DE10236815A1 - Verfahren zur Verminderung von lateralen und/oder vertikalen Schwingungsamplituden im Rumpf eines Flugzeuges - Google Patents

Verfahren zur Verminderung von lateralen und/oder vertikalen Schwingungsamplituden im Rumpf eines Flugzeuges Download PDF

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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Abstract

Verfahren zur Verminderung von lateralen und/oder vertikalen Schwingungsamplituden im Rumpf eines Flugzeuges, die durch Triebwerksdynamiken des Flugzeuges induziert werden, zwecks Verbesserung des Reisekomfortverhaltens im Flugzeug. Es werden ein Sensor-Messsystem zur Erfassung der Triebwerksschwingungen sowie Regelschaltkreise zur Erzeugung von den Schwingungsamplituden entgegenwirkenden Steuer- und Stellsignalen verwendet. DOLLAR A Um eine Dämpfungsverbesserung der triebwerksinduzierten Rumpfschwingungen eines Flugzeuges in direkter Weise zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass mittels eines redundanten Beschleunigungsaufnehmers die laterale und/oder die vertikale Beschleunigung an mindestens einem Triebwerk bzw. an einer vordersten Triebwerks-/Pylon-Verbindung bestimmt wird bzw. werden, und dass die Steuer- bzw. Stellsignale nach einem vorgegebenen Regelgesetz für ein beliebiges, am Flügel installierten Querruder, ermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von lateralen und/oder vertikalen Schwingungsamplituden im Rumpf eines Flugzeuges, die durch Triebwerksdynamiken des Flugzeuges induziert werden, zwecks Verbesserung des Reisekomfortverhaltens im Flugzeug unter Verwendung eines Sensor-Messsystems zur Erfassung der Triebwerksschwingungen sowie von Regelschaltkreisen zur Erzeugung von entgegenwirkenden Steuer- und Stellsignalen.
  • Der Passagierkomfort großer Flugzeuge, ausgerüstet mit schlanken Rümpfen (insbesondere von gestreckten Versionen aus Flugzeugfamilien), wird durch das dynamische Antwortverhalten des Flugzeugrumpfes auf die Dynamiken der Triebwerke, ausgelöst durch triebwerksinterne Mechanismen und/oder durch Böen, signifikant beeinflusst.
  • Bei den Airbus-Serien A330-200/300 und A340-200/300 sind sogenannte „Comfort in Turbulence" Systeme erfolgreich eingesetzt worden. Bei diesen Systemen liefern ausschließlich im Flugzeugrumpf installierte Beschleunigungsaufnehmer Istwertsignale (inputs) für Regelgesetze, aufgrund derer Regelschaltungen Steuersignale für das Höhen- bzw. Seitenruder eines Flugzeuges zur Verminderung der Schwingungsamplituden bereitstellen. So werden Steuersignale, die aus den gemessenen lateralen Beschleunigungen abgeleitet werden, zwecks Dämpfungsverbesserung auf das Seitenruder des Flugzeuges gegeben. Eine entsprechende Verbesserung bezüglich der vertikalen Beschleunigungen wird erreicht, indem die Flugzeughöhenruder mit Steuersignalen beaufschlagt werden, abgeleitet von gemessenen vertikalen Rumpfbeschleunigungen. Bei diesen Systemen erfolgt zum einen eine nur indirekte Beeinflussung von triebwerksinduzierten Vibrationen mit entsprechend abgeminderter Wirksamkeit, und zum anderen liegt bei der Auslegung der Regelgesetze eine starke Abhängigkeit der Filterkoeffizienten von der Betankung und Beladung des Flugzeuges vor.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Dämpfungsverbesserung der triebwerksinduzierten Rumpfschwingungen eines Flugzeuges in direkter Weise ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels eines redundanten Beschleunigungsaufnehmers die laterale und/oder die vertikale Beschleunigung an mindestens einem Triebwerk bzw. an einer vordersten Triebwerks-/Pylon-Verbindung bestimmt wird bzw. werden, und dass die Steuer- bzw. Stellsignale nach einem vorgegebenen Regelgesetz auf ein beliebiges, am Flügel installiertes Querruder gegeben werden.
  • Laufende Triebwerke sind als gyroskopische Systeme anzusehen. Daher lösen äußere – und innere Anregungen gekoppelte Bewegungen bzgl. Gieren und Nicken aus (das dynamische Antwortverhalten des Rumpfes zeigt ähnliche Bewegungen auf, d. h. elliptisch). In diesem Zusammenhang ist es dann vorteilhafterweise ausreichend, nur eine Beschleunigungsgröße in lateraler oder vertikaler Richtung zu messen und als Eingangsparameter für das vorgegebene Regelgesetz zu nutzen. Somit werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren teure, wenig effiziente Steifigkeitsänderungen und unakzeptable Gewichtserhöhungen im Flugzeug in vorteilhafter Weise vermieden.
  • Üblicherweise verwendet man bei Flugzeugen Triebwerke mit einer gleichen Drehrichtung, woraus ein unsymmetrisches Flugzeug-Schwingungsverhalten resultiert. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird darum vorgeschlagen, dass eine individuelle Regelung für korrespondierende Triebwerke (LH/RH) durchgeführt wird. Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Anzahl von Regelgesetzen symmetrische bzw. antisymmetrische Steuer- bzw. Stellsignale für die Querruder durch Bildung der Summen bzw. Differenzen korrespondierender Triebwerksbeschleunigungen ermittelt werden können.
  • Vorteile der Erfindung sind neben einem erhöhten Passagierkomfort durch drastische Verbesserung der Dämpfung der elastischen Bewegungen des Flugzeugrumpfs in folgenden Punkten zu sehen:
    • – Direkte Beeinflussung von Triebwerksschwingungsamplituden mit erheblich verbessertem Reisekomfort.
    • – Die Regelgesetze sind unabhängig von der Beladung und der Betankung des Flugzeuges wirksam.
    • Der Reisekomfort, abhängig von lateralen – und vertikalen Beschleunigungen im Rumpf des Flugzeuges, wird wesentlich verbessert.
    • – Es entstehen keine Änderungserfordernisse von vorhandener Hardware bzw. keine Gewichtserhöhungen im Flugzeug, da das erfindungsgemäße Verfahren auch neben oder zusammen mit den eingangs beschriebenen Systemen verwendet werden kann.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Verminderung von lateralen und/oder vertikalen Schwingungsamplituden im Rumpf eines Flugzeuges; die durch Triebwerksdynamiken des Flugzeuges induziert werden, zwecks Verbesserung des Reisekomfortverhaltens im Flugzeug unter Verwendung eines Sensor-Messsystems zur Erfassung der Triebwerksschwingungen sowie von Regelschaltkreisen zur Erzeugung von entgegenwirkenden Steuer- und Stellsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines redundanten Beschleunigungsaufnehmers die laterale und/oder die vertikale Beschleunigung an mindestens einem Triebwerk bzw. an einer vordersten Triebwerks-/Pylon-Verbindung bestimmt wird bzw. werden, und dass die Steuer- bzw. Stellsignale nach einem vorgegebenen Regelgesetz auf ein beliebiges am Flügel installiertes Querruder gegeben werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine individuelle Regelung für korrespondierende Triebwerke (LH/RH) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Anzahl von Regelgesetzen symmetrische bzw. antisymmetrische Steuer- bzw. Stellsignale für die Querruder durch Bildung der Summen bzw. Differenzen korrespondierender Triebwerksbeschleunigungen ermittelt werden.
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