DE1015317B

DE1015317B - Navigationseinrichtung fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1015317B
Application number: DES36409A
Authority: DE
Inventors: Hugh Brougham Sedgfield
Original assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Current assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Priority date: 1952-11-19
Filing date: 1953-11-19
Publication date: 1957-09-05
Also published as: GB772426A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Navigationseinrichtung für Flugzeuge, durch welche die Fluglage in der Lotebene (Längslage) gesteuert werden kann. Sie ist in gleicher Weise bei automatischen Steueranlagen und bei solchen Steuerungen anwendbar, bei 5 welchen der Pilot das Flugzeug nach den durch ein Anzeigegerät gelieferten Angaben steuert, wie z. B. bei den sogenannten Flugrichtungssystemen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Navigationseinrichtung derjenigen Art, bei welcher ein Regelsignal erzeugt wird, mit dessen Hilfe das Flugzeug von Hand oder selbsttätig in einer vorgeschriebenen Weise gesteuert werden kann, indem eine auf die Längsneigung ansprechende Einrichtung (z. B. ein Lotkreisel) mit einem Geber verbunden ist, durch welchen ein der Längsneigungsabweichung entsprechendes Signal erzeugt wird, welches die Abweichung der Längslage des Flugzeuges von einer Bezugslage mißt und als Regelsignal in dem Längslagekanal des automatischen Steuersystems oder als Regelsignal zur Betätigung eines Anzeigegerätes ausgenutzt wird.

Die Erfindung bezweckt eine Ausbildung einer solchen Navigationseinrichtung, durch welche die Steuerung der Längslage des Flugzeuges in besonders günstiger Weise ermöglicht wird.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Navigationseinrichtung für Flugzeuge vor, welche folgende Einrichtungen aufweist:

Eine Einrichtung zur Erzeugung eines Regelsignals, mit dessen Hilfe das Flugzeug von Hand oder selbsttätig in einer vorgeschriebenen Weise gesteuert werden kann, bestehend aus einem auf die Längslage ansprechenden Gerät, z. B. einem Lotkreisel mit einem Geber, welcher ein Signal liefert, das die Abweichung der Längslage von einer Bezugslage mißt;

eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals für den Anstellwinkel, welches sich wenigstens angenähert entsprechend den Änderungen des Anstellwinkels des Flugzeuges ändert;

eine Einrichtung, welche von dem Anstellwinkelsignal beeinflußt wird, um das Längslage-Abweichungssignal zu verändern, wobei dieses veränderte Signal das Regelsignal bildet.

Das Anstellwinkelsignal erhält man zweckmäßig durch eine Anordnung mit einer auf die Fluggeschwindigkeit (gegen Luft) ansprechenden Einrichtung, deren Ausgangssignal wenigstens angenähert umgekehrt proportional ist zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit und der Dichte der umgebenden Luft und welches direkt proportional ist zu dem Gewicht des Flugzeuges.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für solche Anwendungen, bei denen das Flugzeug von Hand oder Navigations einrichtung für Flugzeuge

Anmelder:

The Sperry Gyroscope Company Limited, Brentford, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 19. November 1952 und 29. Januar 1953

Hugh Brougham Sedgfield,

Oakfi'eld, Hampton, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

automatisch nach einer Bahn gesteuert werden soll, die mit der Horizontalen einen konstanten Winkel bildet, d. h. so daß der Höhenwinkel der Flugbahn konstant bleibt. Zu diesem Zweck wird ein Handregler vorgesehen, um die Bezugslage, gegen welche die Längslageabweicrmng des Flugzeuges gemessen wird, um einen Betrag zu verstellen, welcher dem gewünschten Höhenwinkel entspricht, so daß ein zusammengesetztes Signal geliefert wird, das von der Längslageabweichung gegen die Bezugslage und von dem Anstellwinkel des Flugzeuges abhängt. Wenn also das zusammengesetzte Signal dem Längslagekanal des automatischen Steuersystems zur Höhenrudereinstellung oder dem Anzeigegerät zugeführt wird, kann das Flugzeug so gesteuert werden, daß seine Flugbahn den durch den Handregler eingestellten Höhenwinkel beibehält.

