DE1005292B

DE1005292B - Device for displaying the air speed for changing altitudes which corresponds to the critical, equivalent air speed at sea level

Info

Publication number: DE1005292B
Application number: DEB35576A
Authority: DE
Inventors: Harry George Anastasia; William Theodore Clermont
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1954-05-17
Filing date: 1955-04-30
Publication date: 1957-03-28

Description

Gerät zum Anzeigen derjenigen Luftgeschwindigkeit für sich ändernde Höhen, die der kritischen, äquivalenten Luftgeschwindigkeit bei Meeresspiegelhöhe entspricht Die Erfindung betrifft ein Gerät, um für sich ändernde Höhen diejenige Luftgeschwindigkeit anzuzeigen, die der kritischen, äquivalenten Luftgeschwindigkeit bei Meeresspiegelhöhe entspricht. Dieses Gerät ist mit einer auf den Druck der Außenluft ansprechenden Vorrichtung zur Messung des statischen Druckes versehen, die mittels eines Rechengetriebes mit einem über einer Skala bewegbaren Zeiger verbunden ist. Device for displaying those air speed for changing Heights, the critical equivalent air speed at sea level The invention relates to a device for changing heights that Display air speed, which is the critical, equivalent air speed at sea level. This device is based on the pressure of the outside air appealing device for measuring the static pressure provided by means of a calculating gear is connected to a pointer that can be moved over a scale.

Zur Erläuterung der Erfindung werden zunächst einige Begriffe definiert, die im nachfolgenden häufig benutzt werden und für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind. To explain the invention, a few terms are first defined, which are frequently used in the following and for an understanding of the invention are essential.

Unter der angezeigten Luftgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Flugzeuges mit Bezug auf die umgebende Luft zu verstehen, wie sie auf der Skala eines nach dem Differenzdruck arbeitenden Geschwindigkeitsmessers abgelesen wird. Unter der wahren Luftgeschwindigkeit ist die wahre Geschwindigkeit des Flugzeuges mit Bezug auf die umgebende Luft zu verstehen. Die wahre Luftgeschwindigkeit kann aus der angezeigten Luftgeschwindigkeit abgeleitet werden, indem eine Korrektur hinsichtlich der Luftdichte gemacht wird. Die äquivalente Geschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit des Flugzeuges mit Bezug auf die umgebende Luft, die bei Meereshöhe die gleichen aerodynamischen Beanspruchungswirkungen auf die Flugzeugbauteile hervorrufen würden wie diejenigen, denen das Flugzeug tatsächlich unter den herrschenden Flugbedingungen ausgesetzt ist. Below the air speed displayed is the speed of the aircraft with respect to the surrounding air to understand how it is on the scale a speedometer working according to the differential pressure is read. Below the true airspeed is the true speed of the aircraft with reference to the surrounding air. The true air speed can can be derived from the displayed air speed by making a correction is made in terms of air density. The equivalent speed is that Aircraft speed in relation to the surrounding air at sea level cause the same aerodynamic loading effects on the aircraft components would like those facing the aircraft actually under the prevailing flight conditions is exposed.

Bis jetzt war es üblich, die einem Flugzeug unter gegebenen Bedingungen erlaubte Höchstgeschwindigkeit durch die einer vorausbestimmten Machzahl entsprechende Luftgeschwindigkeit zu bestimmen, d. h. durch einen vorbestimmten Wert des Verhältnisses zwischen der Luftgeschwindigkeit des Flugzeuges und der Schallgeschwindigkeit unter den in Betracht kommenden Bedingungen. Up until now it was common practice to take an airplane under given conditions allowed maximum speed by corresponding to a predetermined Mach number Determine air speed, d. H. by a predetermined value of the ratio between the airspeed of the aircraft and the speed of sound below the applicable conditions.

