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Dokumentenidentifikation DE10037537A1 15.02.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen einer Vorlast in einem Schwenkrotor Abwärts-Stop
Anmelder Bell Helipocter Textron Inc., Forth Worth, Tex., US
Erfinder Fenny, Carlos Alexander, Arlington, Tex., US;
Darden, Paul Eugene, Dalworthington Gardens, Tex., US;
Builta, Kenneth Eugene, Euless, Tex., US
Vertreter Stenger, Watzke & Ring Patentanwälte, 40547 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 02.08.2000
DE-Aktenzeichen 10037537
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse B64D 27/00
Zusammenfassung Ein verbessertes Schwenkrotor-Luftfahrzeug weist einen Rumpf, mindestens ein mit dem Rumpf verbundenes Tragflächenelement und mindestens eine von dem mindestens einen Tragflächenelement getragene Schwenkrotor-Anordnung auf. Die Schwenkrotor-Anordnung wird von einem Konversionsaktuator betrieben. Das verbesserte Schwenkrotor-Luftfahrzeug weist eine abstimmbare Abwärts-Stop-Anordnung von geringer Bauhöhe zum Absorbieren oszillierender Vibrationslasten, wie z. B. Schräglasten und Gierlasten, auf. Die abstimmbare Abwärts-Stop-Anordnung mit geringer Bauhöhe weist eine schwenkbare Anschlaganordnung mit einer einstellbaren Steifigkeit sowie eine Schlittenanordnung, die dazu angepaßt ist, die Anschlaganordnung lösbar aufzunehmen, auf. Die Anschlaganordnung ist an der Schwenkrotor-Anordnung befestigt, und die Schlittenanordnung ist an dem Tragflächenelement befestigt. Eine Vielzahl von Sensormodulen ist an der Schlittenanordnung fest angebracht. Die Sensormodule weisen eine Vielzahl von Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen auf, die so angeordnet sind, daß sie Scherspannungen in der Schlittenanordnung wahrnehmen. Die Sensormodule sind elektrisch an Sensorschaltkreise und Flugsteuerrechner angeschlossen. Wenn der Konversionsaktuator die Schwenkrotor-Anordnung in den Fugzeug-Modus verschwenkt, zwingt der Konversionsaktuator die Anschlaganordnung unter einer ausgesuchten Vorlast in Kontakt mit der Schlittenanordnung. Die Sensormodule nehmen eine durch die Vorlast ...

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Konversions-Anordungen zur Verwendung in Schwenkrotor-Luftfahrzeugen, zum Umstellen eines Luftfahrzeuges von einem Helikopter-Modus in einen Flugzeug-Modus und umgekehrt.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen der Vorlast zwischen einer Schwenkrotor-Anordnung und einer Tragfläche, wenn das Schwenkrotor-Luftfahrzeug sich im Flugzeug-Modus befindet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Schwenkrotor-Luftfahrzeuge stellen Mischformen zwischen traditionellen Helikoptern und hergebrachten, propellerangetriebenen Flugzeugen dar. Typische Schwenkrotor-Luftfahrzeuge verfügen über feste Tragflächen, die in verstellbaren Schwenkrotor-Anordnungen enden, die die Motoren und die Kraftübertragungen, die die Rotoren antreiben, beinhalten. Schwenkrotor-Luftfahrzeuge können aus einem Helikopter-Modus, in dem das Schwenkrotor-Luftfahrzeug wie ein Helikopter abheben, schweben und landen kann, in einen Flugzeug-Modus überführt werden, in dem das Schwenkrotor-Luftfahrzeug wie ein Starrflügler vorwärts fliegen kann.

Wie man absehen kann, wirft die Konstruktion von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen neben den normalen Problemen, denen man sich zuwenden muß, wenn man entweder Helikopter oder propellergetriebene Flugzeuge konstruiert, einzigartige Probleme auf, die weder im Zusammenhang mit Helikoptern noch mit propellerangetriebenen Flugzeugen auftreten. Insbesondere sind, da die Tragflächen von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen so konstruiert werden müssen, daß sie sowohl im Helikopter-Modus als auch im Flugzeug-Modus funktionieren, herkömmliche, bei Helikoptern bzw. bei propellerangetriebenen Flugzeugen verwendete Konstruktionskriterien allein nicht ausreichend. Bspw. nehmen die Tragflächen von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen oftmals Kraftstofftanks, zwei Motoren verbindende Antriebswellen, zwei Konversionsaktuatoren verbindende Antriebswellen, redundante Antriebswellen und Achszapfen, um die sich die Schwenkrotor-Anordnungen und Konversionsaktuatoren drehen, auf und tragen diese. Aus diesen Gründen ist der Raum innerhalb der Tragflächen stark eingeschränkt, was dazu führt, daß nur wenig oder gar kein Raum für in die Tragflächen hineinragende Vorrichtungen, Meßgeräte, Sensor-Geräte oder zusätzliche strukturelle Stützelemente gegeben ist. Ungeachtet dieser Tatsache müssen aber bestimmte Lasten, sowohl statischer als auch dynamischer Art, von den Tragflächen von Schwenkrotor-Luftfahrzeugen getragen werden, die weder bei Helikoptern noch bei Starrflüglern auftreten.

Bei einem typischen Schwenkrotor-Luftfahrzeug sind die einen Motor mit dem anderen verbindenden Antriebswellen nahe den hinteren Kanten der Tragflächen angeordnet, ebenso wie die Haupt-Achszapfen, um die die Schwenkrotor- Anordnungen drehen. Hydraulische Konversionsaktuatoren zum Betätigen der Schwenkrotor-Anordnungen werden an den Tragflächenspitzen schwenkbar getragen, und sie sind in einigen Fällen durch entlang der Vorderkanten der Tragflächen verlaufende Wellen miteinander verbunden. Diese Anordnung verursacht keine Probleme, wenn das Schwenkrotor-Luftfahrzeug im Helikopter- Modus betrieben wird; jedoch werden durch die Rotoren bestimmte oszillierende Vibrationslasten, wie z. B. longitudinale Neigungslasten (pitch loads) und laterale Gierlasten, erzeugt, wenn das Schwenkrotor-Luftfahrzeug in den Flugzeug-Modus umschaltet. Wegen dieser einzigartigen Lasten im Flugzeug-Modus wird das Luftfahrzeug unstabil werden, wenn eine strukturelle Mindeststeifigkeit zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche nicht eingehalten wird. Diese strukturelle Mindeststeifigkeit basiert auf der Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges im Flugzeug-Modus und damit zusammenhängenden Last-Faktoren. Die innere Vorlast des Konversionsaktuators erhöht die effektive Neigungssteifigkeit der Schwenkrotor-Anordnung, hat jedoch nur eine geringe oder gar keine Auswirkung auf die Giersteifigkeit der Schwenkrotor-Anordnung. Um die Giersteifigkeit zu verbessern, werden Abwärts-Stop Anordnungen mit miteinander verbundenen Gierdämpfeinrichtungen verwendet. Die miteinander verbundenen Gierdämpfeinrichtungen sind jedoch nur dann sicher und effektiv, wenn die Schwenkrotor-Anordnung gegen die Tragfläche gezwungen wird, um so eine Vorlast zu erzeugen, die ausreicht, um die Anforderungen hinsichtlich statischer und dynamischer Lasten zu erfüllen.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen, eine bestimmt Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche zu messen und beizubehalten, während das Schwenkrotor-Luftfahrzeug sich im Flugzeug-Modus befindet, jedoch hat keiner der Versuche das Problem auf adäquate Weise gelöst. Bspw. wird bei einigen Schwenkrotor-Luftfahrzeugen die Vorlast zwischen der Schwenkrotor- Anordnung und der Tragfläche gemessen, indem ein komplexer Algorithmus mit geschlossenem Regelkreis verwendet wird, der den Motordruck der Konversionsaktuatoren verwendet, um die Vorlast zwischen der Schwenkrotor- Anordnung und der Tragfläche zu bestimmen. Bei diesen Anwendungen kann die Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche eingestellt werden, allerdings nur mit einer begrenzten Genauigkeit. Bei anderen Schwenkrotor-Anordnungen wird ein System mit offenem Regelkreis eingesetzt, bei dem die Konversionsaktuatoren die Schwenkrotor-Anordnung einfach so weit in Kontakt mit der Tragfläche zwingen, bis der Konversionsaktuator blockiert. Derartige Systeme sind für einige Anwendungen nicht wünschenswert, da es zusätzliche strukturelle Stützmaßnahmen und damit ein erhöhtes Gewicht und höhere Kosten erfordert, wenn es der Vorlast möglich ist, zu hoch eingestellt zu werden. Zudem kompensieren diese aus dem Stand der Technik bekannten Systeme die dynamischen Lasten nicht in adäquater Weise, die dann erzeugt werden, wenn das Schwenkrotor-Luftfahrzeug zum Steigen hochgezogen wird, oder in einen Sinkflug übergeht.

