DE912297C

DE912297C - Aircraft control with a device for the automatic generation of a desired roll moment around the aircraft longitudinal axis when the rudder is changed

Info

Publication number: DE912297C
Application number: DEJ5027D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Joop; Dr-Ing Hans-Georg Schumann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1943-09-17
Filing date: 1943-09-17
Publication date: 1954-05-28

Description

Flugzeugsteuerung mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines gewollten Rollmomentes um die Flugzeuglängsachse beim Seitenruderlegen Das Einleiten eines Kurvenfluges erfolgt üblicherweise durch gleichzeitiges Betätigen der Quer- und. Seitensteuerung in einem bestimmten gegenseitigen Verhältnis. Für den Blindanflug sowie zur Notsteuerung bei durch Beschuß oder Bruch unbrauchbar gewordener Quersteuerung wird jedoch die Forderung gestellt, ein Flugzeug m,it üblichem Schwanzleitwerk auch ohne Mitwirkung der Quersteuerung .im Kurvenflug beherrschen zu können.. Die zur Kursänderungerwünschte Drehuntdes Flugzeuges um seine Längsachse (Rollbewegung) wird üblicherweise mit Hilfe ausreichender V-Stellung der Tragflächen durch das bei Schräganst.römung (sogenanntem Schieben) infolge Seitenruderbetätigung entstehende Schieberollmoment selbsttätig hervorgerufen. Dieses Mittel der Rollmomentenerzeugung durch V-Stellung ist jedoch in vielen Fällen unzulänglich. Einmal können bauliche Gründe die Einstellung der richtigen Größe der V-Stellung verhindern; andererseits ist die Wirkung der V-Stellung bei modernen Flugzeugen im wachsenden Maße vom Flugzustand abhängig. So zeigen besonders Flugzeuge mit sehr großen Motorleistungen itlfolge des Schraubenstrahleinflusseseine starke Verringerung der Schieberollmomenfie im Langsamflug. Ferner kann die Amstell-ung der Landehilfen eine Verminderung der Schieberollmomente bewirken. Die gleiche Erscheinung tritt schließlich an Flugzeugen mit stark nach vorn gepfeilter Flügelform auf, die als wirksame Maßnahme zur Widerstandsverringerung im Bereich sehr hoher Fluggeschwindigkeiten praktische Bedeutung besitzt.Aircraft control with a device for automatic generation of a desired roll moment around the aircraft's longitudinal axis when the rudder is changed A turn is usually initiated by pressing them at the same time the transverse and. Side control in a certain mutual relationship. For the blind approach as well as for emergency steering unusable due to fire or breakage However, when lateral control has become a thing of the past, the demand is made to operate an aircraft with the usual Tail stabilizer even without involvement of the aileron control. Master in turns The desired rotation of the aircraft about its longitudinal axis in order to change course (Rolling motion) is usually done with the help of a sufficient V-position of the wings due to the inclined flow (so-called pushing) as a result of rudder actuation resulting slide torque caused automatically. This means of generating roll moments however, V-position is inadequate in many cases. Once can structural Reasons prevent the setting of the correct size of the V-position; on the other hand is the effect of the V-position in modern aircraft to an increasing extent on the flight condition addicted. Airplanes with very high engine outputs are particularly successful of the screw jet influence a strong reduction in the sliding roll momentum in the Slow flight. Furthermore, the employment of the Landing aids a reduction cause the sliding torque. The same phenomenon finally occurs on airplanes with strongly forward-swept wing shape, which is an effective measure for reducing drag has practical importance in the area of very high airspeeds.