Auch ist es bereits vorgeschlagen worden, einen Luftgeschwindigkeitsanzeiger mit einer beweglichen Meßmarke zu versehen, die sich in Abhängigkeit von den Flugbedingungen verstellt, um denjenigen Wert derjenigen angezeigten Luftgeschwindigkeit anzugeben, der der erlaubten Höchstmachzahl entspricht. Somit kann der Flugzeugführer durch einen einfachen Blick auf das Zifferblatt des Anzeigers seine augenblickliche Geschwindigkeit mit der unter den in Betracht kommenden Bedingungen vorgeschriebenen Höchstgeschwindigkeit vergleichen. It has also been proposed to use an air speed indicator to be provided with a movable measuring mark, which depends on the flight conditions adjusted to indicate the value of the indicated air speed, which corresponds to the maximum allowed Mach number. Thus the pilot can get through a simple look at the dial of the indicator shows its current speed at the maximum speed prescribed under the conditions in question to compare.

Es ist jedoch festgestellt worden, daß es in zahlreichen Fällen zu einem genaueren Ergebnis führt und vorteilhafter ist, die Grenze der höchstzulässigen Geschwindigkeit nicht mehr durch den Wert der Machzahl, sondern durch den Wert der äquivalenten Luftgeschwindigkeit auszudrücken. Die äquivalente Luftgeschwindigkeit berechnet sich in Abhängigkeit von der Machzahl M und dem statischen Druck P gemäß folgender Formel: wobei c0 die Schallgeschwindigkeit (c0 = 1Z4 1224 km/h) und PO der Druck der Normalatmosphäre am Meeresspiegel sind.It has been found, however, that in numerous cases it leads to a more precise result and is more advantageous to express the limit of the maximum permissible speed no longer by the value of the Mach number, but by the value of the equivalent air speed. The equivalent air speed is calculated as a function of the Mach number M and the static pressure P according to the following formula: where c0 is the speed of sound (c0 = 1Z4 1224 km / h) and PO is the pressure of the normal atmosphere at sea level.

Die Erfindung hat sich die Schaffung eines bequemen Mittels zur Aufgabe gestellt, um in jedem Augenblick die Luftgeschwindigkeit des Flugzeuges mit einem als Sicherheitsgrenze gewählten vorbestimmten Wert der äquivalenten Luftgeschwindigkeit vergleichen zu können. The invention aims to provide a convenient means set to measure the airspeed of the aircraft at any moment with a predetermined value of the equivalent air velocity chosen as the safety limit to be able to compare.

Die Erfindung sieht ein für das Flugwesen bestimmtes Gerät vor, bei welchem das Rechengetriebe derart ausgebildet ist, daß der mit der Vorrichtung zur Messung des statischen Druckes verbundene Zeiger jeweils die äquivalente Luftgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe anzeigt. The invention provides a device intended for aviation which the computing gear is designed such that the with the device for Measuring the static pressure connected pointer each the equivalent air speed depending on the altitude.

Gemäß der vorzugsweise angewendeten Ausführungsform ist das Getriebe zwischen der Vorrichtung zur Messung des statischen Druckes und einem als bewegbare Meßmarke ausgeführten Bezugsglied mit Einstellmitteln versehen, die inbesondere erlauben, die vorgeschriebene äquivalente Luftgeschwindigkeit je nach dem Flugzeugtyp zu ändern, in dem der Apparat eingebaut ist. Die bewegbare Meßmarke ist derartig angeordnet, daß sie einen bequemen Sichtvergleich mit einem anderen, die augenblickliche L Luftgeschwindigkeit anzeigenden bewegbaren Zeiger erlaubt, der durch ein auf den Strömungsdruck ansprechendes Druckmeßorgan betätigt wird. Die Meßmarke und der Zeiger sind mit Bezug auf dasselbe Zifferblatt bewegbar, und ihre Steuerorgane werden vorzugsweise in demselben Gehäuse gelagert. According to the preferred embodiment used, the transmission is between the device for measuring the static pressure and a movable one Measuring mark executed reference member provided with setting means, in particular allow the prescribed equivalent air speed depending on the type of aircraft in which the device is installed. the movable measuring mark is arranged in such a way that it allows a convenient visual comparison with another, Movable pointer indicating the current L air speed allows which is actuated by a pressure measuring element responsive to the flow pressure. The measuring mark and the pointer are movable with respect to the same dial, and their controls are preferably stored in the same housing.

