DE654813C - Vorrichtung zur Hoehensteuerung von Steilschraubern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Höhensteuerung von Steilschraubern mit kippbarem Drehflügelsystem. Sie besteht darin, daß das Höhenruder gleichzeitig und im gleichen Drehsinn mit dem um eine Querachse schwenkbaren Drehflügelsystem betätigt wird. Die Merkmale dieser Art von Höhensteuerung gehen am besten aus einem Vergleich mit den bisher bekannten Steuerungsarten hervor.

Bekanntlich, werden Steilschrauber, bei denen die Tragkraft durch frei umlaufende oder angetriebene Drehflügelsysteme mit im wesentlichen, senkrechten Achsen erzeugt wird, auf verschiedene Weise in der Symmetrieebene gesteuert. Eine dieser Steuerungen entspricht der bei normalen Flugzeugen üblichen Steuerung durch ein hintenliegendes Leitwerk (die Leitwerksteuerung), das gleichzeitig zur Dämpfung der Drehung um die Querachse dient. Eine weitere Steuerungsmögliichkeit besteht darin, daß die Drehflügel um eine in der Nähe der Nabe liegende Querachse, geschwenkt werden (die Flügel-Steuerung), wobei die Schwanzflosse zum ■ Rumpf feststeht.

Man hat diese Flügelsteuerung auch mit der normalen Leitwerksteuerung verbunden, derart, daß zur Drehkopfsteuerung an sich noch eine zusätzliche Höhensteuerung hinzukommt. Nun zeigen die genannten Steuerungsarten gewisse Mängel, die weiter unten besprochen werden. Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Beseitigung dieser Mängel.

Abb. ι zeigt schaubildlich die Bedeutung der Steuerwinkel eines fliegenden Tragschraubers ;

Abb. 2 und 3 zeigen die Charakteristiker, der einzelnen Steuerungsarten;

Abb. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Verbindung zwischen den Drehflügeln und dem Höhenruder nach der Erfindung.

In Abb. ι ist der Winkel ß/? Schwenkungswinkel des Flügelsystems, ß// der des Leit- werks. Ein Maß für die Güte einer Steuerung ist die Ruderempfindlichkeit, d. h. der zu einer bestimmten Geschwindigkeitsänderung erforderliche Ruderausschlag oder Steuerwinkel.

Die Werte für die Ruderempfindlichkeit. werden aus dem Verlauf der Luftkraftmomente gewonnen, die den einzelnen Steuerungsarten zugeordnet sind. Trägt man also über der Fluggeschwindigkeit ν oder einem der Ge-

schwindigkeit ν verhältigen Faktor K · ν = τ--

den zugehörigen Ruderwinkel ß// bzw. ßp auf, so entstehen die Kurvenzüge gemäß den Abb. 2 und 3.

Bei der Leitwerksteuerung, d.h. einer nur durch ein normales Leitwerk bewirkten Steuerung, ist, wie aus Abb. 2 ersichtlich, die Ruderempfindlichkeit bei kleiner Geschwin-

digkeit sehr gering, wächst mit zunehmendem ν jedoch außerordentlich stark an. Über den ganzen Geschwindigkeitsbereich ist der Wert i/r 7/ß großen Schwankungen unterwor"^: Pen. ,.-,;

Die Flügelsteuerung, d. h. die Steuerung durch Einstellung des Flügelsystems, die Kurve b in Abb. 3, zeigt hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit schon einen wesentlich günstigeren Verlauf als die Kurve α der Leitwerksteuierung in Abb. 2. Immerhin sind aber auch hier über dem ganzen Steuerbereich noch merkliche Änderungen von dv/dfi festzustellen. Die in Abb. 3 aufgezeichnete Linie c, die geradlinig die Steuerempfindlichkeit anzeigt, würde einem Flugzeug entsprechen, bei dem die absolute Geschwindigkeitsänderung dem Steuerausschlagverhältnis gleich ist und die großen Empfindlichkeitsunterschiede vollständig verschwinden. Dies erscheint mit den Mitteln der Erfindung erreichbar. Der Steilschrauber läßt sich mit mäßigen Steuerbewegungen landen und ist beim Geschwindigkeitsflug wenig empfindlich. Ferner ist es möglich, durch den Steuerausschlag auch die erreichbare Höchstgeschwindigkeit zu begrenzen, was bei. der Tragschraube, die einen bestimmten Fortschrittsgrad nicht überschreiten soll, besonders große Bedeutung hat. Alle diese Eigenschaften einer Verbund steuerung nach der Erfindung tragen dazu bei, das Fliegen mit dem Tragschrauber noch angenehmer und sicherer zu gestalten,: als es heute schon der Fall ist.

