-Düsen von Hubstrahldüsen zugeführt wird, die in Haupttragflächen und Nebentragflächen an- ; geordnet sind, wobei die Nebentragflächen in einem größeren Abstand vom Schwerpunkt des Flugzeuges als die Haupttragflächen angeordnet sind, daß die Hauptströmung teilweise drehbaren rechten und linken hinteren Klappen mit Coanda-Düsen von Hubstrahldüsen zugeführt wird, die in jeder Haupt- und Nebentragfläche angeordnet sind und mit den vorderen Klappen zusammenarbeiten, um die Hubstrahldüsen zu bilden, daß jede vordere Klappe und jede zugeordnete hintere Klappe in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander gedreht werden, um die Größe der Divergenzwinkel der Diffusorabschnitte der Hubstrahldüsen in gleichem Maße und in gleicher Richtung zu verändern, wobei der Schub der Reaktionsschubvektoren, die durch die Klappen in den Tragflächen ausgerichtet werden, im gleichen Sinn verändert wird, um den Gesamtschub, der auf die Tragflächen einwirkt, zu verändern, ohne daß die Querlage und die Nicklage des Flugzeuges relativ zum Schwerpunkt verändert wird.

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Le e rs e i te