Während sich in dem bekannten, bereits erwähnten Apparat, in dem sich eine bewegbare Meßmarke verstellt, um die dem kritischen Wert der Machzahl entsprechende Luftgeschwindigkeit anzuzeigen, diese Meßmarke in Richtung abnehmender Geschwindigkeiten bewegt, wenn die Flughöhe zunimmt, verstellt sich die bewegbare Meß- marke der Erfindung im Gegenteil hierzu in Richtung zunehmender Geschwindigkeiten bei sich vergrößernden Flughöhen. Diese Eigenschaft wird durch die nachstehenden Tabellen erläutert, die sich einerseits auf den Flug mit konstanter Machzahl (bekanntes Verfahren) und andererseits auf den Flug mit konstanter äquivalenter Luftgeschwindigkeit in verschiedenen Flughöhen beziehen. In der Tabelle I ist als kritischer Wert der Machzahl der Wert von 1059 angenommen, der einer Luftgeschwindigkeit von 1296 kmlh in Normalatmosphäre auf Meeresspiegelhöhe (Temperatur der umgebenden Luft 15°C) entspricht. In der Tabelle II ist die gleiche Geschwindigkeit von 1296 km als kritischer Wert der äquivalenten Luftgeschwindigkeit angenommen. While in the known, already mentioned apparatus in which a movable measuring mark is adjusted to the critical value of the Mach number indicate corresponding air speed, this measuring mark in the direction of decreasing Moving speeds, as the altitude increases, the movable one adjusts Measuring Brand of the invention on the contrary in the direction of increasing speeds with increasing altitudes. This property is indicated by the following Tables explained, which on the one hand relate to the flight with constant Mach number (known Procedure) and on the other hand to the flight with constant equivalent air speed at different altitudes. In Table I, the critical value is Mach number assumed the value of 1059, that of an air speed of 1296 kmlh in normal atmosphere at sea level (temperature of the surrounding air 15 ° C) is equivalent to. In Table II, the same speed of 1296 km is considered more critical Equivalent air velocity value assumed.

Tabelle I Flug mit konstanter Machzahl Höhe | Temperatur | Äquivalente Luft- X | Angezeigte Luft-| Wahre Luft- geschwindigkeit Machzahl geschwindigkeit geschwindigkeit m ° K km/h km/h km/h 0 288,0 1296 i 1,059 1296 1296 6 100 248,4 878 1,059 937 li98 12200 218,0 557 1,059 618 1120 18300 218,0 346 1,059 391 1120 Tabelle II Flug mit konstanter äquivalenter Luftgeschwindigkeit Höhe Temperatur Äquivalente Luft- | | Angezeigte Luft- Wahre Luft- geschwindigkeit Mach zahl geschwindigkeit geschwindigkeit m OK km/h km/h kmh 0 288,0 1296 1,059 1296 1296 6 100 248,4 1296 1,563 1387 1772 12200 218,0 1296 2,462 1444 2610 18300 218,0 1296 1 3,969 1478 4203 An Hand der Zeichnung wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel des den Gegenstand der Erfindung bildenden Apparates beschrieben. Es wird betont, daß sich die Erfindung nicht auf die abgebildeten oder beschriebenen Einzelheiten beschränkt. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht des Apparates, bei der die tatsächliche räumliche Anordnung der verschiedenen Organe nicht beibehalten worden ist, um eine klare Abbildung zu ermöglichen, Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Gehäuse, der die Anordnung verschiedener Organe veranschaulicht, Fig. 3 eine Außenansicht des Apparates.Table I Constant Mach number flight Height | Temperature | Equivalent air X | Displayed air | True air speed mach number speed speed m ° K km / h km / h km / h 0 288.0 1296 i 1.059 1296 1296 6 100 248.4 878 1.059 937 li98 12200 218.0 557 1.059 618 1120 18,300 218.0 346 1.059 391 1120 Table II Flight at constant equivalent airspeed Altitude temperature equivalents air | | Displayed Air- True Air- speed Mach number speed speed m OK km / h km / h kmh 0 288.0 1296 1.059 1296 1296 6 100 248.4 1296 1.563 1387 1772 12200 218.0 1296 2.462 1444 2610 18300 218.0 1296 1 3.969 1478 4203 An exemplary embodiment of the apparatus forming the subject of the invention will now be described with reference to the drawing. It is emphasized that the invention is not limited to the details shown or described. In the drawing, Fig. 1 shows a schematic view of the apparatus in which the actual spatial arrangement of the various organs has not been retained in order to enable a clear illustration. Fig. 3 is an external view of the apparatus.

