CH362323A - Combined aircraft control device for automatic and manual operation - Google Patents

Combined aircraft control device for automatic and manual operation

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CH362323A
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CH
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control
servo motor
manual
locking
manual operation
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German (de)
Inventor
Hugh Christensen Horace
Original Assignee
Gen Electric
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

  

  Kombinierte     Flugzeugsteuereinrichtung    für automatischen     Betrieb    und     Handbetrieb       Die vorliegende     Erfindung        betrifft    eine kombi  nierte     Flugzeugsteuereinrichtung    für automatischen  Betrieb und Handbetrieb, mit einer Vorrichtung zum  Dämpfen von unerwünschten, durch plötzlich auf  tretende atmosphärische Störungen verursachte Flug  zeugbewegungen, welche     Dämpfungsvorrichtung    bei  Handbetrieb ein- oder ausgeschaltet     sein    kann,     mit     einem     Hauptservomotor,

      dessen beweglicher Aus  gangsteil mit einer     Steuerfläche    verbunden ist, mit  einem Steuerorgan, welches einen ersten Teil auf  weist, welcher einen zweiten     Teil    umgibt und relativ  zu diesem beweglich ist, wobei die relative     Bewegung     zwischen diesen beiden Teilen den     Hauptservomotor          steuert,    mit einem     Hilfsservomotor,    der ein erstes be  wegliches Organ aufweist, welches von einem zweiten  beweglichen Organ umgeben ist, mit einem von  Hand zu betätigenden Steuerorgan und einer auto  matisch arbeitenden     Steuersignalquelle,

      welche     den          Hilfsservomotor    steuern kann.  



  Die     erfindungsgemässe        Steuereinrichtung    ist da  durch gekennzeichnet, dass beim     Ingangsetzen    des  automatischen Betriebes     eine    erste     Verriegelungsvor-          richtung    das mit dem     Handsteuerorgan    verbundene  zweite bewegliche Steuerorgan des     Hlfsservomotors     mit dem     beweglichen    Ausgangsteil des     Hauptservo-          motors    verriegelt,

   dass bei der Einstellung auf Hand  betrieb mit ausgeschalteter     Dämpfungsvorrichtung     eine zweite     Verriegelungsvorrichtung    das erste be  wegliche Organ mit dem zweiten beweglichen Organ  des Hilfsmotors verriegelt und dass     Mittel    zum     Un-          wirksammachen    beider     Verriegelungsvorrichtungen     bei Handbetrieb mit eingeschalteter     Dämpfungsvor-          richtung    vorhanden     sind.     



  Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung soll an  schliessend anhand der     beinliegenden    Zeichnungen  beispielsweise näher erläutert werden. Im     einzelnen     zeigen         Fig.    1 eine schematische Darstellung einer kom  binierten     Steuereinrichtung    für automatischen und  Handbetrieb ;       Fig.    2 einen Längsschnitt durch den     Hilfsservo-          motor    der in     Fig.    1     dargestellten    Einrichtung;

         Fig.    3 einen     Schnitt    durch den     in        Fig.    2 darge  stellten Servomotor entlang der     Linie    3-3 ;       Fig.    4 einen     Schnitt    durch den     in        Fig.    2 darge  stellten     Hilfsservomotor    entlang der     Linie    4-4 ;

         Fig.    5     einen    Schnitt durch den     in        Fig.    2 darge  stellten     Hilfsservomotor    entlang der     Linie    5-5     in          Fig.    2.    Im Interesse einer kurzen Darstellung soll ledig  lich das System zur Höhensteuerung beschrieben  werden ; es ist selbstverständlich, dass. zusätzliche  Systeme zur Steuerung der Quer- und Seitenruder  vorgesehen sein können, welche ähnlich ausgebildet  sind wie die dargestellte     Steuereinrichtung.     



  In     Fig.    1 ist eine Steuerfläche 10 schematisch  dargestellt, welche beispielsweise als Höhenruder zur  Steuerung der Höhe des Flugzeuges dient. Die       Steuerfläche    10 ist durch ein Gestänge 12 mit     einer     hydraulischen Steuereinrichtung verbunden. Diese       Steuereinrichtung    enthält einen     Hauptservomotor    16,  welcher aus einem beweglichen Zylinder 18, der  direkt mit dem Gestänge 12 verbunden ist,     und        einem     stationären Kolben 20, der an     einem    stationären Teil  des Flugzeugrahmens befestigt ist, besteht, wie dies  beispielsweise bei 22 gezeigt ist.

   Wie noch im einzel  nen zu zeigen     sein    wird,     kann    der     Hauptservomotoi     16 entweder manuell     mittels    der Steuersäule 24 oder       mittels    einer automatischen     Steuerung    28, des     soge-          nannten      automatischen Piloten       gesteuert    werden.

    Es ist     ferner    eine     Dämpfungsvorrichtung    26 vorge  sehen, die beim Handbetrieb und beim automatischen  Betrieb entweder ein- oder ausgeschaltet sein     kann.         Die     Dämpfungsvorrichtung    26 sowie die auto  matische Steuerung bzw. der Autopilot 28 sind hier  bei bekannte     Einrichtungen,    wie sie     allgemein    bei  automatischen oder halbautomatischen Steuerungen  verwendet werden. Die     Dämpfungssteuerung    26 ist  derart ausgestaltet, dass sie die beispielsweise durch  plötzlich auftretende Luftböen erzeugten Bewegun  gen des Flugzeuges korrigiert, d. h. dämpft.

   Da diese  Flugzeugbewegungen eine hohe Frequenz gegenüber  den Steuerbewegungen des Autopiloten oder der  Handsteuerung besitzen und deshalb von diesem  nicht     sofort        ausgeglichen    werden können, wird das  durch die     Dämpfungssteuerung    26 abgegebene Stö  rungssignal dem Autopiloten oder der Handsteue  rung     überlagert,    wodurch die notwendigen Korrek  turen der Steuerung erfolgen. Der Autopilot 28     hält     hingegen das Flugzeug auf einem     vorbestimmten     Weg und     korrigiert        Abweichungen    automatisch.

   Ein  zelheiten     sind    beispielsweise dem Buch   Feed back       Control    Systems   von     Gille,        Pelegrin     &      Decaulne,     Seiten 12 bis 14, zu entnehmen. Das Buch ist 1959  in dem Verlag     Mc        Graw        Hill    erschienen.  



  An den Stellen der gesamten Einrichtung, an  welchen das unter Druck stehende hydraulische Me  dium zugeführt wird, ist ein die     Zufuhrrichtung    an  zeigender Pfeil P eingezeichnet. In ähnlicher Weise  ist an den Stellen, an welchen das     hydraulische    Me  dium in     ein        Sammelgefäss    abfliesst, ein mit S be  zeichneter Pfeil eingetragen.  



  Der     Hauptservomotor    16 arbeitet unter direk  tem     Einfluss        .eines    Steuerschiebers 30, welcher     einen     drei     Bunde    aufweisenden     Schieberteil    32 aufweist,  welcher in einem Gehäuse 34 in Längsrichtung     ver-          schieblich    angeordnet ist. Die Anordnung ist dabei  so getroffen, dass das unter Druck an dem Zufüh  rungsstutzen 36 stehende Medium zu     einem    der Ka  näle 38 oder 40 gelangen     kann,    welche an entgegen  gesetzten Seiten des Antriebskolbens 20 enden.