Es sind Flugzeugsteuerungen bekannt, bei denen die Bewegungen des Seitenruders und der Querruder in einem bestimmten Verhältnis der Ausschläge bei gegebenenfalls veränderlicher relativer Grundeinstellung des Seitenruders zum Querruder miteinander gekuppelt sind. Diese Einrichtung bezweckt, die Zahl der vom Flugzeugführer auszuführenden Steuerbewegungen auf zwei zu beschränken, von denen die eine das Höhenruder betätigt und die andere zur gleichzeitigen Bewegung des Seitenruders und der Querruder dient. Diese Vereinfachung bringt jedoch andererseits eine so erhebliche Verschlechterung der Steuerbarkeit der Flugzeuge mit sich, daß sie sich nicht zur allgemeinen Einführung eignet. Ferner ist auch schon eine Flugzeugsteuerung bekannt, bei der das mit einem Stellmittel fest verbundene Seitensteuer und die mit einem zweiten Stellmittel fest verbundene Quersteuerung durch Federn od. dgl. miteinander so in Verbindung stehen, daß sie gemeinsam miteinander verstellt werden, solange dies nicht durch Festhalten des einen Stehmittels verhindert wird. Diese Steuerung besitzt den Nachteil, daß bei der Verstellung nur eines der federnd gekuppelten Ruder das andere Stellmittel besonders festgehalten werden muß und daß ferner wegen der nachgiebigen Kupplung zwischen beiden Rudern. die richtige Zuordnung von Roll- und Giermoment überhaupt nur bei einem bestimmten Staudruck erreichbar -ist. Beide Anordnungen sind ferner zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe schon deshalb nicht geeignet, weil sie bei Ausfall der Quersteuerung durch Bruch oder Beschuß unwirksam werden.There are aircraft controls known in which the movements of the Rudder and ailerons with a certain ratio of deflections possibly variable relative basic setting of the rudder to the aileron are coupled to each other. The purpose of this facility is to keep track of the number of pilots to limit the tax movements to be carried out to two, one of which is the Elevator operated and the other to move the rudder at the same time and the aileron is used. However, this simplification brings such a thing on the other hand considerable deterioration in the controllability of the aircraft with it that they become not suitable for general introduction. In addition, there is also an aircraft control system known, in which the side control firmly connected to an actuating means and the with a second actuating means firmly connected transverse control by springs or the like. are connected to each other in such a way that they can be adjusted together, as long as this is not prevented by holding one of the standing means. These Control has the disadvantage that when adjusting only one of the resiliently coupled Rudder the other adjusting means must be particularly held and that also because of the flexible coupling between the two oars. the correct assignment of roll and yaw moment can only be achieved at a certain dynamic pressure. Both Arrangements are also used to achieve the object on which the invention is based Not suitable because if the lateral control fails, it breaks or bombardment become ineffective.

Von diesen bekannten Steuerungen unterscheidet sich die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch, daß der Antrieb des unabhängig von den Querrudern zu betätigenden Seitenruders mit einer zusätzlichen, die Auftriebsverteilung am Tragflügel zur Erzeugung von den Seitenruderausschlägen in Richtung und Größe angepaßten Rollmomenten beeinflussenden Einrichtung, vorzugsweise einer Düsenspaltklappe vor einer an der Tragflügelhinterkante angelenkten Klappe, getrieblich gekuppelt ist. Durch diese Maßnahme gelingt es, auch bei Flugzeugen mit fehlendem oder unzureichendem Schieberollmoment eine ausreichende Steuerbarkeit allein durch Betätigen des Schwanzleitwerkes zu erzielen und -damit die Flugsicherheit, insbesondere bei Ausfall der Ouerstenerung, erheblich zu erhöhen. Sie hat außerdem die Wirkung, daß sie auch im geraden Schiebeflug das Vorhandensein zusätzlicher Schieberollmomente vortäuscht und damit die Steuereigenschaften :des Musters verbessert. Die Verwendung der an sich bekannten Düsenspaltklappen hat den besonderen Vorteil, daß bei verhältnismäßig kleinen Betätigungskräften erhebliche Auftriebsunterschiede an den Tragflügeln hervorgerufen werden, die noch dazu im oft erwünschten Sinne mit Anstellung der Landehilfen anwachsen.The one according to the invention differs from these known controls Device in that the drive to be operated independently of the ailerons Rudder with an additional, the lift distribution on the wing to generate from the rudder deflections in the direction and size of adjusted roll moments Device, preferably a nozzle gap flap in front of one on the wing trailing edge hinged flap, is geared coupled. This measure makes it possible even in the case of aircraft with a missing or insufficient sliding roll torque, a sufficient one To achieve controllability solely by operating the tail stabilizer and -thus to significantly increase flight safety, especially in the event of failure of the Ouerstenerung. It also has the effect that it is also present in straight sliding flight additional sliding torque and thus the control properties: des Pattern improved. The use of the nozzle gap flaps known per se has the particular advantage that with relatively small operating forces considerable Differences in lift on the wings are caused, which in addition in often desirable senses grow with the employment of landing assistants.