In Fig. 1 ist ein Luftgeschwindigkeitsanzeiger 10 abgebildet, der in einem Gehäuse gelagert ist, das durch das Rechteck 11 schematisch dargestellt ist. In dieses Gehäuse treten zwei Anschlüsse 12 und 14 ein, von denen der Anschluß 12 über eine nicht dargestellte Rohrleitung mit einer Stelle zur Abnahme des statischen Druckes verbunden ist, so daß dieser Druck in dem von dem Gehäuse 11 umschlossenen Raum herrscht. Das äußere Ende des Anschlusses 14 ist mit einer Stelle zur Abnahme des Gesamtdruckes eines Prandtlischen Staurohrs verbunden; während das Innere dieses Anschlusses diesen Druck durch ein Rohr 16 und einen Kanal 22 in ein Druckmeßelement 17 leitet, das über ein Zwischenglied 18 an einer Innenwand 19 des Gehäuses befestigt ist. Der Kanal 22 führt durch das Zwischenglied 18 und verbindet das Rohr 16 mit dem Druckmeßelement 17. In Fig. 1, an air speed indicator 10 is shown, the is mounted in a housing, which is shown schematically by the rectangle 11 is. Two connections 12 and 14 enter this housing, one of which is the connection 12 via a pipeline, not shown, with a point for removing the static Pressure is connected, so that this pressure in the enclosed by the housing 11 Space prevails. The outer end of the connector 14 is provided with a point for removal of the total pressure of a Prandtlian pitot tube; while the inside of this This pressure is then connected through a pipe 16 and a channel 22 into a pressure measuring element 17 conducts, which is attached via an intermediate member 18 to an inner wall 19 of the housing is. The channel 22 leads through the intermediate member 18 and connects the pipe 16 with it the pressure measuring element 17.

Das bewegbare Ende des Druckmeßelementes bzw. der Druckdose 17 betätigt in Abhängigkeit von dem Strömungsdruck einen Zeiger 24, der vor dem in Stunden- kilometer geeichten Zifferblatt 23 bewegbar ist. Zu diesem Zweck ist auf der freien Seite der Druckdose 17 das eine Ende eines Armes 45 angelenkt, dessen anderes Ende an einer Stange 47 angelenkt ist, die in einer Querbohrung 49 einer Welle 48 vorzugleiten vermag, wobei mittels einer Schraube 50 die Stange 47 in einer beliebigen Stellung festgeklemmt werden kann. In einem anderen Punkt der Welle 48 ist ein Hebel 51 befestigt, dessen freies Ende einen Finger 52 trägt, der auf einen anderen Finger 53 drückt, der lotrecht zu dem ersten gerichtet und an einer parallel zur Welle 48 liegenden Welle 54 befestigt ist. Eine Schraubenfeder 58 drückt den Finger 53 gegen den Finger 52. Die Welle 54 trägt ein Zahnrad 57, das in ein auf der Achse 56 des Zeigers 24 befestigtes Ritzel 55 eingreift. The movable end of the pressure measuring element or the pressure cell 17 is actuated depending on the flow pressure a pointer 24, which is in front of the hour kilometre calibrated dial 23 is movable. For this purpose it is on the free side the pressure cell 17 hinged to one end of an arm 45, the other end to a rod 47 is articulated, which slide forward in a transverse bore 49 of a shaft 48 capable, with the rod 47 in any position by means of a screw 50 can be clamped. In another point of the shaft 48 a lever 51 is attached, the free end of which carries a finger 52 which presses on another finger 53, the one directed perpendicular to the first and on a parallel to the shaft 48 Shaft 54 is attached. A coil spring 58 presses the finger 53 against the finger 52. The shaft 54 carries a gear 57, which is in a on the axis 56 of the pointer 24 fixed pinion 55 engages.

