DE102011102279A1

DE102011102279A1 - Flugzeug mit einer Betankungseinrichtung sowie Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung desselben

Info

Publication number: DE102011102279A1
Application number: DE102011102279A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Gölling
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2013-08-29
Also published as: US20120318929A1

Abstract

Flugzeug (F) mit einer Betankungseinrichtung zum Aufnehmen von Treibstoff während des Flugs aus einem Tankflugzeug und mit Tragflügeln (1a, 1b), aufweisend: • zumindest eine Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K), • zumindest eine Anordnung von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen (17, 17K) zur Messung des Strömungszustands an dem jeweiligen Oberflächensegment, • eine Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D), die dazu eingerichtet ist, Flugdaten insbesondere eines Tankflugzeugs zu empfangen, • ein Bahnführungs-Vorgabemodul (BF), das aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) eine Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor ermittelt, • eine Flugregelvorrichtung (50), die derart ausgeführt ist, dass diese aufgrund des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) erzeugt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird, sowie Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung desselben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit einer Betankungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung desselben.
Im Stand der Technik ist bekannt, zur Vergrößerung der Nutzlastkapazität ein Flugzeug mit einer Vorrichtung auszustatten, die eine Luftbetankung durch ein vorausfliegendes Tankflugzeug erlaubt. Wesentliche Schwierigkeit bei der Luftbetankung ist die stetige Änderung des Gewichts des betankten Flugzeugs und des Tankflugzeugs und die Anforderung, während der Betankungsphase den Auftrieb der beiden Flugzeuge konstant zu halten. Verbreitet erfolgt dies durch Anpassung des Auftriebs in Kombination mit einer veränderten Einstellung des Anstellwinkels und falls notwendig der Fluggeschwindigkeit. Die Anpassung dieser beiden Parameter sind allerdings bei einem gegebenen Korridor des Flugszenarios für beide Flugzeuge stark limitiert. Weiterhin ist ein weitgehend statischer Flug bei der Betankung vorzusehen, um die Sicherheit der beteiligten Flugzeuge nicht zu gefährden.
Die Aufgabe der Erfindung ist, Maßnahmen für ein Flugzeug mit einer Betankungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung desselben bereitzustellen, mit denen die aerodynamische Leistungsfähigkeit und Flexibilität eines luftbetankbaren Flugzeugs oder die Zuverlässigkeit eines Flugzeug-Betankungsvorgangs verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diese ruckbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Kerngedanke der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, eine höhere Flexibilität durch Kombination einer aktiven Strömungskontrolle an dem Flügel und einer herkömmlichen Stellklappensteuerung zu erreichen. Bei geringeren Fluggeschwindigkeiten und stüzkweit ausgefahrenen Steuerklappen oder gesetzten Spoilern kann sehr flexible eine Strömungsablösung bei bestimmten Anstellwinkeln des Flugzeugs verhindert werden. Der operative Bereich wird dadurch im Vergleich zu einem Flugzeug ohne Strömungskontrolle durch das stetige Wiederanlegen der Luftströmung oder die Verhinderung der Ablösung der Strömung am Flügel und an Hochauftriebseinrichtungen wesentlich vergrößert.
Erfindungsgemäß werden Flugdaten des Tankflugzeugs durch das luftbetankbare Flugzeug verwendet, um eine präzise Regelung von Stellklappen und von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen zu erlauben.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Flugzeug mit einer Betankungseinrichtung zum Aufnehmen von Treibstoff während des Flugs aus einem Tankflugzeug und mit Tragflügeln vorgesehen, die aus einem Hauptflügel und zumindest einer gegenüber diesem verstellbar angeordneten Steuerklappe gebildet sind, das Flugzeug aufweisend:

• eine Flugzustands-Sensorvorrichtung zur Erfassung von Flugzuständen des Flugzeugs,
• einen Aktuator zur Betätigung der zumindest einen Steuerklappe,
• zumindest eine Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen, die sich in zumindest einem sich in Flügelspannweiten-Richtung erstreckenden Oberflächensegment des Hauptflügels erstreckende zur Beeinflussung der Luftströmung an dem Oberflächensegment und
• zumindest eine Anordnung von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen zur Messung des Strömungszustands an dem jeweiligen Oberflächensegment,
• eine Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Flugdaten insbesondere eines Tankflugzeugs zu empfangen,
• ein mit der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung funktional verbundenes Bahnführungs-Vorgabemodul, das aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung eine Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor ermittelt,
• eine Flugregelvorrichtung, die eingangsseitig funktional verbunden ist mit der Flugzustands-Sensorvorrichtung, dem Bahnführungs-Vorgabemodul, der Klappenpositions-Sensorvorrichtung und mit den Strömungszustands-Sensorvorrichtungen und die zur Übermittlung von Stellkommandos ausgangsseitig funktional verbunden ist mit dem Aktuator und den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen,

Dabei kann die Flugregelvorrichtung insbesondere derart ausgeführt sein, dass diese aufgrund des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird.
Diese Funktion kann insbesondere als Betriebsart realisiert sein, die für den Betankungsvorgang des Flugzeugs vorgesehen ist, so dass diese auch als Betankungs-Betriebsart bezeichnet werden kann. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass in Anwahl dieser Betankungs-Betriebsart die Piloteneingabevorrichtung als Vorgabevorrichtung zur Erzeugung von Sollkommandos, mit denen Flugzustände des Flugzeugs kommandiert werden, als Eingangssignale der Flugregelvorrichtung erzeugt und an diese übermittelt werden. Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass bei dabei entstehenden Abweichungen von der Sollflugbahn oder bei einer unzulässigen Annäherung an die Grenzen des Sollflugbahn-Korridors die die Flugregelvorrichtung Sollkommandos für die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten oder korrigiert wird.
Die Steuerklappe kann insbesondere wenigstens ein Spoiler oder mehrere Spoiler oder wenigstens ein Querruder oder mehrere Querruder sein. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Flugregelvorrichtung auch eine Steuerklappe nach den erfindungsgemäßen Maßgaben ansteuert, die nicht am Hauptflügel angeordnet ist und dabei insbesondere auch das Seitenruder und Höhenruder des Flugzeugs sein.
Das Bahnführungs-Vorgabemodul kann insbesondere als Vorgabevorrichtung ausgeführt und dazu eingerichtet sein, ausgehend von den übermittelten Flugdaten des Tankflugzeugs solche Sollkommandos zu erzeugen, die die Bewegung des Flugzeugs entlang einer Sollflugbahn oder innerhalb des Sollflugbahn-Korridors mit vorgegebenen Grenzen relativ zu dem Tankflugzeug begrenzen.
Als Sollflugbahn-Korridor wird hierin eine von Positionen des Tankflugzeug oder des Verlaufs der aktuellen Fugbahn des Tankflugzeugs, einer aus der aktuellen Fugbahn abgeleiteten und insbesondere aus einer extrapolierten Flugbahn abgeleitete relative räumliche Erstreckung verstanden, innerhalb der sich das betankte Flugzeug relativ zum Tankflugzeug bewegen darf, um die Betankung bei gegebenen insbesondere jeweils Flugzeug-externen Tankleitungen zuverlässig durchführen zu können. Der Sollflugbahn-Korridor kann kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgestaltet sein, alternativ dazu auch zylindrisch oder ellipsoid sein, oder aus einer Mischung derartiger Formen bestehen. Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch nicht auf eine konkrete Form des Korridors zu beschränken. Die derart eingerichtete Bahnführungs-Vorgabemodul oder Vorgabevorrichtung wird demnach dazu eingesetzt, eine für einen Betankungsflug ausreichend genaue Folgeflug-Regelung durch entsprechende Sollkommandos zu realisieren, die von der Bewegung des Tankflugzeugs abhängt.
Das erfindungsgemäße Flugzeug kann weiterhin insbesondere aufweisen:

• eine eingangsseitig mit der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung verbundene Vorgabevorrichtung zur Erzeugung von Flugzuständen des Flugzeugs entsprechenden Sollkommandos als Eingangssignale der Flugregelvorrichtung,
• eine Klappenpositions-Sensorvorrichtung zur Erfassung der Stellposition der Steuerklappe,

