DE646149C - Hoehenruder fuer Steilschrauber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steilschrauber, welche mit großen Anstellwinkeln absteigen können.

Wenn Steilschrauber mit großem Gleitwinkel zur Landung übergehen, tritt dadurch, daß der Leitwerkschwanz mit dem Höhenruder anzusteigen und die Nase des Flugzeugs nach unten zu drücken sucht, große Unstabilität ein, wobei es seitlich schwingt oder giert und nach Art eines fallenden Laubblattes sich nach unten zu schlängeln sucht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die eine oder mehrere im wesentlichen waager echten Flächen, aus denen das Leitwerk besteht, beim Landen unter einem ungewöhnlich hohen Winkel beaufschlagt werden.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist das Höhenruder gemäß der Erfindung derart um seine waagerechte Querachse schwenkbar, daß es stets nahezu in Richtung des vorbeistreichemden Luftstromes gebracht werden kann.

Das Höhenruder kann mit der Steuerhandhabe des Piloten so verbunden werden, daß für einen bestimmten Ausschlag der Handhabe der Ruderausschlag bei großen Winkeln zur Waagerechten größer ist als bei kleinen Winkeln. Dadurch wird eine feine Einstellung des Höhenruders bei kleinen Winkeln um die Waagerechte für die Aufgabe erreicht, das Flugzeug im normalen Schnellflug im Gleichgewicht zu halten; außerdem kann das Höhenruder schnell in einen großen Winkel zur Waagerechten bei Einleitung eines steilen Abstiegs gebracht werden. .

Vorzugsweise besitzt das Höhenruder eine • oder mehrere Flächen, von denen jede um eine vor ihrem bei hohen Anstellwinkeln vorhandenen Druckmittelpunkt gelegene Achse schwingbar gelagert ist, so daß die Fläche danach strebt, sich nach Art einer Wetterfahne in geringe Anstellwinkel einzustellen. Bei dieser Einrichtung kann die Schwingachse auch mit dem bei geringen Anstellwinkeln vorhandenen Druckmittelpunkt zusammenfallen, um die Steuerung in der Normallage zu erleichtern. Eine solche Einrichtung dient, wie nachher an einer Ausführung erläutert wird, dazu, daß, wenn der Vorwärtsflug plötzlich aus irgendeinem Grunde im Laufe eines steilen Abstiegs des Flugzeugs wieder aufgenommen werden soll, das Höhenruder selbsttätig nahezu in die waagerechte Ausgangslage zurückkehrt, aber hernach nur durch Betätigung der Steuerhandhabe beweglich ist. Zu diesem Zweck kann die Fläche mit einem in an sich bekannter Weise ein Selbstschwingen des Höhenruders verhindernden Widerstand, z. B. einem statischen Reibungswiderstand, verbunden sein, der so lange klein bleibt, als das Ruder steil steht. Wenn dann aber beim Abfangen des Flugzeuges plötzlich wieder eine waagerechte Luftströmung auftritt, dann wird durch diese das Höhenruder augenblicklich in die zügehörige Anstellung zurückgebracht.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf einige der praktisch möglichen Ausführungsformen, die unter den Erfmdungsgedankeij. fallen. >-r;

In der Zeichnung stellt -.■']

Fig. ι eine allgemeine Seitenansicht eines Tragschraubers dar.

Fig. 2 und 2a sind schematische Darstellungen einer Verbindung zwischen dem Höhenruder und einer Steuerhandhabe in zwei verschiedenen Stellungen.

Fig. 3 und 3a sind den Fig. 2 und 2a entsprechende Ansichten einer anderen Ausführungsform der Verbindung.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Höhenruders und zeigt eine Einrichtung, um die Reibung der Verstellung zu ändern,

Fig. 4a eine Stirnansicht einer Einzelheit der Fig. 4.

Fig. 5 ist ein Schnitt quer zum Flugzeug der abgeänderten Ausführungsform einer Ein richtung wie in Fig. 4.

Der dargestellte Tragschrauber besitzt einen von einer Luftschraube 2 angetriebenen Rumpf ι (Fig. 1) und weist an seinem Schwanzteil eine Seitenflosse 3 und ein Seitenruder 4 auf und ferner eine waagerecht liegende Schwanzfläche mit aerodynamischem Querschnitt (Höhenruder) zum Ausgleich von Längsneigungsänderungen des Rumpfes. Der Tragschrauber wird, wie bekannt, während des Fluges von Flügeln 6 an einer Nabe 7 getragen, welche durch den vorbeistreichenden Luftstrom in Umlauf versetzt werden.

Das Höhenruder 5 ist in bekannter Weise um eine waagerecht quer verlaufende Achse in solchem Maße schwenkbar, daß es stets nahezu in die gleiche Richtung mit dem vorbeistreichenden Luftstrom gebracht werden kanu, bei steilen Abstiegen also bis in eine Richtung, die fast im rechten Winkel zu der Längsachse des Rumpfes liegt.

