DE10315590A1

DE10315590A1 - Mess- und Regelungssystem für Hubschrauber

Info

Publication number: DE10315590A1
Application number: DE10315590A
Authority: DE
Inventors: Stefan Reich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-05
Filing date: 2003-04-05
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Messung einer Neigungsgröße eines Hubschraubers, wobei ein Beschleunigungssensor von der Rotorachse beabstandet angeordnet ist und mit der Hauptrotorwelle mitbewegt wird und die Beschleunigungskomponente parallel zur Rotordrehachse gemessen wird. Der Messwert wird synchron zur Rotor-Drehung zyklisch (phasenbezogen) ausgewertet. Als Beschleunigungssensor kann ein piezoelektrischer Wandler verwendet werden. Der Messwert kann als Stellwert zur Steuerung der Rotorblätter herangezogen werden. Ferner Messung der absoluten Neigung durch Messung der Luftdruckunterschiede, die bei einer im Kreis bewegten Luftausgleichsöffnung auftreten. Ferner zyklische Ansteuerung der Rotorblätter ohne eine Taumelscheibe.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Messung und Stabilisierung der Flugbewegung eines Helikopters, insbesondere durch Messung und Steuerung der Neigung des Rotorebene.
Zweck einer solchen Stabilisierung ist es, die Steuerung wesentlich zu vereinfachen oder auch vollständig zu übernehmen. Besonders für ferngelenkte Hubschrauber ist eine solche Stabilisierung wichtig, da die Steuerung schwierig und nur geübten Piloten möglich ist.
Um die Flugbahn eines Helikopters zu regeln bzw. auf der Stelle zu schweben, muss durch geeignete Ansteuerung der Rotorblätter die Neigung (Roll- und Nick-Winkel) der Rotorblattebene geregelt werden. Hierzu muss jedoch ein Messwert der Neigung verfügbar sein, da Neigung nur indirekt z.B. über die Stellglieder der Taumelscheibe beeinflusst wird und daher aus der Stellung dieser Stellglieder nicht bekannt ist. Insofern besteht die Aufgabe der Erfindung in der Messung der Neigung oder ihrer Änderung.
Ferner besteht eine Unter-Aufgabe der Erfindung darin, für die aus der Neigung resultierende Horizontalbewegung einen rechnerischen Wert zu erzeugen, um auch diese Bewegung stabilisieren zu können. Zum Alleinflug genügt es nämlich nicht, wenn einer Schräglage stets entgegengewirkt wird, denn selbst dann kann der Hubschrauber eine vorhandene Geschwindigkeit nicht selbständig abbauen, sondern muss durch eine dosierte Gegen-Neigung zum Stillstand gebracht werden.
Für andere Regelvorgänge kann es erforderlich sein, die Winkelgeschwindigkeit der Neigung zu messen. Insofern besteht eine Unter-Aufgabe der Erfindung darin, einen genauen Messwert für die Winkelgeschwindigkeit zu liefern.
Übliche ferngelenkte Hubschrauber, wie sie als Hobby und zur Flugfotografie verwendet werden, enthalten zu Stabilisierung lediglich einen piezoetektrischen Drehgeber, zur Stabilisierung um die Hochachse über den Heckrotor, nicht jedoch die anderen Steuer-Achsen.
Sowohl DE 69502379 als auch Japan-10328427 beschreiben eine Regelung für Hubschrauber, wobei Instrumente für Gravitationsbeschleunigung und Drehgeschwindigkeit vorhanden sind, womit ein künstlicher Horizont dargestellt und die Schrägneigung der Rotorblätter geregelt wird.
Sei US 5,738,300 wird zusätzlich die Reisegeschwindigkeit gegenüber Luft (Air Speed) gemessen und geregelt.
In DE 69507168 ist ein Stabilisierungssystem erwähnt, bei dem die Richtung des Lichteinfalls gemessenen und ausgewertet wird, um eine Information über die Schräglage zu erhalten und diese zu regeln.
RU 9300250 (Russland) beschreibt ebenfalls ein solches System, wobei mehrere Lichtsensoren in einem opaken Gehäuse angeordnet sind, mit einer Achse, die im Winkel von 4–10° zur Waagrechten geneigt sind. Durch Änderung des Lichteinfalls soll sowohl Schrägneigung (anhand des sichtbaren Horizontes) als auch Annäherung an Objekte erkannt und vermieden werden.
Beide letztgenannten Systeme sind auf eine gleichmßige Beleuchtung und einen flachen Horizont angewiesen, um korrekt zu funktionieren, und ergeben allgemein nur eine mäßige Genauigkeit.
Dreh-Sensoren, die üblicherweise mit Piezo-Kreiseln arbeiten, haben das Problem der Nullpunkt-Drift. Da ein Drehsensor ein der Drehgeschwindigkeit proportionales Signal abgibt, kann mit Bessern zeitlichem integral ein künstlicher Horizont und somit die Rotorneigung dargestellt werden. Problematischerweise fällt jedoch bei der Integration eine undefinierte Integrationskonstante an, die einer undefinierten Schräglage des Horizontes entspricht. Sie kann von der Lage im Moment des Einschaltens sowie auch von geringen Driften herrühren und würde die Regelung stören.
Noch problematischer sind die Null-Abweichungen des Messgebers (Offset des Piezo-Gyros). Durch die zeitliche Integration entsteht hieraus im Laufe der Zeit eine ständig wachsende fehlerhafte Horizont-Neigung. Ein solcher künstlicher Horizont wäre zur Rotorsteuerung unbrauchbar und müsste durch weitere Maßnahmen und ggf. weitere Instrumente ergänzt werden.
Erschwerend kommt hinzu, dass jede auch geringe Neigung, allein durch das Flugverhalten des Helikopters einer weiteren zeitlichen Integration unterliegend, und sich zu ständig wachsender Fluggeschwindigkeit summieren würde.
Ferner sind die bekannten Dreh-Sensoren (Piezo-Gyros) für den Einsatz als Spielzeug wegen ihrer Kosten ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist ein preiswertes System der genannten Art, das ohne die genannten Nachteile, und sich daher als Mess-Instrument für eine Stabillisierung eignet. Hierfür sind die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs vorgesehen. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Flugbewegung zu stabilisieren. Hierfür sind Unteransprüche vorgesehen.