   Der  jeweils nicht mit der Druckquelle verbundene     Kanal     ist dabei mit einer     Abflussleitung    37     verbunden.     Welcher der beiden Kanäle mit der Druckquelle und  welcher mit dem     Abfluss    verbunden ist,     hängt    von  der Lage des     Schieberteils    32 ab, d. h.

   davon, an  welcher Seite der dargestellten Nullstellung sich die  ser     Schieberteil        befindet.    Der Steuerschieber 30 wird  durch eine Verbindungsstange 41 betätigt, welche       mechanisch    an einen hydraulischen     Hilfsservomo-tor     angeschlossen ist, welcher     in        Fig.    1 mit 42 bezeichnet  ist. Der hydraulische     Hilfsservomotor    42 ist an dem  beweglichen Teil 18 des     Hauptservomotors    beispiels  weise durch Schraubenbolzen 46 oder dergleichen  befestigt.

   Die     Einzelheiten    des     Hilfsservomotors    42  sollen anschliessend im     einzelnen    anhand der     Fig.    2-5       näher        erläutert        werden.     



  Wie aus     Fig.    2 zu ersehen ist, enthält der     Hilfs-          servomotor    42 einen     Kolben    48, der direkt mit dem  den Ausgang darstellenden Organ 44 verbunden ist  und     in        einem        Zylinder    50 in Längsrichtung beweg  lich geführt ist. Der Zylinder 50 ist seinerseits in dem  Gehäuse 52 des gesamten     Hilfsservomotors    in der    gleichen Richtung beweglich     geführt.    Die Zu- und  Abfuhr des hydraulischen Mediums wird von einem  Steuerschieber 54     gesteuert        (Fig.    2-5).

   Dieser Steuer  schieber 54 befindet sich in dem Gehäuse 52 und  wird mit dem unter Druck stehenden hydraulischen  Medium über eine Leitung 56 versorgt, welche eben  falls in dem Gehäuse 52 vorgesehen ist. Der Schie  ber 54 ist derart angeordnet, dass er in jede Rich  tung von je einem Elektromagneten 58 bzw. 59 ge  zogen werden kann.  



  Die Elektromagnete 58 und 59 sind     derart    elek  trisch miteinander verbunden, dass jeweils nur     einer     durch Steuersignale betätigt werden kann, welche von  einem zweistufigen elektrischen Verstärker 53     (Fig.1)     abgenommen werden. Der elektrische Verstärker er  hält Eingangssignale entweder von der     Dämpfungs-          einrichtung    26 allein oder gemeinsam mit dem auto  matischen Piloten 28, wie dies im     einzelnen    noch  näher     ausgeführt    werden soll.

   Die Elektromagnete  58 und 59 enthalten Mittel (nicht dargestellt),     welche     den Steuerschieber 54 in einer Mittelstellung verrie  geln, wenn er nicht durch einen von beiden Elektro  magneten     betätigt    wird.  



  Der Zuführungskanal 56 für den Steuerschieber  54 ist mit     irgendeiner    geeigneten Druckquelle für das  hydraulische Medium über einen Schieber 61 ver  bunden, welcher durch einen Elektromagneten 63  betätigt wird, wie dies am besten aus     Fig.    3 zu er  sehen ist. Wie dargestellt     lässt    sich der Steuerschie  ber 61 das     unter    Druck stehende Medium von     einer          Zuflussleitung    65 in den Kanal 56     fliessen,    wenn der  Elektromagnet 63 erregt ist. Anderseits verbindet der  Schieber 61 den Kanal 56 mit der     Abflussleitung    67,  wenn der Elektromagnet 63 nicht erregt ist.

   Der       Elektromagnet    63 wird von einem durch Hand     be-          tätigbaren    Wählschalter 69     (Fig.    1) gesteuert, wie  dies noch beschrieben werden soll.  



  Aus der bisher gegebenen Beschreibung geht her  vor, dass bei Erregung des Elektromagneten 63 das  unter Druck stehende hydraulische Medium durch  den Steuerschieber 61     hindurch    und über den Kanal  56 zum Steuerschieber 54 gelangt. Abhängig von der  durch die jeweilige Erregung der angeschlossenen  Elektromagnete 58 und 59 gegebene Stellung des  Steuerschiebers 54     blockiert    dieser entweder den Ka  nal 56 oder verbindet diesen Kanal mit den Kanälen  70a oder 70b, welche zu     entgegengesetzten    Seiten  des Kolbens 48 führen. Die Anordnung ist dabei so  getroffen, dass der jeweils das vom Kolben 48 ver  drängte Medium leitende Kanal über einen weitem  Kanal 70c mit dem Sammelgefäss für das hydrau  lische Medium verbunden ist.

   Eine Bewegung des  Kolbens 48, welche von einer     Druckdifferenz    an sei  nen entgegengesetzten Seiten hervorgerufen wird, be  wirkt     eine    entsprechende Bewegung des Steuerschie  bers 30 und somit auch des     Hauptservomotores    16,  und zwar in einer Richtung, welche von der Richtung  des Anschlages des Steuerschiebers 54     abhängig    ist,  wobei dessen Anschlagrichtung wieder von den Elek  tromagneten 58 und 59 abhängig ist. Die Lage der           Steuer-    bzw. Ruderfläche 10 ist somit von den Ein  gangssignalen dieser Elektromagnete     direkt    abhängig.  



  Es sei darauf hingewiesen, dass der Steuerschie  ber 54 sowie die Elektromagnete 58 und 59 so an  geordnet sind,     dass    deren Achsen senkrecht auf der       Bewegungsrichtung    des     Hauptservomotors    16 ste  hen. Dies ist deswegen von Bedeutung, weil das Ge  häuse 52 infolge seiner direkten Verbindung     mit    dem       Hauptservomotor    bei Bewegung desselben Masse  kräfte-n ausgesetzt ist.

   Lägen die Achsen des Steuer  schiebers und der Elektromagnete in der Bewegungs  richtung des Zylinders 18 des     Hauptservomotores,     würde eine Beschleunigung des Gehäuses des hydrau  lischen     Hilfsservomotors    infolge einer Bewegung des       Zylinders    18 des     Servomotors    16 eine Rückwirkung  auf diesen     Hilfsservomotor    hervorrufen, was die ge  samte     Anordnung    insbesondere dann unstabil ma  chen würde, wenn der Antrieb zur Bewegung     einer     grossen trägen Masse herangezogen wird.

   Bei der  dargestellten hydraulischen     Anordnung    wird diese  Schwierigkeit einfach und wirksam dadurch über  wunden, dass die Achsen des Steuerschiebers 54 und  der Elektromagnete     rechtwinklig    zu der Bewegungs  richtung des     Hauptservomotores    angeordnet     sind.     Durch einen     Potentiometer    71 oder ein     ähnliches     elektrisches Schaltelement wird ein die Lage des Kol  bens 48 in dem Zylinder 50 anzeigendes Rückkopp  lungssignal erzeugt.

   Bei dem dargestellten Beispiel ist  dieses     Potentiometer    71 an einem Ende des     Zylin-          ders    50 durch ein gabelförmiges     Teil    73 befestigt.  Wenn das     Potentiometer    als     Drehpotentiometer    aus  gebildet ist, ist dessen Antriebsachse 75 mit der Kol  benstange 44     mittels    irgendeiner Vorrichtung ver  bunden, welche in der Lage ist, eine     Translations-          bewegung    in eine     Rotationsbewegung        umzuwandeln.     Die entsprechende dargestellte Vorrichtung enthält  einen Arm 77,

   dessen eines Ende an der Welle 75  des     Potentiometers    befestigt ist und dessen anderes  Ende mit     einem    Stift 79 in Eingriff steht, welcher     in     der Kolbenstange 44 vorgesehen ist. Wenn sich nun  der Kolben 48 relativ zu dem Zylinder 50 bewegt,  wird die Welle 75 des     Potentiometers    71 entspre  chend gedreht, so dass dieses ein     elekrisches    Rück  kopplungssignal erzeugt, welches ein Mass für die  Lage des Kolbens in dem Zylinder darstellt.