Obwohl große Anstrengungen bei der Konstruktion von Schwenkrotor- Luftfahrzeugen unternommen worden sind, ist das Problem des Wahrnehmens und Messens der Vorlast zwischen einer Schwenkrotor-Anordnung und einer Tragfläche bis jetzt nicht auf adäquate Weise gelöst.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Es existiert ein Bedarf nach einem Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit einer Abwärts- Stop Anordnung, für die die Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche direkt gemessen und geregelt wird.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schwenkrotor-Abwärts-Stop Anordnung anzugeben, für die die Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche direkt gemessen und geregelt wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schwenkrotor-Abwärts- Stop Anordnung anzugeben, für die die Vorlast zwischen der Schwenkrotor- Anordnung und der Tragfläche unter Verwendung von einer Vielzahl von Meßfühlern für mechanische Spannungen aufweisenden Sensor-Modulen direkt gemessen wird.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Schwenkrotor-Abwärts-Stop Anordnung anzugeben, für die die Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche durch Messen sowohl statischer als auch dynamischer Lasten während des Fluges bestimmt und geregelt wird.

Die oben genannten Ziele werden durch Verwendung einer Schwenkrotor- Abwärts-Stop Anordnung mit einer mit der Schwenkrotor-Anordnung verbundenen Anschlaganordnung und einer mit der Tragfläche verbundenen Schlittenanordnung erreicht. Weiterhin durch eine Vielzahl von Sensormodulen, die eine Anordnung von mit der Schlittenanordnung verbundenen Meßfühlern zum Messen mechanischer Spannungen aufweisen, um so die Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und der Tragfläche durch Messen der durch die Vorlast hervorgerufenen Spannungen der Schlittenanordnung zu bestimmen.

Die vorliegende Erfindung verfügt über viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die vorliegende Erfindung ist kosteneffizient, da die Größe und die Kapazität des Konversionsaktuators besser an den Anwendungsfall angepaßt wird. Strukturgewicht wird eingespart, indem es dem Konversionsaktuator nicht erlaubt wird, eine unnötig hohe Vorlast zu erzeugen. Zudem stellen die Sensormodule einen einzigartigen und effizienten Weg dar, eine auf einem Luftfahrzeug lastende Last direkt zu messen.

Das oben gesagte ebenso wie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich werden, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwenkrotor-Luftfahrzeuges in einem Flugzeug-Modus.

Fig. 1B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwenkrotor-Luftfahrzeuges in einem Helikopter-Modus.

Fig. 2A zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Anschlaganordnung einer Schwenkrotor-Abwärts-Stop-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2B zeigt eine perspektivische Ansicht der Anschlaganordnung aus Fig. 2A in zusammengesetztem Zustand.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Anschlagarms der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Anschlaganordnung.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die Befestigung der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Anschlaganordnung an einer Kipprotor Getriebeanordnung verdeutlicht.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schlittenanordnung (cradle assembly) der Schwenkrotor-Abwärts-Stop- Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Befestigung der Schlittenanordnung aus Fig. 5 an einer Außenbordtragflächenrippe und einem vorderen Tragflächenholm verdeutlicht.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zusammengefügten Schwenkrotor-Abwärts-Stop-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die in den Fig. 2A und 2B gezeigte Anschlaganordnung sowie die Schlittenanordnung der Fig. 5 und 6 enthält.

Fig. 8A zeigt eine Endansicht der Schwenkrotor-Tragflächenspitze aus Fig. 6 inklusive eines Konversionsaktuators im Flugzeug-Modus.

Fig. 8B zeigt eine Endansicht der Schwenkrotor-Tragflächenspitze aus Fig. 6 inklusive eines Konversionsaktuators im Helikopter-Modus.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schwenkrotor-Abwärts-Stop- Anordnung der vorliegenden Erfindung inklusive Sensormodulen.

Fig. 10A zeigt ein, Schema eines Sensormoduls aus Fig. 9.

Fig. 10B zeigt einen Konditionierungsschaltkreis zum Konditionieren eines Signals des Meßfühlers zum Messen von mechanischen Spannungen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Bezugnehmend auf die Fig. 1A und 1B der Zeichnungen ist dort ein typisches Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 dargestellt. Das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 weist einen Rumpf 13 und an den Rumpf 13 angeschlossene Tragflächen 15a und 15b auf. Wie es üblich ist, enden die Tragflächen 15a und 15b in Schwenkrotoranordnungen 17a bzw. 17b. Verkleidungen 18a und 18b sind zum Reduzieren des Stirnwiderstandes zwischen den Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b und den Tragflächen 15a und 15b angeordnet. Die Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b weisen jeweils allgemein einen Motor, eine Kraftübertragung und ein Getriebe (siehe Fig. 5) zum Antreiben der Kipprotoren 19a und 19b und einen Umschaltaktuator (siehe Fig. 8A und 8B) zum Betätigen der Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b zwischen einem Flugzeug-Modus, wie er in Fig. 1A dargestellt ist, und einem Helikopter-Modus, wie er in Fig. 1B dargestellt ist, auf. Im Flugzeug-Modus kann das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 wie ein gewöhnliches propellerangetriebenes Starrflügler-Flugzeug geflogen und betrieben werden. Im Helikopter-Modus kann das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 wie ein herkömmlicher Drehflügler bzw. Helikopter abheben, schweben, landen und betrieben werden.