Das Gehäuse 11 enthält eine zweite Druckdose 20, die luftleer und nach außen abgeschlossen ist; ihr eines Ende ist über ein Zwischenglied 21 an einer Wand 19 des Gehäuses befestigt. An das freie Ende der Druckdose ist eine Stange 28 angelenkt, an deren freies Ende eine andere Stange 30 angelenkt ist, die in einem in einer Welle 32 vorgesehenen Bohrloch gleitbar ist. Mittels einer Schraube 33 kann die Stange 30 in einer beliebigen Stellung festgeklemmt werden. Auf der Welle 32 ist ein Hebel 34 befestigt, der mittels eines Fingers 35 einen auf einer Welle 37 befestigten Finger 36 betätigt; eine an dieser Welle befestigte Schraubenfeder 9 drückt den Finger 35 gegen den Finger 36. Die Welle 37 trägt andererseits einen abgewinkelten Finger 38, dessen abgewinkeltes Ende in einen haarnadelförmigen Teil 39 eingeführt ist, der mittels einer Nabe 40 auf einer Welle 41 befestigt ist. Ein auf dieser Welle befestigtes Ritzel 42 nimmt ein Zahnrad 43 mit, das auf einer Welle 44 befestigt ist, welche die über dem Zifferblatt 23 bewegbare Meßmarke 26 trägt. Zur besseren Darstellung ist in der Abbildung die die Meßmarke tragende Welle 44 mit Bezug auf das Zifferblatt exzentrisch abgebildet. The housing 11 contains a second pressure cell 20, the evacuated and is closed to the outside; one end of it is via an intermediate member 21 on one Wall 19 of the housing attached. There is a rod at the free end of the pressurized can 28 hinged, at the free end of another rod 30 is hinged, which in a is slidable in a shaft 32 provided borehole. By means of a screw 33 the rod 30 can be clamped in any position. On the wave 32, a lever 34 is attached, which by means of a finger 35 on a shaft 37 attached finger 36 actuated; a coil spring attached to this shaft 9 presses the finger 35 against the finger 36. The shaft 37, on the other hand, carries one angled finger 38, the angled end of which into a hairpin-shaped part 39, which is fastened on a shaft 41 by means of a hub 40. A on pinion 42 attached to this shaft takes a gear 43 with it, which is mounted on a shaft 44, which is movable over the dial 23 Measuring mark 26 carries. For a better representation, the measurement mark is shown in the illustration bearing shaft 44 shown eccentrically with respect to the dial.

Tatsächlich kann, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die die Meßmarke 26 tragende Welle 44 in Gestalt einer Hohlwelle vorgesehen werden, die die den Zeiger 24 tragende Welle koaxial umschließt. In fact, as can be seen from FIG. 2, the measurement mark 26 supporting shaft 44 are provided in the form of a hollow shaft, which the pointer 24 supporting shaft encloses coaxially.

Gemäß der Gesamtansicht der Fig. 3 steht die bewegliche Meßmarke 26 in der Nähe des Skalenstriches 7, der einer Geschwindigkeit von 700 Knoten = - 1300 km/h am Meeresspiegel entspricht. Die Einstellung erfolgt im Herstellungswerk je nach dem Typ des Flugzeuges, in welches der Apparat eingebaut werden soll. In einer Flughöhe von 20 000 m wird sich die bewegliche Meßmarke in die punktiert eingezeichnete Stellung in die Nähe des Skalenstriches 8 entsprechend einer Geschwindigkeit von 800 Knoten = 1500 km gestellt haben. According to the overall view of FIG. 3, the movable measuring mark is standing 26 near the scale mark 7, which = a speed of 700 knots - corresponds to 1300 km / h at sea level. The setting takes place in the manufacturing plant depending on the type of aircraft in which the device is to be installed. In At an altitude of 20,000 m, the movable measuring mark is drawn in the dotted line Position near the scale mark 8 corresponding to a speed of 800 knots = 1500 km.