   Dieses  Rückkopplungssignal wird auf den elektrischen Ver  stärker 53     übertragen    und hier von dem Eingangs  signal der     Dämpfungsvorrichtung    und der automa  tischen Piloten     subtrahiert.    Das auf die genannte Art  von der Lage     abhängige    Rückkopplungssignal  schliesst somit zur     Stabilisierung    der     hydraulischen     Anlage den inneren hydraulischen Kreis, welcher     den     hydraulischen     Hilfsservomotor    42 und entweder die       Dämpfungsvorrichtung    oder den automatischen Pi  loten oder beide     umfasst.     



  Wie am     besten    aus den     Fig.    1, 2 und 4 zu er  sehen ist, ist mit der Steuersäule 24     eine    Stange 82  verbunden, welche über     ein        gabelförmiges    Kupp  lungsorgan 73 mit dem Zylinder 50 verbunden ist,  so dass die Lage der Steuersäule der jeweiligen Stel-         lung    der     Steuerfläche    10 entspricht, wie im     einzelnen     noch näher ausgeführt werden soll.

   Ferner     sind    Mit  tel zur Verriegelung vorgesehen, welche in     Fig.    2  mit 83 bezeichnet     sind.    Die Verriegelung dient dazu,  die Steuersäule und den hydraulischen     Zylinder    50       bezüglich    des Kolbens 48 und der Kolbenstange 44  in einer mittleren     Lage    zu arretieren, um auf diesem  Wege den     Hilfsservomotor    während des Handbetrie  bes mit oder ohne Verstärker ausser Betrieb zu    setzen.

    Die     Einrichtung    zur     Verriegelung    83 enthält       einen        Verriegelungskolben    85, welcher     in    einem Ge  häuse 87 gleitend geführt     ist.    Das Gehäuse 87 ist an       einem    Ende des     hydraulischen    Zylinders 50 angeord  net, und zwar     an    einer     Stelle,    an der     sich    auch die       Kolbenstange    44     befindet.    Der     Vierriegelungskolben     85 wird durch eine Kompressionsfeder 89 nach oben  gepresst,

   wobei der Kolben     infolge    der Wirkung die  ser Feder     mit        seinem    oberen Ende     in        eine        Ausneh-          mung    91     in    der Kolbenstange 44 ragt und     zwar    der  art, dass die     Kolbenstange        bezüglich    des     Zylinders    50  in einer mittleren     Stellung        arretiert    ist.  



  Die     miteinander        in    Berührung gelangenden Flä  chen des oberen Kolbenteiles 93 und der     Ausneh-          mung    91     sind    vorzugsweise so geformt, dass sie so  wohl zylindrische als auch konische     Teile        aufweisen,     wie dies in     Fig.    2 dargestellt ist.

   Wenn die Feder 85  den     Verriegelungskolben    nach     oben    bewegt, kommt       zunächst    der konische Teil des oberen     Kolbenteiles     93 mit den     entsprechenden    Flächen der     Ausnehmung     91     in    Kontakt, so dass die Kolbenstange 44 und der  hydraulische Kolben 48     bezüglich    des     Zylinders    50  arretiert wird.

       Anschliessend        kommen        die        zylindri-          sehen    Wandteile des     Verriegelungskolbens    und der       Ausnehmung        miteinander        in        Berührung,    so dass     eine     Verriegelung beider Teile     erfolgt    und ohne weiteres  starke Kräfte ohne Lösung der Verriegelung aufge  nommen werden können.  



  Der     Verriegelungskolben    85 kann entgegen der  Wirkung der Feder 89 durch hydraulischen Druck  nach unten bewegt werden. Der hierfür erforderliche  hydraulische Druck wird     an    dem oberen Ende des  Gehäuses 87 über eine Leitung 95     geführt        (Fig.    1  und 2), welche an die Leitung 56     zwischen    dem  Steuerschieber und dem Schieber 61 angeschlossen  ist.

       Wenn    somit der Schieber 61 durch     Erregung    des  Elektromagneten 63 betätigt wird und das     unter     Druck stehende Medium in die     Zuführungsleitung    56  gelangt, wird das Medium durch die     Leitung    95  auch auf     die    Verriegelung 83     übertragen.    Das Me  dium     presst    hier den Kolben 85 nach unten,

   so dass  zwischen diesem und der     Kolbenstange    44     keine    Ver  bindung mehr     besteht.    In dieser Stellung ist wieder  eine relative Bewegung     zwischen    dem Kolben 44 und  dem     Zylinder    50     möglich.     



  Falls das elektrische System aus     irgend        einem     Grund ausfällt, ist der Elektromagnet 63 des Schie  bers 61 nicht erregt, so dass die     Druckleitung    durch  den Schieber     unterbrochen    ist.     In    diesem Fall     kann     somit auch kein Druck durch die     Leitung    95 in die           Verriegelungsvorrichtung    83 gelangen.

   Wenn     somit     der     hydraulische    Druck bei der Verriegelung entwe  der durch Ausfall des     elektrischen    Systems oder  durch Ausfall der Druckquelle nachlässt, tritt sofort  die.     Verriegelungseinrichtung    in Kraft und verriegelt  den Kolben 48 des hydraulischen     Hilfsservomotors     mit dem zugehörigen     Zylinder.    Veränderungen in  der Stellung der Steuersäule 24 werden dann direkt  durch die     mechanische        Verbindung        zwischen    dem       hydraulischen        Hilfsservomotor    und dem Schieber 30  des     

  Hauptservomotores    16 übertragen, so dass auf  diesem Wege automatisch auf Handbetrieb     mit    Ver  stärkung durch den     Hauptservomotor    umgeschaltet  wird.  



  In     Fig.    3 und 4     sind    mit 97 weitere     Verriege-          lungsmittel    bezeichnet, welche dazu dienen, den Zy  linder 50 des hydraulischen     Hilfsmotors    mit dem  Gehäuse 52 dieses     Servomotors        während    des voll  automatischen     Betriebes    des     Systemes        zu    verbinden.  Wie am besten aus     Fig.    4 zu ersehen ist,     sind    die       Verriegelungsmittel    97 mit dem Gehäuse 52 ver  bunden.

   Sie enthalten zwei     gegeneinander        gerichtete     Kolben 99 und<B>101,</B> deren     Kolbenstangen    103 an die  entgegengesetzten Seiten eines     Vorsprunges    105 an  liegen, welcher     mit    dem Kolben 50     festverbunden    ist,  oder mit diesem aus einem Stück besteht. Beide Kol  ben 99 und 101     können    unter     Einwirkung    des     Druk-          kes    stehen, welcher in     die    zugehörigen Zylinder über  eine     Leitung    107 übertragen wird.

   Diese Leitung ist  entweder über die Leitung 113     mit        einer    Druck  quelle oder über eine Leitung 115     mit    dem     Sammel-          behälter    verbunden, und zwar je nach der Stellung  eines     Relais-Steuerschiebers    109, welches durch einen  Elektromagneten 111     betätigt    wird. Dieser Elektro  magnet 111 kann, wie     allgemein    bekannt, ausgebil  det sein.  



  Die     Verriegelungseinrichtung    97 verbindet die  Steuersäule 24 und den     Zylinder    50 direkt mit dem  Gehäuse 52 des     Hilfsservomotors    und über dieses  Gehäuse mit dem     Zylinder    18 des     Hauptservomotors     16 und der Steuerfläche 10.

   Die Einrichtung 97 be  wirkt somit, dass einerseits während des vollautoma  tischen Betriebes durch die Steuersäule 24 keine stö  renden     Einflüsse    hervorgerufen werden, und anderer  seits, dass die Steuersäule genau sämtlichen Bewe  gungen der automatischen Steuerung     folgt,    so dass  der     Pilot    über die Lage der Steuerfläche 10     infor-          mert    wird.  