Es wird nun auf die Fig. 2A und 2B der Zeichnungen Bezug genommen. Darin ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer abstimmbaren Schwenkrotor- Abwärts-Stop-Anordnung mit niedriger Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Anschlaganordnung 31 weist ein Basiselement 33 auf, das zum drehbar gelagerten und geleitenden Aufnehmen eines abgewinkelten, einstellbaren Anschlagarms 35 ausgebildet ist. Das Basiselement 33 ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, kann aber aus einem beliebigen anderen Material mit ausreichender Steifigkeit gefertigt sein. Das Basiselement 33 weist eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 36 auf. Der Anschlagarm 35 ist allgemein L-förmig mit einem Tragpfostenabschnitt 37 und einem Schenkelabschnitt 39. Der Anschlagarm 35 ist vorzugsweise aus Titan gefertigt, kann aber auch aus irgendeinem anderen Material gefertigt sein, für das die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Biegesteifigkeit, durch Ändern der geometrischen Abmessungen des Anschlagarms 35 eingestellt bzw. "abgestimmt" werden können. Diese Abstimmeigenschaft des Anschlagarms 35 wird im folgenden genauer beschrieben werden.

Der Tragpfostenabschnitt 37 und der Schenkelabschnitt 39 des Anschlagarms 35 treffen sich in einem allgemein zylindrisch geformten Eckabschnitt 41. Der Eckabschnitt 41 weist einen zylindrischen Kanal 43 auf, der den Eckabschnitt 41 entlang einer Achse 45 durchquert. Buchsen 47 sind an jedem Ende des Kanals 43 in das Innere des Kanals 43 eingesetzt. Die Buchsen 47 sind vorzugsweise Anti-Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 47 haben in dem Kanal 43 vorzugsweise einen Preßsitz; sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel in dem Kanal festgelegt werden. Der Schenkelabschnitt 39 weist eine Weite w in Querrichtung auf, die allgemein über die Länge des Schenkelabschnitts 39 konstant ist. Der Tragpfostenabschnitt 37 verjüngt sich vorzugsweise ausgehend von dem Eckabschnitt 41 in Richtung eines Spitzenabschnitts 49 nach innen. Der Spitzenabschnitt 49 weist vorzugsweise ein leicht vergrößertes gerundetes Profil auf. Somit ist der Spitzenabschnitt 49 entlang einer Achse 51 von allgemein zylindrischer Form. Der Schenkelabschnitt 39 erstreckt sich weg von dem Eckabschnitt 41 und endet in einem gegabelten Ende 53 mit einem oberen Gabelteil 53a und einer allgemein parallel zu diesem angeordneten unteren Gabelteil 53b. Der Anschlagarm 35 wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 genauer beschrieben werden.

Das Basiselement 33 weist Zungen 55a und 55b auf. Die Zungen 55a und 55b liegen allgemein parallel und erstrecken sich ausgehend von dem Basiselement 33 senkrecht zu diesem nach außen. Die Zungen 55a und 55b weisen Öffnungen 57a bzw. 57b auf, welche erstere queren. Die Öffnungen 57a und 57b sind entlang einer Achse 59 ausgerichtet. Die Öffnungen 57a und 57b sind mit Buchsen 61a bzw. 61b ausgekleidet. Die Buchsen 61a und 61b ähneln hinsichtlich ihrer Konstruktion den Buchsen 47. Die Buchsen 61a und 61b sind vorzugsweise Anti- Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 61a und 61b sind vorzugsweise in einem Preßsitz in die Öffnungen 57a und 57b eingesetzt; sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel an den Zungen 55a und 55b befestigt werden.

Eine Gleitbuchse 63 wird von den Buchsen 61a und 61b aufgenommen. Die Gleitbuchse 63 ist vorzugsweise eine Anti-Reibungsbuchse mit einer Teflonauflage. Die Gleitbuchse 63 wird zwischen den Zungen 55a und 55b vorzugsweise durch Rückhalte-Unterlegscheiben 65a und 65b in Position zurückgehalten. Ein Drehlager-Bolzen 67 erstreckt sich entlang der Achse 59 durch die Rückhalte-Unterlegscheibe 65b, die Öffnung 57b, die Buchse 61b, den Kanal 43, die Buchsen 47, die Buchse 61a, die Öffnung 57a und die Rückhalte- Unterlegscheibe 65a und ist lösbar durch ein einen Befestigungsstift 71aufweisendes Befestigungselement 69 verschlossen. Auf diese Weise wird ein Anti- Reibungs-Drehgelenk A (siehe Fig. 2B) geschaffen, um das der Tragpfostenabschnitt 37 und der Schenkelabschnitt 39 schwenkbar sind.

Weiter unter Bezugnahme auf Fig. 2A und 2B der Zeichnungen weist das Basiselement 33 zweite Zungen 73a und 73b auf. Die Zungen 73a und 73b liegen allgemein parallel zueinander und erstrecken sich ausgehend von dem Basiselement 33 senkrecht zu diesem nach außen. Die Zungen 73a und 73b weisen Öffnungen 75a bzw. 75b auf, die erstere queren. Die Öffnungen 75a und 75b sind entlang einer Achse 77 ausgerichtet. Die Öffnungen 75a und 75b sind mit Buchsen 79a bzw. 79b ausgekleidet. Die Buchsen 79a und 79b ähneln hinsichtlich ihrer Konstruktion den Buchsen 47. Die Buchsen 79a und 79b sind vorzugsweise Anti-Reibungsbuchsen, wie z. B. Buchsen mit einem Teflonfutter. Die Buchsen 79a und 79b sind vorzugsweise in einem Preßsitz in die Öffnungen 75a und 75b eingesetzt; sie können aber mittels anderer wohl bekannter Mittel an den Zungen 73a und 73b befestigt werden.

Ein Rückhaltestift 81 wird durch die Buchsen 79a und 79b hindurch aufgenommen. Der Rückhaltestift 81 weist ein Paar vertiefter, abgeflachter Abschnitte 83a und 83b auf, die sich in axialer Richtung auf einander gegenüberliegenden Seiten des Rückhaltestiftes 81 erstrecken. Es wird bevorzugt, daß zumindest die vertieften Abschnitte 83a und 83b des Rückhaltestiftes 81 mit einem Anti-Reibungsmaterial, wie z. B. Teflon, beschichtet sind. Der Rückhaltestift 81 kann sich in den Zungen 73a und 73b um die Achse 77 frei drehen. Die vertieften, abgeflachten Abschnitte 83a und 83b sind so ausgelegt, daß sie die Gabelteile 53a und 53b gleitend aufnehmen, womit sie eine Gleit- und Drehgelenkverbindung B (siehe Fig. 2B) bilden. Da die Gabelteile 53a und 53b relativ zu dem Rückhaltestift 81 gleitend verschoben werden können, erlauben es die vertieften Abschnitte 83a und 83b dem Schenkelabschnitt 39 des Anschlagarms 35, sich um die Achse 59 zu drehen. Der Schenkelabschnitt 39 verfügt jedoch über eine ausreichende Steifigkeit, um die Gabelteile 53a und 53b davor zu bewahren, sich in einer Translationsbewegung so weit relativ zu den Zungen 73a und 73b zu verschieben, daß die Gabelteile 53a und 53b sich von dem Rückhaltestift 81 lösen. In anderen Worten: Die Gleitverbindung der Gabelteile 53a und 53b mit dem Rückhaltestift 81ermöglicht es dem Anschlagarm 35, sich um die Achse 59 und den Drehlager- Bolzen 67, d. h. um das Gelenk A, zu drehen.