Da die erfindungsgemäße Einrichtung, wie bereits weiter oben erläutert, wegen der Abnahme des Schieberollmomentes mit der Fluggeschwindigkeit im allgemeinen besondere Wichtigkeit zur Verbesserung der Flugeigenschaften im Langsamflug besitzt, ist es im weiteren Ausbau der Erfindung vorteilhaft, das Übersetzungsgetriebe zwischen Seitenruder- und Düsenspaltklappenantrieb veränderlich auszubilden. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geschaffen, das Übersetzungsverhältnis zwischen Seitenruder und Zusatzsteuereinrichtung den verschiedenen Flugzuständen anzupassen.Since the device according to the invention, as already explained above, because of the decrease in the slide roll torque with the airspeed in general has particular importance for improving the flight characteristics in slow flight, it is advantageous in the further development of the invention, the transmission gear between To train rudder and nozzle gap flap drive variable. In this way the ability to adjust the gear ratio between rudder is created and adapt additional control device to the different flight conditions.

Mit Rücksicht auf eine möglichst einfache Bedienung der Steuerung ist es schließlich zweckmäßig, eine mit dem Landeklappenantrieb verbundene und durch diesen, betätigte Umschalteinrichtung vorzusehen, die das Übersetzungsgetriebe zwischen Seitenruder und Zusatzsteuereinrichtung beim Aus-bzw. Einfahren der Landeklappen selbsttätig ein-bzw. wieder ausschaltet.With regard to the simplest possible operation of the control it is finally expedient to have one connected to the flap drive and through to provide this, actuated switching device, which the transmission gear between Rudder and additional control device when off or. Retraction of the landing flaps automatically switched on or turns off again.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der F_rfindurng dargestellt. Es zeigt A11. i ein Flugzeug mit der neuen Steuerung im Gesamtschaubild und Abb. 2 einen Schnitt durch den hinteren Flügelteil mit Landeklappe und Düsenspaltklappe im vergrößerten Maßstab.An exemplary embodiment of the F_rfindurng is shown in the drawing. It shows A11. i an aircraft with the new controls in the overall diagram and Fig. 2 shows a section through the rear wing part with landing flap and nozzle gap flap on an enlarged scale.