  Wie bereits erwähnt, ist das     beschriebene    Steuer  system so entworfen, dass jede Sicherheit gegeben  ist, d. h. dass zu jeder Zeit und unabhängig von der  gerade eingeschalteten Betriebsart     eine    Handsteue  rung     durchgeführt    werden kann. Zu diesem Zweck       sind    die     wirksamen    Flächen der Kolben 99 und 101  der     Verriegelungseinrichtung    97 vorzugsweise so be  messen, dass der Pilot die     Möglichkeit    besitzt, die  Steuersäule 24 gegen die     Verriegelungskraft    der bei  den Kolben. zu betätigen.

   Bei einem     derartigen    Vor  gehen wird das unter Druck stehende Medium, wel  ches sich hinter dem Kolben befindet, durch den    Piloten durch die     Zuflussleitung    107 gegen den       Druck    der Druckquelle     zurückgepresst.    Der Pilot ist  somit in der Lage, bei eingeschalteter vollautoma  tischer Steuerung, eine Handsteuerung mit Verstär  kung dadurch herbeizuführen, dass er auf die Steuer  säule einen hinreichend starken Druck ausübt, um  den Druck der     Verriegelungseinrichtung    91 zu über  winden und direkt den Steuerschieber 30 zu beein  flussen.  



  Bei allen Betriebsarten muss angestrebt werden,  dass bei Druckabfall in dem hydraulischen     System     eine Handsteuerung ohne Verstärkung möglich ist.  Da der     Hauptservomotor    16 direkt zwischen der  Steuersäule 24 und dem Steuerruder 10 angeordnet  ist, ist es     erforderlich,    Mittel vorzusehen, die den hy  draulischen Restdruck in dem     Hauptservomotor    be  seitigen und eine Verbindung zwischen den Räumen  von und nach dem Kolben 20 herstellen, wenn das  angestrebte Ergebnis erreicht werden soll.

   Zu die  sem Zweck befindet sich zwischen den     Zuflusslei-          tungen    38 und 40 eine     Nebenschlussleitung    117, wel  che die entgegengesetzten Seiten des Zylinders 18  miteinander verbindet. Der Fluss durch diese     Ne-          benflussleitung    117 wird durch einen unter Feder  druck stehenden Kolben 119 gesteuert, der sich in  einem     Zylinder    befindet, welcher die Nebenschluss  leitung wie dargestellt unterbricht. Ein Ende dieses  Zylinders ist über     einen        Durchfluss    121 mit der  Quelle des hydraulischen Druckes verbunden, die  auch den     Steuerschieber    30 speist.  



  Wenn der zur Betätigung des Steuerschiebers er  forderliche     Druck    vorhanden ist, wird auch der Kol  ben 119 entgegen der Federkraft nach oben gedrückt,  so dass die     Nebenschlussleitung    unterbrochen ist.  Wenn hingegen der entsprechende hydraulische  Druck nicht vorhanden ist, wird der Kolben<B>119</B>  durch die Feder nach unten gedrückt, so dass der       Nebenschlusspfad    117 geöffnet ist und sich das zwi  schen den beiden Seiten des Zylinders 18 befindliche  Medium frei zwischen beiden Räumen bewegen kann.  Wenn der Druck des hydraulischen Mediums zur  Bewegung der Steuerfläche 10 nicht ausreichen sollte,  so wird der Handbetrieb nicht durch einen Rest  druck     behindert,    der sich noch in den Leitungen be  finden könnte.  



  Wie aus     Fig.    1 zu sehen ist, ist ein von Hand zu  betätigender Wählschalter 69 vorgesehen, der     ein     Schaltbrett mit je drei.     Kontakten    aufweist. Die An  schlüsse sind dabei so angeordnet, dass bei der Stel  lung   1  , d. h. bei Handbetrieb, kein elektrisches  Element des Systems eingeschaltet ist, so dass die  Steuerung durch Handbetrieb mixt Verstärkung er  folgt. Wenn der Schalter sich in der Stellung   2    befindet, arbeitet die Anlage durch Handbetrieb mit  Verstärkung und Dämpfung, d. h. bei dieser Schal  terstellung sind der Elektromagnet 63, die     Dämp-          fungsvorrichtung    26 und der elektrische Verstärker  53 eingeschaltet.

   Die Anlage arbeitet nun bei Hand  betrieb mit Verstärkung und automatischer Dämp  fung von plötzlich auftretenden unerwünschten Flug-           zeugbewegungen.    Wenn der Schalter sich in der Stel  lung   3   befindet,     sind    die automatische Steuerein  richtung 28, die     Dämpfungseinrichtung    26, der Ver  stärker 53     und    die Elektromagnete 63 und 111 ein  geschaltet, so dass ein völlig automatischer Betrieb  eingestellt ist, wobei die Steuerung durch diese Si  gnale der     Kurssteuereinrichtung    28 und die stabili  sierenden Signale der     Dämpfungseinrichtung    26 er  folgt.

      <I>Arbeitsweise</I>    Bei Handbetrieb     mit    Verstärkung, aber ohne  Dämpfung, steht der     Wählschalter    69 in der Stellung    1  , wie dies in     Fig.    1 gezeigt ist. Die Elektroma  gnete 63 und 111 sind nicht erregt und die entspre  chenden Relaisschieber     befinden    sich in einer Mittel  stellung, so dass kein     unter    Druck stehendes Medium  auf die     Verriegelungseinrichtungen    83 und 97 ein  wirkt.

   Die     Verriegelungseinrichtung    83 verbindet so  mit den Kolben 48 und den Zylinder 50 des hydrau  lischen     Hilfsservomotors    miteinander, so     dass    dieser       Hilfsservomotor        ausser    Betrieb gesetzt ist. Bei die  sen Voraussetzungen wird jeder Bewegung der  Steuersäule 24 direkt auf die     Kolbenstange    44 des  hydraulischen     Hilfsservomotors    und auf den Steuer  schieber 30 übertragen, welcher den     Hauptservo-          motor    16 steuert. Dieser arbeitet somit unter direk  tem Einfluss der Steuersäule.  



  Die     Möglichkeit    einer Übersteuerung durch den  Piloten ist in diesem Falle klein. Da das Schieber  gehäuse 34 mit dem beweglichen Teil 18 des Haupt  servomotors fest     verbunden    ist und der     Schieberteil     32 mit der Steuersäule direkt verbunden ist, ruft jede  Bewegung des     Schieberteils    32 eine     Nachlaufbewe-          gung    des Zylinders 18 und somit des     Schiebergehäu-          ses    34 hervor.  



  Sowohl bei dieser als auch bei den anderen,  nachfolgend beschriebenen     Betriebsarten    ist eine di  rekte     Handsteuerung    bei Ausfall des hydraulischen  Druckes     möglich.    In diesem Fall wird die Steuerung  durch eine oder mehrere immer vorhandene, mecha  nische Verbindungen zwischen der Steuersäule und  den Ruderflächen aufrecht erhalten.

   Die Verbindung  für     d:@esen    Fall, d. h. bei Handbetrieb ohne Verstär  ker, besteht entweder über den Steuerschieber 30, bei  welchem der     Schieberkolben    32 nur eine begrenzte  Bewegungsfreiheit in dem     Zylinder    34 besitzt, oder  über die     Verriegelungseinrichtung    97, welche unab  hängig davon, ob sie in Betrieb ist oder nicht, nur  eine begrenzte relative Bewegung zwischen dem Ge  häuse 52 dies hydraulischen Verstärkers und dem  Zylinder 50 zulässt.