Wie in Fig. 2B gezeigt verläuft der Anschlagarm 35 von dem Gelenk A zu dem Gelenk B entlang eines in dem Basiselement 33 ausgebildeten Schlitzes 90. Der Schlitz 90 ermöglicht es dem Schenkelabschnitt 39 des Anschlagarms 35, in einer allgemein horizontalen Position zu bleiben und sich uneingeschränkt in einer vertikalen Ebene zu verformen bzw. zu verbiegen. Der Schlitz 90 ist so ausgelegt, daß er Variationen in der vertikalen Dicke des Schenkelabschnittes 39 aufnehmen kann, wie unten genauer ausgeführt werden wird. Zudem ermöglicht es der Schlitz 90 der Anschlaganordnung 31, eine insgesamt niedrige vertikale Höhe bzw. ein solches Profil beizubehalten. Obwohl die Begriffe "vertikal" und "horizontal" hierin verwendet werden, soll verstanden werden, daß diese Begriffe lediglich aus Gründen der einfacheren Beschreibung verwendet werden und nicht als einschränkend bezüglich der Richtungen, in der die vorliegende Erfindung funktioniert, gemeint sind.

Mit einer auf diese Art und Weise aufgebauten und zusammengefügten Anschlaganordnung 31 werden oszillierende Vibrationslasten, wie z. B. Neigungslasten und Gierlasten, veranschaulicht durch die durch die Pfeile in Fig. 2B gezeigten, durch die Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b im Flugzeug- Modus erzeugten lateralen und vertikalen Lasten von dem Spitzenabschnitt 49 des Tragpfostenabschnitts 37 auf den Schenkelabschnitt 39 und die Gabelteile 53a und 53b übertragen. Es soll verstanden werden, daß die lateralen und die vertikalen Lasten, wie sie durch die Pfeile in Fig. 2B dargestellt sind, dynamische Lasten mit einschließen, die während des Fluges erzeugt werden, so z. B. wenn das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 in einen Sinkflug übergeht oder abrupt nach oben zieht. Da der Tragpfostenabschnitt 37 kurz ist, wodurch er zu dem Merkmal der geringen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung beiträgt, wird der Tragpfostenabschnitt 37 nicht signifikant verbogen, um die vertikalen und lateralen Lasten zu absorbieren bzw. zu isolieren. Somit werden die lateralen Lasten durch den Tragpfostenabschnitt 37 an den Schenkelabschnitt 39 übertragen. Wenn sich der Schenkelabschnitt 39 verbiegt, werden die von den Schwenkrotoranordnungen 17a und 17b erzeugten lateralen Lasten isoliert und absorbiert, wodurch ein Übertragen der vertikalen und lateralen Lasten auf die Tragflächen 15a und 15b verhindert wird. Aus diesem Grund sind für die Tragflächen 15a und 15b keine zusätzlichen strukturellen Stützmaßnahmen erforderlich, um die oszillierenden Vibrationslasten zu absorbieren oder zu dämpfen. Dies führt zu überragenden Einsparungen in Bezug auf Gewicht und Kosten.

Nun wird auf Fig. 3 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist der Anschlagarm 35 in einer Ansicht von vorn dargestellt. Wie dargestellt ist, bilden das Tragpfostenelement 37 und das Schenkelelement 39 einen Winkel α um die Achse 45. Der Winkel α beträgt wegen des zwischen den Tragflächen 15a bzw. 15b und den Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b jeweils vorliegenden Betriebswinkels vorzugsweise etwa 115°. Der Tragpfostenabschnitt 37 weist, gemessen von dem untersten Punkt des Spitzenabschnitts 49 bis zur Achse 45, eine vertikale Höhe h auf; und der Schenkelabschnitt 39 weist, gemessen von den Enden der Gabelteile 53a und 53b bis zu der Achse 45, eine Länge l auf. Wegen der Eigenschaft der niedrigen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung ist die Höhe h vorzugsweise von der Größenordnung her kleiner als die Länge l. Es sollte angemerkt werden, daß die Achse 45, zu der der Eckabschnitt 41 konzentrisch ist, und die Achse 51, zu der der Spitzenabschnitt 49 konzentrisch ist, nicht parallel sind. Dies liegt an dem Betriebswinkel zwischen den Tragflächen 15a bzw. 15b und den Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b. Es soll verstanden werden, daß für bestimmte Schwenkrotor-Luftfahrzeuge, die Achsen 45 und 51 parallel zueinander liegen können, ohne die Funktionalität des Anschlagarms 35 merklich zu beeinträchtigen.

Der Schenkelabschnitt 39 weist, gemessen von einer unteren Oberfläche 91 zu einer oberen Oberfläche 93, eine ausgesuchte vertikale Höhe bzw. Dicke t auf. Es wird bevorzugt, daß die Dicke t des Schenkelabschnitts 39 sich ausgehend von dem Eckabschnitt 41 hin zu den Gabelteilen 53a und 53b nach innen verjüngt, so daß der Schenkelabschnitt 39 ein ausgesuchtes vertikales Querschnitts- bzw. Dickenprofil aufweist. Obwohl die Dicke t als linear verjüngend dargestellt ist, soll verstanden werden, daß die Dicke t in einer nicht linearen Weise, bspw. elliptisch, variieren kann, wodurch ein nicht lineares Dickenprofil geschaffen wird.

Es wird bevorzugt, daß der Anschlagarm 35 aus einem steifen Material gefertigt ist, für das die Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 in einer vertikalen Ebene des Schenkelabschnitts 39 anhand der Dicke t, des zugehörigen Dickenprofils und der Länge l selektiv variiert werden kann. Es wird bevorzugt, daß die Weite w des Schenkelabschnitts 39 keinen signifikanten Einfluß auf die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 hat. Wenn der Anschlagarm 35 bspw. aus Titan gefertigt ist, eine Länge l von etwa 7,0 Zoll, eine Höhe h von etwa 2,5 Zoll und eine von etwa 0,66 Zoll nahe des Eckabschnitts 41 bis etwa 0,38 Zoll nahe der Gabelteile 53a und 53b variierende Dicke t aufweist, verfügt der Schenkelabschnitt 39 über eine vertikale Biegesteifigkeit von etwa 50 000 pounds per square inch bis etwa 150 000 pounds per square inch.

Da die Weite w des Schenkelabschnitts 39 keinen signifikanten Einfluß auf die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 hat, kann die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 durch Ändern der Länge l und der Dicke t des Schenkelabschnitts 39 selektiv bestimmt werden. In anderen Worten: Der Anschlagarm 35 kann durch Verändern des Dickenprofils des Schenkelabschnitts 39 auf eine ausgesuchte vertikale Biegesteifigkeit hin abgestimmt werden. Es leuchtet ein, daß die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 zunehmen wird, wenn die Dicke t ansteigt. Folglich ist für ähnliche Materialien die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 größer für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t1 als für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t; und die vertikale Biegesteifigkeit des Schenkelabschnitts 39 ist geringer für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t2 als für ein Dickenprofil mit einer variablen Dicke t.