Die diese Sollkommandos empfangende Flugregelvorrichtung weist insbesondere eine Funktion auf, die zur Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten an dem Tragflügel in Abhängigkeit des jeweils erfassten Flugzustands und der eingehenden Sollkommandos eine Auswahl der zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen vornimmt. Die Flugregelvorrichtung kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass diese direkte Stellkommandos zur Kommandierung des Aktuators und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt, wobei die Flugregelvorrichtung diese Stellkommandos aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung, der Sensorsignale der Flugzustands-Sensorvorrichtung und der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung ermittelt. Die Flugregelvorrichtung kann insbesondere eine Funktion aufweisen, die zur Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten an dem Tragflügel in Abhängigkeit des Flugzustands eine Auswahl der zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen vornimmt. Insbesondere kann die Flugregelvorrichtung eine Funktion aufweisen, die derart ausgeführt ist, dass die Flugregelvorrichtung zur Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten an dem Tragflügel in Abhängigkeit des jeweils erfassten Flugzustands und/oder des gemessenen Strömungszustands und/oder der eingehenden Sollkommandos eine Auswahl der zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen vornimmt.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Regelvorrichtung die Strömungszustands-Sollwerte segmentweise als lokale Strömungszustands-Sollwerte ermittelt, um jeweils eine Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen in jeweils zumindest einem sich in Flügel- oder Klappen-Spannweitenrichtung erstreckenden Oberflächensegment jedes Flügels bzw. einer Klappe zur Beeinflussung der Luftströmung an dem Oberflächensegment anzusteuern.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugregelvorrichtung eine Priorisierungsfunktion aufweist, die abhängig von Abweichungen des Flugzeugs von der Sollbahn oder Positionen des Flugzeugs in dem Sollflugbahn-Korridor eine Betätigung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und eine Betätigung von Stellklappen mischt.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugregelvorrichtung aufgrund einer Veränderung der Abweichung der Position des Flugzeugs von der Sollflugbahn oder einer Veränderung der Positionen des Flugzeugs innerhalb des Sollflugbahn-Korridors Kommandos zur Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erfolgt, so dass insbesondere bei größerer Dynamik eines geforderten Auftriebs die Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen gegenüber Stellklappen bevorzugt werden kann.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugregelvorrichtung eine Abschätzungsfunktion aufweist, die dazu eingerichtet ist, abhängig von Abweichungen des Flugzeugs von der Sollbahn und/oder abhängig von Positionen des Flugzeugs in dem Sollflugbahn-Korridor und/oder abhängig von Veränderungen dieser Größen abzuschätzen, ob mit der momentanen Masse des Flugzeugs ein Flug innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollbahn oder innerhalb des Sollflugbahn-Korridors innerhalb der momentanen Flugbereichsgrenzen des erfindungsgemäßen Flugzeugs liegt.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugregelvorrichtung eine Warnsignalfunktion aufweist, die bei Annäherung an eine Flugbereichsgrenze und/oder bei einem vorbestimmten Abstand zur Sollflugbahn und/oder einem vorbestimmten Abstand zum Sollflugbahn-Korridor ein Warnsignal erzeugt, welches die Flugregelvorrichtung an die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung zur Übermittlung an das TankFlugzeug sendet.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Stellklappe einen an dem Tragflügel des Flugzeugs angeordneten Spoiler umfasst, wobei die Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen an einer Hochauftriebsklappe und/oder am Hauptflügel angeordnet sind.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flugregel-Vorrichtung eine Segment-Ansteuerungsfunktion aufweist, die derart ausgeführt ist, dass diese Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung jedes Segments und/oder die Stellkommandos an den Aktuator aufgrund der Stellsignale der Flugregel-Vorrichtung durch eine Optimierung unter Berücksichtigung der zum aktuellen Zeitpunkt verfügbaren Leistung und/oder Dynamik der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und/oder des Aktuators der Stellklappe erzeugt.
Die Stellklappe, die durch den von der Flugregelvorrichtung angesteuerten Aktuator betätigt wird, kann insbesondere eine Steuerklappe und speziell wenigestens ein Spoiler oder eine Spoilerklappe des Flugzeugs sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Stellklappe auch eine Einstellklappe sein. Als Einstellklappe wird in diesem Zusammenhang eine Stellklappe einer sekundären Flugsteuerung verstanden, die einen Betriebszustand oder einen Flugzustand im Wesentlichen nicht dynamisch einstellt und dabei nicht oder nicht primär zum Steuern des Flugzeugs verwendet wird. Die Stellbewegung der Steuerklappe ist bei der Steuerung des Flugzeugs also ständig bewegt, während die Einstellklappe während einer Flugphase oder eines Teils der Flugphase, z. B. des Starts oder der Landung, nicht verstellt wird. Die Einstellklappe kann insbesondere eine Hochauftriebsklappe wie eine Vorderkantenklappe oder eine Hinterkantenklappe sein. Weiterhin kann die erfindungsgemäß von der Flugregelvorrichtung angesteuerte Stellklappe eine Klappe sein, die sowohl die Funktion einer Einstellklappe als auch die Funktion einer Steuerklappe hat.
Die Flugregelvorrichtung kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass diese zur Steuerung des Flugzeugs neben Stellkommandos zur Kommandierung des Aktuators der Stellklappe auch Stellkommandos zur Ansteuerung und Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt. Die Ansteuerung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen ist somit funktional integriert mit der Erstellung von Stellkommandos zur Kommandierung des Aktuators der zumindest einen Stellklappe oder Steuerklappe und die entsprechend erzeugten Ansteuerungskommandos zur Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen sowie des Aktuators der zumindest einen Stellklappe oder Steuerklappe stehen funktional in einem gegenseitigen Abhängigkeitsverhältnis. Die Flugregelvorrichtung ermittelt dabei die aktuellen Stellkommandos zur Ansteuerung des Aktuators und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung, der Sensorsignale der Flugzustands-Sensorvorrichtung und der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung.
Die Vorgabevorrichtung kann insbesondere eine Steuerungs-Vorgabevorrichtung zur Betätigung von Stellklappen und insbesondere von Steuerklappen zur Steuerung des Flugzeugs und/oder zur Verstellung von Einstellklappen nach der Erfindung sein. Die Aufgabe der Vorgabevorrichtung liegt primär darin, ähnlich wie ein Pilot in einem modernen Fly-by-Wire-Flugzeug eine Flugbahnführung vorzugeben, die relativ zu dem Tankflugzeug in Form eines Korridors definiert wird, dessen räumlicher Bezugspunkt durch Übermittlung von Flugdaten des Tankflugzeugs an das betankte erfindungsgemäße Flugzeug übermittelt werden. Die von der Vorgabevorrichtung vorgegebenen Solldaten können beispielhaft Steig- oder Sinkraten oder Beschleunigungen umfassen.
Die untergeordneten Regelungsaufgaben zur Erreichung und Stabilisierung des momentanen Flugzustands, der für die Wahrnehmung der vorgegebenen Flugbahn notwendig ist, werden durch die Flugregelvorrichtung erfüllt. Bei der Betankung umfasst die Flugregelvorrichtung beispielsweise die Anpassung des Auftriebs des betankten Flugzeugs an eine während des Betankungsvorgangs stetig zunehmende Masse durch Verstellen von Stellklappen und eine mitunter notwendige Erhöhung des Schubs, wobei gleichzeitig eine eventuell fortlaufende Verschiebung des Schwerpunkts ausgeglichen wird. Zusätzlich hierzu nimmt erfindungsgemäß die Flugregelvorrichtung eine Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten durch Beeinflussung der Strömung an der Oberfläche des Tragflügels und/oder der Stellklappe in Abhängigkeit des Flugzustands und der Steuerungskommandos durch Festlegung einer Auswahl von zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen vor.
Die Flugdaten, welche von dem Tankflugzeug an das erfindungsgemäße, betankte Flugzeug übermittelt werden, umfassen besonders vorteilhaft die Position, die momentane Geschwindigkeit und die momentane Beschleunigung des Tankflugzeugs. Diese Daten stammen von Sensorsystemen des Tankflugzeug wie der ADIRU, speziell von einer Air Data Reference Unit (ADR), die Informationen über die Geschwindigkeit, Höhe, Temperatur der Außenluft und Anstellwinkel liefern kann, sowie speziell von einem Intertial Reference Data System, welches Informationen über die Höhe, vertikale Geschwindigkeit und Flugpfad des Tankflugzeugs bereitstellen kann. Durch die Kombination einer automatischen Folgeregelung mit der wahlweisen Betätigung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen kann das Tankflugzeug im Vergleich zum Stand der Technik deutlich dynamischere Flugbahnen wahrnehmen, der das betankte Flugzeug im Rahmen des definierten Korridors folgt.
Die Flugregelvorrichtung kann dabei insbesondere einen Regelungsalgorithmus aufweisen, der die genannten Eingangswerte entsprechend der empfangenen Sollkommandos ausregelt („complete control”). Der Regelungsalgorithmus der Flugregelvorrichtung kann zum einen aus der Synthese eines Maßes für den Auftrieb, Widerstand oder Gleitzahl aus Sensordaten, insbesondere von jeweils Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen lokal zugeordneten Sensorvorrichtungen auf dem Tragflügel oder der Klappe, und zum anderen aus einem robusten Regelalgorithmus zur Erreichung eines vorgegebenen Zielwertes für obiges Maß gebildet sein. Der Regler wird vorzugsweise durch eine Anti-Wind-Up-Reset-Struktur unterstützt.
Die Auswahl der jeweils zu aktivierenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und die Ermittlung der Stärke, mit der die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiviert werden, kann insbesondere aus einer Kombination von zeitlicher Integration und Nachschlagetabelle gewonnen und kann eineindeutig mit einer flugrelevanten Größe wie z. B. einer Kennzahl für den lokal den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen jeweils zugeordneten Auftrieb verbunden werden. Dabei kann insbesondere eine lokale Auftriebs-Kennzahl jeweils einem Segment auf der Strömungsoberfläche des Tragflügels oder einer Stellklappe ermittelt werden, in dem einer Mehrzahl von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen angeordnet sind. Indirekt ist auf diese Weise zur Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen eine Vorgabe z. B. eines Auftriebs oder Auftriebsbeiwerts möglich, die dann durch den Algorithmus in eine Vorgabe für die Maßzahl umgesetzt wird. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die lokale Auftriebs-Kennzahl verwendet wird, um die Abweichung der jeweiligen lokalen Auftriebs-Kennzahl von einer mittels jeweils einer zugeordneten Sensorvorrichtungen gemessenen aktuellen Maßzahl zu ermitteln, mit der bestimmt wird, ob die jeweilige Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung aktiviert wird und mit welcher Stärke.
Der Regler kann auf Basis eines linearen Mehrgrößen-Black-Box-Modells mit einem Verfahren zur Synthese von robusten Reglern entworfen sein. Bei der Identifikation des linearen Mehrgrößen-Black-Box-Modells werden geeignete Störsignale in Form von sprunghaften Änderungen der Aktuationsgröße erzeugt und die Reaktion der Maßzahl darauf gemessen. Aus dem dynamischen Verhalten der Reaktion wird ein lineares Differentialgleichungssystem mit Hilfe von Parameteridentifikationsmethoden gewonnen, das die Basis für die Reglersynthese darstellt. Viele verschiedene solcher Identifikationen liefern eine Modellfamilie, aus der je Synthese ein repräsentatives bzw. mittleres Modell ausgewählt wird. In der Reglersynthese können Verfahren verwendet werden (z. B H∞-Synthese, Robustifizierung, robustes LoopShaping). Unterstützt werden kann der entstandene klassische lineare Regelkreis durch eine Anti-Wind-Up-Reset-Struktur, die bei einer Forderung für die Stellgröße, die über der realisierbaren Stellgröße liegt, die internen Zustände des Reglers so korrigiert, dass ein Integrationsteil im Regler nicht zu einem Überschwingen bzw. Festsetzen des Reglers führt. So bleibt der Regler auch bei unrealistischen Anforderung reagibel, was die Betriebssicherheit erhöht. Er ist immer an die aktuelle Situation angepasst, ohne durch vorangegangene Stellgrößen-Beschränkungen hervorgerufene Verzögerungen aufzuweisen.
Der Regler kann insbesondere als Optimalregler ausgeführt sein, der alle notwendigen Eingangsgrößen als Regelgrößen empfängt und nach einem Regelverfahren-Algorithmus in einem matrixartigen Verfahren die verschiedenen Ausgangssignale für Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und/oder den Aktuator oder Klappenantrieb der zumindest einen angesteuerten Stellklappe erzeugt – auf der Basis von Kalibrationen und daraus abgeleiteten Parametern für die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen in Abhängigkeit von Flugzustandsgrößen.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Regler funktional derart ausgeführt, dass dieser mit einer integrierten Reglerfunktion und insbesondere in einem Operationsintervall oder Iterationsschritt einen Stellsignal-Vektor ermittelt, der zum einen Stellsignale für den zumindest einen Aktuator der Stellklappe und insbesondere der zumindest einen Steuerklappe und zum anderen Stellsignale für Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen beinhaltet. In den Stellsignalen für Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen ist auch festgelegt, ob überhaupt Stellsignale für einige oder sämtliche Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen vorzusehen sind, d. h. welche Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen jeweils angesteuert werden.
Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Flugregelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese mittels eines Reglermodells für das Flugzeug einen aktuellen Stellsignal-Vektor mit Stellgrößen zur Kommandierung des Aktuators der zumindest einen Steuerklappe und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt, wobei die Flugregelvorrichtung den aktuellen Eingangssignal-Vektor ermittelt aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung, der Sensorsignale der Flugzustands-Sensorvorrichtung und der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung.
Durch die Erfindung werden insbesondere systemische Begrenzungen hinsichtlich der maximalen Verfahrbarkeit der Hinterkantendevice unter Berücksichtigung von Lasten, Wartungsanforderungen und Kosten berücksichtigt und dabei die aerodynamische Leistung eines Hochauftriebssystems verbessert. Weiterhin wird bei einem starker gewölbten Profil die Ablösung der Strömung auf der Oberseite der Einstellklappe verhindert. Weiterhin wird durch die Erfindung die sehr genauen Anforderungen an die Einstellung einer Einstellklappe relativ zum Hauptflügel hinsichtlich Gewicht und einer effizienten Gesamtsytem-Integration erfüllt, wodurch ein Gesamthochauftriebssystem gewichtsopimiert und kostenoptimiert werden kann.
Nach der Erfindung kann also insbesondere die Einstellklappe eine an dem Tragflügel des Flugzeugs angeordnete Hochauftriebsklappe sein, wobei die Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen an der Hochauftriebsklappe und/oder am Hauptflügel angeordnet sind.
Auch kann die für die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen jeweils vorgesehene flugrelevante Kennzahl z. B. einem lokalen Auftriebsbeiwert, einem lokalen Widerstand, einer lokalen Gleitzahl entsprechen und dabei instationär aus Ersatzregelgrößen bestimmt werden, um dann diese Kennzahl für einen Sollwertvergleich zu benutzen und schließlich so einen prinzipiell beliebigen Wert für die jeweilige Kennzahl – im Rahmen der Physik – einzustellen, aus dem mittels linearer, robuster Regelungsalgorithmen, ausgelegt auf ein lineares Modell, Stellsignale für die lokalen Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen ermittelt werden.
Dabei ist das Regelsystem durch den Verzicht auf schwere, bewegliche Teile deutlich schneller als konventionelle, mechanische Lösungen, so dass lokale Strömungsphänomene gezielt unterdrückt bzw. genutzt werden können.
Dabei kann die Funktion zur Ermittlung zur Auswahl der zu aktivierenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen eine Filterfunktion sein oder auf einer Filterfunktion basieren. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass diejenigen Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen, deren jeweils zugeordnete Sensorvorrichtungen Mess-Signale liefern, die innerhalb einer zulässigen Bereichs liegen, nicht aktiviert werden, also Stellsignale mit dem Wert Null zugeordnet werden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die lokale Strömungsgeschwindigkeit oder der lokale Druck ein Mindestmaß überschreitet. Demgegenüber werden Stellsignale für diejenigen Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen mit einem Wert zu deren Aktivierung ermittelt, deren jeweils zugeordnete Sensorvorrichtungen Mess-Signale liefern, die außerhalb eines zulässigen Bereichs liege, der insbesondere derart definiert sein kann, dass dessen Grenze der Übergang zu lokalen Strömungsablösungen bildet.
Diese Strömungskontrollmaßnahmen sind einzeln, für sich geeignete Maßnahmen, um die Ablösung auf der Klappe teilweise oder vollständig für einen bestimmten Bereich zu verhindern. Sie stellen aber nur einzelne subsystemische Lösungen dar, da sie nur für eine spezifische Konfiguration ausgelegt sind.
Durch ein in Profiltiefenrichtung kaskadiertes und segmentiert geregeltes Anregesystem können verschiedene ablösegefährdete Strömungssituationen, hervorgerufen durch unterschiedliche Konfigurationen, effizienter vermieden werden. Das periodische bzw. gepulste Ausblasen von Druckluft durch Schlitze oder ähnlich geartete Topologien auf der Hinterkantenklappe hat sich bereits als sehr effektiv erwiesen und war gegenüber dem kontinuierlichen Ausblasen für die untersuchten Konfigurationen bezüglich des verwendeten Luftmassenstroms auch sehr viel effizienter (Faktor 2 bis 4). Da mit veränderten Klappenpositionen die Strömungsbedingungen im Bereich der Klappe variieren, können sich auch unterschiedliche Ablösezustände mit unterschiedlichen Ablösepositionen auf der Hinterkantenklappe einstellen.
Ein Aktuatorsystem mit einer festgelegten Anregeposition ist jedoch nur für einen bestimmten Bereich optimiert, sodass im Off-Design-Fall die Wirksamkeit der aktiven Strömungskontrolle abnimmt und der Energiebedarf übermäßig ansteigen kann.
Das periodische bzw. gepulste Ausblasen durch Schlitze oder ähnlich geartete Topologien auf der Hinterkantenklappe mit segmentierten und kaskadenartig angeordneten Schlitzen oder ähnlich geartete Topologien kann sich daher als besonders effizient erweisen, da die jeweiligen Strömungszustände besser kontrolliert werden können und der Energieeintrag durch die gepulste Düsenströmung gezielt und effizient verteilt in die abgelöste oder in Ablösung befindende Klappenströmung erfolgt Wird darüber hinaus eine Regelung des Auftriebsbeiwertes als beispielhafte Zielgröße zum Einsatz gebracht, lässt sich die Wirkung autonom steuern und effizient gestalten.
Erste experimentelle Ergebnisse an zweidimensionalen Profilen zeigen, dass eine kaskadenartige Anordnung des Anregesystems die zur Ablösung neigende Strömung effizient zum Wiederanlegen bringen kann. Die Untersuchungen an industriellen Windkanalmodellen haben bereits die Wirkungsweise dieser Strömungskontrolltechnik auf der Grundlage von Modellaktuatoren bewiesen.
Eine notwendige Anzahl geeigneter Sensoren, wie zum Beispiel Drucksensoren, wird in Profiltiefen- und in Spannweitenrichtung zur Erkennung des aktuellen lokalen Strömungszustandes in die Hinterkantenklappe integriert. Die hiermit gewonnenen Messdaten und die Zielwertvorgabe eines bestimmten Parameters, zum Beispiel des Auftriebsbeiwertes, der Sink- und/oder Steigrate, durch den Piloten dienen als Eingabewerte für einen entsprechend ausgelegten Regelkreis. Als Stellgrößen für das Aktuatorsystem können die Parameter, Frequenz, Pulsbreite, Impulseintrag in die Strömung und/oder der Phasenversatz zwischen den Anregepositionen verwendet werden. Je nach aktuellem Strömungsfall können die Anregepositionen separat oder gemeinsam betrieben werden. Als Anregemechanismus sind segmentierte gepulste Druckluft-Aktuatoren besonders geeignet, da sie sich bereits in zahlreichen Experimenten bewährt haben. Grundsätzlich sind aber auch andere Aktuatoren, wie zum Beispiel Synthetik-Jet-Aktuatoren oder mechanisch, elektrisch und/oder pneumatisch getriebene Aktuatoren für die hier beschriebene Anwendung einsetzbar, wenn sie einen entsprechenden Funktionsweise und Leistung aufweisen und darüber hinaus die Integrationsanforderungen in einen Regelkreis zur dynamischen Steuerung/Regelung erfüllen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung eine Flugzustands-Regelvorrichtung und eine Strömungszustand-Regelvorrichtung aufweist, wobei:

• die Flugzustands-Regelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung, der Sensorsignale der Flugzustands-Sensorvorrichtung und aufgrund von Sensorsignalen der Strömungszustand-Sensorvorrichtung Stellkommandos an den Aktuator der Steuerklappe und von Strömungszustands-Sollwerten an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt, und
• die Strömungszustand-Regelvorrichtung funktional mit der Flugzustands-Regelvorrichtung zum Empfang der Strömungszustands-Sollwerte zur Kommandierung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen verbunden ist und derart ausgeführt ist, dass die Strömungszustand-Regelvorrichtung aufgrund der Strömungszustands-Sollwerte und aufgrund der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen Strömungszustands-Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen übermittelt.

Die Strömungszustands-Sollwerte können insbeosndere die lokalen Auftriebsbeiwerte oder die Verhältnisse von Widerstandsbeiwert und Auftriebsbeiwert in demjenigen Segment sein.
Auch kann die Flugregel-Vorrichtung eine Ansteuerungsfunktion aufweisen, die die Stellkommandos an den Aktuator der Steuerklappe und die Strömungszustands-Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen als Eingangssignale empfängt, aufgrund einer Korrelationsfunktion miteinander abstimmt und Stellkommandos zur Betätigung des Aktuators der Steuerklappe und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt. Die Ansteuerungsfunktion kann dabei derart ausgeführt sein, dass eine Optimierung der Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und der Stellkommandos an den Aktuator der Steuerklappe unter Berücksichtigung der zum aktuellen Zeitpunkt verfügbaren Leistung und/oder Dynamik der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und/oder des Aktuators der Steuerklappe erfolgt.
Nach der Erfindung kann die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung eines Hauptflügels oder der Einstellklappe gebildet sein aus einer im Hauptflügel und/oder der Einstellklappe angeordneten Druckkammer zur Aufnahme von druckbeaufschlagter Luft, einer Auslasskammer mit Auslassöffnungen, einer oder mehrere Verbindungsleitungen zur Verbindung der Druckkammer mit der Auslasskammer, zumindest einer in die Verbindungsleitung integrierten Ventilvorrichtung, die funktional mit der Flugregel-Vorrichtung in Verbindung steht, wobei die Flugregel-Vorrichtung die Ventilvorrichtung mittels des aktuellen Stellsignal-Vektors ansteuert, um in der Druckkammer vorhandene druckbeaufschlagte Luft entsprechend der Stellwerte des aktuellen Stellsignal-Vektors nicht oder in entsprechender Geschwindigkeit und/oder Durchsatz durch die Auslassöffnungen strömen zu lassen, um die Umströmung der Oberfläche des Hauptflügels oder der Einstellklappe zu beeinflussen.
Erfindungsgemäß kann die Vorgabevorrichtung eine Steuerungs-Eingabevorrichtung, durch deren Betätigung die Soll-Kommandos erzeugt werden, oder eine Autopiloten-Vorrichtung aufweisen, die aufgrund einer vorgegebenen Betriebsart die Soll-Kommandos z. B. zur Bahnsteuerung des Flugzeugs auf einer vorgegebenen Sollbahn erzeugt.
Nach einer Ausführngsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Flugregelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese aufgrund des gemessenen Strömungszustands und/oder von von einer Vorgabevorrichtung erzeugten Steuerungseingaben und/oder der Sollflugbahn und/oder des Sollflugbahn-Korridors Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird
Das Flugzeug nach der Erfindung kann dabei derart ausgeführt sein, dass die Flugregelvorrichtung als Flugzustands-Regelvorrichtung ausgeführt ist oder eine solche aufweist sowie eine Strömungszustand-Regelvorrichtung aufweist. Die Flugzustands-Regelvorrichtung ist derart ausgeführt, dass diese aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung und der Sensorsignale der Flugzustands-Sensorvorrichtung Eingangssignale an die mit der Flugregelvorrichtung funktional verbundene Strömungszustand-Regelvorrichtung übermittelt. Weiterhin kann dabei die Stromungszustand-Regelvorrichtung derart ausgeführt sein, dass diese aufgrund der Eingangssignale der Flugzustands-Regelvorrichtung und aufgrund der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung jedes Segments Strömungszustands-Stellkommandos zur Ansteuerung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung jedes Segments erzeugt und an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung jedes Segments übermittelt, um das Flugzeug entsprechend der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung zu steuern.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Flugzustands-Regelvorrichtung eine Segment-Ansteuerungsfunktion aufweist, die derart ausgeführt ist, dass diese Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung jedes Segments und/oder die Stellkommandos an den Aktuator aufgrund der Stellsignale der Flugzustands-Regelvorrichtung erzeugt durch eine Optimierung unter Berücksichtigung der zum aktuellen Zeitpunkt verfügbaren Leistung und/oder Dynamik der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und/oder des Aktuators der Stellklappe.
Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen gebildet ist aus Ausblasöffnungen, die in einem Segment oder mehreren Segmenten angeordnet sind, und einer im Flügel angeordneten Strömungserzeugungsvorrichtung zum Ausblasen und/oder Absaugen, durch die Fluid aus den Ausblasöffnungen ausgeblasen oder abgesaugt wird, um den lokal am Segment auftretenden Auftriebsbeiwert zu beeinflussen.
Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen zusätzlich Einsaugöffnungen, die in einem Segment oder mehreren Segmenten angeordnet sind, und eine im Flügel angeordnete und mit den Einsaugöffnungen in Strömungsverbindung stehende Saugvorrichtung aufweist, durch die Fluid aus den Einsaugöffnungen eingesaugt wird, um den lokal am Segment auftretenden Auftriebsbeiwert zu beeinflussen.
Die Strömungskontrolle kann durch das spannweitige Ausblasen gepulster Druckluft an einer definierten Profiltiefenposition der Einstellklappe oder der Hinterkantenklappe erfolgen. Die nach einem Ausführungsform der Erfindung vorgesehene Ventilvorrichtung oder Schalteinheit kann mit variabler Frequenz, variablem Duty Cycle (Verhältnis der Zeit mit durchströmter Luft zu der Dauer eines Taktes) und Luftmassenstrom betrieben werden, sodass ein (periodisch) gepulster Luftstrom mit variablem Impuls erzeugt wird. Mit Hilfe einer Druckkammer oder Aktuatorkammer kann die gewünschte Austrittsgeschwindigkeitsverteilung am Anregeort erzeugt werden.
Aufgrund der von Gewichtsbeschränkungen zu erfüllenden Lasten- und Sicherheitsbedingungen für die Start- und Landephasen werden technische Grenzen für die Auslegung einer derartigen Hinterkantenklappe ohne und mit abgesenktem Spoiler und nachgeführte bzw. ausgefahrene Hinterkantenklappe wesentlich erweitert.
Erfindungsgemäß kann das zumindest eine Segment aus mehreren Segmenten gebildet sein, die in der Spannweiten-Richtung des Flügels gesehen hintereinander angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Flugregelvorrichtung eine Priorisierungsfunktion auf, die abhängig von den Flugdaten des Tankflugzeugs eine Betätigung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und eine Betätigung von Stellklappen mischt. Da die Betätigung von Stellklappen je nach Ausführung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen weniger dynamisch zu vollziehen ist als die Betätigung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen, könnte die Priorisierungsfunktion beispielsweise bei dynamischeren Auftriebsforderungen in Abhängigkeit der Ableitung des erforderlichen Autriebs die entsprechende Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen bevorzugen, während für wenig dynamischere Änderungen des notwendigen Auftriebs eine bevorzugte Betätigung von Stellklappen sinnvoll wäre. [Haben Sie hier noch weitere Gedanken? Stimmen Sie dieser Darstellung zu?]
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Flugregelvorrichtung eine Abschätzungsfunktion auf, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den eingehenden Flugdaten des Tankflugzeugs abzuschätzen, ob mit der momentanen Masse ein Flug in dem vorgegebenen Korridor relativ zu dem Tankflugzeug innerhalb der momentanen Flugbereichsgrenzen des erfindungsgemäßen Flugzeugs liegt. Die Flugbereichsgrenzen, die auch „Flugenveloppe” bzw. „Flight Envelope” genannt werden, werden durch eine aerodynamische Grenze, eine Leistungsgrenze, eine Temperaturgrenze und eine Festigkeitsgrenze definiert. Die aerodynamische Grenze wird durch die kleinste erfliegbare Fluggeschwindigkeit definiert, bei der ein maximaler Auftrieb dem Gewicht des Flugzeugs mit der momentan aufgenommenen Treibstoffmenge entspricht. Die Leistungsgrenze im Horizontalflug wird durch ein Gleichgewicht zwischen dem maximal möglichen Schub und des dabei auftretenden Widerstands definiert. Die Temperaturgrenze ist nur bei Überschallflugzeugen mit einer hohen Leistungsfähigkeit relevant und wird für einen Betankungsflug nicht von Beachtung sein. Die Festigkeitsgrenze wird durch eine maximale Flugmachzahl vorgegeben, bei der die auftretenden Kräfte und Momente im Horizontalflug die der Grenzwerte der Strukturauslegung unter Berücksichtigung üblicher Sicherheitsfaktoren erreichen.
Die Abschätzungsfunktion ist derart eingerichtet, um durch stetige Berechnung der minimal erforderlichen Fluggeschwindigkeit und Vergleich mit der aktuellen Fluggeschwindigkeit festzustellen, ob sich das erfindungsgemäße Flugzeug mit Zunahme der aufgenommenen Treibstoffmenge der aerodynamischen Flugbereichsgrenze nähert. Die Berechnung der minimal erforderlichen Fluggeschwindigkeit umfasst den maximal mögliches Auftriebs bei maximal möglichem Auftriebsbeiwert durch Betätigung der Stellklappen und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen bei maximal möglichem Anstellwinkel. Die Abschätzungsfunktion sollte weiterhin eine Unterfunktion zur Masseabschätzung aufweisen, die die momentane Masse des erfindungsgemäßen Flugzeugs während des Betankungsvorgangs abschätzt oder feststellt, etwa aus einer Berechnung einer Startmasse, eines Treibstoffverbrauchs und eines zeitlichen Integrals eines Treibstoffvolumenstroms durch eine Treibstoffabgabesonde des Tankflugzeugs, multipliziert mit einer üblicherweise temperaturabhängigen Dichte. Dem schließt sich eine Berechnung der notwendigen Auftriebskraft und damit eines Auftriebsbeiwerts bei der momentanen Fluggeschwindigkeit und der momentanen Flughöhe an. Nähert sich der erforderliche Auftriebsbeiwert dem maximalen Auftriebsbeiwert, wächst die Gefahr des Erreichens der aerodynamischen Flugbereichsgrenze.
Die Flugregelvorrichtung weist bevorzugt eine Warnsignalfunktion auf, die bei Annäherung an eine Flugbereichsgrenze, wobei dies mindestens die aerodynamische Flugbereichsgrenze umfasst, und einer Manövergrenze ein Warnsignal erzeugt, welches über die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung an das Tankflugzeug übermittelt wird. Als eine Manövergrenze kann dabei ein Flugzustand angesehen werden, der sich auf eine Beschleunigung in eine Richtung einer beliebigen Achse des flugzeugfesten Koordinatensystems bezieht.
Das Warnsignal kann beispielsweise in Form eines Datensatzes, Datenblocks oder Datentelegramms ausgeführt sein, welches nähere Informationen über die Art der Warnung enthält, etwa die zu niedrige Fluggeschwindigkeit. Dadurch wird im Tankflugzeug unmittelbar bemerkbar, dass das betankte Flugzeug – etwa bei Annäherung an die aerodynamische Flugbereichsgrenze – beispielsweise größere Fluggeschwindigkeit benötigt, um einen Absturz zu vermeiden und den Tankvorgang sicher weiterzuführen. Dies kann durch eine Steuereingriffsvorrichtung in dem Tankflugzeug zu einer automatischen Erhöhung der Geschwindigkeit des Tankflugzeugs oder dergleichen genutzt werden.
Die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung ist weiterhin bevorzugt als eine drahtlose Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung ausgeführt, die etwa auf WLAN oder ähnlichen digitalen Datenübertragungsstandards mit Übertragungsfrequenzen im einstelligen oder unteren zweistelligen Gigahertz-Bereich oder niedriger beruht.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung desselben mittels einer Betankungseinrichtung zum Aufnehmen von Treibstoff während des Flugs aus einem Tankflugzeug vorgesehen, das Verfahren aufweisend die Schritte:

• Erfassung von Flugzuständen des Flugzeugs,
• Empfang von Flugdaten des Tankflugzeugs über eine Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung,
• Ermittlung aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittiungsvorrichtung eine Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor,
• Messung des Strömungszustands an zumindest einem Oberflächensegment des Hauptflügels,
• aufgrund des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors Erzeugung von Sollkommandos an Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen des Hauptflügels und/oder der Hochauftriebsklappe und Übermittlung an diese, wobei die Sollkommandos derart definiert sind, dass mit diesen die Bewegung des Flugzeugs entlang der der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird.

Bei dem Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung kann vorgesehen sein, dass mit Aktivierung einer Betankungs-Betriebsart die Steuerungs-Eingabevorrichtung inaktiv geschaltet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann bei dem Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung vorgesehen sein, dass mit Aktivierung einer Betankungs-Betriebsart die Steuerungs-Eingabevorrichtung aktiv geschaltet ist, so dass bei der Betankung des Flugzeugs eine Eingabe durch die Steuerungs-Eingabevorrichtung möglich ist, so dass dabei durch Betätigung der Steuerungs-Eingabevorrichtung durch den Piloten Sollkommandos an den Aktuator zur Betätigung der zumindest einen Steuerklappe erzeugt werden, dass die Bewegung des Flugzeugs innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten werden kann, und dass die die Flugregelvorrichtung eine Funktion aufweist, mit der durch Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen Abweichungen des Flugzeugs von der Sollflugbahn oder Annäherungen an Grenzen des Sollflugbahn-Korridors wenigstens teilweise kompensiert werden.
Nach der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass von dem Tankflugzeug Flugdaten des Tankflugzeugs an das betankte Flugzeug übermittelt werden und die Flugdaten des Tankflugzeugs bei der Ermittlung der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors funktional berücksichtigt werden, um die aktuelle Sollflugbahn oder den aktuellen Sollflugbahn-Korridor an die Bewegungen des Tankflugzeugs relativ zum betankten Flugzeug zu berücksichtigen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung kann vorgesehen sein, dass die erzeugte Sollflugbahn und/oder der mit dieser erzeugte Sollflugbahn-Korridor und insbesondere der Grenzlinien oder Grenzflächen desselben auf einer Pilotenanzeige zusammen mit der Position des Flugzeugs relativ zur Sollflugbahn bzw. dem Sollflugbahn-Korridor zur Darstellung gebracht wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung kann vorgesehen sein, dass die Sollflugbahn oder der Sollflugbahn-Korridor abhängig von der Flugbahn und der Position und dem momentan Flugzustand des Tankfugzeugs in vorgegebenen Zeitabständen immer wieder neu berechnet wird und dem Piloten in Zeitabständen in aktueller Form zur Darstellung gebracht wird, wobei mit der Anzeigevorrichtung ein Flight Director mit einer Angabe der aktuell zu kommandierenden Sollbewegung des Flugzeugs relativ zum Ist-Flugzustand des Flugzeugs zur Darstellung gebracht wird und dabei die aktuelle Position des zu betankenden Flugzeugs gegenüber dem Tankflugzeug aus Sicht des zu betankenden Flugzeugs dargestellt wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bahnführung eines Flugzeugs bei der Betankung veranlasst.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Tanksystem mit einem Tankflugzeug mit einer Betankungsvorrichtung und einem betankten Flugzeug vorgesehen. Erfindungsgemäß weist das Tankflugzeug eine Kontrolleinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die Flugdaten des Tankflugzeugs über die vorangehend genannte Datenverbindung an das betankte Flugzeug zu übermitteln. Hierfür kann die Kontrolleinheit mit einem Flugmanagement-System, einer Flugregeleinrichtung oder anderen Geräten des Tankflugzeugs verbunden sein, die in Kenntnis der momentanen Flugdaten etwa aus der ADIRU sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tanksystems und des Flugzeugs ist die Flugregeleinrichtung des Flugzeugs dazu eingerichtet, über die Datenverbindung die momentanen Flugdaten an das Tankflugzeug zu übermitteln. Die Kontrolleinheit des Tankflugzeugs ist damit in der Lage, die momentane Flugbahn des betankten Flugzeugs mit dem durch das Tankflugzeug definierten Korridor zu vergleichen und bei Austreten des betankten Flugzeugs aus dem Korridor ein Warnsignal zu erzeugen, welches beispielsweise einem Piloten des Tankflugzeugs auf ein etwaiges Problem aufmerksam macht.
Bevorzugt weist das Tankflugzeug eine mit der Kontrolleinheit funktional verbundene Steuereingriffsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, bei Empfang eines Warnsignals des betankten Flugzeugs eine Anpassung von Flugparametern des Tankflugzeugs zu initiieren. Dies könnte beispielsweise bei zunehmendem Gewicht des betankten Flugzeugs eine Erhöhung der Fluggeschwindigkeit des Tankflugzeugs umfassen, so dass eine ausreichende Entfernung von der aerodynamischen Flugbereichsgrenze des betankten Flugzeugs erreicht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der beiliegenden Figuren beschrieben, die zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Flugzeuges, in dem die erfindungsgemäß vorgesehene Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung integriert ist;
2 eine schematische Darstellung des Querschnitt eines Tragflügels mit einer erfindungsgemäß in zumindest einem Segment desselben vorgesehenen Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und von Strömungszustands-Sensoren sowie einer optional vorgesehenen Stellklappe, die von einer Verstellvorrichtung mit einem Aktuator verstellt werden kann;
3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß vorgesehenen Flugsteuerungsvorrichtung mit einer Flugregelvorrichtung, die beispielhaft funktional mit einem Aktuator einer Steuerklappe und mit zwei Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen jeweils einer über ein Oberflächensegment verteilten Anordnung von einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und einer Strömungszustands-Sensorvorrichtung verbunden ist, wobei die Strömungszustand-Sensorvorrichtung jedes Segments funktional mit der Flugregelvorrichtung verbunden ist und wobei jeweils eine über ein Oberflächensegment verteilte Anordnung von einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und einer Strömungszustands-Sensorvorrichtung auf der Oberseite des Hauptflügels und der Oberseite einer Einstellklappe angeordnet ist,
4 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgesehenen Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung, die beispielsweise in einer Einstellklappe eingebaut ist,
5 eine perspektivische schematische Darstellung der in der 4 dargestellten Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung,
6 eine schematische Darstellung eines Tragflügel mit einem Hauptflügel und einer daran angekoppelten Einstellklappe in Form einer Hochauftriebsklappe, auf deren Oberseite eine erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung von Ausblasöffnungen einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung angeordnet ist,
7 eine Draufsicht auf ein Oberflächensegment einer Einstellklappe mit einer beispielsweise ausgeführten Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und Strömungszustands-Sensorvorrichtungen,
8 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Tanksystems.
In den Figuren können Komponenten und Funktionen gleicher oder ähnlicher Funktion mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sein.
Das in der 1 exemplarisch gezeigte Ausführungsbeispiel eines geregelten Flugzeugs F, auf das die Erfindung angewendet werden kann, weist entsprechend der üblichen Gestalt zwei Tragflügel 1a, 1b mit jeweils zumindest einem Querruder 5a bzw. 5b auf. Das in der 1 dargestellte Flugzeug weist weiterhin an jedem Tragflügel 1a, 1b jeweils drei Vorderkanten-Auftriebskorper 3a, 3b und drei Hinterkanten-Auftriebskörper 4a, 4b als Hochauftriebsklappen auf. Optional können die Tragflügel 1a, 1b jeweils eine Mehrzahl von Spoilern 2a, 2b aufweisen. Weiterhin weist das Flugzeug F ein Heckleitwerk H mit einem Seitenleitwerk 8 mit einem Seitenruder 9 und einem Höhenleitwerk 6 mit jeweils zumindest einem Höhenruder 7 auf. Das Höhenleitwerk 6 kann z. B. als T-Leitwerk, wie es in der 1 dargestellt ist, oder Kreuz-Leitwerk ausgebildet sein. Zusätzlich weist das Flugzeug F zur Luftbetankung eine Betankungseinrichtung B auf, die an eine Kraftstoffabgabevorrichtung eines Tankflugzeugs andocken kann.
In der 1 ist ein auf das Flugzeug F bezogenes Koordinatensystem KS-F mit einer Flugzeug-Längsachse X-F, einer Flugzeug-Querachse Y-F und einer Flugzeug-Hochachse Z-F eingetragen. Jedem Tragflügel 1a, 1b kann ein Tragflügel-Koordinatensystem KS-T mit einer Achse S-T für die Spannweitenrichtung, einer Achse T-T für die Tiefenrichtung und eine Achse D-T für die Dickenrichtung des Tragflügels zugeordnet sein (2). Weiterhin kann jeder Klappe kann ein Klappen-Koordinatensystem KS-K mit einer Achse S-K für die Spannweitenrichtung der Klappe, einer Achse T-K für die Tiefenrichtung und eine Achse D-K für die Dickenrichtung der Klappe zugeordnet sein (2).
In der 2 ist schematisch ein Tragflügel 1 gezeigt, der aus einem Hauptflügel M und einer für die Steuerung oder Manövrierung des Flugzeugs vorgesehenen Steuerklappe S sowie einer Hochauftriebsklappe K gebildet ist. Die Steuerklappe S ist in der 2 als Spoiler dargestellt und könnte in erfindungsgemäß funktionaler Hinsicht alternativ oder zusätzlich z. B. ein Querruder oder – auch wenn dieses nicht am Hauptflügel angeordnet ist – ein Höhenruder 7 und/oder ein Seitenruder 9 sein.
Im Detail zeigt die 2 einen Hauptflügel 10 mit einer Stellklappe K, die an dem Hauptflügel M angekoppelt ist. Erfindungsgemäß kann der aerodynamische Körper die Stellklappe K, d. h. ein an dem Flugzeug verstellbar angeordneter aerodynamischer Körper und dabei z. B. eine in der 1 gezeigte Stellklappe sein, also z. B. eine Hochauftriebsklappe, ein Querruder, ein Spoiler, ein Höhen- oder Seitenruder. Der erfindungsgemäß vorgesehene aerodynamische Körper kann insbesondere auch ein Hauptflügel M sein. Der Hauptflügel M weist eine an der Saugseite A desselben verlaufende Oberseite M-1, eine an der Druckseite B der derselben verlaufende Unterseite M-2 und gegebenenfalls eine rückseitige, der Hochauftriebsklappe K zugewandte Seite auf. Für die Hochauftriebsklappe oder generell für die Stellklappe K oder den aerodynamischen Körper ist eine Klappentiefen-Richtung T-K bzw. generell Tiefenrichtung, eine Spannweiten-Richtung S-K bzw. generell Spannweitenrichtung und eine Klappendicken-Richtung D-K bzw. generell Klappendickenrichtung definiert.
Die Stellklappe K oder Hochauftriebsklappe weist eine an der Saugseite A der Hochauftriebsklappe K verlaufende Oberseite K1 und eine an der Druckseite B der Hochauftriebsklappe K verlaufende Unterseite K2 auf.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in der 2 schematisch dargestellte Kombination eines Hauptflügels, zumindest einem Spoiler als einer Steuerklappe S und einer Hochauftriebsklappe als Einstellklappe Bezug genommen. Die zumindest eine Steuerklappe S kann in dieser Anwendung insbesondere zusätzlich aus einem Querruder und/oder dem Höhenruder und/oder dem Seitenruder sein. Alternativ oder zusätzlich zur Hochauftriebsklappe kann als Einstellklappe die Höhenflosse und/oder das Seitenleitwerk und generell auch eine Einstellklappe und generell eine Stellklappe des Fugzeugs nach der Erfindung funktional einbezogen sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Flugregelvorrichtung 50 vorgesehen, die eingangsseitig funktional verbunden ist mit der Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 und mit dem Bahnführungs-Vorgabemodul BF und die zur Übermittlung von Stellkommandos ausgangsseitig funktional verbunden ist mit den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K. Das Bahnführungs-Vorgabemodul BF liefert der Flugregelvorrichtung 50 eine aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D ermittelte Sollflugbahn oder einen aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D ermittelten Sollflugbahn-Korridor. Die Flugregelvorrichtung 50 ist derart ausgeführt, dass diese aufgrund der Position des Flugzeugs relativ zur Sollflugbahn oder relativ zum Sollflugbahn-Korridor Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Flugzeug zur Vorbereitung der Betankung und/oder der Durchführung der Betankung durch den Piloten gesteuert wird, so dass mit den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K Korrekturen aufgrund veränderter Strömungsverhaltnisse z. B. augfgrund Flugbewegungen oder Lageänderungen des Tankflugzeugs oder aufgrund von Abweichungen der vom Piloten kommandierten Steuerbewegungen. Dabei kann das Flugzeug generell Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 am Hauptflügel und/oder Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16K an der Hochauftriebsklappe K aufweisen, so dass bei Vorhandensein von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 am Hauptflügel die Flugregelvorrichtung 50 Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 am Hauptflügel erzeugt und an diese sendet. Dementsprechend erzeugt und sendet die Flugregelvorrichtung 50 bei Vorhandensein von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16K an der Hochauftriebsklappe K Stellkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16K an der Hochauftriebsklappe K.
Nach der Erfindung ist eine Flugregelvorrichtung 50 vorgesehen, die eingangsseitig funktional verbunden ist mit der Flugzustands-Sensorvorrichtung 40, mit dem Bahnführungs-Vorgabemodul BF, optional der Klappenpositions-Sensorvorrichtung und optional mit den Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17, 17K und die zur Übermittlung von Stellkommandos ausgangsseitig funktional verbunden ist mit dem Aktuator 20 und den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K.
Nach der Erfindung ist insbesondere eine Flugregelvorrichtung 50 vorgesehen, die derart ausgeführt ist, dass diese aufgrund des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird. Die Flugregelvorrichtung 50 kann auch derart ausgeführt sein, dass diese Stellkommandos zur Kommandierung des jeweiligen Aktuators 21 einer Steuerklappe S und/oder des jeweiligen Aktuators 20 einer Einstellklappe K wie die Hochauftriebklappe und von am Tragflügel 1a, 1b, 1 und/oder an zumindest einer Einstellklappe angeordneten Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K erzeugt und an diese übermittelt (3), mit denen jeweils oder mit denen insgesamt die Bewegung des Flugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird. Die Flugregelvorrichtung 50 ermittelt die aktuellen Stellkommandos 50a aufgrund von Sollkommandos 30a einer Vorgabevorrichtung 30 und/oder eines Bahnführungs-Vorgabemoduls BF, das mit einer Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D verbunden ist, die Flugdaten von einem in den Figuren nicht dargestellten Tankflugzeug empfangen kann und an dieses senden kann.
Die Flugregelvorrichtung 50 ist derart ausgeführt, dass diese Sensorsignale 40a einer Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 und Sensorsignale einer Strömungszustand-Sensorvorrichtung 17; 17K in die Erzeugung von Sollkommandos sowie eine von dem Bahnführungs-Vorgabemodul BF aus den von der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D empfangenen Flugdaten erzeugte Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor gegebenenfalls mit Zusatzliniene wie mit einbezieht. Die Sollkommandos werden derart erzeugt, dass das Flugzeug F in einem in dieser Darstellung nicht gezeigten Korridor hinter dem Tankflugzeug bleibt oder entlang einer Sollflugbahn, die in vorbestimmter Lage und Entfernung zu der aktuellen und/oder einer berechneten Bahn oder Bewegung des Tankflugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt, während das Tankflugzeug Kraftstoff an das Flugzeug F abgibt. Inbesondere kann eine eingangsseitig der Flugregelvorrichtung 50 eine mit der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung verbundene Vorgabevorrichtung zur Erzeugung von Flugzuständen des Flugzeugs entsprechenden Sollkommandos als Eingangssignale der Flugregelvorrichtung vorgesehen sein. Die Sollkommandos 30a als Eingangssignale der Flugregelvorrichtung 50 können aus einer Soll-Beschleunigung und/oder eine Soll-Richtung für das Flugzeug gebildet sein, die von den Flugdaten des Tankflugzeugs abhängen. Die Flugdaten können dabei eine Position, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen umfassen. Die Flugregelvorrichtung 50 ist derart ausgeführt, dass diese aus den Sollkommandos einen aktuellen Eingangssignal-Vektor 50a zur Kommandierung des Aktuators 21 und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K erzeugt und an diese übermittelt.
Bei der Durchführung einer Betankung passt die Flugregelvorrichtung 50 beispielsweise den Auftrieb des Flugzeugs F an eine während des Betankungsvorgangs stetig zunehmende Masse an, d. h. die von Flugzeug-Gewicht beeinflussten Parameter der mit der Regelungsvorrichtung 50 durchgeführten Regelung werden entsprechend des sich verändernden Gewichts des zu betankenden Flugzeugs verändert, d. h an dieses angepasst. Die von der Flugregelvorrichtung 50 mittels des aktuellen Eingangssignal-Vektors 50a kommandierten Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K können angeordnet sein an dem Hauptflügel M und/oder einer Einstellklappe K, wobei die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 15; 15K jeweils eines Oberflächensegments aus zumindest einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung und zumindest einem Strömungszustands-Sensor gebildet ist. Nach der 2 ist in einem Segment 10 an der Oberseite M-1 des Hauptflügels und einem Segment 10K an der Oberseite K1 der Einstellklappe K jeweils eine Anordnung 15 bzw. 15K aus zumindest einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16 bzw. 16K und zumindest einem Strömungszustands-Sensor 17 bzw. 17K angeordnet. In der 1 sind an den Hauptflügeln der Tragflügel schematisch entsprechende Segmente 11a, 11b, 12a, 12b eingetragen, in denen jeweils eine solche Anordnung 15 aus zumindest einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16 und zumindest einem Strömungszustands-Sensor 17 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann, wie dies auch in der 2 dargestellt ist, ein solches Segment 10K mit einer Anordnung 15K aus zumindest einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16K und zumindest einer Strömungszustands-Sensorvorrichtung 17K an der Oberseite K1 oder Unterseite K2 der jeweiligen Einstellklappe K angeordnet sein.
Die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 15 bzw. 15K ist derart ausgeführt, dass mit dieser aufgrund von aktuellen Stellsignalen oder aufgrund eines aktuellen Stellsignal-Vektors 50a die an der jeweiligen Oberfläche anliegende Strömung und somit der Auftriebsbeiwert des Hauptflügels M bzw. der Stellklappe K beeinflusst werden kann. Dabei weist die Flugregelvorrichtung 50 eine Funktion auf, die zur Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten an dem Tragflügel in Abhängigkeit des Flugzustands eine Auswahl der zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K vornimmt. Dabei ermittelt die Flugregel-Vorrichtung lokale Strömungszustands-Sollwerte segmentweise, d. h. der aktuelle Stellsignal-Vektor 50a beinhaltet Stellsignale für jedes der ansteuerbaren Segmente 10, 10K.
Dabei kann der Stellsignal-Vektor 50a derart gebildet sein, dass dieser einen Wert für sämtliche betätigbaren Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K beinhaltet, wobei die aufgrund der Auswahl und nach dem jeweils aktuellen Stellsignal oder Stellsignal-Vektor 50a die nicht zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K den Stellwert Null erhalten.
Die Flugregelvorrichtung 50 kann dabei insbesondere derart ausgeführt sein, dass diese mittels eines Reglermodells für das Flugzeug einen aktuellen Stellsignal-Vektor 50a zur Kommandierung des Aktuators 21 der zumindest einen Steuerklappe S und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 15; 15K erzeugt und an diese übermittelt, wobei die Flugregelvorrichtung 50 den aktuellen Eingangssignal-Vektor 50a aufgrund der Sollkommandos 30a der Vorgabevorrichtung 30, der Sensorsignale 40a der Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 und der Sensorsignale der Strömungszustand-Sensorvorrichtung 17; 17K ermittelt.
Die Flugregelvorrichtung 50 kann weiterhin eine Priorisierungsfunktion aufweisen, die abhängig von den Flugdaten des Tankflugzeugs eine Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 17; 17K und eine Betätigung von Steuerklappen S mischt. Eine Priorisierung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 17; 17K bei dynamischeren Vorgängen kann zu bevorzugen sein.
Die Flugregelvorrichtung 50 kann weiterhin eine Abschätzungsfunktion aufweisen, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den eingehenden Flugdaten des Tankflugzeugs abzuschätzen, ob mit der momentanen Masse des Flugzeugs F ein Flug in dem vorgegebenen Korridor relativ zu dem Tankflugzeug innerhalb der momentanen Flugbereichsgrenzen des erfindungsgemäßen Flugzeugs überhaupt möglich ist. Dem kann eine Warnsignalfunktion zugeordnet sein, die bei Annäherung an eine Flugbereichsgrenze ein Warnsignal erzeugt, welches über die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D an das Tankflugzeug übermittelt wird.
Dabei kann insbesondere die Flugregelvorrichtung 50 eine Abschätzungsfunktion aufweisen, die dazu eingerichtet ist, abhängig von Abweichungen des Flugzeugs von der Sollbahn und/oder abhängig von Positionen des Flugzeugs in dem Sollflugbahn-Korridor und/oder abhängig von Veränderungen dieser Größen abzuschätzen, ob mit der momentanen Masse des Flugzeugs F ein Flug innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollbahn oder innerhalb des Sollflugbahn-Korridors innerhalb der momentanen Flugbereichsgrenzen des erfindungsgemäßen Flugzeugs liegt. Weiterhin kann insbesondere die Flugregelvorrichtung 50 eine Warnsignalfunktion aufweisen, die bei Annäherung an eine Flugbereichsgrenze und/oder bei einem vorbestimmten Abstand zur Sollflugbahn und/oder einem vorbestimmten Abstand zum Sollflugbahn-Korridor ein Warnsignal erzeugt, welches die Flugregelvorrichtung 50 an die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D zur Übermittlung an das Tankflugzeug F sendet.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgesehenen Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16, 16K eines Segments ist in der 4 am Beispiel einer Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16K einer Einstellklappe K dargestellt. Dabei ist die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16K gebildet aus einer Druckkammer 101 zur Aufnahme von bedruckter Luft, einer Auslasskammer oder Ausblaskammer 103 und einer oder mehrere Verbindungsleitungen 105 zur Verbindung der Druckkammer 101 mit der Auslasskammer 103. Die Ausblaskammer 103 weist zumindest eine Auslassöffnung oder Ausblasöffnung und vorzugsweise eine Anordnung 110 von Auslassöffnungen oder Ausblasöffnungen auf. Zur bloßen Veranschaulichung ist in der 5 eine einzelne Ausblasöffnung 104 eingetragen. In die zumindest eine Verbindungsleitung 105 ist zumindest eine Ventilvorrichtung 107 integriert, die funktional mit der Flugregel-Vorrichtung 50 in Verbindung steht. Die Flugregel-Vorrichtung 50 steuert die Ventilvorrichtung 107 mittels des aktuellen Stellsignal-Vektors 70a an, um in der Druckkammer 101 vorhandene bedruckte Luft entsprechend der Stellwerte des aktuellen Stellsignal-Vektors 70a nicht oder in entsprechender Geschwindigkeit und/der Durchsatz in die Auslasskammer 103 strömen zu lassen, von wo aus die Luft durch eine Anordnung 110 von Ausblasöffnungen austritt, um die Umströmung der Oberfläche K1 der Einstellklappe K zu beeinflussen.
Die Einführung von Druckluft in die Druckkammer 101 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Druckluft von einem Staupunktbereich an der Oberfläche eines Strömungskörpers des Flugzeugs und insbesondere einem Staupunktbereich an der Einstellklappe oder einem Staupunktbereich des Hauptflügels von der äußeren Strömung entnommen wird. An die Druckkammer kann auch eine Druckerzeugungsvorrichtung oder eine Pumpe oder ein Strömungsvariator angeschlossen sein, die bzw. der Luft über eine Zufuhrleitung aufnimmt. Die Zufuhrleitung kann insbesondere von einer Öffnung oder einer Anordnung von Öffnungen an der Oberseite des Hauptflügels M und/oder der Klappe K ausgehen. Diese Öffnung kann dabei an einem Ort oder die Anordnung von Öffnungen können über einen Bereich des Hauptflügels M und/oder der Klappe K verteilt angeordnet sein, der derart vorgesehen ist, dass an diesen Stellen Absaugeffekte auftreten, die mit den an der Anordnung 110 von Ausblasöffnungen erzeugten Ausblaseffekten in vorbestimmter Weise korrelieren.
Die in der 4 im eingebauten Zustand gezeigte Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16K ist in der 5 schematisch als strukturell isolierte Einrichtung gezeigt. Die 6 zeigt schematisch einen Tragflügel mit einem Hauptflügel M und einer daran angekoppelten Einstellklappe K in Form einer Hochauftriebsklappe, auf deren Oberseite eine erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung 110 von Ausblasöffnungen angeordnet ist.
Die Anordnung 110 von Ausblasöffnungen oder die Öffnungsvorrichtung ist vorzugsweise aus einer Anordnung von insbesondere schlitzförmigen Öffnungen (5 bis 7) gebildet. Nach der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die mit einer oder mehreren Ausblaskammern strömungstechnisch in Verbindung stehenden Ausblasöffnungen über ein Oberflächensegment des Strömungskörpers des Flugzeugs verteilt sind. Dabei können mehrere Oberflächensegmente in der Strömungsrichtung S gesehen nebeneinander oder hintereinander angeordnet sein, um die Strömung über einen größeren Bereich des Strömungskörpers zu beeinflussen. Die Flugregel-Vorrichtung 50 ermittelt die Stellkommandos und hierfür entsprechende Stellwerte für jede Anordnung 15, 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K und Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17 bzw. 17K jedes ansteuerbaren Segments 10, 10K von über den Strömungskörper, also z. B. über die Hauptflügel, zumindest einer Einstellklappe und/oder Steuerklappe, verteilten Segmenten 10, 10K mit derartigen Anordnungen 15, 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K und Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17 bzw. 17K.
In der 8 ist beispielsweise ein Oberflächensegment 10K als Draufsicht mit einer Anordnung 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und Strömungszustands-Sensorvorrichtungen dargestellt, wie diese nach der Erfindung generell in einem Oberflächensegment des Hauptflügels oder einer Einstellklappe und generell eines Strömungskörpers des Fugzeugs F angeordnet sein kann. Die in der 7 dargestellte Anordnung weist eine matrixartig über das Oberflächensegment 10K verteilte Anordnung von 110 von Ausblasöffnungen 104. Generell sind die Ausblasöffnungen 104 der Anordnung 110 von Auslassöffnungen über das jeweilige Oberflächensegment verteilt, um die Umströmung an oder oberhalb des gesamten Bereichs des Oberflächensegmentes 10 bzw. 10K zu beeinflussen. Vorzugsweise ist eine Druckkammer und eine Ventilvorrichtung 107 den Öffnungen 104 eines Oberflächensegments 10, 10K zugeordnet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine Druckkammer 101 den Öffnungen 104 von mehreren Oberflächensegmenten 10, 10K zugeordnet sind.
Die Ausblasöffnungen 104 weisen eine Form auf, die zur Beeinflussung der Umströmung des jeweiligen Oberflächensegmentes 10, 10K optimal ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass verschiedene Formen von Ausblasöffnungen 104 innerhalb eines Oberflächensegments 10, 10K verwendet werden. Z. B. können die Ausblasöffnungen 104 auch kreisförmig, ellipsoid oder sichelförmig ausgebildet sein.
Innerhalb eines Oberflächensegmentes sind auch eine Mehrzahl von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17 bzw. 17K angeordnet, die in der 8 schematisch als Kreissymbole dargestellt sind. Sämtliche Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17 bzw. 17K sind funktional an die Flugregel-Vorrichtung 50 angekoppelt (3) zur Übermittlung von aktuellen Strömungszuständen an der Stelle der jeweiligen Strömungszustands-Sensorvorrichtung 17 bzw. 17K in Form der von jeder Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17 bzw. 17K jeweils erzeugten Sensorsignalen. In der Flugregel-Vorrichtung 50 wird für jedes Segment auf der Basis der gemessenen Strömungszustände ermittelt, an welchen Ausblasöffnungen 104 und dort mit welcher Stärke Luft ausgeblasen werden soll, um für das Flugzeug einen Flugzustand einzustellen, der den von der Vorgabevorrichtung 30 zur Erzeugung von Flugzuständen des Flugzeugs erzeugten Sollkommandos entspricht. Dabei ermittelt die Flugregel-Vorrichtung 50 gleichzeitig Sollkommandos für die Stellantrieb der Steuerflächen S.
Verschiedene Oberflächensegmente können auf der Oberfläche des Strömungskörpers, also z. B. des Hauptflügels und/oder der Einstellklappe K, nebeneinander oder einander überlappend angeordnet sein.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 Strömungszustände, die mittels in weiteren Oberflächensegmenten 10, 10K angeordneten Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17, 17K ermittelt werden, zur Ermittlung von Stellkommandos von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K heranzieht.
Aufgrund der entsprechenden Funktion der Flugregel-Vorrichtung 50 stellt diese durch Kommandierung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K von einem oder mehreren Oberflächensegmenten 10, 10K insbesondere auch das Maß ein, in dem die an dem jeweiligen Oberflächensegmente 10, 10K anliegende Strömung beeinflusst werden kann. Hierzu werden entsprechende Werte der aktuellen Stellsignale oder des aktuellen Stellsignal-Vektors 50a ermittelt. Dabei steuert die Flugregel-Vorrichtung 50 das oder die Ventilvorrichtungen 107 von mehreren Oberflächensegmenten 10, 10K an. Dabei kann insbesondere ein gepulstes Ausblasen vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 eine Öffnungsvorrichtung an den jeweiligen Ausblasöffnungen 104 ansteuert, um durch Öffnen und Schließen derselben den Ausblasstrom an der jeweiligen Ausblasöffnung 104 einzustellen.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 funktional an einer an der Druckkammer angekoppelten Druckerzeugungsvorrichtung oder einem an der Druckkammer angekoppelten Strömungsförderantrieb (nicht gezeigt) angekoppelt ist, um durch entsprechende Ansteuerung der Druckerzeugungsvorrichtung bzw. des Strömungsförderantriebs (den Druck in der Druckkammer einzustellen und um auf diese Weise die Ausblasgeschwindigkeit an den Öffnungen 104 eines Oberflächensegments 10, 10K einzustellen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, den Druck in der Druckkammer aufgrund des Flugzustands und insbesondere aufgrund der Fluggeschwindigkeiten und der Flughöhe oder daraus abgeleiteter Größen einzustellen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 in bestimmten Flugzustandsbereichen wie z. B. im Reiseflug die Druckerzeugungsvorrichtung deaktiviert. Generell kann die Druckerzeugungsvorrichtung auch mit einer fest eingestellten Leistung arbeiten oder diese kann derart ausgeführt sein, dass mit dieser aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung durch eine Ansteuerungsfunktion der Einlassdruck und/oder der Ausblasdruck und/oder der Differenzdruck verändert oder gesteuert wird.
Der Strömungsförderantrieb kann dabei in einem mit der Öffnung verbundenen Kanal installiert oder integriert sein.
Die Strömungszustands-Sensorvorrichtungen 17, 17K können generell aus einem Sensor zur Erfassung der Eigenschaften der Strömungszustandes auf der Oberseite des Hauptflügels M bzw. der Klappe K gebildet sein, der derart ausgeführt ist, dass durch das von dem Sensor erzeugte Signal eindeutig der Strömungszustand ermittelt werden kann, d. h. dass festgestellt werden kann, ob eine anliegende oder abgelöste Strömung vorliegt.
Nach der Erfindung ist ein Flugzeug mit einer Flugsteuerungsvorrichtung mit einer mit der Flugregel-Vorrichtung in Verbindung stehenden Betätigungsvorrichtung oder Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 zur Erzeugung von Steuerungs-Sollkommandos 31a für die Steuerung des Flugzeugs F vorgesehen. Die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 des Flugzeugs F ist üblicherweise aus einer im Cockpit des Flugzeugs angeordneten Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 zur Eingabe von Steuerungsvorgaben zur Flugbahnsteuerung des Flugzeugs gebildet, die insbesondere die Piloten-Eingabemittel wie einen Steuerknüppel und optional auch Pedale aufweisen kann.
Weiterhin kann die Flugsteuerungsvorrichtung eine Betriebsarten-Eingabevorrichtung und/oder einen Autopilot 34 aufweisen, die bzw. der Autopiloten-Sollkommandos 34a für die Steuerung des Flugzeugs F erzeugt und die bzw. der mit der Flugregel-Vorrichtung 50 funktional in Verbindung steht, um an diese die Soll-Kommandos 31a bzw. 34a zu senden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist bei Aktivierung der Betankungs-Betriebsart die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 inaktiv. Dies kann mit Anwahl der Betankungs-Betriebsart beispielsweise auf einem Instrumenenpanel oder einer Piloten-Anzeigevorrichtung erfolgen. Bei dieser Ausführungsform ist bei der Betankung des Flugzeugs F keine Eingabe durch die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 möglich, so dass dabei in die automatische Folgeregelung des Flugzeugs F nicht eingegriffen wird. Dabei kann eine der hierin genannten Ausführungsformen des Flugzeugs und insbesondere der Regelungsvorrichtung 50 bzw. des mit diesem durchführbraren Verfahrens zur Anwendung kommen.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Aktivierung einer zweiten Betankungs-Betriebsart durch Anwahl derselben beispielsweise auf einem Instrumentenpanel oder einer Piloten-Anzeigevorrichtung die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 aktiv geschaltet bleibt. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese zweite Betankungs-Betriebsart zusätzlich zu der zuvor genannten ersten Betankungs-Betriebsart durch Anwahl derselben beispielsweise auf einem Instrumentenpanel oder einer Piloten-Anzeigevorrichtung aktiviert werden kann oder anstatt der ersten Betankungs-Betriebsart im Flugzeug F realisiert sein kann. Bei dieser zweiten Betankungs-Betriebsart ist bei der Betankung des Flugzeugs F zusätzlich eine Eingabe durch die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 möglich, so dass dabei durch Betätigung der Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 durch den Piloten dieser in die automatische Folgeregelung des Flugzeugs F eingreifen kann.
Die erste und/oder die zweite Betankungs-Betriebsart kann derart realisiert sein, dass die mit dieser erzeugte Sollflugbahn und/oder der mit dieser erzeugte Sollflugbahn-Korridor und insbesondere desselben Grenzlinien oder Grenzflächen auf einer Pilotenanzeige zusammen mit der Position des Flugzeugs relativ zur Sollflugbahn bzw. dem Sollflugbahn-Korridor zur Darstellung gebracht wird. Weiterhin kann bei der Darstellung mit dem Sollflugbahn-Korridor wenigstens eine Referenzlinie oder Orientierungslinie eingetragen sein, die die Flugbahn zeigt, entlang der das Flugzeug fliegen soll. Die Sollflugbahn bzw. der Sollflugbahn-Korridor hängt von der Flugbahn und der Position und dem momentan Flugzustand des Tankfugzeugs ab, so dass die Sollflugbahn bzw. der Sollflugbahn-Korridor in vorgegebenen Zeitabständen immer wieder neu berechnet wird und dem Piloten in Zeitabständen in aktueller Form zur Darstellung gebracht wird. Auch kann vorgesehen sein, dass diese Darstellungsinhalte als Basisdarstellung oder aufgrund entsprechender Anwahl in Form eines Flight Directors zur Darstellung gebracht werden. Dabei wird die aktuelle Position des zu betankenden Flugzeugs gegenüber dem Tankflugzeug aus Sicht des zu betankenden Flugzeugs, in dem die jeweilige Anzeigevorrichtung installiert ist, schematisch gezeigt wird. Dabei wird also die Sollflugbahn bzw. der Sollflugbahn-Korridor in einer vorzugsweise perspektivischen Darstellung gezeigt, bei der der Betrachterstandpunkt dieser Darstellung im zu betankenden Flugzeug und insbesondere im Cockpit liegt. Weiterhin können in jeder der genannten Darstellungen zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Darstellungs-Bestandteile enthalten sein:

• Darstellungen wie graphische und/oder numerische Hinweise zu Abweichungen von der Sollflugbahn bzw. der Abstand des Flugzeugs von Begrenzungen des Sollflugbahn-Korridors oder von dessen Orientierungslinie und/oder
• graphische Hinweise zu von dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebten Änderungen des Ist-Flugpfads oder von Richtungeänderungen des zu betankenden Flugzeugs.

Dabei kann bei einer Ausführungsform der zweiten Betankungs-Betriebsart vorgesehen sein, dass die Betätigung der Steuerklappen oder eines Teils der Steuerklappen wie insbesondere eines Teils der Spoiler durch den Piloten manuell z. B. mittels eines Steuerungshebels vorgenommen werden kann und der Pilot diese Betätigung angesichts einer der vorgenannten Darstellungsweisen, sofern eine solche jeweils im Flugzeug realisiert ist, vornimmt. Der Pilot nimmt dabei also eine Grob-Steuerung des Flugzeugs vor. Bei dieser Ausführungsform der zweiten Betankungs-Betriebsart erfolgt die genauere Korrektur der Flugzeug-Position relativ zur Sollflugbahn bzw. dem Sollflugbahn-Korridor oder einer Referenz-Linie oder Orientierungs-Linie mittels der Regelungsvorrichtung 50, die Sollkommandos an Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen erzeugt aufgrund:

• des gemessenen Strömungszustands und
• der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors und
• optional einer Betätigungssinformation und/oder des Stellzustand der jeweils betätigten Steuerklappe S
• optional von erfassten Flugzuständen 40a.

Auf diese Weise wird eine Art Korrektur-Bewegung des zu betankenden Flugzeugs F bei einem nicht-automatischen Fliegen des Flugzeugs durch den Piloten während des Betankungsvorgangs erreicht.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Piloten-Darstellungen können alternativ oder zusätzlich bei der Einleitung des Betankungsvorgangs verwendet werden, also insbesondere bei der Hinführung oder Hinsteuerung des zu betankenden Flugzeugs in dessen Betankungsposition relativ zum Tank-Flugzeug.
Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen von Piloten-Darstellungen kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und/oder der Anteil der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen an der Steuerungsbewegung im Verhältnis zur Steuerungsbewegung aufgrund der Verstellung von Steuerklappen S graphisch dargestellt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 Eingabemittel für den Piloten zur gesonderten Kommandierung oder Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K aufweist. In diesem Fall kann bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen von Piloten-Darstellungen insbesondere auch vorgesehen sein, dass eien Empfehlung für die Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen oder eine Soll-Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen graphisch dargestellt wird.
Generell kann sich die genannte Referenz- oder Mittel-Linie eines Sollflugbahn-Korridors geometrisch durch die Verbindung der Flächenschwerpunkte der Querschnitte des Sollflugbahn-Korridors ergeben.
Den am Flugzeug F jeweils vorhandenen Steuerklappen, wie z. B. den Querrudern 5a, 5b, den Spoilern 2a bzw. 2b, ist zumindest ein Stellantrieb und/oder eine Antriebsvorrichtung zugeordnet, die jeweils erfindungsgemäß optional von der Flugsteuerungsvorrichtung 50 mittels Kommandosignalen, die Soll-Kommandos sind, angesteuert wird, um die jeweils zugeordneten Steuerklappen zur Steuerung des Flugzeugs F zu verstellen. Dabei kann vorgesehen sein, dass einer dieser Steuerklappen durch jeweils einen Stellantrieb oder zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Flugzeugssystems einer Mehrzahl von Stellantrieben betätigt wird.
Aufgrund der Steuerungs-Sollkommandos 31a der Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 und/oder der Autopiloten-Sollkommandos 34a des Autopiloten 34 werden in der Flugregel-Vorrichtung 50 Soll-Kommandos zur Betätigung oder Bewegung von Stellantrieben der Steuerklappen S, 2a, 2b, 5a, 5b und insbesondere des Aktuators zur Verstellung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K und/oder des Aktuators oder des Klappenantriebs der anzusteuernden Einstellklappen K erzeugt und an diese geschickt. Der Aktuator zur Verstellung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16, 16K kann insbesondere die zugeordnete Ventilvorrichtung und/oder die jeweils zugeordnete Druckerzeugungsvorrichtung oder der zugeordnete Strömungsförderantrieb sein.
Das Flugzeug F weist weiterhin eine mit der Flugregel-Vorrichtung 50 funktional in Verbindung stehende Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 mit einer Luftdaten-Sensorvorrichtung 41 (Air Data System, ADS) zur Erfassung von Flugzustandsdaten zur Ermittlung des Flugzustands sowie eine Fluglage-Sensorvorrichtung oder eine Inertialsensor-Vorrichtung 42 (Inertial Measurement Unit, IMU) zur Erfassung eines Flugzustands des Flugzeugs F und insbesondere der Drehraten des Flugzeugs F auf. Die Luftdaten-Sensorvorrichtung 41 weist Luftdaten-Sensoren zur Ermittlung des Flugzustands des Flugzeugs F und insbesondere des dynamischen Drucks, des statischen Drucks und der Temperatur der das Flugzeug F umströmenden Luft auf. Mit der Fluglage-Sensorvorrichtung 42 werden insbesondere Drehraten des Flugzeugs F einschließlich der Gierraten und der Rollraten des Flugzeugs zur Bestimmung der Fluglage desselben ermittelt. Die Flugsteuerungsvorrichtung 50 empfängt die Flugzustands-Sensorsignale 40a der von der Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 erfassten Sensorwerte und dabei insbesondere der Luftdaten-Sensorsignale 41a der Luftdaten-Sensorvorrichtung 41 und die Fluglage-Sensordaten 42a von der Fluglage-Sensorvorrichtung 42.
Die Flugsteuerungsvorrichtung 50 in Form einer Flugzustands-Regelvorrichtung 70 (3) weist eine Steuerungsfunktion auf, die von der Steuerungs-Eingabevorrichtung 30 Steuerungskommandos und von der Sensorvorrichtung 40 Sensorwerte 40a empfängt. Die Steuerungsfunktion ist derart ausgeführt, dass diese in Abhängigkeit der Steuerungskommandos 30a und der erfassten und empfangenden Sensorwerte 40a Stellkommandos für die Stellantriebe erzeugt und an diese übermittelt, so dass durch Betätigung der Stellantriebe eine Steuerung des Flugzeugs F gemäß der Steuerungskommandos erfolgt. Wie beschrieben ist in der 3 eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der auf dem Hauptflügel M und der Stellklappe K an einer Stelle in der jeweiligen Spannweitenrichtung jeweils eine Anordnung 15 bzw. 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K und von Strömungszustands-Sensoren 17 bzw. 17K angeordnet ist.
Beim Fliegen erzeugt der Pilot mit einer Betätigungsvorrichtung 31 ein Soll-Kommando 31a für die Steuerung des Flugzeugs. Das Soll-Kommando 31a für die Flugzeugsteuerung kann z. B. ein dreidimensionalen Beschleunigungsvektor zur relativen Änderung des Flugzustands des Flugzeugs, oder Richtungsänderungsvorgabe sein. Auch kann der Soll-Kommando-Vektor aus beiden Vorgabewerten zusammen gesetzt sein und dabei z. B. für die Lateralbewegung Richtungsänderungsvorgaben und in der Vertikalbewegung des Flugzeugs Beschleunigungsvorgaben generieren. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass Soll-Kommandos oder Soll-Kommando-Vektoren 34a mittels eines Autopiloten 34 erzeugt werden.
Wie in der 3 gezeigt, steuert nach der Erfindung die Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 die Flugregelvorrichtung 50 an, die daraufhin aufgrund von Sensorwerten Stellkommandos 50a vorzugsweise in Form eines Stellsignal-Vektors 50a erzeugt und zumindest einen derartigen Stellantrieb, der in einem Segment 10 oder 10K an einer Oberfläche des Tragflügels und optional alternativ oder zusätzlich der gegebenenfalls vorhandenen oder von diesen ansteuerbaren zumindest einen Einstellklappe K angeordnet ist, und einen Stellantrieb 21 der Steuerklappen S ansteuert. Aufgrund von Sollkommandos 30a der Vorgabevorrichtung 30 werden von der Flugregelvorrichtung 50 also Strömungszustands-Stellkommandos 351 bzw. 351K zur Betätigung oder Bewegung zumindest eines Aktuators oder Stellantriebs der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 15 bzw. 15K jedes betroffenen Segments 10 bzw. 10K zur Verstellung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und auch Stellkommandos 352 zur Betätigung oder Bewegung zumindest eines Aktuators oder des Klappenantriebs 21 der anzusteuernden Steuerklappen 21 erzeugt und an diese geschickt.
Auch kann Vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 aufgrund entsprechender Eingaben an die Vorgabevorrichtung 31 und daraus erzeugten Sollkommandos 31a Stellkommandos (nicht gezeigt) zur Verstellung der Einstellklappe K erzeugt und an einen Stellantrieb zur Verstellung derselben übermittelt. Auch kann vorgesehen sein, dass die Flugregel-Vorrichtung 50 derartige Stellkommandos zur Verstellung der Einstellklappe K aufgrund von Flugzustandsdaten erzeugt. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Stellkommandos zur Verstellung der Einstellklappe K sowie in Abhängigkeit der Stellkommandos 352 zur Verstellung der Steuerklappe S die Strömungszustands-Stellkommandos 351 bzw. 351K ermittelt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem von der Flugregel-Vorrichtung 50 jeweils erzeugten aktuellen Stellsignal-Vektor 50a die Stellkommandos zur Kommandierung des Aktuators 21 der zumindest einen Steuerklappe S und der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16; 16K und optional der Einstellklappen K sowie die Information enthalten sind, welche der Strömungsbeeinflussungsvorrichtungen zu einem Zeitpunkt betätigt werden sollen.
Durch die Betätigung oder Bewegung der Stellantriebe der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen werden in vorbestimmter Weise die lokalen Auftriebsbeiwerte oder die Verhältnisse von Widerstandsbeiwert und Auftriebsbeiwert in demjenigen spannweitigen Bereich verändert, in dem das Segment 10 bzw. 10K mit der jeweils angesteuerten Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung gelegen ist. Bei dem Vorhandensein mehrerer in Spannweitenrichtung und/oder in Tiefenrichtung des Hauptflügels oder der Klappe K angeordneten Segmente 10, 10K kann vorgesehen sein, dass mittels einer Segment-Ansteuerungsfunktion die Strömungsrustands-Stellkommandos 351 bzw. 351K an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen der jeweiligen Segmente abgeglichen und konsolidiert oder einem übergeordneten Stellkommando jeweils ermittelt werden.
Z. B. in dem Fall, in dem jeder Tragflügel 1a, 1b zwei Segmente 10 mit jeweils einer Anordnung 15 bzw. 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K und von Strömungszustands-Sensoren 22 bzw. 22K und zwei Stellklappen K aufweist, die in funktional vorbestimmter Weise zur Stabilisierung und/oder Steuerung des Flugzeugs und/oder Einstellen einer Flugbetriebsart vorgesehen sind, steuert die Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 und dadurch die Flugregelvorrichtung 50 aufgrund der darin implementierten Steuerungs- und Regelungsalgorithmen zeitabhängig die genannten Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen und Klappenantriebe der Steuerklappen zu deren Verstellung an, um einen Fugzustand entsprechend der Soll-Kommandos 31a und/oder 32a für die Steuerung des Flugzeugs F oder eine Flugbetriebsart einzustellen, und dabei das Flugzeug in einer Fluglage zu stabilisieren und/oder eine Bahnsteuerungsbewegung auszuführen und/oder die Lastverteilung des Tragflügels einzustellen und/oder Böen zu kompensieren.
Der erfindungsgemäß verwendete Tragflügel kann auch derart ausgeführt sein, dass dieser keine Stellklappe aufweist, die zur Steuerung oder Stabilisierung des Flugzeugs funktional mit der Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 oder der Flugregelvorrichtung 50 verbunden ist. In diesem Fall steuert die Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 oder die Flugregelvorrichtung 50 Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 zumindest eines Tragflügel-Segments 10 an. In analoger Weise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass auf der Oberfläche zumindest einer Stellklappe segmentweise eine Anordnung 15K von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16K und von Strömungszustands-Sensoren 17K vorhanden ist, die in beschriebener Weise zur Steuerung oder Stabilisierung des Flugzeugs funktional mit der Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 oder der Flugregelvorrichtung 50 verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung weist somit generell eine Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 mit einer Ansteuerungsfunktion zur Erzeugung von Soll-Kommandos an Antriebsvorrichtungen zur Verstellung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 bzw. 16K des zumindest einen Oberflächensegments 10 bzw. 10K und/oder von Soll-Kommandos an Antriebsvorrichtungen zur Verstellung von zumindest einer Stellklappe je Tragflügel auf, wobei die Steuerungsvorrichtung aufgrund der Soll-Kommandos zur Steuerung des Flugzeugs entsprechende Soll-Kommandos zur Betätigung von Stellvorrichtungen an den Flügeln ermittelt, durch deren Aktivierung der Flugzustand des Flugzeugs entsprechend der Soll-Kommandos geändert oder beeinflusst wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16, 16K als Eingangswert ein aus dem Sollkommando 30a der Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung 30 abgeleiteter Eingangswert zugeführt wird, der mittels

• einer auf Flugzustands-Sensordaten sowie auf Strömungszustands-Sensordaten basierenden Flugregel-Vorrichtung 50 oder
• einer auf Flugzustands-Sensordaten basierenden Flugzustands-Regelvorrichtung 70 aus dem Sollkommando 30a (Bezugszeichen 66 in dem Ausführungsbeispiel der 3)

Die Ansteuerung und Betätigung des zumindest einen Aktuators der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen 16 oder 16K jeweils eines Segments 10 bzw. 10K kann insbesondere aufgrund von Sollkommandos 30a einer Strömungsbeeinflussungs-Vorgabevorrichtung erfolgen, die an eine Strömungszustands-Regelvorrichtung gesendet werden, die aus den Sollkommandos 30a für jeweils jedes Segment 10 bzw. 10K des zumindest eines Segments 10 bzw. 10K eine Strömungszustands-Stellgröße für den Aktuator der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16 bzw. 16K eines Flügels erzeugt, die einem zu einem Zeitpunkt geforderten lokalen Auftriebsbeiwert für den Bereich des jeweiligen Segments entspricht. Aufgrund der Ansteuerung und Kommandierung des Aktuators jeweils jedes Segments mittels der Strömungszustands-Stellgröße wird der jeweils angesteuerte Aktuator betätigt, wodurch die jeweils zugehörige Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16 bzw. 16K den Strömungszustand an dem lokalen Segment des Tragflügels beeinflusst und dadurch insbesondere den an dem jeweiligen Segment 10 bzw. 10K anliegenden Strömungszustand beeinflusst und verändert.
In dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Flugregelvorrichtung 50 zum Empfang von Flugzustands-Sensorsignalen 40a mit einer Flugzustands-Sensorvorrichtung 40 in Verbindung.
Die Flugregelvorrichtung 50 insbesondere in dem Ausführungsbeispiel der 3 kann dabei insbesondere einen Regelungsalgorithmus aufweisen, der die genannten Eingangswerte entsprechend der von diesem empfangenen Sollkommandos 30a ausregelt („complete control”).
Der Regelungsalgorithmus der Flugregelvorrichtung 50 und/oder der Strömungszustands-Regelvorrichtung 60 kann zum einen eine Synthese von jeweils einem Maß für den Auftrieb, für den Widerstand oder der Gleitzahl aus Sensordaten (insbesondere Drucksensoren als Sensorvorrichtung 17 auf dem Tragflügel oder der Klappe K) vornehmen und zum anderen aus einem robusten Regelalgorithmus zur Erreichung eines vorgegebenen Zielwertes für obiges Maß gebildet sein. Der Regler wird durch eine Anti-Wind-Up-Reset-Struktur unterstützt. Das Maß wird aus einer Kombination von zeitlicher Integration und Nachschlagetabelle gewonnen und kann eineindeutig mit einer flugrelevanten Größe wie z. B. dem Auftrieb verbunden werden. Indirekt ist so eine Vorgabe z. B. eines Auftriebs oder Auftriebsbeiwerts möglich, die dann durch den Algorithmus in eine Vorgabe für die Maßzahl umgesetzt wird. Diese Vorgabe für die Maßzahl, im Folgenden Sollwert genannt, wird verwendet, um die Differenz zur aktuellen Maßzahl zu bestimmen, die dann die Stärke und Art des Reglereingriffes bestimmt.
Der Regler kann auf Basis eines linearen Mehrgrößen-Block-Box-Modells mit einem Verfahren zur Synthese von robusten Reglern entworfen sein. Bei der Identifikation des linearen Mehrgrößen-Block-Box-Modells werden geeignete Störsignale in Form von sprunghaften Änderungen der Aktuationsgröße erzeugt und die Reaktion der Maßzahl darauf gemessen. Aus dem dynamischen Verhalten der Reaktion wird ein lineares Differentialgleichungssystem mit Hilfe von Parameteridentifikationsmethoden gewonnen, das die Basis für die Reglersynthese darstellt Viele verschiedene solcher Identifikationen liefern eine Modellfamilie, aus dem je Synthese ein repräsentatives bzw. mittleres Modell ausgewählt wird. In der Reglersynthese können Verfahren verwendet werden (z. B H∞-Synthese, Robustifizierung, robustes LoopShaping). Unterstützt werden kann der entstandene klassische lineare Regelkreis durch eine Anti-Wind-Up-Reset-Struktur, die bei einer Forderung für die Stellgröße, die über der realisierbaren Stellgröße liegt, die internen Zustände des Reglers so korrigiert, dass ein Integrationsteil im Regler nicht zu einem Überschwingen bzw. Festsetzen des Reglers führt. So bleibt der Regler auch bei unrealistischen Anforderung reagibel, was die Betriebssicherheit erhöht. Er ist immer an die aktuelle Situation angepasst, ohne durch vorangegangene Stellgrößen-Beschränkungen hervorgerufene Verzögerungen aufzuweisen.
Der Regler kann insbesondere als Optimalregler ausgeführt sein, der alle notwendigen Eingangsgrößen als Regelgrößen empfängt und nach einem Regelverfahren-Algorithmus in einem matrixartigen Verfahren die verschiedenen Ausgangssignale für Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtung 16 bzw. 16K und/oder den Aktuator 21 oder Klappenantrieb der zumindest einen angesteuerten Stellklappe K erzeugt – auf der Basis von Kalibrationen und daraus abgeleiteten Parametern für die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen in Abhängigkeit von Flugzustandsgrößen.
Erfindungsgemäß wird also eine flugrelevante Kennzahl (Auftrieb, Auftriebsbeiwert, Widerstand, Gleitzahl, etc.) instationär aus Ersatzregelgrößen zu bestimmen, dann diese Kennzahl für einen Sollwertvergleich zu benutzen und schließlich so einen prinzipiell beliebigen Wert für die jeweilige Kennzahl – im Rahmen der Physik – einstellen und mittels linearer, robuster Regelungsalgorithmen, ausgelegt auf ein lineares Modell, erreichen zu können.
Dabei ist das Regelsystem durch den Verzicht auf schwere, bewegliche Teile deutlich schneller als konventionelle, mechanische Lösungen, so dass lokale Strömungsphänomene gezielt unterdrückt bzw. genutzt werden können.
Schließlich zeigt 8 ein Tanksystem mit einem Tankflugzeug T mit einer Kraftstoffabgabevorrichtung 111 und einem betankten Flugzeug F. Das Tankflugzeug weist eine Kontrolleinheit 112 auf, die dazu eingerichtet ist, die Flugdaten des Tankflugzeugs T über die Datenverbindung D an das betankte Flugzeug F zu übermitteln. Hierfür kann die Kontrolleinheit 111 mit einem Flugmanagement-System, einer Flugregeleinrichtung oder anderen Geräten des Tankflugzeugs T verbunden sein, die in Kenntnis der momentanen Flugdaten sind. Bevorzugt ist die Flugregeleinrichtung 50 des betankten Flugzeugs F dazu eingerichtet, über die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung D die momentanen Flugdaten an das Tankflugzeug T zu übermitteln. Die Kontrolleinheit 111 des Tankflugzeugs T ist damit in der Lage, die momentane Flugbahn des betankten Flugzeugs F mit dem durch das Tankflugzeug T definierten Korridor K zu vergleichen und bei Austreten des betankten Flugzeugs F aus dem Korridor K ein Warnsignal zu erzeugen, welches beispielsweise einem Piloten des Tankflugzeugs T auf ein etwaiges Problem aufmerksam macht.
Bevorzugt weist das Tankflugzeug T weiterhin eine mit der Kontrolleinheit 111 funktional verbundene Steuereingriffsvorrichtung 113 auf, die dazu eingerichtet ist, bei Empfang des Warnsignals des betankten Flugzeugs F eine Anpassung von Flugparametern des Tankflugzeugs T zu initiieren, beispielsweise bei zunehmendem Gewicht des betankten Flugzeugs F eine Erhöhung der Fluggeschwindigkeit des Tankflugzeugs T durchzuführen.

Claims

Flugzeug (F) mit einer Betankungseinrichtung zum Aufnehmen von Treibstoff während des Flugs aus einem Tankflugzeug und mit Tragflügeln (1a, 1b), die aus einem Hauptflügel (M) und zumindest einer gegenüber diesem verstellbar angeordneten Steuerklappe (S) gebildet sind, das Flugzeug (F) aufweisend: • eine Flugzustands-Sensorvorrichtung (40) zur Erfassung von Flugzuständen (40a) des Flugzeugs (F), • einen Aktuator (20) zur Betätigung der zumindest einen Steuerklappe (S), • zumindest eine Anordnung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K), die sich in zumindest einem sich in Flügelspannweiten-Richtung erstreckenden Oberflächensegment des Hauptflügels (M) erstreckende zur Beeinflussung der Luftströmung an dem Oberflächensegment und • zumindest eine Anordnung von Strömungszustands-Sensorvorrichtungen (17, 17K) zur Messung des Strömungszustands an dem jeweiligen Oberflächensegment, • eine Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D), die dazu eingerichtet ist, Flugdaten insbesondere eines Tankflugzeugs zu empfangen, • ein mit der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) funktional verbundenes Bahnführungs-Vorgabemodul (BF), das aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) eine Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor ermittelt, • eine Flugregelvorrichtung (50), die eingangsseitig funktional verbunden ist mit der Flugzustands-Sensorvorrichtung (40) sowie dem Bahnführungs-Vorgabemodul (BF), und die zur Übermittlung von Stellkommandos ausgangsseitig funktional verbunden ist mit dem Aktuator (20) und den Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K), wobei die Flugregelvorrichtung (50) derart ausgeführt ist, dass diese aufgrund der Position des Flugzeugs relativ zur Sollflugbahn oder relativ zum Sollflugbahn-Korridor Sollkommandos an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) erzeugt und an diese übermittelt, mit denen die Bewegung des Flugzeugs entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird.
Flugzeug (F) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flugzeug (F) aufweist: • eine eingangsseitig mit der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) verbundene Vorgabevorrichtung (30) zur Erzeugung von Flugzuständen des Flugzeugs entsprechenden Sollkommandos als Eingangssignale der Flugregelvorrichtung (50), • eine Klappenpositions-Sensorvorrichtung zur Erfassung der Stellposition der Steuerklappe (S), wobei die Flugregelvorrichtung (50) zusätzlich eingangsseitig funktional verbunden ist mit der Vorgabevorrichtung (30) und der Klappenpositions-Sensorvorrichtung und wobei die Flugregelvorrichtung (50) eine Funktion aufweist, die aufgrund der Sollkommandos der Vorgabevorrichtung (30), des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors derart Sollkommandos an den Aktuator (20) zur Betätigung der zumindest einen Steuerklappe (S) und an die Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) erzeugt und an diese übermittelt, dass die Bewegung des Flugzeugs innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird.
Flugzeug (F) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugregelvorrichtung (50) zur Optimierung von lokalen Auftriebsbeiwerten an dem Tragflügel in Abhängigkeit des jeweils erfassten Flugzustands und/oder des gemessenen Strömungszustands und/oder der eingehenden Sollkommandos eine Auswahl der zu betätigenden Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) vornimmt.
Flugzeug (F) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugregelvorrichtung (50) eine Priorisierungsfunktion aufweist, die abhängig von Abweichungen des Flugzeugs von der Sollbahn oder Positionen des Flugzeugs in dem Sollflugbahn-Korridor eine Betätigung von Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) und eine Betätigung von Stellklappen mischt.
Flugzeug (F) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugregelvorrichtung (50) aufgrund einer Veränderung der Abweichung der Position des Flugzeugs von der Sollflugbahn oder einer Veränderung der Positionen des Flugzeugs innerhalb des Sollflugbahn-Korridors Kommandos zur Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) erfolgt, so dass insbesondere bei größerer Dynamik eines geforderten Auftriebs die Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) gegenüber Stellklappen bevorzugt werden kann.
Flugzeug (F) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugregelvorrichtung (50) eine Abschätzungsfunktion aufweist, die dazu eingerichtet ist, abhängig von Abweichungen des Flugzeugs von der Sollbahn und/oder abhängig von Positionen des Flugzeugs in dem Sollflugbahn-Korridor und/oder abhängig von Veränderungen dieser Größen abzuschätzen, ob mit der momentanen Masse des Flugzeugs (F) ein Flug innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollbahn oder innerhalb des Sollflugbahn-Korridors innerhalb der momentanen Flugbereichsgrenzen des erfindungsgemäßen Flugzeugs (F) liegt.
Flugzeug (F) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugregelvorrichtung (50) eine Warnsignalfunktion aufweist, die bei Annäherung an eine Flugbereichsgrenze und/oder bei einem vorbestimmten Abstand zur Sollflugbahn und/oder einem vorbestimmten Abstand zum Sollflugbahn-Korridor ein Warnsignal erzeugt, welches die Flugregelvorrichtung (50) an die Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) zur Übermittlung an das Tankflugzeug (F) sendet.
Verfahren zur Bahnführung eines Flugzeugs (F) bei der Betankung desselben mittels einer Betankungseinrichtung zum Aufnehmen von Treibstoff während des Flugs aus einem Tankflugzeug, das Verfahren aufweisend die Schritte: • Erfassung von Flugzuständen (40a) des Flugzeugs (F), • Empfang von Flugdaten des Tankflugzeugs über eine Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D), • Ermittlung aus den Flugdaten der Flugdaten-Übermittlungsvorrichtung (D) eine Sollflugbahn oder einen Sollflugbahn-Korridor, • Messung des Strömungszustands an zumindest einem Oberflächensegment des Hauptflügels (M), • aufgrund des gemessenen Strömungszustands und der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors Erzeugung von Sollkommandos an Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) des Hauptflügels (M) und/oder der Hochauftriebsklappe und Übermittlung an diese, wobei die Sollkommandos derart definiert sind, dass mit diesen die Bewegung des Flugzeugs entlang der der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Aktivierung einer Betankungs-Betriebsart die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 inaktiv geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit Aktivierung einer Betankungs-Betriebsart die Steuerungs-Eingabevorrichtung 31 aktiv geschaltet ist, so dass bei der Betankung des Flugzeugs (F) eine Eingabe durch die Steuerungs-Eingabevorrichtung (31) möglich ist, so dass dabei durch Betätigung der Steuerungs-Eingabevorrichtung (31) durch den Piloten Sollkommandos an den Aktuator (20) zur Betätigung der zumindest einen Steuerklappe (S) erzeugt werden, dass die Bewegung des Flugzeugs (F) innerhalb vorgegebener Abweichungen entlang der Sollflugbahn geführt oder in dem Sollflugbahn-Korridor gehalten werden kann, und dass die die Flugregelvorrichtung (50) eine Funktion aufweist, mit der durch Betätigung der Strömungsbeeinflussungs-Vorrichtungen (16, 16K) Abweichungen des Flugzeugs (F) von der Sollflugbahn oder Annäherungen an Grenzen des Sollflugbahn-Korridors wenigstens teilweise kompensiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Tankflugzeug Flugdaten des Tankflugzeugs an das betankte Flugzeug (F) übermittelt werden und die Flugdaten des Tankflugzeugs bei der Ermittlung der Sollflugbahn oder des Sollflugbahn-Korridors funktional berücksichtigt werden, um die aktuelle Sollflugbahn oder den aktuellen Sollflugbahn-Korridor an die Bewegungen des Tankflugzeugs relativ zum betankten Flugzeug (F) zu berücksichtigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Sollflugbahn und/oder der mit dieser erzeugte Sollflugbahn-Korridor und insbesondere der Grenzlinien oder Grenzflächen desselben auf einer Pilotenanzeige zusammen mit der Position des Flugzeugs (F) relativ zur Sollflugbahn bzw. dem Sollflugbahn-Korridor zur Darstellung gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollflugbahn oder der Sollflugbahn-Korridor abhängig von der Flugbahn und der Position und dem momentan Flugzustand des Tankfugzeugs in vorgegebenen Zeitabständen immer wieder neu berechnet wird und dem Piloten in Zeitabständen in aktueller Form zur Darstellung gebracht wird, wobei mit der Anzeigevorrichtung ein Flight Director zur Darstellung gebracht wird und dabei die aktuelle Position des zu betankenden Flugzeugs (F) gegenüber dem Tankflugzeug aus Sicht des zu betankenden Flugzeugs (F) dargestellt wird.
Computerprogrammprodukt, das auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 13 veranlasst.