   Unabhängig davon, auf welche  von diesen möglichen Verbindungen zurückgegriffen  wird, können die Teile, welche für diesen Zweck ge  wählt werden, so bemessen sein, dass nur ein kleines  Spiel in der Verbindung besteht und somit eine be  friedigende Steuermöglichkeit des Flugzeuges durch  die Steuersäule direkt     möglich    ist.  



  Für Handbetrieb mit Dämpfung, das heisst bei  Steuerung durch die Steuersäule 24     mit    überlagerten    Korrektursignalen von der     Dämpfungssignalquelle     26 wird der Schalter 69 auf die Stellung   2   ge  bracht, so dass die     Dämpfungseinrichtung    26, der       elektrische    Verstärker 53 und der     Elektromagnet    63  in Betrieb sind. Durch die Erregung des Elektro  magneten 63 wird der     Relaissteuerschieber    61 derart  verstellt, dass das unter     Druck    stehende Medium  zum Steuerschieber 54 des     hydraulischen        Hilfsservo-          motors    gelangen kann.

   Die     Elektromagnete    58 und  59 werden dann über den     elektrischen    Verstärker 53  durch die     Dämpfungseinrichtung    26 erregt. Die Er  regung des Elektromagneten 63 bewirkt     weiterhin,

       dass das unter Druck stehende Medium     in    die     Ver-          riegelungseinrichtung    83 gelangt und die Verbindung  zwischen dem Kolben 48 und dem     Zylinder    50     un-          terbricht.    Da der Kolben 48     sich    bei der Abwesen  heit von Korrektursignalen von Seiten der     Dämp-          fungseinrichtung    26 auf den Steuerschieber 54, mit  dem     Zylinder    50 bewegt, werden Bewegungen der  Steuersäule 24 praktisch direkt über die Kolben  stange 44 auf den Steuerschieber 30 übertragen.

    Wenn die     Dämpfungseinrichtung    26 arbeitet und  den Bewegungen der Steuersäule Korrektursignale  überlagert, tritt hingegen eine     relative    Bewegung zwi  schen dem Kolben 48 und dem     ihn    umgebenden Zy  linder 50 auf. Die Korrektursignale dienen zum Aus  gleich von durch Böen oder anderen plötzlichen at  mosphärischen Störungen verursachte Bewegungen  des Fluges.  



  Während des Handbetriebes mit Dämpfungen lie  fert das elektrische Element 71 ein von der Lage  abhängiges     Rückkopplungssignal,    welches die Be  wegung des Kolbens 48 des hydraulischen     Hilfsservo-          motors    bezüglich des zugehörigen     Zylinders    50 an  zeigt.

   Dieses Signal dient zur Vervollständigung des  inneren     hydraulischen    Kreises, der auch die     Dämp-          fungseinrichtung    26, den     Verstärker    53 und den  hydraulischen Steuerschieber 54     umfasst.    Die Rück  kopplung für den     äusseren        hydraulischen    Kreis, wel  cher den     Hauptservomotor    16     umfasst,    wird durch  das Flugzeug selbst bewirkt, da jede Änderung der  Höhe eine Änderung des     Ausgangssignales    der       Dämpfungsvorrichtung    26 bewirkt.  



  Wenn das System     vollautomatisch        arbeitet,    d. h.  von dem Autopiloten oder     einer    anderen Quelle  automatisch gesteuert wird,     befindet    sich der     Wähl-          schalter    69 in der Stellung   3      ,    so dass die     Dämp-          fungseinrichtung    26, die automatische Steuereinrich  tung 28 und der     elektrische    Verstärker 53 eingeschal  tet     sind,

      ferner beide Elektromagnete 63 und<B>111.</B>  Der     hydraulische        Hlfsservomotor    42 wird hier     nicht     nur durch die Korrektursignale der     Dämpfungsein-          richtung    26, sondern auch durch die Steuersignale  der automatischen     Steuereinrichtung    28     beeinflusst.       Die Signale der Einrichtungen 26 und 28 werden  in dem elektrischen Verstärker 53 noch vor der       Übertragung    auf den     hydraulischen    Verstärker, d. h.  vor Übertragung auf die Elektromagnete 58 und 59  gemischt.

        Bei der Erregung des Elektromagneten 111 wer  den die     Verriegelungsmittel    97 durch den Druck  betätigt, welcher über den Steuerschieber 109 an die  Enden des Kolbens 103 gelangt, so dass beide Kolben  nach innen geschoben werden. In diesem Falle wer  den alle Bewegungen der Steuerfläche 10 und des  Servomotors über die     Verriegelungsvorrichtung        direkt     auf die Steuersäule     übertragen.    Der Pilot ist     somit     in der Lage, allen Bewegungen der Steuerfläche des  Flugzeuges zu folgen und zwar auch dann, wenn das  System völlig     automatisch    arbeitet.

   Da die     Verrie-          gelungsmittel    97 nur eine sehr geringe Kraft auf die  Steuersäule ausüben, kann der Pilot gleichzeitig die  Steuersäule betätigen und hierdurch eine Korrektur  an der     Steuerung    vornehmen, wobei er auf die  Steuersäule lediglich     einen    Druck ausüben     muss,     welcher ausreicht, einen der     Verriegelungskolben    99  bzw. 101 so weit zu verschieben, dass die entspre  chende Korrektur zum Steuerschieber 30 des Haupt  servomotors 16 gelangt.  



  Wie bereits erwähnt, bewirkt ein Ausfall der  elektrischen Anlage     eine    automatische Umschaltung  auf Handbetrieb     mit    Verstärkung, während ein Aus  fall der     hydraulischen    Anlage eine automatische Um  schaltung auf völligen Handbetrieb ohne Verstärkung  bewirkt. In jedem Fall kann der Pilot auch sonst  die erforderlichen Änderungen der Arbeitsweise des  Systems herbeiführen, so dass     immer    eine Steuer  möglichkeit durch Handsteuerung bei Zerstörung  einer der beschriebenen Verbindungen besteht.



  Combined aircraft control device for automatic operation and manual operation The present invention relates to a combined aircraft control device for automatic operation and manual operation, with a device for damping unwanted aircraft movements caused by suddenly occurring atmospheric disturbances, which damping device can be switched on or off during manual operation, with a main servo motor,

      whose movable output part is connected to a control surface, with a control member which has a first part which surrounds a second part and is movable relative to this, wherein the relative movement between these two parts controls the main servomotor, with an auxiliary servomotor, the has a first movable member, which is surrounded by a second movable member, with a manually operated control member and an automatically operating control signal source,

      which can control the auxiliary servo motor.



  The control device according to the invention is characterized in that when the automatic operation is started, a first locking device locks the second movable control element of the auxiliary servomotor connected to the manual control element with the movable output part of the main servomotor,

   that when setting to manual operation with the damping device switched off, a second locking device locks the first movable member with the second movable member of the auxiliary motor and that means are available to disable both locking devices in manual operation with the damping device switched on.



  The control device according to the invention will then be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example. In detail, Fig. 1 shows a schematic representation of a com bined control device for automatic and manual operation; FIG. 2 shows a longitudinal section through the auxiliary servo motor of the device shown in FIG. 1;

         Fig. 3 is a section through the servo motor shown in Fig. 2 Darge along the line 3-3; Fig. 4 is a section through the auxiliary servomotor shown in Fig. 2 Darge along the line 4-4;

         Fig. 5 is a section through the auxiliary servomotor shown in Fig. 2 Darge along the line 5-5 in Fig. 2. In the interest of a brief illustration, the system for height control will be described only Lich; It goes without saying that additional systems for controlling the ailerons and rudders can be provided, which are designed similarly to the control device shown.