Es wird nun auf Fig. 4 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist die zusammengefügte Anschlaganordnung 31 aus Fig. 2B gezeigt, wie sie an eine Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeschlossen ist. Eine Kipprotor- Getriebeanordnung 101 ist in jeder der Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b (siehe Fig. 1A und 1B) angeordnet. Die Kipprotor-Getriebeanordnungen 101 treiben Rotornaben 19a und 19b an. Die Kipprotor-Getriebeanordnung 101 ist dazu ausgebildet, an die Anschlaganordnung 31 angekoppelt zu werden, vorzugsweise über die Einbeziehung von in einem Kuppelabschnitt 104 angeordneten Ansatzbolzen 103. Die Ansatzbolzen 103 sind entsprechend an dem Basiselement 33 angeordneter Befestigungsmittel 36 ausgerichtet und werden von diesen lösbar aufgenommen. Eine Scherbosse 105 ist an das Basiselement 33 angekoppelt, um zusätzlichen Halt gegenüber zwischen der Anschlaganordnung 31 und der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 wirkenden Scherkräften zu bieten. Ein Scrim 107, vorzugsweise ein Epoxy-Scrim, ist an dem Basiselement 33 befestigt, um einen Schutz gegen Reibungsverschleiß zu bieten. Ein vorzugsweise aus einem Metall gefertigtes, festes Abstandsblech 109 ist zwischen dem Scrim 107 des Basiselements 33 und dem Kuppelabschnitt 104 der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeordnet, um eine Möglichkeit zum Einstellen zu bieten.

Es wird nun auf Fig. 5 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schlittenanordnung 111 der abstimmbaren Abwärts-Stop-Anordnung mit geringer Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schlittenanordnung 111 weist einen Befestigungsabschnitt 113 und einen Giereindämm-Abschnitt bzw. V-Block 115 auf. Der Befestigungsabschnitt 113 ist vorzugsweise aus einem steifen Metall, wie z. B. Aluminium, gefertigt. Der V-Block 115 wird in einem Trogabschnitt 117 des Befestigungsabschnitts 113 getragen. Der V-Block 115 ist durch Befestigungselemente, vorzugsweise Bolzen 119, einstellbar an den Befestigungsabschnitt 113 gekoppelt. Der Trogabschnitt 117 ist vorzugsweise mit zumindest einem Abstandstück 121 unterlegt. Die Abstandstücke 121 sind vorzugsweise Aluminium-Schäl-Abstandstücke, die eine vertikale bzw. laterale Justage der Plazierung des V-Blocks 115 ermöglichen. Eine Abstandsplatte 123 ist an einer vorderen Innenfläche 125 des Trogabschnittes 117 angeordnet, um eine vorn - hinten-Justage der Plazierung des V-Blocks 115 zu ermöglichen. Die Abstandsplatte 123 wird an der vorderen Innenfläche 125 nur benötigt, da die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b Kräfte in Vorwärtsrichtung auf den V- Block 115 ausüben. Die Abstandsplatte 123 weist vorzugsweise eine Epoxy- Beschichtung auf. Die Abstandsplatte 123 ist an den Trogabschnitt 117 mittels herkömmlicher Befestigungsmittel 127, wie z. B. Bolzen oder Nieten angekoppelt.

Der V-Block 115 ist aus einem steifen Metall, wie z. B. Aluminium, gefertigt. Der V- Block 115 weist einen abgerundeten, V-förmigen Anschlag-Adapterabschnitt 129 auf, der so ausgebildet ist, daß er den Spitzenabschnitt 49 des Tragpfostenabschnitts 37 lösbar aufnimmt, wenn der Spitzenabschnitt 49 sich mit jeder der Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b abwärts dreht. Der Anschlag- Adapterabschnitt 129 weist geneigte Flächen 130a und 130b auf, die zusammenlaufen, um einen allgemein longitudinalen Trog 130c zu formen. Der Trog 130c liegt allgemein quer zu den in Fig. 2B gezeigten, lateralen Lasten bzw. Gierlasten. Da der Anschlag-Adapterabschnitt 129 oszillierenden Vibrationslasten von dem Spitzenabschnitt 49 unterworfen ist, ist es wünschenswert, daß der Anschlag-Adapterabschnitt 129 eine sehr harte Oberfläche aufweist, um einem Ermüdungsausfall zu widerstehen. Folglich ist es zu bevorzugen, daß der V-Block 115 aus einem harten Metall gefertigt ist und daß zumindest der Anschlag- Adapterabschnitt 129 mit einem sehr harten Material, wie z. B. Wolframcarbid, beschichtet ist. Um sicher zu stellen, daß der V-Block 115 sich nicht relativ zu dem Befestigungsabschnitt bewegt, wird bevorzugt, daß der V-Block 115 an allen Oberflächen, die mit den Abstandstücken 121 in Berührung stehen, mit einem klebenden Material, wie z. B. Epoxy, beschichtet ist. Der Befestigungsabschnitt 113 weist Befestigungsöffnungen 131 auf.

Es wird bevorzugt, daß der Spitzenabschnitt 49 unter einer ausgesuchten Vorlast gegen den Gier-Eindämmungs-V-Block 115 gezwungen wird, auch in Gegenwart von dynamischen Lasten, während das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 im Flugzeug-Modus ist. Auf diese Weise wird die ausgesuchte Vorlast von der Schlittenanordnung 111 an die Tragfläche 15a übertragen. Solange die ausgesuchte Vorlast beibehalten wird, wird das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 stabil in dem Flugzeug-Modus bleiben. Wenn die ausgesuchte Vorlast nicht beibehalten wird, wird das Schwenkrotor-Luftfahrzeug wegen der oszillierenden Lasten unstabil werden. Die vorliegende Erfindung bietet eine Einrichtung zum Bestimmen, Regeln und beibehalten der ausgesuchten Vorlast zwischen den Schwenkrotor-Anordnungen 17a bzw. 17b und den Tragflächen 15a bzw. 15b, auch bei Anwesenheit dynamischer Fluglasten.

Es wird nun auf Fig. 6 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist die Schlittenanordnung 111 gezeigt, wie sie an die Tragfläche 15b angeschlossen ist. Der Befestigungsabschnitt 113 der Schlittenanordnung 111 ist dazu angepaßt, an zumindest einen Tragflächenholm und zumindest eine Tragflächenrippe angeschlossen zu werden. Die Schlittenanordnung 111 ragt nicht in das Innere der Tragfläche 15b hinein. Vorzugsweise wird der Befestigungsabschnitt 113 an einen vorderen Tragflächenholm 135 und an eine außenbords gelegene Tragflächenrippe 137 mittels herkömmlicher, durch die Befestigungsöffnungen 131geführter Befestigungsmittel 133, wie z. B. Bolzen oder Nieten, angeschlossen. Wie dargestellt ist, kann sich der Trogabschnitt 117 in der Art eines Auslegers über eine außenbords gelegene Tragflächenrippe 137 hinaus nach Außenbords erstrecken, um sicherzustellen, daß das Merkmal der niedrigen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung eingehalten wird, und zum Ermöglichen einer ausgesuchten, durch die Vorlast ausgelösten mechanischen Spannung, wie es unten genauer beschrieben wird. Der Befestigungsabschnitt 113 ist so ausgebildet, daß er die Befestigung der Schlittenanordnung 111 an den Tragflächen 15a und 15b ermöglicht, während eine Wechselwirkung mit anderen Bestandteilen der Tragfläche 15b, wie z. B. einer Öffnung 139, durch die eine Welle 143 des Konversionsaktuators (siehe Fig. 7) hindurchgeführt ist, ausgeschlossen ist.