Die Erfindung ist ferner vorteilhaft, wenn ein Flugzeug automatisch oder von Hand auf einer bestimmten Höhe gesteuert werden soll. Zu diesem Zweck wird ein Höhenabweichungssignal, welches einem auf die Höhe ansprechenden Gerät entnommen wird, ebenfalls in den die Längslage regelnden Kanal des automatischen Steuersystems oder in den das Anzeigegerät enthaltende» Kanal eingeführt, so daß das Flugzeug auch bei Einwirkung einer andauernden Störung auf konstanter Höhe gesteuert werden kann, da das Anstellwinkelsignal selbsttätig die zur Einhaltung der konstanten Höhe erforderliche Fluglageänderung bewirkt oder die Ausführung dieser Änderung von Hand veranlaßt.

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Da das Anstellwinkelsignal von dem Flugzeuggewicht abhängt und dieses sich während des Fluges merklich ändern kann, z. B. wenn der von dem Flugzeug mitgeführte Treibstoff einen erheblichen Anteil des Gesamtgewichtes auemacht, kann eis zweckmäßig sein, eine Einrichtung vorzusehen, um das Regelsignal selbsttätig entsprechend der Änderung des Flugzeuggewichts zu verändern. In anderen Fällen kann es genügen, eine Regelgröße zu benutzen, die in das System von Hand eingeführt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltungsschema eines Servosystems, bei welchem der Höhenwinkel der Flugbahn mittels des Höhenruders nach der Einstellung eines für den Pilot vorgesehenen Regelgerätes geregelt wird,

Fig. 2 eine Ausführung eines in der Anlage nach Fig. 1 verwendbaren Gerätes für die Geschwindigkeitsmessung,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung bei einer Flugnavigationseinrichtung.

Das Servosystem nach Fig. 1 ist eine Abwandlung des in der deutschen Patentschrift 906 299 beschriebenen und eingehend erläuterten Systems. Das für den Pilot vorgesehene Regelgerät, welches die primäre, den gewünschten Höhenwinkel der Flugbahn wiedergebende Steuergröße erzeugt, umfaßt den von Hand zu betätigenden Regler 18. Dieser Regler verändert die Einstellung eines zwischen die aus einer Gleichstromquelle gespeisten Speiseleitungen 7 und 8 eingeschalteten. Spannungsteilers P₁, so daß die an seinem Gleitkontakt abgenommene Spannung von der Einstellung des Reglers abhängt. Der Gleitkontakt ist über einen hohen Widerstand R₁ zu der spannungsführenden Eingangsklemme 11 eines hochverstärkenden Gleichstromverstärkers 1 geführt, wobei dieser gegen »Abtrieb« durch eine in dem deutschen Patent 826 599 näher beschriebene Schaltung stabilisiert ist.

Die geerdete Eingangsklemme 12 dieses Verstärkers ist mit dem Mittelabgriff eines festen Spannungsteilers P₄ verbunden, der zwischen den Gleichstromspeiseleitungen 7, 8 liegt, so daß die der Klemme 11 zugeführte Spannung gegen die Klemme 12 entweder positiv oder negativ sein kann.

Ein zweiter zwischen die Gleichstromleitungen 7, 8 geschalteter einstellbarer Spannungsteiler P₂ wird durch eine Achse 15 betätigt, die mit einem (nicht dargestellten) Kreisellot verbunden ist, so daß die Einstellung des Spannungsteilers P₂ gemäß der Längsneigung des Flugzeuges geändert wird und die Spannung an seinem Gleitkontakt ein Maß für die Längsneigung des Flugzeuges darstellt. Der Gleitkontakt ist über einen hochohmigen Widerstand R, mit der Eingangsklemme 11 des Verstärkers 1 verbunden.