  In Fig. 1, a control surface 10 is shown schematically, which is used, for example, as an elevator to control the altitude of the aircraft. The control surface 10 is connected to a hydraulic control device by a linkage 12. This control device includes a main servo motor 16 which consists of a movable cylinder 18 which is directly connected to the linkage 12 and a stationary piston 20 which is attached to a stationary part of the aircraft frame, as shown for example at 22.

   As will be shown in detail, the main servo 16 can be controlled either manually by means of the control column 24 or by means of an automatic control 28, the so-called automatic pilot.

    There is also a damping device 26 easily see which can be either on or off during manual operation and automatic operation. The damping device 26 and the automatic control or the autopilot 28 are here in known devices, as they are generally used in automatic or semi-automatic controls. The damping control 26 is designed such that it corrects the movements of the aircraft generated, for example, by sudden gusts of air, i.e. H. dampens.

   Since these aircraft movements have a high frequency compared to the control movements of the autopilot or the hand control and therefore cannot be compensated by this immediately, the fault signal emitted by the damping control 26 is superimposed on the autopilot or the hand control, whereby the necessary corrections of the control are made . The autopilot 28, however, keeps the aircraft on a predetermined path and automatically corrects deviations.

   Details can be found, for example, in the book Feed back Control Systems by Gille, Pelegrin & Decaulne, pages 12-14. The book was published in 1959 by Mc Graw Hill.



  At the points of the entire device at which the pressurized hydraulic Me medium is supplied, an arrow P indicating the direction of supply is shown. In a similar way, an arrow marked with S is entered at the points where the hydraulic medium flows into a collecting vessel.



  The main servo motor 16 works under the direct influence of a control slide 30, which has a slide part 32 which has three collars and which is arranged in a housing 34 so as to be displaceable in the longitudinal direction. The arrangement is such that the pressurized medium at the supply nozzle 36 can reach one of the channels 38 or 40, which end on opposite sides of the drive piston 20.

   The channel not connected to the pressure source is connected to an outflow line 37. Which of the two channels is connected to the pressure source and which is connected to the drain depends on the position of the slide part 32, i. H.

   of which side of the zero position shown is the water slide part. The control slide 30 is actuated by a connecting rod 41 which is mechanically connected to a hydraulic auxiliary servomotor, which is designated by 42 in FIG. 1. The auxiliary hydraulic servo motor 42 is attached to the movable part 18 of the main servo motor example, by bolts 46 or the like.

   The details of the auxiliary servo motor 42 will then be explained in more detail with reference to FIGS. 2-5.



  As can be seen from FIG. 2, the auxiliary servo motor 42 contains a piston 48 which is directly connected to the element 44 which represents the output and which is guided in a cylinder 50 to be movable in the longitudinal direction. The cylinder 50 is in turn guided movably in the same direction in the housing 52 of the entire auxiliary servomotor. The supply and discharge of the hydraulic medium is controlled by a control slide 54 (Fig. 2-5).

   This control slide 54 is located in the housing 52 and is supplied with the pressurized hydraulic medium via a line 56, which is also provided in the housing 52 if. The slide 54 is arranged in such a way that it can be pulled in each direction by an electromagnet 58 or 59.



  The electromagnets 58 and 59 are electrically connected to one another in such a way that only one can be actuated by control signals which are picked up by a two-stage electrical amplifier 53 (FIG. 1). The electrical amplifier receives input signals either from the damping device 26 alone or together with the automatic pilot 28, as will be explained in more detail below.

   The electromagnets 58 and 59 contain means (not shown), which rule the control slide 54 in a central position when it is not operated by one of the two electric magnets.



  The supply channel 56 for the control slide 54 is connected to any suitable pressure source for the hydraulic medium via a slide 61 which is actuated by an electromagnet 63, as can best be seen from FIG. As shown, the control slide valve 61 allows the pressurized medium to flow from an inflow line 65 into the channel 56 when the electromagnet 63 is excited. On the other hand, the slide 61 connects the channel 56 with the drain line 67 when the electromagnet 63 is not energized.

   The electromagnet 63 is controlled by a manually operable selector switch 69 (FIG. 1), as will be described later.



  From the description given so far, it is evident that when the electromagnet 63 is excited, the pressurized hydraulic medium passes through the control slide 61 and via the channel 56 to the control slide 54. Depending on the position of the control slide 54 given by the respective excitation of the connected electromagnets 58 and 59, the latter either blocks the channel 56 or connects this channel to the channels 70a or 70b, which lead to opposite sides of the piston 48. The arrangement is such that the channel that conducts the medium displaced by the piston 48 is connected to the collecting vessel for the hydraulic medium via a wide channel 70c.

   A movement of the piston 48, which is caused by a pressure difference on its opposite sides, acts a corresponding movement of the control slide switch 30 and thus also of the main servo motor 16, in a direction which depends on the direction of the stop of the control slide 54 is, the stop direction of which again from the elec tromagneten 58 and 59 is dependent. The position of the control or rudder surface 10 is thus directly dependent on the input signals of these electromagnets.



  It should be pointed out that the control slide valve 54 and the electromagnets 58 and 59 are arranged in such a way that their axes are perpendicular to the direction of movement of the main servo motor 16. This is important because the housing 52, due to its direct connection to the main servo motor, is exposed to forces-n when the same mass moves.

   If the axes of the control slide and the electromagnets were in the direction of movement of the cylinder 18 of the main servo motor, an acceleration of the housing of the hydraulic auxiliary servo motor as a result of a movement of the cylinder 18 of the servo motor 16 would cause a reaction to this auxiliary servo motor, which in particular the entire arrangement would then make unstable if the drive is used to move a large inertial mass.

   In the illustrated hydraulic arrangement, this difficulty is easily and effectively overcome in that the axes of the control slide 54 and the electromagnets are arranged at right angles to the direction of movement of the main servo motor. By a potentiometer 71 or a similar electrical switching element, a feedback signal indicating the position of the piston 48 in the cylinder 50 is generated.

   In the example shown, this potentiometer 71 is attached to one end of the cylinder 50 by means of a fork-shaped part 73. If the potentiometer is designed as a rotary potentiometer, its drive shaft 75 is connected to the piston rod 44 by means of any device which is able to convert a translational movement into a rotational movement. The corresponding device shown includes an arm 77,

   one end of which is fastened to the shaft 75 of the potentiometer and the other end of which is in engagement with a pin 79 which is provided in the piston rod 44. When the piston 48 moves relative to the cylinder 50, the shaft 75 of the potentiometer 71 is rotated accordingly so that it generates an electrical feedback signal which is a measure of the position of the piston in the cylinder.

   This feedback signal is transmitted to the electrical Ver stronger 53 and subtracted here from the input signal of the damping device and the automatic pilots. The feedback signal, which is dependent on the position in the above-mentioned manner, thus closes the inner hydraulic circuit, which comprises the hydraulic auxiliary servomotor 42 and either the damping device or the automatic pilot or both, in order to stabilize the hydraulic system.



  As can best be seen from FIGS. 1, 2 and 4, a rod 82 is connected to the control column 24, which is connected to the cylinder 50 via a fork-shaped coupling element 73, so that the position of the control column of the respective Stel - Development of the control surface 10 corresponds, as will be explained in detail in more detail.

   Furthermore, with tel are provided for locking, which are denoted by 83 in FIG. The lock is used to lock the control column and the hydraulic cylinder 50 with respect to the piston 48 and the piston rod 44 in a central position in order to put the auxiliary servo motor during the manual operation bes with or without an amplifier out of operation.

    The device for locking 83 contains a locking piston 85 which is slidably guided in a housing 87 Ge. The housing 87 is net angeord at one end of the hydraulic cylinder 50, specifically at a point where the piston rod 44 is also located. The four-lock piston 85 is pressed upwards by a compression spring 89,

   the piston, as a result of the action of this spring, protrudes with its upper end into a recess 91 in the piston rod 44 in such a way that the piston rod is locked in a central position with respect to the cylinder 50.



  The surfaces of the upper piston part 93 and the recess 91 that come into contact with one another are preferably shaped in such a way that they have both cylindrical and conical parts, as is shown in FIG.

   When the spring 85 moves the locking piston upwards, the conical part of the upper piston part 93 first comes into contact with the corresponding surfaces of the recess 91, so that the piston rod 44 and the hydraulic piston 48 are locked with respect to the cylinder 50.

       The cylindrical wall parts of the locking piston and the recess then come into contact with one another, so that the two parts are locked and strong forces can easily be absorbed without releasing the lock.



  The locking piston 85 can be moved downward against the action of the spring 89 by hydraulic pressure. The hydraulic pressure required for this is fed to the upper end of the housing 87 via a line 95 (FIGS. 1 and 2) which is connected to the line 56 between the control slide and the slide 61.

       Thus, when the slide 61 is actuated by the excitation of the electromagnet 63 and the pressurized medium reaches the supply line 56, the medium is also transferred to the lock 83 through the line 95. The medium presses the piston 85 down here,

   so that there is no longer any connection between this and the piston rod 44. In this position, a relative movement between the piston 44 and the cylinder 50 is again possible.



  If the electrical system fails for any reason, the electromagnet 63 of the slide valve 61 is not energized, so that the pressure line through the slide is interrupted. In this case, no pressure can reach the locking device 83 through the line 95.

   Thus, if the hydraulic pressure decreases during the lock either due to failure of the electrical system or failure of the pressure source, the occurs immediately. Locking device in force and locks the piston 48 of the hydraulic auxiliary servomotor with the associated cylinder. Changes in the position of the control column 24 are then made directly through the mechanical connection between the hydraulic auxiliary servo motor and the slide 30 of the

  Main servomotor 16 transmitted, so that in this way it is automatically switched to manual mode with amplification by the main servomotor.



  In FIGS. 3 and 4, 97 further locking means are designated, which serve to connect the cylinder 50 of the hydraulic auxiliary motor to the housing 52 of this servo motor during the fully automatic operation of the system. As can best be seen from Fig. 4, the locking means 97 with the housing 52 are a related party.

   They contain two mutually directed pistons 99 and 101, the piston rods 103 of which lie on the opposite sides of a projection 105 which is firmly connected to the piston 50 or consists of one piece therewith. Both pistons 99 and 101 can be under the action of the pressure which is transmitted into the associated cylinder via a line 107.

   This line is connected either to a pressure source via line 113 or to the collecting container via line 115, depending on the position of a relay control slide 109 which is actuated by an electromagnet 111. This electric magnet 111 can, as is well known, be ausgebil det.



  The locking device 97 connects the control column 24 and the cylinder 50 directly to the housing 52 of the auxiliary servomotor and via this housing to the cylinder 18 of the main servomotor 16 and the control surface 10.

   The device 97 thus ensures that on the one hand no disruptive influences are caused by the control column 24 during the fully automatic operation, and on the other hand that the control column precisely follows all movements of the automatic control, so that the pilot can determine the position of the control surface 10 is informed.



  As already mentioned, the control system described is designed in such a way that every safety is given, i. H. that manual control can be carried out at any time and regardless of the operating mode currently switched on. For this purpose, the effective areas of the pistons 99 and 101 of the locking device 97 are preferably measured in such a way that the pilot has the opportunity to move the control column 24 against the locking force of the pistons. to operate.

   In such a way before the pressurized medium, wel Ches is located behind the piston, is pressed back by the pilot through the inflow line 107 against the pressure of the pressure source. The pilot is thus able, with the fully automatic control switched on, to bring about a manual control with amplification by exerting sufficient pressure on the control column to overcome the pressure of the locking device 91 and directly affect the control slide 30 rivers.



  In all operating modes, the aim must be that manual control without amplification is possible in the event of a pressure drop in the hydraulic system. Since the main servo motor 16 is arranged directly between the control column 24 and the rudder 10, it is necessary to provide means which side be the hy draulischen residual pressure in the main servo motor and establish a connection between the spaces from and to the piston 20, if the desired Result is to be achieved.

   For this purpose there is a shunt line 117 between the inflow lines 38 and 40, which connects the opposite sides of the cylinder 18 to one another. The flow through this bypass line 117 is controlled by a spring-pressurized piston 119 which is located in a cylinder which interrupts the bypass line as shown. One end of this cylinder is connected via a passage 121 to the source of hydraulic pressure, which also feeds the control slide 30.



  When the pressure required to actuate the control slide is present, the piston 119 is also pushed upwards against the spring force, so that the bypass line is interrupted. If, however, the corresponding hydraulic pressure is not available, the piston <B> 119 </B> is pressed down by the spring, so that the bypass path 117 is opened and the medium located between the two sides of the cylinder 18 is freely between can move both rooms. If the pressure of the hydraulic medium to move the control surface 10 should not be sufficient, the manual operation is not hindered by a residual pressure that could still be found in the lines.



  As can be seen from Fig. 1, a manually operated selector switch 69 is provided, which has a switchboard with three. Has contacts. The connections are arranged in such a way that the position 1, i.e. H. in manual mode, no electrical element of the system is switched on, so that the control mixes amplification by manual mode. When the switch is in position 2, the system works by manual operation with amplification and attenuation, i.e. H. In this switch position, the electromagnet 63, the damping device 26 and the electrical amplifier 53 are switched on.

   The system now works in manual mode with amplification and automatic damping of suddenly occurring undesired aircraft movements. When the switch is in the position 3, the automatic control device 28, the damping device 26, the stronger 53 and the electromagnets 63 and 111 are switched on, so that a fully automatic operation is set, the control by this Si Signals of the course control device 28 and the stabilizing signals of the damping device 26 he follows.

      <I> Mode of operation </I> In manual operation with amplification but without damping, the selector switch 69 is in position 1, as shown in FIG. 1. The electromagnets 63 and 111 are not energized and the corresponding relay slides are in a central position so that no pressurized medium acts on the locking devices 83 and 97.

   The locking device 83 thus connects to the piston 48 and the cylinder 50 of the hydraulic auxiliary servomotor with each other, so that this auxiliary servomotor is put out of operation. With these prerequisites, every movement of the control column 24 is transmitted directly to the piston rod 44 of the hydraulic auxiliary servo motor and to the control slide 30, which controls the main servo motor 16. This therefore works under the direct influence of the tax column.



  The possibility of oversteering by the pilot is small in this case. Since the slide housing 34 is firmly connected to the movable part 18 of the main servomotor and the slide part 32 is directly connected to the control column, every movement of the slide part 32 causes the cylinder 18 and thus the slide housing 34 to follow suit.



  With this as well as with the other modes of operation described below, direct manual control is possible if the hydraulic pressure fails. In this case, the control is maintained by one or more mechanical connections between the steering column and the rudder surfaces that are always present.

   The connection for d: @esen case, d. H. in manual mode without amplifier, there is either the control slide 30, in which the spool 32 has only limited freedom of movement in the cylinder 34, or the locking device 97, which regardless of whether it is in operation or not, only limited relative movement between the housing 52 this hydraulic booster and the cylinder 50 allows.

   Regardless of which of these possible connections is used, the parts that are selected for this purpose can be dimensioned so that there is only a small amount of play in the connection and thus a satisfactory control of the aircraft through the control column directly possible is.



  For manual operation with damping, i.e. when controlled by the control column 24 with superimposed correction signals from the damping signal source 26, the switch 69 is brought to position 2 so that the damping device 26, the electrical amplifier 53 and the electromagnet 63 are in operation. By energizing the electric magnet 63, the relay control slide 61 is adjusted in such a way that the pressurized medium can reach the control slide 54 of the hydraulic auxiliary servomotor.

   The electromagnets 58 and 59 are then excited by the damping device 26 via the electrical amplifier 53. The excitation of the electromagnet 63 continues to

       that the pressurized medium reaches the locking device 83 and the connection between the piston 48 and the cylinder 50 is interrupted. Since the piston 48 moves in the absence of correction signals from the damping device 26 on the control slide 54 with the cylinder 50, movements of the control column 24 are practically transmitted directly to the control slide 30 via the piston rod 44.

    When the damping device 26 is working and the movements of the control column are superimposed with correction signals, however, a relative movement occurs between the piston 48 and the cylinder 50 surrounding it. The correction signals serve to compensate for movements of the flight caused by gusts or other sudden atmospheric disturbances.



  During manual operation with damping, the electrical element 71 delivers a position-dependent feedback signal which shows the movement of the piston 48 of the hydraulic auxiliary servomotor with respect to the associated cylinder 50.

   This signal is used to complete the inner hydraulic circuit, which also includes the damping device 26, the booster 53 and the hydraulic control slide 54. The feedback for the external hydraulic circuit, which includes the main servo motor 16, is brought about by the aircraft itself, since every change in altitude causes a change in the output signal of the damping device 26.



  If the system works fully automatically, i. H. is automatically controlled by the autopilot or another source, the selector switch 69 is in position 3, so that the damping device 26, the automatic control device 28 and the electrical amplifier 53 are switched on,

      Furthermore, both electromagnets 63 and 111. The hydraulic auxiliary servomotor 42 is influenced here not only by the correction signals from the damping device 26, but also by the control signals from the automatic control device 28. The signals of the devices 26 and 28 are in the electrical amplifier 53 before the transmission to the hydraulic amplifier, i. H. mixed before transfer to the electromagnets 58 and 59.

        When the electromagnet 111 is excited, the locking means 97 are actuated by the pressure which reaches the ends of the piston 103 via the control slide 109, so that both pistons are pushed inward. In this case, whoever transferred all movements of the control surface 10 and the servo motor via the locking device directly to the control column. The pilot is thus able to follow all movements of the control surface of the aircraft, even when the system is working completely automatically.

   Since the locking means 97 exert only a very small force on the control column, the pilot can simultaneously actuate the control column and thereby make a correction to the control, whereby he only has to exert sufficient pressure on the control column, one of the locking pistons 99 or 101 to move so far that the corre sponding correction to the control slide 30 of the main servo motor 16 reaches.



  As already mentioned, a failure of the electrical system causes an automatic switch to manual operation with amplification, while a failure of the hydraulic system causes an automatic switch to fully manual operation without amplification. In any case, the pilot can also bring about the necessary changes in the way the system works, so that there is always a possibility of manual control if one of the connections described is destroyed.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Kombinierte Flugzeug-Steuereinrichtung für au tomatischen Betrieb und Handbetrieb, mit einer Vor richtung zum Dämpfen von unerwünschten, durch plötzlich auftretende atmosphärische Störungen ver ursachte Flugzeugbewegungen, welche Dämpfungs- vorrichtung bei Handbetrieb ein- oder ausgeschaltet sein kann, mit einem Hauptservomotor (16), dessen beweglicher Ausgangsteil (12, 18) mit einer Steuer fläche (10) verbunden ist, mit einem Steuerorgan (30), welches einen ersten Teil (34) aufweist, PATENT CLAIM Combined aircraft control device for automatic operation and manual operation, with a device for damping unwanted aircraft movements caused by sudden atmospheric disturbances, which damping device can be switched on or off in manual operation, with a main servo motor (16), whose movable output part (12, 18) is connected to a control surface (10), with a control member (30) which has a first part (34), welcher einen zweiten Teil (32) umgibt und relativ zu diesem beweglich ist, wobei die relative Bewegung zwischen diesen beiden Teilen (32, 34) den Hauptservomotor steuert, mit einem Hilfsservomotor (42), der ein er stes bewegliches Organ (48) aufweist, welches von einem zweiten beweglichen Organ (50) umgeben ist, mit einem von Hand zu betätigenden Steuerorgan (24, 82) und einer automatisch arbeitenden Steuer signalquelle<B>(28),</B> welche den Hilfsservomotor (42) steuern kann, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ingangsetzen des automatischen Betriebes eine erste Verriegelungsvorrichtung (97) which surrounds a second part (32) and is movable relative to this, the relative movement between these two parts (32, 34) controlling the main servo motor, with an auxiliary servo motor (42) having a first movable member (48), which is surrounded by a second movable member (50), with a manually operated control member (24, 82) and an automatically operating control signal source <B> (28), </B> which can control the auxiliary servo motor (42), characterized in that when starting automatic operation a first locking device (97) das mit dem Hand steuerorgan (24, 82) verbundene zweite bewegliche Steuerorgan (50) des Hilfsservomotors mit dem be weglichen Ausgangsteil (12, 18) des Hauptservo- motors verriegelt, dass bei der Einstellung auf Hand betrieb mit ausgeschalteter Dämpfungsvorrichtung eine zweite Verriegelungsvorrichtung (83) das erste bewegliche Organ (48) mit dem zweiten beweglichen Organ (50) the second movable control element (50) of the auxiliary servomotor, which is connected to the manual control element (24, 82), locks with the movable output part (12, 18) of the main servomotor, so that a second locking device (83 ) the first movable member (48) with the second movable member (50) des Hilfsmotors verriegelt und dass Mit tel zum Unwirksammachen beider Verriegelungsvor- richtungen bei Handbetrieb mit eingeschalteter Dämpfungsvorrichtung vorhanden sind. UNTERANSPRÜCHE 1. of the auxiliary motor is locked and that means are available for rendering both locking devices ineffective in manual operation with the damping device switched on. SUBCLAIMS 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die in der ersten Verriegelungs- vorrichtung (97) wirksamen Verriegelungskräfte der art begrenzt sind, dass durch das Handsteuerorgan (24, 82) eine zusätzliche Steuerung entgegen den ge nannten Verriegelungskräften erfolgen kann und dass während des Handbetriebes mit ausgeschalteter Dämpfungsvorrichtung das Steuerorgan (30) des Hauptservomotors unter dem ausschliesslichen Ein fluss des Handsteuerorganes (24) steht, Device according to patent claim, characterized in that the locking forces effective in the first locking device (97) are limited such that the manual control element (24, 82) can provide additional control against the locking forces mentioned and that during manual operation With the damping device switched off, the control element (30) of the main servo motor is under the exclusive influence of the manual control element (24), während sich beim Handbetrieb mit eingeschalteter Dämpfungs- vorrichtung der Handsteuerung Signale von einer Steuersignalquelle (26) überlagern. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass, wenn die Kraftquellen der Steuereinrichtung ausfallen, die beiden Verriegelungs- vorrichtungen (97, 83) wirksam werden und dadurch das Handsteuerorgan (24, 82) mit der Steuerfläche (10) ohne Verstärker verbunden wird. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 1 und Unter anspruch 2. while in manual operation with the damping device of the manual control switched on, signals from a control signal source (26) are superimposed. 2. Device according to claim, characterized in that when the power sources of the control device fail, the two locking devices (97, 83) become effective and thereby the manual control element (24, 82) is connected to the control surface (10) without an amplifier . 3. Device according to subclaim 1 and subclaim 2.
CH362323D 1956-08-30 1957-08-29 Combined aircraft control device for automatic and manual operation CH362323A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399734A (en) * 1980-07-29 1983-08-23 Jacob Kobelt Power assist device for control system

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US4399734A (en) * 1980-07-29 1983-08-23 Jacob Kobelt Power assist device for control system

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