Beim Betrieb werden die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b aus dem Helikopter-Modus (siehe Fig. 1 B) nach unten in den Flugzeug-Modus (siehe Fig. 1 A) gedreht. Wenn die Anschlaganordnung 31 über den Befestigungsabschnitt 104 mit der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 in Verbindung steht, wenn die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b den Flugzeug-Modus erreichen, werden die Spitzenabschnitte 49 des Tragpfostenabschnitts 37 des Anschlagarms 35 in Kontakt mit den V-Blöcken 115 gezwungen. Es ist wünschenswert, daß die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b eine ausgesuchte, abwärtsgerichtete Vorlast von dem Konversionsaktuator 141 (siehe Fig. 7) aufnehmen, so daß die Spitzenabschnitte 49 in Kontakt mit dem V-Block 115 bleiben. So lange die ausgesuchte Vorlast beibehalten wird, wird sich der Spitzenabschnitt 49 nicht relativ zu dem V-Block 115 bewegen, und die Gierlasten bzw. lateralen Lasten werden effektiv zurückgehalten werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verrastet oder verriegelt der V-Block 115 nicht mit dem Spitzenabschnitt 49. Es soll verstanden werden, daß Verrastungs- oder Verriegelungsmechanismen in bestimmten Situationen bzw. bei bestimmten Installationen wünschenswert sein können. Wie gezeigt ist, umgreift die Schlittenanordnung 111 den vorderen Tragflächenholm 135 und die außenbords gelegene Tragflächenrippe 137. Dies ermöglicht es, eine geringe Bauhöhe für die Schlittenanordnung 111 einzuhalten.

Es wird nun auf Fig. 7 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort sind die in den Fig. 2A bis 6 gezeigten Bestandteile in zusammengefügter Form gezeigt.

Herkömmliche hydraulische Konversionsaktuatoren 141 werden verwendet, um die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b zwischen dem Flugzeug-Modus und dem Helikopter-Modus umzuschalten. Die Konversionsaktuatoren 141 schwenken um Wellen 143, wenn die Konversionsaktuatoren 141 die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b durch Ausüben von Kräften auf Tragrohre 145 betätigen. Die Schwenkrotor-Anordnungen 17a und 17b drehen sich um Wellen 147, die durch rückwärtig gelegene Abschnitte 149 der Tragflächen 15a und 15b geführt sind. Es sollte offensichtlich sein, daß die Schlittenanordnung 111 an den Befestigungsabschnitt 104 der Kipprotor-Getriebeanordnung 101 angeschlossen werden kann und daß die Anschlaganordnung 31 an die Tragflächen 15a und 15b angeschlossen werden kann, ohne die Funktionalität, die Abstimmbarkeit oder das Merkmal der geringen Bauhöhe der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen.

Es wird nun auf die Fig. 8A und 8B der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist ein Konversionsaktuator 141 sowohl im Flugzeug-Modus (Fig. 8A) als auch im Helikopter-Modus (Fig. 8B) gezeigt. Der Konversionsaktuator 141 ist vorzugsweise ein Konversionsaktuator nach Art einer Kugelumlaufspindel mit einem einziehbaren Zylinder 151 und einem ausfahrbaren Schaft 153, der einen Verbindungsansatz 155 zum Verbinden mit den Tragrohren 145 trägt. Der Konversionsaktuator 141 zwingt die Schwenkrotor-Anordnung 17a gegen die Tragfläche 15a und sorgt für die ausgesuchte Vorlast zwischen der Schwenkrotor- Anordnung 17a und der Tragfläche 15a. Die Größe der Kraft und der Vorlast variiert entsprechend der Anwendung. Für das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 hängen die bevorzugten Werte der Kraft und der ausgesuchten Vorlast ebenso wie die bevorzugten Toleranzen ab von verschiedenen Faktoren, wie z. B. Kosten, Gewicht und Komplexität. In jedem Fall stellen die durch den Konversionsaktuator 141 erreichten Toleranzen eine beachtliche Verbesserung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Erzeugen einer Vorlast dar. Dies liegt daran, daß es der Vorlast nicht ermöglicht wird, unnötig hoch zu werden, was zusätzliche strukturelle Stützmaßnahmen und in der Konsequenz zusätzliches Gewicht und höhere Kosten erfordert.

Es wird nun auf die Fig. 9 der Zeichnungen Bezug genommen. Dort sind die Anschlaganordnung 31 und die Schlittenanordnung 111 gezeigt, wie sie zusammengezwungen, d. h. im Flugzeug-Modus, sind. Der Konversionsaktuator 141 liefert eine abwärts gerichtete Vorlast auf die Schlittenanordnung 111. Wegen der Abwärts-Stop-Last, wird der vorstehende Trogabschnitt 117 der Schlittenanordnung 111 in allgemein abwärts gerichteter Richtung verbogen, was zum Vorhandensein von Biegemomenten und Scherkräften in der Schlittenanordnung 111 führt. Als ein Ergebnis werden in der Schlittenanordnung 111 biege- und scherinduzierte, mechanische Spannungen, proportional zu der Abwärts-Stop-Last, ausgelöst. Diese mechanischen Spannungen, vorzugsweise die scherinduzierten Spannungen, werden direkt durch eine Vielzahl von, vorzugsweise drei, Sensormodulen 161 erfaßt, die an der Schlittenanordnung 111 befestigt sind. Die Sensormodule 161 sind in einer allgemein parallelen Weise ausgerichtet, um ein redundantes Auslesen der Abwärts-Stop-Lasten zu ermöglichen. Jedes Sensormodul 161 ist mit einer Indizierungs- und Lokalisierungsklammer 163 installiert und bleibt an dieser befestigt. Die Induzierungs- und Lokalisierungsklammer 163 stellt sicher, daß die Sensormodule 161 korrekt ausgerichtet und installiert sind. Jedes Sensormodul 161 ist elektrisch an einen eigenen herkömmlichen Flugsteuerrechner (nicht gezeigt) angeschlossen.