Somit sieht der Flugzeugführer in jedem Augenblick die angezeigte Luftgeschwindigkeit, die nicht überschritten werden darf, damit nicht die zulässige äquivalente Luftgeschwindigkeit überschritten wird.In this way, the pilot sees the displayed one at any moment Air speed that must not be exceeded, thus not the permissible equivalent air speed is exceeded.

In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel kann die Einstellung mittels eines Systems von einstellbaren Schubstangen 28, 30, 32 und insbesondere mittels der Schraube 33 ausgeführt werden. In the illustrated embodiment, the setting can be made using a system of adjustable push rods 28, 30, 32 and in particular by means of the screw 33 are executed.

Zahlreiche Änderungen und Varianten können vorgenommen werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können die abgebildeten mechanischen Getriebe durch irgendwelche anderen Getriebe ersetzt werden. An die Stelle der Druckdosen können andere, gleichwertige Mittel treten. Numerous changes and variations can be made without to deviate from the essence of the invention. In particular, the mechanical Gearbox can be replaced by any other gearbox. In place of the pressurized cans other, equivalent means can occur.

Der Mechanismus des Anzeigers der äquivalenten Luftgeschwindigkeit könnte in einem Gehäuse angeordnet werden, welches unabhängig von dem Gehäuse ist, das die Vorrichtung zum Angeben der angezeigten Luftgeschwindigkeit enthält. Der Mechanismus könnte ebenfalls allein, unabhängig vom Geschwindigkeitsanzeiger, benutzt werden. Andererseits könnte der Geschwindigkeitsanzeiger nicht nur mit dem Anzeiger der äquivalenten Luftgeschwindigkeit, sondern ebenfalls mit einem Machmesser bekannter Art verbunden werden. In dieser Hinsicht könnte der Apparat alle möglichen erwünschten Verbindungen von verschiedenen bewegbaren oder festen Zeigern und Meßmarken in verschiedenen Anordnungen aufweisen, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. The mechanism of the indicator of the equivalent air speed could be arranged in a housing which is independent of the housing, which contains the device for indicating the displayed air speed. Of the Mechanism could also be used alone, independent of the speedometer will. On the other hand, the speed indicator could not just be with the indicator the equivalent air speed, but also better known with a Mach knife Kind of connected. In this regard, the apparatus could do all sorts of desirable things Connections of various movable or fixed Pointers and measuring marks in different Have arrangements without departing from the inventive concept.

PATENTANSPR£3CHE 1. Gerät, um für sich ändernde Höhen diejenige Luftgeschwindigkeit anzuzeigen, die der kritischen, äquivalenten Luftgeschwindigkeit bei Meeresspiegelhöhe entspricht, mit einer auf den Druck der Außenluft ansprechenden Vorrichtung zur Messung des statischen Druckes, die mittels eines Rechengetriebes mit einem über einer Skala bewegbaren Zeiger verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengetriebe derart ausgebildet ist, daß der mit der Vorrichtung zur Messung des statischen Druckes verbundene Zeiger jeweils die äquivalente Luftgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe anzeigt. PATENT CLAIM 1. Device to measure the air speed for changing heights indicate the critical, equivalent air speed at sea level corresponds to, with a device responsive to the pressure of the outside air Measurement of the static pressure by means of a calculating gear with an over a scale movable pointer is connected, characterized in that the computing gear is designed such that with the device for measuring the static pressure connected pointers each the equivalent air speed as a function of the altitude.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transmission between the static air pressure responsive part and the reference link adjustable means (adjustable linkage 28,30,32,33) possesses to the chosen change equivalent critical air velocity.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the Reference member (26) arranged for visual comparison with another movable member (24) is, which shows the displayed or true airspeed of the aircraft.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the other movable member (20) by a device responsive to the flow pressure (17) is actuated according to the indicated airspeed of the aircraft.

5. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the two Reference members (24, 26) movable over a common dial and the corresponding Actuating devices are mounted in a common housing (11).

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the movable Reference term (26) in relation to the square root of the static pressure and to the Mach number is operated.

Publications considered: German Patent No. 864 162; U.S. Patent No. 2,424,511.