Neigungs-Änderungen, also Drehungen der Rotorebene, bewirken wie bei einem Kreisel Präzessionskräfte, die im Beschleunigungssensor als zyklisch sich ändernde Beschleunigungen auftreten und gemessen werden. Die Amplitude der Änderung ist ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit der gemessenen Neigungsänderung; die Phasenlage gegenüber der Rotordrehung ist ein Maß für die Richtung der gemessenen Drehung und die Orientierung ihrer Achse.

Da die Signal-Höhe zunächst zur Winkelgeschwingigkeit proportional ist, können mit einer nachfolgenden zeitlichen Integration auch die Neigungswinkel ermittelt werden.

Der Sensor kann an ein Rotorblatt eingebaut oder daran befestigt werden. Sinnvoll ist ein Ort nahe dem äußeren Blatt-Ende. Alternativ kann der Sensor in oder an einen der Stabilisator-Arme befestigt werden.

Das gemessene fortlaufende Beschleunigungssignal kann nach Anspruch 2 phasenbezogen zur Rotordrehung massgewertet werden. Damit können aus einem gemeinsamen Meßsignal die Komponenten von Nick- und Roll-Neigungen separat extrahiert werden.

Die phasenbezogene Auswertung kann geschehen, indem die Rotordrehung bzw. die Umdrehungfrequenz mit einem Drehgeber bzw. Pulsgeber abgetastet wird und aus dem Abtastsignal eine mit der Rotordrehung synchrone getaktete Folge erzeugt wird. Gesteuert von diesem Takt kann das Meßsignal aufgeteilt gemessen oder umgeschaltet bzw. gesampelt werden, beispielsweise aufgeteilt in vier Quadranten. Hierdurch kann man Messwerte der Neigung in Komponenten erhalten, etwa aufgeteilt auf die Nick- und Roll-Achse. Die Synchronisation kann über einen die Umdrehungen der Rotorwelle abtastenden Drehgeber erfolgen, z.B. über eine Gabellichtschranke.

Allgemein wird das fortlaufende Meßsignal mit zeitlichen Funktionen gewichtet. Es gibt also verschiedene technische Möglichkeiten, die phasenbezogene Auswertung erfindungsgemäß durchzuführen. Auch können hierzu beliebige elektronische Methoden der analogen oder digitalen Signalverarbeitung verwendet werden.

Vorteilhafterweise treten die gemessenen Kräfte als zyklische Änderungen auf. Daher muss der Beschleunigungssensor keine absoluten Werte messen können, sondern nur die Änderungen. Indem irrelevante Gleichsignal-Anteile herausgefiltert werden, lässt sich ein von Nullpunkt-Driften unabhängiger und sehr genauer Messwert erreichen. Ein Großteil der eingangs geschilderten Probleme, auch bei der Integration zu einem Neigungswinkel-Signal, sind dadurch gelöst. Die Eliminierung des Gleichsignal-Anteils ergibt sich durch geeignete zyklische Auswertung de Signals. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass die Messwerte der jeweils 180 Grad gegenüberliegenden Phasen voneinander subtrahiert werden. Alternativ kann der fortlaufende Messwert vor der Auswertung zeitlich differenziert werden.

Als weiterer Vorteil der Tatsache, dass der Beschleunigungssensor keine Absolutwerte messen muss, ergibt sich, dasshiertür ein preisgünstiger piezoelektrischer Kraftsensor oder mechanischer Wandler verwendet werden kann. Ferner muss dessen Messwert nur kapazitiv angekoppelt werden. Der Kraftwandler kann mit einer zusätzlichen daran angebrachten Masse beschwert werden, womit sich ein geeigneter Beschleunigungssensor ergibt. Als Kraftsensor eignet sich beispielsweise die Membran eines Piezo-Schallwandlers. Diese besteht gewöhnlich aus einer mit Piezokeramik beschichteten Metallblechscheibe, und reagiert auf Biegungen. In einer Ausführungsform kann die Scheibe am Rand befestigt sein und in der Mitte Massebeaufschlagt sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Scheibe einseitg an einem Teil ihres Randes befestigt sein.

Alternativ kann als Beschleunigungs-Sensor ein Luftdruck-Sensor verwendet werden, da er aufgrund der Masse der Druckdose ebenfalls auf Beschleunigungen reagiert. Dies hat den Vorteil, dass das selbe Bauteil gleichzeitig zur Flughöhenmessung verwendet werden kann, indem hierzu die niederfrequenten und statischen Anteile des Meßsignals separat herangezogen werden.

Die gemessene Amplitude ist auch von der Umdrehungszahl des Rotors abhängig. Der Einfluss kann kompensiert werden, indem die Umdrehungszahl gemessen und die Amplitude rechnerisch bereinigt wird. Die Umdrehungszahl kann über einen Drehgeber gemessen werden. Der Drehgeber kann gleichzeitig zur Synchronisation für die phasenbezogene Auswertung der gemessenen Beschleunigung dienen. Als Drehgeber genügt ein Impulsgeber oder Kontakt, welcher z.B. einmal pro Umdrehung schließt. Die Kompensation kann z.B. durch Multiplikation mit dem Quadrat der gemessenen Periodendauer erfolgen.

Eine Signalübertragung vom rotierenden Sensor zur Regelvorrichtung kann über Funk, optoelektronische Wandler, induktive Signal-Ankopplung oder über Schleifkontakt erfolgen. Als Schleifkkontakt kann ein handelsüblicher Koaxial-Steckverbinder verwendet werden, der axial bezöglich der Hauptrotorwelle angeordnet ist. Stecker und Buchse können unterhalb der Rotorwelle in deren Verlängerung liegen, wobei einer der beiden zentrisch an der Rotorwelle befestigt ist. Ein weiterer Kontakt kann so abgeändert werden, dass er in Abhängigkeit vom Drehwinkel öffnet und schließt und somit die Abtastung der Umdrehungsfrequenz ermöglicht.

Die Elemente der Ankopplungsvorrichtung können gegenüber der Rotorwelle so angeordnet werden, dass die Übertragung beeinflusst wird von der Drehstellung der Rotorwelle. Hiermit kann erreicht werden, dass der Kopplungsgrad und/oder Polarität der Übertragung oder zumindest eines Teils davon zyklisch variieren. Die Beeinflussung kann erreicht werden, indem die Kopplungselemente der Übertragung, z.B. Spulen oder optischen Übertragungsglieder, geeignet angeordnet sind, etwa außermittig oder unsymmetrisch zur Rotorwelle. Bei Verwendung eines Schleifkontaktes kann die Beeinflussung erreicht werden, indem Kontakte in der Weise eines vom Elektromotor bekannten Kollektors gestaltet sind. Durch die zyklische Variation kann man einerseits ein zusätzliches Signal erhalten, dass nur von der Rotordrehstellung abhängt und sich daher zur Synchronisation eignet. Andererseits kann der Beschleunigungs-Messwert selbst durch die variierende Übertragung moduliert werden, wodurch die zyklische Auswertung schon erreicht wird. Die Modulation bewirkt, dass die im Beschleunigungs-Meßsignal enthaltene Neigungs-Information demoduliert wird. Auf der Empfangsseite der Übertragung bzw. Kontaktierung können zwei um 90 grad versetzte Übertragungs-Elemente bzw. Kontakte angeordnet sein, wodurch man zwei in Koordinaten aufgeteilte Messwerte erhält.

Neigungen, die durch äußere Einflüsse (Wind, Fahrtwind, Verwirbelungen etc.) oder durch Ungenauigkeiten der Rotorblatt-Ansteuerung (Spiel in der Anlenkung, Trimmfehler, etc) enstehen, werden gleichermaßen gemessen. Der Messwert kann also zur Stabilisierung in einem Regelkreis verwendet werden, der die zyklische Rotorblattverstellung ansteuert.

Das erfindungsmäßige Verfahren ergibt den Vorteil, dass Nullpunktfehler des Messwertes von vorne herein dadurch entfallen, dass der Messwert in Form einer Amplitude gewonnen wird.

Die Genauigkeit übertrifft daher die der üblichen Piezo-Kreisel. Zudem sind die Kosten geringer.

Ferner können Neigungs-Messwerte und somit ein künstlicher Horizont dargestellt werden. Hierzu werden die nach Koordinaten aufgeteilten Winkelgeschindigkeits-Messwerte einer zeitlichen Integration unterzogen. Da der Nullpunkt-Fehler wie beschrieben entfällt, ist das Ergebnis erheblich genauer. Um verbleibende Nullpunktfehler, etwa die bei der Integration anfallende undefinierte Integratonskonstante, zu eliminieren, kann der integrierte Wert auf Null zurückgeregelt worden, indem eine schwache Gegenkopplung vom Ausgangswert zum Eingangswert der Itegration vorgesehen wird. Dies kann für beide Achsen (Nick und Roll) erfolgen.

Unter Ansteuerung mindestens eines Stellgliedes kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der eine automatische Rückregelung in die Horizontallage ermöglicht. Hierfür kann ein integriertes Signal wie es beschrieben wurde verwendet werden. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung als Bestandteil eines Autopiloten verwendet werden, bei dem in einem Regelkreis auch weitere Instrumente einbezogen werden.

Um für die Neigung einen Absolutwert zu erhalten, kann an einer von der Rotorwelle mitbewegtem und von der Rotorachse beabstandeten Stelle mindestens eine Luftausgleichsöffnung vorgesehen sein. Die Öffnung wird dadurch im Kreis bewegt. Der in der bewegten Ausgleichsöffnung vorhandene Luftdruck gelangt zumindest teilweise in einen Luftdrucksensor. Da die Höhe der Öffnung und somit der gemessene barometrische Luftdruck proportional zum Sinus des Neigungsinkels zyklisch schwankt, kann aus der, Schwankungen ein Messwert der Neigung hergeleitet werden. Der fortlaufender Luftdruck-Messwert wird wie schon beschrieben in Abhängigkeit der Rotordrehung und synchron dazu zyklisch phasenbezogen ausgewertet. Der Luftdrucksensor kann sich mitbewegen und direkt mit seiner Öffnung in den Luftraum zeigen, oder er kann über einen Hohlraum, z.B. im inneren eines Rotorblattes, oder über eine Schlauchverbindung verbunden sein. Damit ist eine Anordnung näher an der Drehachse möglich. Es kann auch eine Luft-Verbindung vom drehenden Rotor-Teil zu einem nicht mitdrehenden Luftdrucksensor vorgesehen sein, etwa über eine drehbare Schlauchkupplung. Allgemein kann hierzu ein mitdrehender Körper nahe der Rotordrehachse einen Hohlraum aufweisen und dieser Hohlraum in einen Hohlraum eines nicht mitdrehenden Körpers münden.

Je weiter die Bewegingsradius der Öffnung, desto größer sind die gemessenen Amplituden. Andererseits er eben sich Störungen durch die hohe relative Luftgeschwindigkeit. Die Öffnung kann aus den Öffnungen eines porösen oder luftoffenen Materials bestehen, um solche Störungen abzuschwächen. Ferner werden vom Rotorblatt-Auftrieb induzierte Druck änderungen mitgemessen. Diese können durch geeignete Regelung kompensiert werden, wobei der Stellwert der den Auftrieb beeinflussenden Steuerung mit berücksitigt wird.

Je größer der Anteil an Radius, der durch eine Schlauchverbindung überbrückt wird, desto stärker wirkt die Eigen-Masse der übertragenden Luftsäule. Sie bewirkt einerseits eine Zentrifugalkraft, andererseits würde es die Druckamplitude vermindern bei einer seitlichen Schwerkraft-Einwirkung, wie sie bei einer Neigung auftreten könnte. Da aber der Helikopter bei einer Neigung horizontal beschleunigt, wirkt vom Helikopter aus gesehen auch bei Neigungen die Gravitationsbeschleunigung immer senkrecht zur Rotorblattebene nach unten, solange keine höheren Geschwindigkeiten und somit Bremsung durch Windgeschwindigkeit auttritt. Daher ist mit dem beschrieben Verfahren die Messung und Regelung des Neigungswinkels möglich.

Der selbe Drucksensor kann gleichzeitig auch als Beschleunigungssensor verwendet werden. Der Messwert kann also gleichzeitig den Absolutwert der Neigung und deren Änderungsgesghwindigkeit beinhalten. Diese Kombination eignet sich besonders für eine Lage-Regelung nach dem PID-Verfahren. Da die Präzessionskräfte um 90° phasenversetzt auftreten, muss die Phase der Beschleunigungsmessung (die Winkelgeschwindigkeit ergebend) und der Luftdruckmessung (die Neigungslage ergebend) aufeinander abgestimmt werden. Hierzu kann der Sensor an einer bezüglich der Rotorwelle um 90° gegenüber der Lutfausgleichsöffnung versetzten Stell angebracht werden. Die Distanz kann über Schlauch verbunden werden. Beispielsweise kann der Sensor am Rotrblatt-Ende und die Luftöffnung am Stabilisator-Arm befestigt sein. Alternativ können die Luftdruck-Änderungen bei der Übertragung geeignet verzögert werden, indem der Querschnitt und/oder die Länge des übertragenden Hohlraums geeignet angepasst werden.

In einer Ausführung kann die zyklische Ansteuerung der Rotorblätter ohne Verwendung einer Taumelscheibe mit einer zyklisch angesteuerten Gebereinheit erfolgen. Als Gebereinheit kann ein Servo, aber auch ein beliebiger Kraftwandler, z.b. elektromagnetischer Wandler, etwa nach dem Drehspulprinzip, dienen. Dieser Geber kann sich auf dem Rotor mitdrehen. Die ohnehin schon vorhandenen Signalverbindung (etwa Schleifkontakt) und die Abtastung der Umdrehung Synchronisation können auch hierfür verwendet werden. Ein Vorteil ist, dass keine Taumelscheibe verwendet werden muss. Ferner kann die Regelung direkt über eine Rückkopplung von Beschleunigungssensor zum Geber erfolgen.

Da sowohl Messung als auch Ansteuerung zyklisch erfolgt, kann in einem solchen Regelkreis auf eine zwischengeschaltete phasenbezogene Auswertung und eine Modulation des Stellwertes verdichtet werden.

Indem fortwährend die vertikale Blatt-Beschleunigung gemessen und direkt geregelt wird, können Flatterbewegungen der Blätter verhindert werden. Hierzu kann die direkte Regelung einen Regelkreis von gemessener Beschleunigung zur Ansteuerung des Rotorblattes erfolgen und die Stabilisierung ermöglichen.

Weiterer Vorteil ist, dass mit einer erfindungsgemäßen Regelung die üblichen Hiller-Paddel entfallen können, insbesondere in der Ausführung mit mitdrehendem Stellglied und direkter Regelung.

Um die Flugbahn zu stabilisieren, kann ein die Fluggeschwindigkeit darstellendes Meßsignal gewonnen werden. Hierzu wird das getaktet ausgewertete Meßsignal, welches zur Winkelgeschwindigkeit einer Neigung proportional ist, zweimal zeitlich integriert. Die erste Integrations-Stufe ergibt den Neigungswinkel. Dieser ist aufgrund des Flugverhaltens zur horizontalen Beschleunigung proportional. Dessen zeitliches Integral (über die Zweite Integrationsstufe) ergibt demnach einen die Horizontalgeschwindigkeit repräsentierenden Signalwert. Dieses Verfahren kann für beide Horizontalkomponenten vorgenommen werden, um einen Geschwindigkeitsvektor zu erhalten. Hiermit kann die Flugbahn über einen Regelkreis, stabilisiert werden, der wiederum über Stellglieder die Neigung des Rotors steuert. Auch diese (zweiten) Integrationen können mittels Rückkopplung von verbleibenden Integrationskonstanten bereinigt werde.

1 zeigt ein Beispiel eines möglichen Beschleunigungs-Meßsignals und einer Auswertung im Zeitablauf. Die gemessene Beschleunigung ist in der Achse (1) aufgetragen. Die Zeit in Achse (2). Die Amplitude (3) ist zur Winkelgeschwindigkeit proportional Die Drehung der Rotorelle abgetastet ergibt Synchronisations-Pulse (21), (22) nach jeder 380°-Drehung. Aus der anhand vorangegangenen Zyklen ermittelten Periodendauer werden vier gleiche Zeitabstände generiert. In den resultierenden Zeitpunkten (11), (12), (13), (14) wird der Messwert in einem AD-Wandler abgetastet und digital verarbeitet. Eine Differenz (31) zwischen dem ersten und dritten Messwert wird berechnet und ergibt den Messwert für die Roll-Bewegung. Eine zweite Differenz (32) zwischen zweitem und viertem Messwert ergibt den Messert für die Nick-Bewegung. Die Roll- und Nick-Werte (31), (32) werden fortlaufend aufsummiert, was eine zeitliche Integration ergibt. Hiervon werden die Stellglieder des Helikopters angesteuert, die die Neigung steuern.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Beschleunigungsmesser aus einer Piezo-Scheibe (34) aufgebaut ist. In der Außenseite eines der Rotorblätter (31) ist ein Hohlraum in Form einer runden Aussparung oder Vertiefung (32) eingearbeitet. Eine Teilfläche am Rand des Vertiefung ist weniger tief und somit als Auflagefläche (33) ausgebildet. Auf dieser Fläche (33) ist eine Piezo-Membranscheibe (34) geklebt. In ihrer übrigen Fläche ist die Scheibe frei aufgehängt. An ihrer Gegenseite kann ein Gewicht 35 angebracht sein. Eine elektrische Verbindungsleitung 35 ist im Inneren des Rotorblattes und durch das Innere der Rotarwelle geführt. Die Aussparung 32 kann mit einer Abdeckung so verschlossen werden, dass das Rotorblatt von außen eine durchgehende Oberfläche aufweist.

Claims

Verfahren zur Messung einer Neigungsgröße eines Hubschraubers bzw. gleichartig funktionierenden Flugkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor mit der Hauptrotorwelle mitbewegt und von der Rotorachse beabstandet angeordnet ist, und dass eine Beschleunigungskomponente parallel zur Rotordrehachse gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fortlaufende Messwert in Abhängigkeit der Rotor-Drehstellung synchron zu dessen Drehung zyklisch phasenbezogen ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleungungssensor ein piezoelektrischer Wandler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleungungssensor ein Luftdruck-Sensor verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fortlaufende Beschleunigungs-Messwert in verschiedenen Zeitpunkten herangezogen wird, welche verschiedenen Phasen der Rotordrehung entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fortlaufende Beschleunigungs-Messwert in Abhgängigkeit der Phase der Rotordrehung mit verschiedener Wichtung herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotordrehung abgetastet wird, zum Abtastsignal synchron eine mit der Rotordrehung synchrone periodische Signal-Folge erzeugt wird, diese als Wichtungsfunktion bzw. Sampling-Takt verwendet wird, und hiervon die Heranziehung des Messwertes zeitlich gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7 zur Darstellung von Neigungsgrößen in zwei gekreuzten Achsen, dadurch gekennzeichnet, dass phasenbezogene Auswertungen in zwei verschiedenen, den gekreuzten Achsen entsprechenden Phasenlagen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Signale des Beschleunigungssensors in Zeitabständen herangezogen wird, die einer Vierteldrehung des Rotors entsprechen.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte von jeweils 180 Grad gegenüberliegenden Phasen voneinander subtrahiert werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, zur Darstellung eines Neigungswinkel, bei dem als Neigungsgröße eine Winkelgeschwingigkeit der Neigung in mindestens einer Achse gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Winkelgeschwindigkeit zeitlich integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 zur Abschätzung bzw. Darstellung der horizontalen Fluggeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das den Neigungswinkel darstellende Signal einer zweiten zeitlichen Integration unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anteil des Meßsignals zur Regelung des Flugneigung in einer Regelschleife herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Meßsignal in einer elektronischen Regelvorrichtung verarbeitet wird, welche die Rotorneigung lenkende Stellglieder ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Stellglied die zyklische Rotorblattverstellung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ohne Verwendung einer Taumelscheibe direkt das Rotorblatt ansteuert und seinerseits als Steuersignal ein zyklsches Signal erhält.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal vom mitbewegten Sensor zu einer nicht mitbewegten Regelvorrichtung drahtlos überagen wird, und dass der Kopplungsgrad der Übertragung zumindest in einem Teil der übertragenen Signale durch g eignete Anordnung der Übertragungselemente von der Drehstellung der Rotorwelle abhängt.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal vom mitbewegten Sensor zu einer nicht mitbewegten Regelvorrichtung über eine Schleifkontakt-Vorrichtung überagen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schleifkontakt-Vorrichtung so ausgebildet ist, dass eine Kontaktgabe in Abhängigkeit von der Rotorstellung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16 , 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, die Änderungen des Kopplungsgrads bzw. der Kontaktgabe zur Abtastung der Rotordrehung herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Auswertung erfolgt, indem das übertragene Meßsignal durch die von der Rotorstellung abhängige Übertragung moduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Auswertung erfolgt, indem die Kontaktgabe der Schleifkontakte nach dem Prinzip eines Elektromotoren-Kollektors von der Drehstellung der Rotorwelle abhängig ist, und das Meßsignal über diese Kontakte geleitet wird.
Verfahren zur Messung der Neigung eines Hubschraubers, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einem von der Rotorwelle mitbewegtem Teil an einer von der Rotorachse beabstandeten Stelle mindestens eine Luftausgleichsöffnung befindet, dass der in der bewegten Ausgleichsöffnung vorhandene Luftdruck zumindest teilweise in einen Luftdrucksensor gelangt und dass der fortlaufende Messwert des Luftdrucks in Abhängigkeit der Rotordrehung und synchron dazu zyklisch phasenbezogen ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 22 zur Abschätzung bzw. Regelung der horizontalen Fluggeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das die Neigung darstellende Signal einer zeitlichen Integration unterzogen wird.
Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche zur Flugstabilisierung eines Hubschraubers mittels Regelung der Neigung der Hauptrotorebene in Abhängigkeit des Messwertes
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungssensor, der an einer von der Rotorwelle mitbewegtem und von der Rotorachse beabstandeten Stelle angeordnet ist und so ausgerichtet ist, dass er die Beschleunigskomponente parallel zur Rotordrehachse misst.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschleunigungssensor eine Piezo-Scheibe verweidet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Scheibe (34) in einer Aussparung bzw. Hohlraum (32) angebracht ist, der sich in einem Rotorblatt (31) befindet, und dass die Piezo-Scheibe in einem Teil ihrer Fläche an einer Auflage (33) befestigt ist und in einem anderen Teil ihrer Fläche freihängt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass vom Beschleunigungssensor eine elektrische Verbindungsleitung (35) im Inneren des Rotorblattes geführt ist.