Es wird nun auf Fig. 10A der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist schematisch ein Sensormodul 161 gezeigt. Jedes Sensormodul 161 umfaßt eine Vielzahl von Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen, vorzugsweise vier, SG1, SG2, SG3 und SG4 und damit verbundene Meßaufnehmer- Signalkonditionierungsschaltkreise 170, die vorzugsweise innerhalb desselben Gehäuses angeordnet sind. Wie dargestellt ist, sind vier Meßaufnehmer zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen SG1, SG2, SG3 und SG4 in einer Brückenschaltung verbunden. Wenn es notwendig ist, können herkömmliche Widerstände (siehe Fig. 10B) erforderlich sein, um die Brücke zu vervollständigen und hinsichtlich einer Fehlanpassung und der Empfindlichkeit abzustimmen. Die Meßaufnehmer zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen SG1, SG2, SG3 und SG4 sind physikalisch so angeordnet und elektrisch so verbunden, daß sie auf durch Abwärts-Stop-Lasten ausgelöste mechanische Spannungen, vorzugsweise Scherspannungen, in der Schlittenanordnung 111 reagieren. Die physikalische und elektrische Anordnung ist dabei auch so ausgelegt, daß alle mechanischen Spannungen in der Schlittenanordnung 111 aufgehoben werden, mit Ausnahme der durch die Abwärts-Stop-Last ausgelösten.

Es wird nun auf Fig. 10B der Zeichnungen Bezug genommen. Dort ist ein elektrischer Konditionierungsschaltkreis 200 zum Konditionieren eines Signals des Meßfühlers zum Messen mechanischer Spannungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Meßaufnehmerbrücke in jedem Sensormodul 161 ist elektrisch mit einem elektrischen Konditionierungsschaltkreis 200 verbunden, der dann wiederum an einen Flugsteuerrechner angeschlossen ist. Der Konditionierungsschaltkreis 200 empfängt ein elektrisches Eingangssignal, vorzugsweise eine Differenz-Wechselspannung, von der angeschlossenen Meßaufnehmerbrücke innerhalb des Sensormoduls 161. Das Eingangssignal wird von dem Konditionierungsschaltkreis 200 konditioniert, verarbeitet und verstärkt. Ein elektrisches Ausgabesignal, vorzugsweise eine Wechselspannung, wird an einen angeschlossenen Flugsteuerrechner gesendet.

Beim Betrieb wird, wenn der Trogabschnitt 117 verbogen wird, die durch die Abwärts-Stop-Last ausgelöste mechanische Spannung direkt durch die Sensormodule 161 wahrgenommen. Die durch die Vorlast ausgelöste mechanische Spannung bringt jedes Sensormodul 161 dazu, zu der Abwärts-Stop- Vorlast proportionale Signale zu erzeugen. Die Signale von den Sensormodulen 161 werden an den angeschlossenen Flugsteuerrechner gesendet, wo sie verarbeitet und verglichen werden. Aus der Vielzahl von Vorlast-Messungen, wird ein einziger Wert für die Vorlast, vorzugsweise ein Mittelwert, erhalten. Diese gemittelte Vorlastmessung wird dann verarbeitet und mit einer zuvor bestimmten akzeptierbaren Spanne verglichen. Die zuvor bestimmte akzeptierbare Spanne wird so ausgewählt, daß eine angemessene Vorlast zwischen der Schwenkrotor- Anordnung 17a und der Tragfläche 15a sichergestellt ist, um die Stabilität des Luftfahrzeuges beizubehalten, zugleich aber ein Überbelasten irgendwelcher Teile der Struktur zu vermeiden. Auf diese Weise werden die Sensormodule 161 und die Meßaufnehmer verwendet, um direkt eine kombinierte statische und dynamische, bei dem Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 variable Last zu messen.

Die Flugsteuerrechner sind so programmiert, ein Signal der Sensormodule 161 zu ignorieren, wenn das Sensormodul 161 ein fehlerhaftes Signal sendet. Wenn z. B. ein Sensormodul 161 eine signifikante mechanische Spannung in der Schlittenanordnung 111 anzeigt, während sich das Schwenkrotor-Luftfahrzeug 11 im Helikopter-Modus befindet, werden die Signale von diesem Sensormodul 161ignoriert und nicht berücksichtigt werden. Wenn die Signale von einem Sensormodul 161 anzeigen, daß die Last zwischen der Anschlaganordnung 31 und der Schlittenanordnung 111 unterhalb eines vorbestimmten Wertes, der erforderlich ist, um die Stabilität des Luftfahrzeuges beizubehalten, liegt, senden die Flugsteuerrechner ein Warnsignal an den Piloten und ein geeignetes Signal zum Erhöhen der von der Anschlaganordnung 31 auf die Schlittenanordnung 111 ausgeübten Kraft an den Konversionsaktuator 141. Gleichermaßen senden die Flugsteuerrechner, wenn die Signale von den Sensormodulen 161 anzeigen, daß die Vorlast zwischen der Anschlaganordnung 31 und der Schlittenanordnung 111 oberhalb eines vorbestimmten, zum Erhalten der Stabilität des Luftfahrzeuges notwendigen Wertes liegt, ein Warnsignal an den Piloten und ein geeignetes Signal zum Verringern der durch die Anschlaganordnung 31 auf die Schlittenanordnung 111 ausgeübten Kraft an den Konversionsaktuator 141. Somit gibt die vorliegende Erfindung ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis zum Wahrnehmen, Aufrechterhalten und Regeln der Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung 17a und der Tragfläche 15a unter Verwendung einer Vielzahl redundanter, an Flugsteuerrechner angeschlossener Sensormodule 161 an.

Aus dem Voranstehenden sollte klar geworden sein, daß eine Erfindung mit merklichen Vorteilen angegeben wird. Die Anordnung einer L-förmigen Anschlaganordnung mit einem kurzen, allgemein vertikalen Tragpfostenabschnitt und einem längeren, allgemein horizontalen Schenkelabschnitt, der durch einfaches Ändern der Dicke selektiv abgestimmt werden kann, erlaubt es der vorliegenden Erfindung, oszillierende Vibrationslasten zu absorbieren bzw. zu dämpfen, ohne daß die Anordnung in die Tragflächen eindringt, während eine geringe Bauhöhe beibehalten wird. Die Verwendung von Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen für das direkte Messen der durch die Vorlast induzierten mechanischen Spannung einer Abwärts-Stop-Anordnung bietet ein Mittel zum Wahrnehmen, Beibehalten und Regeln der Vorlast zwischen einer Schwenkrotor-Anordnung und einer Tragfläche im Flugzeug-Modus, wodurch sichergestellt wird, daß die Stabilität des Luftfahrzeuges beibehalten wird.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf das Wahrnehmen der Vorlast zwischen einer Schwenkrotor-Anordnung und einer Tragfläche beschrieben wurde, soll verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung bei jedweder Anwendung verwendet werden kann, die ein Wahrnehmen, Beibehalten und Regeln einer ausgesuchten Vorlast zwischen zwei massiven, relativ zueinander bewegbaren Komponenten beinhaltet. Beispiele anderer Anwendungen beinhalten: Luftfahrzeuge mit einziehbaren Tragflächenelementen, Luftfahrzeuge mit anderen einziehbaren Komponenten, wie z. B. Radaranordnungen, Wasserfahrzeuge mit ähnlichen einziehbaren Komponenten sowie große Teleskope. Während die Erfindung in einer begrenzten Anzahl von Ausgestaltungen dargestellt ist, ist sie nicht auf lediglich diese Formen beschränkt, sondern kann verschiedenen Veränderungen und Modifikationen unterworfen werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Beibehalten einer ausgesuchten Vorlast zwischen relativ zueinander bewegbaren Elementen mit:

    mindestens einem Aktuator zum Erzeugen einer Kraft zwischen den Elementen, so daß zumindest eines der Elemente unter Spannung gesetzt wird, wobei die Kraft die ausgesuchte Vorlast zwischen den Elementen erzeugt;

    mindestens einem mit mindestens einem der Elemente verbundenen Sensormodul, um die mechanische Spannung in dem Element wahrzunehmen und ein korrespondierendes Signal zu erzeugen, und

    mindestens einem an den mindestens einen Meßaufnehmer für die mechanische Spannung angeschlossenen Mikroprozessor zum Interpretieren des Signals,

    wobei der Mikroprozessor das Signal prozessiert und ein Steuersignal an den mindestens einen Aktuator sendet, wodurch bewirkt wird, daß der mindestens eine Aktuator die Kraft erhöht, wenn die Kraft kleiner als die ausgesuchte Vorlast ist, bzw. die Kraft verringert, wenn die Kraft größer als die ausgesuchte Vorlast ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sensormodul eine Vielzahl von Sensormodulen umfaßt, die in einer parallelen Anordnung ausgerichtet sind, wobei jedes Sensormodul eine Vielzahl von Spannungs-Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander bewegbaren Elemente folgende Elemente enthalten:

    einen Rumpf eines Luftfahrzeuges und

    ein Tragflächenelement.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander bewegbaren Elemente folgende Elemente enthalten:

    einen Rumpf eines Luftfahrzeuges und

    eine Radaranordnung.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander bewegbaren Elemente folgende Elemente enthalten:

    einen Wasserfahrzeug und

    eine Sensoranordnung.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander bewegbaren Elemente folgende Elemente enthalten:

    einen Rumpf eines Schwenkrotor-Luftfahrzeuges und

    eine Schwenkrotor-Anordnung.
  7. 7. Verbessertes Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit:

    einem Rumpf,

    mindestens einem mit dem Rumpf verbundenen Tragflächenelement,

    einer mit dem mindestens einen Tragflächenelement schwenkbar verbundenen Schwenkrotor-Anordnung,

    einer zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement angeordneten Abwärts-Stop Anordnung,

    mindestens einem Aktuator zum Verschwenken der Schwenkrotor- Anordnung relativ zu dem mindestens einen Tragflächenelement und zum Erzeugen einer Kraft zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement, so daß die Abwärts-Stop Anordnung unter Spannung gesetzt wird und eine ausgesuchte Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement induziert wird,

    mindestens einem mit der Abwärts-Stop Anordnung verbundenen Sensormodul zum Wahrnehmen der mechanischen Spannung in letzterem und zum Erzeugen eines korrespondierenden Signals und

    mindestens einem an das mindestens eine Sensormodul zum Interpretieren des Signals angeschlossenen Mikroprozessor,

    wobei der Mikroprozessor das Signal prozessiert und ein Steuersignal an den mindestens einen Aktuator sendet, wodurch bewirkt wird, daß der mindestens eine Aktuator die Kraft erhöht, wenn die Kraft kleiner als die ausgesuchte Vorlast ist, bzw. die Kraft verringert, wenn die Kraft größer als die ausgesuchte Vorlast ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft durch während des Fluges erzeugte dynamische Lasten erhöht und verringert wird.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sensormodul eine Vielzahl von redundanten Sensormodulen umfaßt, die in einer parallelen Anordnung ausgerichtet sind, wobei jedes Sensormodul eine Vielzahl von Spannungs-Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen aufweist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärts- Stop Anordnung eine Abwärts-Stop Anordnung folgendes aufweist:

    einen mit der Schwenkrotor-Anordnung verbundenen ersten Abschnitt und

    einen mit dem mindestens einen Tragflächenelement verbundenen zweiten Abschnitt, wobei der zweite Abschnitt zum lösbaren Aufnehmen des ersten Abschnitts ausgebildet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sensormodul an den zweiten Abschnitt angeschlossen ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt folgendes aufweist:

    einen ausladenden Abschnitt, der angepaßt ist, das mindestens eine Sensormodul aufzunehmen und

    einen V-förmigen, von dem ausladenden Abschnitt getragenen Block,

    wobei der V-förmige Block dazu angepaßt ist, den ersten Abschnitt lösbar aufzunehmen,

    wobei der ausladende Abschnitt durch die Kraft unter Spannung gesetzt wird.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärts- Stop Anordnung von der Schwenkrotor-Anordnung erzeugte oszillierende Lasten isoliert und absorbiert.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillierenden Lasten Schräglasten (pitch loads) und Gierlasten sind.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräglasten durch den ersten Abschnitt isoliert und absorbiert werden und daß die Gierlasten durch den V-Block isoliert und absorbiert werden.
  16. 16. Bei einem Schwenkrotor-Luftfahrzeug mit einem Rumpf, mindestens einem mit dem Rumpf verbundenen Tragflächenelement und einer schwenkbar mit dem mindestens einen Tragflächenelement verbundenen Schwenkrotor- Anordnung ein Verfahren zum Beibehalten einer ausgesuchten Vorlast zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement mit folgenden Schritten:

    Bereitstellen mindestens eines Aktuators zum Verschwenken der Schwenkrotor-Anordnung relativ zu dem mindestens einen Tragflächenelement,

    Anordnen einer Abwärts-Stop Anordnung zwischen der Schwenkrotor- Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement,

    Verbinden von mindestens einem Sensormodul mit der Abwärts-Stop Anordnung,

    elektrisches Anschließen von mindestens einem Mikroprozessor an das mindestens eine Sensormodul,

    Verschwenken der Schwenkrotor-Anordnung relativ zu dem mindestens einen Tragflächenelement mittels des Aktuators,

    Erzeugen einer Kraft zwischen der Schwenkrotor-Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement,

    Unter-Spannung-Setzen der Abwärts-Stop-Anordnung mit der Kraft, Wahrnehmen der Kraft in der Abwärts-Stop-Anordnung mit dem mindestens einen Sensormodul und Erzeugen eines korrespondierenden Signals,

    Interpretieren des Signals mit dem Mikroprozessor,

    Senden eines Steuersignals von dem Mikroprozessor an den mindestens einen Aktuator als Antwort auf das Signal,

    Erhöhen der Kraft mittels des Aktuators, wenn die Kraft unterhalb der ausgesuchten Vorlast liegt, und

    Verringern der Kraft mittels des Aktuators, wenn die Kraft oberhalb der ausgesuchten Vorlast liegt.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft durch während des Fluges erzeugte dynamische Lasten erhöht und verringert wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verbindens mindestens eines Sensormoduls mit der Abwärts-Stop- Anordnung durch Verbinden einer Vielzahl redundanter Sensormodule in einer parallelen Anordnung an die Abwärts-Stop-Anordnung erreicht wird, wobei jedes Sensormodul eine Vielzahl von Meßaufnehmern zum Wahrnehmen mechanischer Spannungen aufweist.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anordnens einer Abwärts-Stop-Anordnung zwischen der Schwenkrotor- Anordnung und dem mindestens einen Tragflächenelement durch Anordnen eines ersten Abschnitts an der Schwenkrotor-Anordnung und Anordnen eines zweiten Abschnitts an dem mindestens einen Tragflächenelement erreicht wird.






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