Das Flugzeug nach Abb. i ist mit einer Flugzeugsteuerung ausgerüstet, die aus Querrudern i, i' an den Tragflügeln sowie einem Höhenruder 2 und einem Seitenruder 3 am Rumpfende besteht, die alle unabhängig voneinander vom Flugzeugführer b.etätigbar sind. Von den zugehörigen Betätigungsgestängen ist zwecks besserer Übersichtlichkeit nur das von den Seitenruderpedalen4 zum Seitenruder 3 führende Gestänge eingezeichnet. An dieses Gestänge sind an dem Umkehrhebel 5 über ein Differentialhebelgetriebe 6, 7, 8 und Anschlußgestänge 9, j je eine Düsenspaltklappe io, io' derart angeschlossen, daß die jeweils auf der Kurveninnenseite liegende Klappe beim Ausschlag des Seitenruders nach oben ausgeschlagen wird, also hei Ausschlag des Seitenruders in Richtung des Pfeiles i i in die gestrichelte Stellung 3' wird die Düsenklappe io am linken Flügel in Richtung ,des Pfeiles 12 bewegt. Dadurch wird die Strömung durch den Düsenspalt 13 zum Abreißen gebracht und durch entsprechende Verminderung des Auftriebes ein Rollmoment um die Flugzeuglängsachse im richtigen Drehsinn hervorgebracht. Die andere Düsenspaltklappe, in diesem Fall io' am rechten Flügel, bleibt dabei infolge der Differentialwirkung des Getriebes 6, 7, 8 vollständig in ihrer Normallage oder macht höchstens einen verschwindend kleinen Ausschlag im Sinne einer Spaltverengung.The aircraft according to Fig. I is equipped with an aircraft control system, those from ailerons i, i 'on the wings as well as an elevator 2 and a rudder 3 at the end of the fuselage, all of which can be actuated independently of one another by the pilot b are. From the associated operating rods is for the purpose of better clarity only the linkage leading from the rudder pedals 4 to the rudder 3 is shown. At this linkage are on the reversing lever 5 via a differential lever gear 6, 7, 8 and connecting rods 9, j each have a nozzle gap flap io, io 'connected in such a way that that the flap located on the inside of the curve when the rudder deflects is deflected upwards, i.e. the deflection of the rudder in the direction of the Arrow i i in the dashed position 3 'is the nozzle flap io on the left wing moved in the direction of arrow 12. This will cause the flow to flow through the nozzle gap 13 brought to tear off and a corresponding reduction in buoyancy Rolling moment produced around the aircraft longitudinal axis in the correct direction of rotation. The other Nozzle gap flap, in this case io 'on the right wing, remains as a result of the Differential action of the transmission 6, 7, 8 completely in their normal position or makes at most a vanishingly small rash in the sense of a narrowing of the gap.

In der vergrößerten Schnittdarstellung der Düsenspaltkliappe in Abb, 2 sind die verschiedenen Stellungen der Klappe io in Normallage ausgezogen und in Wirkstellung auf der kurveninneren Seite gestrichelt einsgetragen. Durch eine weitere Kupplung des Antriebsgestänges 9 für die Düsenspaltklappen mit dem Betätigungsgestänge 1q. für die Landeklappen 15, 15' beispielsweise in der Weise, d;aß die Umkehrhebel 7 und 8 auf Teilen des Gestänges 1q. gelagert werden, d,ie bei Schnellflluglage der Klappen. 15, 15' eine mit der Achse 16 zusammenfallende freie Drehachse besitzen, kann erreicht werden, daß die Düsenspaltklappen io, iö nur bei der in ausgezogenen Linien eingezeichneten Stellung der Landeklappen 15, 15' vom Seitenru-dergestänge mitgesteuert werden, dagegen bei der gestrichelt eingezeichneten Schnellflugstellung der Landeklappen in Ruhe bleiben.In the enlarged sectional view of the nozzle gap flap in Fig. 2, the various positions of the flap io are drawn out in the normal position and entered in broken lines in the active position on the inside of the curve. By a further coupling of the drive linkage 9 for the nozzle gap flaps with the actuation linkage 1q. for the landing flaps 15, 15 ', for example, in the manner that the reversing levers 7 and 8 are on parts of the linkage 1q. be stored, ie when the flaps are in high-speed flight. 15, 15 'have a free axis of rotation coinciding with the axis 16, it can be achieved that the nozzle gap flaps io, iö are only also controlled by the side rudder linkage when the flaps 1 5, 1 5' are in the position of the flaps 1 5, 1 5 'shown in solid lines The high-speed flight position of the flaps shown in dashed lines remain calm.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Aircraft control with rudder to be operated independently of the ailerons and a device for the automatic generation of a desired roll moment around the aircraft longitudinal axis when the rudder is turned, characterized in that the rudder drive with an additional, influencing the lift distribution on the wing to generate the rudder deflections according to direction and size Control device, preferably in the form of a nozzle gap flap (io, io) in front of a flap hinged to the wing trailing edge, is geared. z. Aircraft control according to claim 1, characterized in that the transmission gear between the rudder and the nozzle gap flap drive is designed to be variable. 3. Aircraft controller according to claim a, characterized in that a switching device for the transmission gear connected to the landing flap drive and actuated by the latter is arranged.