Fig. 2 und 2a zeigen eine Einrichtung, bei

*5 der das Höhenruder 5 um den Punkt 8 des Rumpfes gelenkig und mit Hebelarmen 9 und

10 versehen ist, deren Enden durch ein Kabel

11 mit einem Steuerrad 12 verbunden sind. Das Kabel 11 wird vorzugsweise durch unter Federwirkung stehende Rollen 13 straff gehalten. Durch entsprechende Drehung des Steuerrades 12 kann das Höhenruder 5 nach Belieben bis nahezu in die senkrechte Stellung geschwenkt werden.

Praktisch werden nur geringe Verstellungen aus der Waagerechten vorgenommen, um den Tragschrauber während des Waagerechtfluges bei gewöhnlicher Geschwindigkeit z. B. gemäß der Verteilung der mitgeführten Last im Gleichgewicht zu halten; eine Verstellung über diesen Bereich hinaus ist für

die Geschwindigkeit des Flugzeuges ungünstig. Dagegen ist es bei langsamen Abstiegen unter steilen Winkeln von größerer ■■••'Wichtigkeit, die Schwanzfläche so schnell wie ¹ tnpglich auf den ungefähren erforderlichen ;r^;Winkel zu bringen, als eine Feineinstellung [ bei solchen Winkeln erzielen zu können.

Die Verbindung zwischen dem Höhenruders und dem Steuerrad 12 läßt sich wei- 70 , terhin derart ausbilden, daß für einen bestimmten Winkelausschlag des Steuerrades bei zunehmender Schrägstellung der Hebelarme 9 und 10 die Schwenkbewegung der Fläche im Bereiche großer Winkel zur Waagerechten größer wird als bei kleinen Winkeln. Die Mittel zur Erreichung dieses Zieles sind in den Fig. 3 und 3a dargestellt; sie bestehen aus zwei Sätzen von Zahnsektoren 14, 14,, und 15, I5_a, die in die Verbindung zwischen der Fläche und dem Steuerrad eingeschaltet sind. Die Zahnsektoren 14, 14,, sehen eine geringe Verschwenkung bei kleinen Winkeln unterhalb der Waagerechten (Fig. 3) und die Zahnsektoren 15, is_u im Anschluß daran eine große \^ersch\venkung zur Schnelleinstellung bei großen Neigungswinkeln (Fig. 3a) vor.

Damit die Fläche im Normalflug nahezu in der waagerechten Ausgleichlage bleibt, ist ihre Schwenkachse so angeordnet, daß sie nahezu mit der Druckmittelpunktslinie zusammenfällt, so daß der Luftstrom keine nennenswerten Kippmomente unter diesem Zustande ausführen kann. In das Steuergetriebe wird erhebliche Reibung zusätzlich hineingebracht, so daß der Winkel der Fläche oberhalb eines gewissen Bereichs, wenn er nicht vom Führer durch die Handhabung des Steuerrades 12 geändert wird, sich nicht ändern kann.

Wenn nun der Tragschrauber im steilen Gleitwinkel mit dem dem Gleitwinkel angepaßten Höhenruder landet und das letztere jetzt von einem waagerechten Luftstrom beaufschlagt wird, so wandert unter dem hohen negativen Beaufschlagungswinkel, den die Fläche hierbei erfährt, ihr Druckmittelpunkt nach hinten, und sie bewegt sich wie eine Wetterfahne selbsttätig zurück in die waagerechte Lage, also in die gleiche Richtung mit dem Luftstrom.

Die Eigenschaft der Fläche, ihre normale Lage selbsttätig wieder einzunehmen, wird mit Vorteil ausgenutzt, wenn z. B. der Führer sich im letzten Augenblick entscheidet, nicht zu landen und zur Aufnahme des Vorwärtsfluges oder zum Wiederanstieg die Drosselung des Motors aufhebt, wobei der plötzlich auftretende Vortriebsschraubenstrahl die vorerwähnte waagerechte Beaufschlagung des iao Höhenruders erzeugt.
Um das Eintreten der Wetterfahnen wirkung

zu erleichtern, wird die Reibung auf die Schwanzfläche bei großen Winkeln selbsttätig verringert; die Fig. 4 und 4a der Zeichnung zeigen schematisch eine einfache Ausführungsform zur Erreichung dieses Ziels.