Ein dritter Spannungsteiler P₆ ist in Reihe mit einem Widerstand R₇ zwischen die Gleichstromleitungen 7, 8 geschaltet. Dieser Spannungsteiler P₆ wird durch eine Achse 5 betätigt, die mit einem die Fluggeschwindigkeit messenden Gerät 30, wie es z. B. unten an Hand der Fig. 2 beschrieben wird, verbunden ist. Das Gerät 30 kann nach irgendeiner bekannten Bauart ausgebildet sein und verstellt eine Achse in der Weise, daß ihre Winkelstellung proportional ist zu dem dynamischen Druck, d. h. zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit mit der Dichte der umgebenden Luft. Ein Gerät dieser Art wird an Hand der Fig. 2 unten näher erläutert. Der Spannungsteiler P₆ ist so ausgebildet, daß die Spannung an seinem Gleitkontakt wenigstens annähernd umgekehrt proportional zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit und der Dichte der umgebenden Luft ist. Der Gleitkontakt ist mit dem einen Ende der Wicklung eines einstellbaren Spannungsteilers P₇ verbunden, deren anderes Ende über einen Widerstand R_s an den Verbindungspunkt zwischen Span^ nungsteiler P₆ und Widerstand R₇ geführt ist.

Der einstellbare Spannungsteiler P₇ wird durch eine

ίο Achse 3 betätigt, die ihrerseits nach dem Flugzeuggewicht eingestellt wird. Diese Achse kann entsprechend dem Flugzeuggewicht von Hand eingestellt werden, sie kann jedoch auch, wenigstens teilweise in Abhängigkeit von der Brennstoffmenge in den Flugzeugtanks betätigt werden, so daß sie fortlaufend nachgestellt wird, wenn das Flugzeuggewicht entsprechend dem Brennstoffverbrauch während des Fluges abnimmt.
Der Gleitkontakt des Spannungsteilers P₇ ist über einen hochohmigen Widerstand R₉ an die Eingangsklemme 11 des Verstärkers 1 geführt, so daß der dem Verstärkereingang über den Widerstand R₉ zugeführte Teilstrom direkt proportional zu dem durch die Einstellung der Achse 3 wiedergegebenen Flugzeuggewicht und umgekehrt proportional zu dem durch die Einstellung der Achse 5 wiedergegebenen Produkt der Fluggeschwindigkeit mit der Dichte der umgebenden Luft ist.

Die bisher erwähnten drei Eingangsgrößen des Verstärkers 1 stellen die primären Steuergrößen des Systems dar und haben solche Richtung, daß sie zusammen die Eingangsgröße Null ergeben, wenn der tatsächliche Höhenwinkel der Flugbahn, wie er sich durch die Abweichung zwischen der den Längsneigungswinkel des Flugzeuges darstellenden Regelgröße und der den Quotient des Flugzeuggewichtes und das Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit mit der Dichte der umgebenden Luft darstellenden Regelgröße ergibt, gleich ist dem Einstellhöhenwinkel der Flugbahn, wie er durch die Einstellung des primären Regelgerätes 18 dargestellt wird.

Die Ausgangsklemmen 13,14 des Verstärkers 1 sind an die Steuerwicklung einer elektromagnetischen Kupplung 20 angeschlossen, deren Antriebsteil ständig durch einen (nicht dargestellten) elektrischen Motor angetrieben wird, während ihr Abtriebsteil über die Welle 6 das Ventil 22 eines hydraulischen Motors 23 betätigt, wie dies in der britischen Patentschrift 690 982 näher beschrieben ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß der hydraulische Motor 23 eine Achse 16 mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt, welche etwa dem der elektromagnetischen Kupplung 20 zugeführten Strom proportional ist, während die Drehungsrichtung der Achse der Stromrichtung entspricht. Die Achse 16 betätigt das Höhenruder 17 in solcher Richtung, daß die Fluglage eine Änderung in einer Richtung erfährt, in welcher die gesamte Eingangsgröße am Verstärker 1 auf Null herabgesetzt wird.

Dem Eingang des Verstärkers 1 wird eine Anzahl von sekundären Regelgliedern zugeführt, um Unstabilität und Überregelung zu verhindern. Ein solches sekundäres Regelglied wird durch einen von der Achse 6 betätigten Spannungsteiler P₃ geliefert. Dieser Spannungsteiler liegt zwischen den Gleichstromspeiseleitungen 7, 8, und die Anordnung ist so eingestellt, daß in der normalen Stellung des abgehenden Kupplungsgliedes bei geschlossenem Ventil 22 der verstellbare Abgriff auf Mitte des Spannungsteilers und somit auf Erdpotential eingestellt ist. Sobald das ab-

gehende Kupplungsglied sich aus seiner normalen Stellung verschiebt, wird der verstellbare Abgriff auf ein Potential gebracht, welches nach Größe und Richtung die Verschiebung des abgehenden Kupplungsgliedes mißt. Diese Spannung wird der Eingangsklemme 11 des Verstärkers 1 über einen Widerstand R₃ und einen Kondensator C₂ zugeführt, so daß der bei Verschiebung des Kupplungsgliedes dem Verstärkereingang zugeführte Teilstrom anfänglich proportional zu dieser Verschiebung ist, aber mit einer Zeitkonstante abklingt, die von den Werten des Widerstandes R₃ und des Kondensators C₂ abhängt.

Ein weiteres sekundäres Regelglied wird durch den Spannungsteiler P₅ geliefert, welcher durch die Verschiebung des Höhenruders 17 betätigt wird.

Eine Spannung, welche etwa ein Maß für die Verschiebungsgeschwindigkeit des Höhenruders ist, wird den Eingangsklemmen des Verstärkers zugeführt, indem der verstellbare Abgriff dieses Spannungsteilers über einen Kondensator C₄ und einen Widerstand R_a mit der Eingangsklemme 11 des Verstärkers verbunden ist.

Es können weitere Regelglieder an den Eingangsklemmen des Verstärkers 1 in der Weise zugeführt werden, daß jedes Signal von der Einstellung des es erzeugenden Spannungsteilers und der Impedanz der Verbindung zwischen diesem Spannungsteiler und den Eingangsklemmen des Verstärkers, aber nicht von der Einstellung irgendeines anderen Spannungsteilers oder von den Impedanzen einer anderen Verbindungsleitung abhängig ist. Zu diesem Zweck kann eine Rückkopplungsverbindung von der Klemme 10 des Verstärkers 1 über den Kondensator C₃ und den Widerstand R^ an die Eingangsklemme 11 geführt werden, so daß die Eingangsimpedanz des Verstärkers nach Art der in der deutschen Patentanmeldung ρ 1634VIIIb/21c beschriebenen Anordnung herabgesetzt wird.

Ein Beispiel eines Gerätes, welches eine Winkeldrehung der Achse 5 proportional zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit mit der Dichte der umgebenden Luft bewirkt, ist in Fig. 2 wiedergegeben. Das eine Ende eines Faltenbalges 40 ist auf einer Grundplatte 41 befestigt, durch welche das Innere des Balges an eine Rohrleitung 56, in welcher der Druck eines Pitotrohres herrscht, angeschlossen ist. Die Außenfläche des Balges ist dem Druck in einem statischen Rohr unterworfen, und der Balg ist so ausgebildet, daß seine Ausdehnung etwa proportional zu dem Unterschied der in dem Pitotrohr und dem statischen Rohr herrschenden Drücke ist. Die Verschiebung des Balgendes 42 gegen die Grundplatte 41 ist etwa proportional zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit mit der Dichte der umgebenden Luft. Ein die Kontakte 45 tragender Arm 44 ist an dem Balgende 42 an der von der Leitung 56 entfernten Seite befestigt. Die Kontakte 45 arbeiten mit Kontakten 46, 47 zusammen, die an einem mit der Zahnstange 50 verbundenen Isolierstück 48 angebracht sind. Die Zahnstange 50 ist in Führungen gelagert, so daß sie sich gegen die Grundplatte 41 auf und ab verschieben kann, indem sie durch einen Motor 54 über Zahnräder 51, 52, 53 angetrieben wird. Der Motor wird durch die Kontakte 45, 46 und 47 gesteuert, und zwar dreht er sich, wenn die Kontakte 45 und 46 sich schließen, in solcher Richtung, daß diese Kontakte geöffnet werden, während er sich beim Schließen der Kontakte 45 und 47 in entgegengesetzter Richtung dreht. Der Motor arbeitet somit ständig so, daß beide Kontaktpaare geöffnet bleiben, und die Zahnstange 50 folgt jeder Bewegung des Balgendes 42. Die Bewegungen der Zahnstange werden durch ein Ritzel 55 in eine Drehbewegung der Achse 5 übergeführt. Aus zeichnerischen Gründen wurden die Kontakte 46, 47 mit einem viel größeren Abstand dargestellt, als sie in Wirklichkeit haben.

In Anwendung bei einer Flugnavigationseinrichtung- wird bei der Ausführungsform nach Fig. 3 der waagerechte Zeiger 104 eines Anzeigegerätes 103

ίο (mit Nullpunkt in der Mitte) in Übereinstimmung mit einer Steuergröße betätigt, welche aus mehreren von verschiedenen Regelgeräten gelieferten Teilregelgrößen zusammengesetzt wird. Dies geschieht in solcher Weise, daß der Zeiger in seiner Nullstellung oder waagerechten Lage steht, wenn das Flugzeug in einer vorgegebenen. Ebene fliegt oder wenn der Pilot die erforderlichen Maßnahmen getroffen hat, um das Flugzeug in diese vorbestimmte Ebene steigen oder gleiten zu lassen. Der Zeiger 105 wird in Überein-Stimmung mit einer durch weitere (nicht dargestellte) Regelgeräte gelieferten Steuergröße in der Weise betätigt, daß dieser Zeiger die Abweichung von einer Ebene anzeigt, welche senkrecht zu der vorbestimmten Ebene, von welcher die Abweichung durch den Zeiger 104 angezeigt wird, steht.

Die beschriebene Anordnung ist der in der britischen Patentschrift 690 985 beschriebenen ähnlich, und es können, wie ersichtlich, mehrere verschiedene Regelgeräte angeschlossen werden, um die Regelgrößen für das Anzeigegerät 103 zu liefern. Bei der Anordnung .nach Fig. 3 sind die den Zeiger 104 betätigenden Regelgeräte ein Kreisellot 108, ein auf die Fluggeschwindigkeit ansprechendes Gerät 123 und gegebenenfalls ein Höhenmeßgerät 118. Das Kreisellot 108 ist mit einem Längsneigungsgeber ausgerüstet, welcher aus einem Rotor 109 und einem Stator 110 besteht und einen Selsynübertrager betätigt. Der Stator

110 ist an den Stator 111 eines Selsynempfängers angeschlossen, der einen Rotor 112 aufweist. Der Rotor 109 wird aus einer Wechselstromquelle mit 400 Hz gespeist und. gegen den Stator durch den Lotkreisel 108 verstellt. Der Rotor 112 wird gegen den Stator

111 mittels eines Knopfes 113 von Hand in Übereinstimmung mit dem gewünschten Höhenwinkel der Flugbahn eingestellt. Die Ausgangsspannung des Rotors 112 wird einem Potentiometer 114 zugeführt, dessen Schleifkontakt an die Eingangsklemme 115 eines Mischverstärkers 101 angeschlossen ist. Der Mischverstärker 101 kann nach irgendeiner bekannten Bauart ausgebildet sein, die sich für den Empfang von mehreren Eingangswechselspannungen und zur Erzeugung einer Ausgangswechselspannung eignet, deren Augenblickswert jederzeit proportional zu der algebraischen Summe der Augenblickswerte dieser Eingangsgrößen ist. Das der Klemme 115 zugeführte Signal ist eine Wechselspannung von 400 Hz, die nach Amplitude und Phasenrichtung von Größe und Richtung des Unterschiedes zwischen dem durch den Knopf 113 eingestellten Höhenwinkel der Flugbahn und dem durch den Lotkreisel 108 angezeigten Längsneigungswinkel des Flugzeuges abhängt.

Eine weitere Eingangsgröße wird dem Verstärker 101 durch ein auf die Fluggeschwindigkeit ansprechendes Gerät 123 zugeführt. Dieses Gerät enthält einen Faltenbalg 131, der mit seinem einen Ende an dem luftdichten Gehäuse des Gerätes befestigt ist, während er an seinem anderen Ende eine Achse trägt, die das bewegliche Element oder den Anker eines Signalgenerators 124 verstellt. Dieser kann nach der Bauart mit Ε-Kern ausgebildet werden, wie sie bei-

spielsweise in der deutschen Patentschrift 919 864 beschrieben ist. Der Innenraum des Balges 131 ist dem Druck eines Pitotrohres ausgesetzt, mit welchem er durch die Rohrleitung 128 verbunden ist. Die Außenseite des Balges unterliegt dem Druck eines statischen Rohres, an welches der Innenraum des Gehäuses über eine Rohrleitung 129 angeschlossen ist. Der Balg 131 ist so ausgebildet, daß seine Ausdehnung etwa proportional zu dem Unterschied der Drücke in dem Pitotrohr und dem statischen Rohr ist, und somit verläuft die Verschiebung des beweglichen Elementes oder Ankers des Signalgenerators 124 etwa proportional zu dem Quadrat der Fluggeschwindigkeit und der Dichte der umgebenden Luft. Der Signalgenerator 124 ist an eine Wechselstromquelle 127 angeschlossen und so angeordnet, daß an der Klemme 132 ein Wechselstromsignal erzeugt wird, welches nach Amplitude und Phasenrichtung von der Stellung des beweglichen Elementes oder Ankers abhängt und wenigstens angenähert umgekehrt proportional ist zu dem Produkt des Quadrates der Fluggeschwindigkeit und der Dichte der umgebenden Luft. Diese Ausgangsspannung wird über ein Potentiometer 126 der Eingangsklemme 125 eines Verstärkers 101 zugeführt. Das Potentiometer 126 kann entweder von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von dem gesamten Flugzeuggewicht geregelt werden.

Die Stellung des festen Teiles des Signalgenerators

124 in bezug auf das Gehäuse kann durch einen Knopf 132 verändert werden, welcher eine Gewindespindel 133 verstellt und so eingestellt wird, daß, wenn der Knopf 113 auf Null steht und das Flugzeug mit konstanter Höhe fliegt, die Eingangsspannung an der Klemme

125 die gleiche Amplitude und die entgegengesetzte Phasenrichtung wie das an der Klemme 115 durch den Lotkreisel 108 zugeführte Signal hat. Weitere Einstellungen werden an den Potentiometern 114 und 126 vorgenommen, so daß bei jeder Geschwindigkeit das Signal an der Klemme 115 gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phasenrichtung wie das Signal an der Klemme 125 hat, wenn der jeweilige Höhenwinkel der Flugbahn gleich dem durch Knopf 113 eingestellten Winkel ist.

Die Ausgangsgröße des Mischverstärkers 101 wird einem phasenrichtungsabhängigen Gleichrichter 102 zugeführt, welcher eine Ausgangsgröße in Form einer Spannung liefert, die nach Größe und Polarität von der algebraischen Summe der verschiedenen, dem Mischverstärker 101 zugeführten Steuergrößen abhängt. Der Ausgang des phasenrichtungsabhängigen Verstärkers 102 führt zu der einen Meßwerkwicklung 106 eines Kreuzzeigeranzeigegerätes 103 (mit Nullpunkt in der Mitte), so daß der Zeiger 104 sich in seiner Nullstellung oder waagerechten Lage befindet, wenn die algebraische Summe der an den Eingangsklemmen des Mischverstärkers 101 zugeführten Regelgrößen Null ist, wodurch angezeigt wird, daß das Flugzeug der gewünschten Bahn folgt.

Unter gewissen Verhältnissen kann es wünschenswert sein, den Zeiger 104 des Anzeigegerätes 103 (mit Nullpunkt in. der Mitte) in Abhängigkeit von der Abweichung des Flugzeuges von einer bestimmten Höhe, zusätzlich zu den bereits erwähnten Regelgliedern, zu betätigen. Wenn eine derartige Regelung erforderlich ist, wird der Schalter 130 geschlossen, um die Eingangsklemme 117 des Verstärkers 101 an den Schleifkontakt eines Potentiometers 121 anzuschließen. Dieses Potentiometer ist zwischen die Ausgangsklemmen eines Signalgenerators 119 geschaltet, welches im wesentlichen dem Signalgenerator 124 entsprechen kann. Das bewegliche Element oder der Anker an diesem Signalgenerator wird über ein (nicht dargestelltes) Kupplungsglied betätigt, welches nur bei geschlossenem Schalter 130 durch eine Achse angetrieben wird, die an einem Ende des Balges 120 angebracht ist, dessen anderes Ende an dem Gerätegehäuse befestigt ist. Die Außenseite des Balges 120 ist mittels einer Rohrleitung 141 dem Druck der umgebenden Luft ausgesetzt, wobei der Balg so ausgebildet ist, daß die Verschiebung seines freien Endes von der Flughöhe abhängt. Bei geöffnetem Schalter 130 wird das bewegliche Element (Anker) des Signalgenerators 119 durch (nicht dargestellte) schwache Federn auf Mitte gestellt, so daß die Ausgangsspannung des Generators Null ist. Bei geschlossenem Schalter 130 wird der Anker durch jede Änderung der Flughöhe aus der Mittellage entfernt, so daß an der Klemme 117 ein Signal zugeführt wird, welches von der Abweichung des Flugzeuges von der bei geschlossenem Schalter 130 eingehaltenen Höhe abhängt.

Wenn der Pilot mit konstanter Höhe fliegen will, stellt er den Knopf 113 auf den Längsneigungswinkel Null und schließt den Schalter 130. Sobald das Flugzeug von der vorbestimmten Höhe abweicht, wird an der Klemme 117 ein von Richtung und Größe dieser Abweichung abhängiges Signal zugeführt, und die Summe der beiden an den Klemmen 115 und 125 zugeführten Signale stellen, da der Knopf 113 auf Null eingestellt ist, den Höhenwinkel der Flugbahn dar. Dieser Winkel kann als erste Zeitableitung des an der Klemme 117 zugeführten Höhenabweichungssignals angesehen werden, so daß der Zeiger 104 in Abhängigkeit von der Summe des Fehlersignals und der ersten Zeitableitung dieses Fehlersignals betätigt wird. Es läßt sich zeigen, daß, wenn ein Flugzeug in Abhängigkeit von einer derartigen Summengröße gesteuert wird, eine besonders sanfte Rückkehr in die Bahn, deren Verlassen das Fehlersignal anzeigt, erzielt werden kann. Wenn also das Flugzeug in Abhängigkeit von der Anzeige des Zeigers 104 gesteuert wird, kehrt es sanft auf die gewünschte Höhe zurück.

Wenn der Pilot eine Höhenänderung vornehmen will, öffnet er den Schalter 130 und stellt den Knopf 113 auf den gewünschten Höhenwinkel der Flugbahn. Steuert er dann das Flugzeug in Abhängigkeit von den Angaben des Zeigers 104, so wird er die Längsneigung des Flugzeuges ändern, bis die Summe der den Klemmen 115 und 125 zugeführten Teilsignale Null ist, d. h. bis der tatsächliche Winkel der Flugbahn gleich dem durch den Knopf 113 eingestellten Winkel ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Navigationseinrichtung für Flugzeuge, bei welcher ein Regelsignal erzeugt wird, mit dessen Hilfe das Flugzeug von Hand oder selbsttätig in einer vorgeschriebenen Weise gesteuert werden kann, gekennzeichnet durch ein auf die Längslage ansprechendes Gerät, z. B. einen Lotkreisel, mit einem Geber (P₂ in Fig. 1 oder 109 bis 112 in Fig. 3) zur Erzeugung eines Längslagesignal·:, welches die Abweichung der Längsfluglage von einer Bezugslage mißt, ferner durch eine Einrichtung (3, 30, 5, P₆, P₇ oder 123 bis 126) zur Erzeugung eines Anstellwinkelsignals, welches sich wenigstens angenähert entsprechend den Änderungen des Anstellwinkels des Flugzeuges ändert, und durch eine Einrichtung (1 oder 101), welche das Anstellwinkelsignal ausnutzt, um das Längs-