Über die Wirkung der drei Steuerungen sei kurz noch folgendes gesagt:

Die Leitwerksteuerung, wie sie an jedem normalen Flugzeug vorhanden ist, erzeugt das gerade notwendige Steuermoment durch einen entsprechenden Höhenruderaussehlag. Kennzeichen, dieser Steuerung ist eine kleine Kraft an einem langen Hebelarm, nämlich am Schwanzende des Flugzeuges. Unier Be-. rücksichtigung der Beeinflussung durch die fest Stehende Tragschraube entsteht dann der in Abb. 2 dargestellte Verlauf für die Ruderempfindlichkeit der Leitwerksteuerung bei Tragschraubern.

Bei der Flügelsteuerung¹ ist die Kippgo bewegung der Tragschraube kennzeichnend. Das Steuermoment entsteht hier durch eine große Kraft am kleinen Hebelarm, nämlich durch Neigung oder auch Verschiebung der resultierenden Luftkraft gegenüber dem Schwerpunkt des Flugzeuges. Aber bei dieser Steuerung macht sich immer noch der störende Einfluß des hintenliegenden Höhenruders bemerkbar. Dabei ist es für diese Betrachtung gleich, ob das Höhenruder fest steht oder auch noch als zusätzliches Höhensteuer mit dem Drehflügelsystem gekoppelt ist. Die Lage der Tragschraube gegenüber dem Höhenleitwerk ist nämlich bei jeder Steuerbewegung eine andere. Der gegeninseitige Winkel, der Schränkungswinkel zwi-■■!.schien Tragschraube und Leitwerk ist dauernd -.veränderlich. Das ergibt aber auch für jede Geschwindigkeit andere Ruderausschläge, d. h. eine immer noch stark veränderliche Ruderempfindlichkeit (s. Abb. 3, Kurve δι.

Die gegenseitige störende Beeinflussung vom Drehflügelsystem und Höhenleitwerk wird aber beseitigt, wenn diese Schränkung zwischen den beiden Organen entweder konstant bleibt oder in bestimmter gewqllter Weise verändert werden kann. Einmal kann der Winkel zwischen Leitwerk und Umlaufachse, des Flügelsystems konstant gehalten werden. Diese reine Flügelsteuerung schließt jede Wirkung einer Schränkimg zwischen Leitwerk und Drehflügel vollständig aus. Dieser Fall (Abb. 3, Kurve ei zeigt daher praktisch geradlinigen Verlauf der Ruderwirkung, was die weiter oben geschilderten Vorteile für die Steuerung des ganzen Flugzeuges ergibt. _: : :

Nun kann man aber je nach Wahl der Übersetzung zwischen den beiden Flugzeugsteuerorganen zu einer genäherten oder über schriebenen reinen Flügelsteuerung gelangen. Bei dieser Art, wo also das Leitwerk noch eine zusätzliche Drehung in derselben Richtung wie die Winkelbewegung der Unilaufachse erfährt, ist es ohne weiteres denkbar, die Ruderempfindlichkeit bei einer bestimmten Höchstgeschwindigkeit noch kleiner oder gar zu Null werden zu lassen, d.h. die Geschwindigkeit in noch wirksamerer Weise zu begrenzen als bei der reinen Flügelsteuerung allein. Auf jeden Fall gestattet diese Kombination große Freiheit in der Wahl der gewünschten Höhenrudereigenschaften.

In Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Steuerung angegeben. 1 ist der Steuerhebel, dessen Ausschlag durch eine Hebelüber- 10g Setzung 2 die senkrechte Achse des Drehflügelsystems 3 in der gewünschten Richtung angibt. Hierbei dient die Hebelübersetzung 2 gleichzeitig zum Ausgleich der Steuerkräfte. Mit dem Steuerhebel 1 ist ferner auch durch eine Übersetzung 5 das Höhenruder 4 verbunden, das um die Drehachse 8 eine Schwenkung des Höhenruders 4 in dem gleichen Drehsinne bewirkt wie die Umlaufachse 3, die sich .ihrerseits um die Drehachse 7 dreht, ng Die Wirkungsweise ist folgende: Wird der Steuerhebel 1 in der Pfeilrichtung (Abb. 4) etwa in die strichpunktierte Linie geführt, so wird die Hebelüber Setzung 2 und damit die Umlaufachse 3 um den Punkt 7 iao in die ebenfalls strichpunktiert gezeichnete Lage geschwenkt. In gleichem Sinne wird

Claims (2)

1. durch die Hebelübertragung 5 das Höhenruder 4 um die Achse 8 in die strichpunktierte Linie gedreht.

   Ρλ τ ε ν τ λ χ s fr r c 1-1 E:

   i. Vorrichtung zur Höhensteuerung von Steilschraubern mit kippbarem Drehflügelsystem und einem mit diesem verbundenen Höhenruder, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenruder gleichzeitig und in gleichem Drehsinn mit dem um eine Querachse schwenkbaren Drehflügelsystem betätigt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine den Schränkungswinkel zwischen Drehflügelsystem und Höhenruder regelnde Änderbarkeit der Übersetzung zwischen den beiden Steuerorganen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen