DE102009060563A1 - Control device for transversely guiding aircraft, has control unit controlling vehicle by adjusting deceleration forces based on control angle and control direction of vehicle by deceleration device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Querführung eines Fahrzeuges umfassend an einem Fahrzeug angeordnete Räder, die seitlich von der Längsachse des Fahrzeuges beabstandet angeordnet sind, und eine mit den Rädern zusammenwirkende Verzögerungsvorrichtung, die zum Verzögern der Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder durch Beaufschlagen von Verzögerungskräften derart eingerichtet ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.The invention relates to a control device for the transverse guidance of a vehicle comprising wheels arranged on a vehicle, which are arranged laterally spaced from the longitudinal axis of the vehicle, and a deceleration device interacting with the wheels, which is set up to delay the rotational speed of the wheels by applying deceleration forces such that that the vehicle speed is reduced.
Flugzeuge sind für die Fortbewegung in der Luft konzipiert, das heißt, dass ihr Aufbau hinsichtlich des Mediums Luft optimiert ist. Dennoch weisen auch Flugzeuge konstruktive Mittel auf, mit denen sie sich am Boden fortbewegen können, was als Fahrwerk bezeichnet wird. Ein Fahrwerk besteht dabei in der Regel aus dem sogenannten Federbein, das an seinem oberen Ende an dem Flugzeug angeordnet und an dem unteren Ende entsprechende Fahrwerksräder aufweist, die für den Bodenkontakt des Flugzeuges zuständig sind. Insbesondere das Hauptfahrwerk eines großen Fracht- oder Passagierflugzeuges weist in der Regel eine Bremsanlage auf, mit der die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder verringert werden soll, um so das gesamte Flugzeug abzubremsen.Aircraft are designed for locomotion in the air, which means that their structure is optimized with regard to the medium of air. Nevertheless, aircraft also have constructive means to move on the ground, which is known as landing gear. A chassis is usually made of the so-called strut, which is arranged at its upper end to the aircraft and at the lower end corresponding suspension wheels, which are responsible for the ground contact of the aircraft. In particular, the main landing gear of a large cargo or passenger aircraft usually has a brake system with which the rotational speed of the wheels should be reduced, so as to brake the entire aircraft.
Die Steuerung eines Flugzeuges in der Luft erfolgt grundsätzlich über die Seiten oder Höhenruder, bei deren Verstellung aufgrund des Luftwiderstandes ein entsprechender Druck auf das Flugzeug ausgeübt wird, der dann zur Lageänderung des Flugzeuges führt. Dabei ist es notwendig, dass das Flugzeug ähnderung des Flugzeuges führt. Dabei ist es notwendig, dass das Flugzeug ähnlich wie ein Schiff, eine entsprechende Geschwindigkeit aufweisen muss, damit die Rudereinstellung auch entsprechend wirkt. Ist die Geschwindigkeit zu niedrig, reicht der an den Höhen- oder Seitenrudern anliegende Staudruck nicht aus, um eine Richtungsänderung herbeizuführen. Gerade in der Landephase beziehungsweise Startphase des Flugzeuges, bei denen das Flugzeug noch relativ geringe Geschwindigkeiten aufweist, kann es beispielsweise bei Ausfall eines Triebwerkes dazu führen, dass die Staudrücke an den Rudern nicht ausreichen, um das Flugzeug sicher zu lenken. Zwar weisen große Fracht- und Passagierflugzeuge ein lenkbares Bugfahrwerk auf, das jedoch aufgrund der hohen auf das Bugfahrwerk einwirkenden Kräfte bei Geschwindigkeiten, wie sie beim Starten und Landen eines Flugzeuges auftreten, nicht zur Führung des Flugzeuges geeignet ist. Vorteilhaft wäre, wenn Bugfahrwerke leichter gebaut werden könnten. Dies erfordert jedoch eine Reduzierung der erforderlichen Steuerkräfte, z. B. bei asymmetrischen Abbremsen der Hauptfahrwerke.The control of an aircraft in the air takes place basically via the sides or elevator, in the adjustment of which due to the air resistance, a corresponding pressure is exerted on the aircraft, which then leads to a change in position of the aircraft. It is necessary that the aircraft is similar to the aircraft. It is necessary that the aircraft, like a ship, must have a corresponding speed, so that the rudder setting also acts accordingly. If the speed is too low, the dynamic pressure applied to the elevators or rudders will not be enough to change the direction. Especially in the landing phase or start-up phase of the aircraft, in which the aircraft still has relatively low speeds, it may, for example in case of failure of an engine cause the ram pressure on the rudders are not sufficient to steer the aircraft safely. Although large cargo and passenger aircraft have a steerable nose landing gear, but due to the high forces acting on the nose gear forces at speeds that occur when starting and landing an aircraft, not suitable for guiding the aircraft. It would be advantageous if nose landing gears could be built more easily. However, this requires a reduction of the required control forces, z. B. in asymmetric braking the main landing gear.
Aber auch bei Landfahrzeugen, wie Pkws oder Lkws, kann die Steuerbarkeit dieser Fahrzeuge aufgrund schlechter Eigenschaften des Bodenbelages, beispielsweise wetterbedingt, eingeschränkt sein, so dass hier nicht selten ein Sicherheitsrisiko vorliegt.But even with land vehicles, such as cars or trucks, the controllability of these vehicles due to poor properties of the flooring, for example due to weather conditions, be limited, so that there is often a security risk.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Steuerbarkeit eines Fahrzeuges auch bei Ausfall der primären Steuermittel sichergestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a device with which the controllability of a vehicle can be ensured even in case of failure of the primary control means.
Die Aufgabe wird mit der Steuervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine mit der Verzögerungsvorrichtung verbundene Steuereinheit aufweist, die mittels der Verzögerungsvorrichtung zur Steuerung des Fahrzeuges durch Einstellen der Verzögerungskräfte in Abhängigkeit einer Steuerrichtung des Fahrzeuges eingerichtet ist.The object is achieved with the control device of the aforementioned type according to the invention that the device has a control unit connected to the delay device, which is set by means of the deceleration device for controlling the vehicle by adjusting the deceleration forces in response to a control direction of the vehicle.
Mit dieser Vorrichtung ist es somit möglich, an dem Fahrzeug zusätzliche Giermomente zu erzeugen, die, kontrolliert durch das entsprechende Einstellen der Verzögerungskräfte, zur Querführung des Fahrzeuges verwendet werden können. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass die Räder eines Fahrzeuges, die von der Längsachse des Fahrzeuges seitlich beabstandet angeordnet sind, mit einer Verzögerungsvorrichtung, zum Beispiel einer Bremsanlage, derart zusammenwirken, dass durch Beaufschlagen einer Verzögerungskraft die kinetische Energie der Räder reduziert wird, das heißt die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder wird abgebremst und somit letztlich auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Diese Verzögerungsvorrichtung ist des Weiteren mit einer Steuereinheit verbunden, die zum Ansteuern der Verzögerungsvorrichtung eingerichtet ist und somit Steuerbefehle an die Verzögerungsvorrichtung derart übertragen kann, dass die entsprechenden Verzögerungskräfte, die zwecks Abbremsung auf die Räder wirken sollen, eingestellt werden können. Dabei ist die Steuereinheit der Vorrichtung derart eingerichtet, dass sie die Verzögerungskräfte in Abhängigkeit einer Steuerrichtung des Fahrzeuges einstellt, so dass aufgrund eines unsymmetrischen Anbremsens der Räder ein Giermoment in Richtung der Steuerrichtung erzeugt wird, das dann letztendlich zur Querführung des Fahrzeuges genutzt wird.With this device, it is thus possible to generate additional yawing moments on the vehicle which, controlled by the corresponding setting of the deceleration forces, can be used for the transverse guidance of the vehicle. For this purpose, the invention proposes that the wheels of a vehicle, which are arranged laterally spaced from the longitudinal axis of the vehicle, with a deceleration device, such as a brake system, cooperate such that by applying a deceleration force, the kinetic energy of the wheels is reduced, that is The speed of rotation of the wheels is slowed down and thus ultimately the speed of the vehicle. This deceleration device is furthermore connected to a control unit which is set up to drive the deceleration device and thus can transmit control commands to the deceleration device in such a way that the corresponding deceleration forces that are to act on the wheels for deceleration can be set. In this case, the control unit of the device is set up such that it adjusts the deceleration forces as a function of a control direction of the vehicle, so that due to an asymmetrical braking of the wheels a yawing moment is generated in the direction of the control direction, which is then ultimately used for the transverse guidance of the vehicle.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verzögerungsvorrichtung zum Beaufschlagen von jeweils individuellen Verzögerungskräften an die jeweiligen Räder eingerichtet ist, das heißt, dass jedem mit der Verzögerungsvorrichtung zusammenwirkenden Rad eine von den anderen Rädern unabhängige Verzögerungskraft beaufschlagt werden kann. Somit kann jedes Rad individuell mit einer auf die Querführung des Fahrzeuges abgestimmte Verzögerungskraft beaufschlagt werden.It is particularly advantageous if the deceleration device is set up to apply individual deceleration forces to the respective wheels, that is, each deceleration device interacting with the deceleration device can be acted upon by a deceleration force independent of the other wheels. Thus, each wheel can be acted upon individually with a tuned to the lateral guidance of the vehicle deceleration force.
Dabei ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn die Räder, die auf der in Steuerrichtung liegenden Seite angeordnet sind, mit einer entsprechenden höheren Verzögerungskraft beaufschlagt werden, als die auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Räder. Mit anderen Worten, die auf der in Steuerrichtung liegenden Seite angeordneten Räder werden stärker abgebremst, als die auf der anderen Seite, so dass ein entsprechendes Giermoment in Richtung der Steuerrichtung erzeugt wird, was dazu führt, dass das Fahrzeug unweigerlich in die gewünschte Steuerrichtung fährt. It is particularly advantageous if the wheels, which are arranged on the side lying in the control direction, are acted upon by a correspondingly higher deceleration force than the wheels arranged on the opposite side. In other words, the wheels arranged on the side lying in the control direction are decelerated more strongly than those on the other side, so that a corresponding yawing moment is generated in the direction of the control direction, which causes the vehicle to inevitably drive in the desired direction of control.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Verzögerungskräfte durch die Steuereinheiten in Abhängigkeit eines Steuerwinkels eingestellt werden. Denn je größer der Unterschied zwischen den Verzögerungskräften der einen Seite und den Verzögerungskräften der anderen Seite ist, desto größer ist auch das Giermoment, welches auf das Fahrzeug wirkt. Je höher das Giermoment ist, desto engere Radien können demnach gefahren werden, beziehungsweise desto größer kann der Lenkwinkel sein.It is particularly advantageous if the deceleration forces are adjusted by the control units in response to a control angle. Because the greater the difference between the deceleration forces of one side and the deceleration forces of the other side, the greater the yaw moment which acts on the vehicle. The higher the yawing moment, the tighter radii can be driven accordingly, or the greater the steering angle can be.
Dabei ist es denkbar, dass das Fahrzeug ein Flugzeug ist, das ein Flugzeugfahrwerk aufweist, an dem entsprechende Fahrwerksräder angeordnet sind. Bei einem großen Fracht- oder Passagierflugzeug ist dabei das Hauptfahrwerk links und recht seitlich der Längsachse des Flugzeuges angeordnet, so dass durch unsymmetrischen Anbremsen der linken oder rechten Hauptfahrwerke ein Giermoment auf das Flugzeug erzeugt werden kann.It is conceivable that the vehicle is an aircraft having an aircraft landing gear on which corresponding suspension wheels are arranged. In the case of a large cargo or passenger aircraft, the main landing gear is arranged on the left and right side of the longitudinal axis of the aircraft so that a yawing moment can be generated on the aircraft by unbalanced braking of the left or right main landing gears.
Alle Steuermanöver können bei Bedarf durch geeignete Querrudereingaben unterstützt werden.All control maneuvers can be supported by appropriate aileron inputs if required.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft und näher erläutert.The present invention will be described by way of example and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Die beiden Räder Rl und Rr sind dabei mit einer Verzögerungsvorrichtung
Die Verzögerungsvorrichtung
Soll das Fahrzeug beispielsweise nach rechts geführt werden, so wird über die Verzögerungsvorrichtung
Das Flugzeug
Diese Vorrichtung kann dabei zur Unterstützung und gezielten Abstimmung mit der Lenkung durch das Bugfahrwerk und der aerodynamisch erzeugten Giermomente, die durch das Höhenruder erzeugt werden, eingesetzt werden. Besonders beim Ausfall eines Triebwerkes während des Starts beziehungsweise des Startabbruchs oder beim Landen oder aber auch beim Ausfall einer Umkehrschubeinrichtung beim Ausrollvorgang ließe sich durch die vorliegende Steuervorrichtung ein automatischer Steuereingriff für das Rollen am Boden erzielen und die Richtungshaltung damit verbessern.This device can be used to support and targeted coordination with the steering system through the nose gear and the aerodynamically generated yawing moments that are generated by the elevator. Especially in case of failure of an engine during the start or the start abort or landing or even the failure of a reverse thrust device during Ausrollvorgang could be achieved by the present control device, an automatic control intervention for rolling on the ground and improve the directional posture with it.
Claims (5)
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2009
- 2009-12-23 DE DE200910060563 patent/DE102009060563A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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