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.