lage-Abweichungssignal zu verändern., wobei dieses veränderte Signal das Regelsignal bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf die Bahnabweichung ansprechendes Gerät (118 in Fig. 3), welches ein Abweichungssignal liefert, das die vertikale Abweichung des Flugzeuges von einer vorgegebenen Flugbahn mißt, und durch eine Einrichtung (101 in Fig. 3), welche dieses Abweichungssignal ausnutzt, um das Längslage-Abweichungssignal zu verändern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf die Höhenabweichung ansprechendes Gerät (118) zur Erzeugung eines Signals, welches die lotrechte Abweichung des Flugzeuges von einer Sollhöhe mißt, und eine Einrichtung (101), welche dieses Höhenabweichungssignal ausnutzt, um das Längslage-Abweichungssignal zu verändern.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Handregler (113), durch welchen der Geber so eingestellt werden kann, daß die Bezugslage geändert wird, um ein zusammengesetztes Signal zu liefern, welches von dar Längslageabweichung gegen die Bezugslage und von dem Anstellwinkel des Flugzeuges abhängt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Handregler (18), durch welchen die Erzeugung eines gewünschten Regelsignals eingestellt werden kann, und durch eine Einrichtung (101), welche das so erzeugte Signal ausnutzt, um das Längslage-Abweichungssignal zu verändern und dadurch ein zusammengesetztes Regelsignal zu liefern, welches von der Längslageabweichung des Flugzeuges, von seinem Anstellwinkel und von der Einstellung des Handreglers abhängt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein auf die Fluggeschwindigkeit ansprechendes Gerät (30 oder 131) zur Erzeugung eines Signals, welches von der Fluggeschwindigkeit abhängt, und durch eine Einrichtung (P₆ oder 124), welche von diesem Signal ein weiteres Signal ableitet, das wenigstens angenähert den Änderungen des Anstellwinkels des Flugzeuges folgt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung mit einem auf die Fluggeschwindigkeit ansprechenden Gerät (30 oder 131) zur Erzeugung eines Signals, welches wenigstens angenähert umgekehrt proportional zu dem Produkt der Fluggeschwindigkeit und der Luftdichte ist und als Signal dient, welches den Änderungen des Anstellwinkels des Flugzeuges folgt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3 oder 126) zur Erzeugung eines Signals, welches wenigstens angenähert direkt proportional zu dem Gewicht des Flugzeuges ist, durch eine Einrichtung mit einem auf die Fluggeschwindigkeit ansprechenden! Gerät (30 oder 131) zur Erzeugung eines Signals, welches wenigstens angenähert umgekehrt proportional zu dem Produkt der Fluggeschwindigkeit und Luftdichte ist, und durch eine Einrichtung (P₁), um aus diesen Signalen ein resultierendes Signal abzuleiten, welches etwa dem Produkt dieser beiden Signale gleichkommt und als Signal dient, welches den Änderungen des Anstellwinkels des Flugzeuges folgt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Servosystem (20, 22, 23) für die selbsttätige Regelung der Längslage des Flugzeuges und durch eine Einrichtung, welche das Regelsignal diesem Servosystem zuführt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Anzeigegerät (104) und durch eine Einrichtung, welche das Regelsignal diesem Anzeigegerät zuführt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Fluggeschwindigkeit ansprechende Gerät (30 oder 131) ein auf Druckdifferenzen ansprechendes Gerät ist, welches eine dem dynamischen Luftdruck entsprechende Meßgröße liefert.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen elektronischen Verstärker (1 oder 101), an dessen Eingang die von den verschiedenen Geräten gelieferten Signale zugeführt werden, so daß an seinem Ausgang das Regelsignal abgegeben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 950 261, 950 263.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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