Die Schwenkachse 16 des Höhenruders 5 ist von einem fest angeordneten Reibungsgurt oder einer Schelle 17 umgeben, die mittels einer durch eine Feder 19 wirkende Mutter angezogen oder gelockert werden kann, um einen günstigsten Wert der Reibung zu erhalten. Dieser Wert wird so sein müssen, daß bei großen Winkeln zur Waagerechten die Schwanzfläche gerade noch gehalten wird, aber unter dem Einfluß des waagerechten Luftschraubenstrahles, wenn die Motordrosselung aufgehoben ist, in der Lage ist, wie eine Wetterfahne sich einzuspielen. Wenn die Schwanzfläche sich der Waagerechtlage nähert oder vom Führer in diese bewegt wird, so kommt eine auf dem Hebelarm 10 angeordnete Schleifvorrichtung 20 in gleitenden Reibungseingriff mit einer festen Stange 21. Ausreichende zusätzliche Reibung wird dabei in Verbindung mit der beständigen Reibung des Gurtes oder der Schelle 17 erzeugt, und der Druckmittelpunkt wandert dabei in Richtung auf die Schwenkachse 16 zurück, was verhindert, daß die Fläche bei kleineren Winkeln zur Waagerechten anders als durch Bewegung des Steuerrades 12 bewegt wird. Diese zusätzliche Reibung kann auf den günstigsten Wert auch mittels eines Bolzens 22 und einer Mutter 23 eingestellt werden, welche Teile die Arme des Bügels 20 verbinden, wie in Fig. 4a dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der eine mit Außengewinde versehene Hülse 24 gleitend drehbar von der Achse 16 zwischen dem Höhenruder 5 und dem Hebelarm 10 getragen wird. Das Schraubengewinde dieser Hülse greift in eine Innengewindebohrung der Nabe einer zylindrischen, zu der Achse 16 koaxialen Trommel 25 ein, welche eine öffnung 26 am anderen Ende zum freien Durchgang der Achse besitzt. Die Trommel 25 sitzt fest am Rumpf. Die Achse 16 weist innerhalb der Trommel 25 einen Flansch 27 auf, welcher an dem geöffneten Ende der Trommel angeordnet ist, wobei ein flacher Ring 28 aus Reibungsmaterial dazwischengelegt ist. Auf der Achse 16 ist ein Bund 29 mit einem dem Flansch.27 gegenüberliegenden Flansch 30 vorgesehen. Der Bund 29 und der Flansch 30 werden am Drehen relativ zu der Trommel 25 durch radiale Arme 31 verhindert, die mit ihren äußeren Enden in Längsnuten 32 der inneren Trommelwand eingreifen, und die gegenüberliegenden Flächen 27 und 30 tragen abgeschrägte Nocken 33, 34, die unter dem -Druck einer Feder 35 miteinander in Eingriff kommen. Die Feder 35 ist zwischen der Rückseite des Flansches 30 und dem inneren Ende der Zwischenhülse 24 eingeschaltet.

Durch die Nocken 33, 34 werden die Flansche, wenn, sie bei Drehung der Achse 16 in der einen Richtung in Berührung kommen, sich trennen, wodurch die Spannung der Feder 35 wächst und der Reibungsring 28 fester zwischen der Trommel 25 und der Achse 16 eingeklemmt wird; bei Drehung der Achse 16 in der entgegengesetzten Richtung tritt das Umgekehrte ein. Durch eine geeignete Ausgestaltung und Anordnung der Nockenflächen 33, 34 kann die Reibung an dem Flansch 27 selbsttätig von einem Größtwert, wenn die Schwanzfläche nahezu waagerecht liegt, bis zu einem Kleinstwert geändert werden, wenn die Fläche große Winkel einschließt. Dieser Kleinstwert wird durch die Anfangsspannung der Feder 35 bestimmt und kann durch Schraubbewegung der Zwischenhülse 24 in die Trommel 25 hinein oder aus ihr heraus geändert werden, um den besten Wert zu finden, bei dem die Schwanzfläche während steiler Abstiege genügend fest zur Ausübung einer stabilisierenden Wirkung gehalten wird, dagegen in die horizontale Lage wie eine Wetterfahne sich einspielt, wenn der Vorwärtsflug fortgesetzt wird. Zu diesem Zweck trägt die Hülse 24 außen eine mit Nuten versehene Seilscheibe 36, um die sich ein Kabel 37 legt, welches mit der vom Führer zu bedienenden Steuerung verbunden ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Höhenruder für Steilschrauber, das sich in eine Richtung mit der bei steilem Abstieg (scheinbar) aufwärts gerichteten Luftströmung bringen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein in bekannter Weise ein Selbstschwingen des Höhenruders verhindernder Widerstand, z. B. ein statischer Reibungswiderstand, so lange klein bleibt, als das Ruder steil steht und das Höhenruder bei plötzlichem Wiederauftreten einer waagerechten Luftströmung durch diese augenblicklich in die zugehörige Anstellung zurückgeht.

2. Steilschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderschwenkachse sich in an sich bekannter Weise dicht bei dem bei kleinen Anstellwinkeln vorhandenen Druckmittelpunkt befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen