DE1061628B - Steuereinrichtung fuer kombinierte Hand- und automatische Flugzeugsteueranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, die in Verbindung mit kombinierten Hand- und automatischen Fiugzeugsteuerungen Verwendung finden soll.

In der Konstruktion der Steueranlagen von Flugzeugen kann man folgenden Entwicklungsgang ver- folgen: Zunächst wurden die Hauptruder durch Handsteuerung allein oder durch Handsteuerung über Servoklappen od. dgl., die im Effekt einen aerodynamischen Servoantrieb bewirken, betätigt. Dann hat man begonnen, Handsteuerungen mit Servoantrieb, insbesondere für große Flugzeuge, zu verwenden, bei denen von Hand ein Antrieb, wie z.B. hydraulische oder elektrische Servomotoren, die die Kräfte zum Ausschlag der Ruder hervorbringen, gesteuert wird. Schließlich fanden automatische Steuerungen Verwendung, welche die bisher manuelle Aufgabe des Piloten übernahmen.

Die automatischen Steueranlagen waren im allgemeinen geeignet; die Ruder kleinerer Flugzeuge zu betätigen und wurden in größeren Flugzeugen so angebracht, daß ihre Servomotoren die Gestänge betätigten, die mit dem Handsteuer verbunden sindj so daß die Servomotoren die Steuerungsvorrichtungen für die Antriebe, welche die Ruder des Flugzeugs schwenken; in der gleichen Weise betätigen) wie es ein Pilot tut, wenn er seine Handsteuer (Steuersäule oder Pedale) bewegt. Diese Maßnahmen haben sich im allgemeinen nicht als befriedigend erwiesen, da der hydraulische Hauptantrieb mit seinen Steuereinrichtungen und Gestängen nicht die schnellwirkende genaue Steuerung gewährleistet, die bei der Anwendung auf eine automatische Steuerung erforderlich sind.

Die Erfindung geht von einer Steueranlage für Flugzeuge aus, bei welcher ein Ruder über einen ersten Kanal durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Abweichungssignals betätigt wird, das von einer ersten Steuergröße abhängt, die entweder von dem Ausschlag eines Handsteuers oder von einem aus einer automatischen Steuereinrichtung empfangenen Befehlssignal sowie von dem Ruderausschlag gespeist wird, wobei elektrisch gesteuerte Einrichtungen vorgesehen sind, um das elektrische Signal empfangen und den Servomotor für das Ruder entsprechend zu betätigen. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung ist in der Weise ausgebildet, daß ein weiterer Kanal vorgesehen ist, über welchen das Ruder durch ein Handsteuer betätigt werden kann und welcher einen hydraulischen Servomotor für die Ruderbetätigung und ein hydraulisches Ventil enthält. Das hydraulische Ventil ist durch mechanische Gestänge einerseits mit dem Handsteuer und andererseits mit dem Ruder in der Weise verbunden, daß bei einer Relativverschiebung zwischen Handsteuer und Ruder das Steuereinriditung für kombinierte Hand- und automätiscb.6 Flugzeugsteüeranl agen

Anmelder:

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

Vertreter: DipL-Ing_i ö. Wallach, Patentanwcilf_i München % KäuhngBrstr. 8

Beanspructite Priorität: Großbritannien vom 1?. Isiärz 1S34

Hügh Brougham Sedgfieid, Hampton, Middlesex, William Richard Bohnel; Windsor, Berkshire, Arthur Philip Glenny, Hanwörth, Middlesex, und Frederick Arthur Stinimferlih_l Isleworth_r Middlfebex (Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden

Ventil Druckflüssigkeit in den Servomotor zur Betätigung des Rüders eintreten läßt; und daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist; welche die Ruderbetätigung über den einen Kanal oder über den arideren Kanal ermöglicht.

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

Fig. 1 ein Schema der Steuereinrichtung in Verbindung mit einer kombinierten oder zusammengesetzten Hand- Und automatischen Steueranläge zur Steuerung der Bewegung eines Flugzeugs um eine seiner Achsen, Fig. 1 a die rechte Fortsetzung von Fig. 1, Fig. 2 eine Abwandlung der Fig. 1.

Fig; 1 und 1 a zeigen eine Einrichtung zur Steuerung der Drehbewegungen um die Flugzeugquerachse, die entweder von Hand mit Servoantrieb oder automatisch betätigt werden kann. Die abgebildete Steuereinrichtung kann auch zur Steuerung der Drehbewegungen um die Hoch- und Längsachsen Verwendung finden.

Die Steuereinrichtung enthält ein Handsteuer 201, mit dem der Pilot ein Höhenruder 202 betätigt und damit die Längsneigüng des Flugzeugs verändert. Ferner enthält sie einen elektrohydraüliseheii Antrieb 203 und ein elektrisches Steuergerät 205, das einen

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automatischen Kurzzeitstabilisator 212 und einen automatischen Langzeitstabilisator 213 aufweist. Die Steuereinrichtung enthält außerdem eine Steuergefühlanlage -216 und ein Schaltbrett P für den Piloten.

Bevor Einzelheiten dieser verschiedenen Teile beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, daß die Einrichtung in verschiedener Weise arbeiten kann. Das Höhenruder 202 kann von Hand durch die Steuersäule 201 über zwei verschiedene, getrennte Kanäle gesteuert werden, einen gewöhnlichen und einen Notkanal. Außerdem kann das Höhenruder 202 automatisch durch ein oder mehrere Instrumente, die einen Teil des elektrischen Steuergerätes 205 bilden, und gegebenenfalls durch weitere (nicht dargestellte) Instrumente gesteuert werden.

In der Steuereinrichtung ist ein Antrieb für das Höhenruder 202 unter dem Einfluß der Steuersäule 201 vorgesehen. Zu diesem Zweck werden elektrische Differenzbildungseinrichtungen eingeführt, die ein Potentiometer 206 enthalten, das von der Steuersäule

201 betätigt wird, sowie ein Potentiometer 207, das durch den Servomotor 210 betätigt wird, der das Höhenruder 202 bewegt. Das Ausgangsdifferenzsignal der Potentiometer 206 und 207 wird einem elekfrischen Wandler 208 zugeführt, der ein Hauptsteuerventil 209 regelt. Dieses wiederum regelt den Zufluß von Druckflüssigkeit, durch die der hydraulische Servomotor 210 angetrieben wird, der das Höhenruder 202 einstellt. Über diesen Hauptsteuerkanal wird das Höhenruder 202 von der Steuersäule 201 betätigt.

Der andere Steuerkanal, über den das Höhenruder

202 durch die Steuersäule 201 gesteuert werden kann, wenn z. B. Fehler in der Anlage die Steuerung über den Hauptsteuerkanal unmöglich machen oder gefährliche Flugzustände hervorrufen, enthält ein Notsteuerventil 211, das, gesteuert von einem mechanischen Differenzbildungsglied 204, den Zufluß von Druckflüssigkeit zum Servomotor 210 und damit diesen selbst steuert. Das Differenzbildungsglied besteht aus zwei Eingangsgliedern 278 und 280, die eine Relativbewegung von begrenztem Ausmaß ausführen können. Das eine wird von der Steuersäule 201 und das andere von einem Ausgangsglied 218 des Servomotors 210 gesteuert, wobei ein Ausgangsglied 284 das Ventil 211 betätigt.

Wenn bei gewöhnlicher Handsteuerung des Höhenruders 202 der Servomotor 210 durch den Wandler 208 und das Hauptsteuerventil 209 gesteuert wird, kann der Kurzzeitstabilisator 212 dazu angeregt werden, ein Steuersignal zu geben. Dieses wird zu dem Befehlssignal addiert, das vom Potentiometer 206 erzeugt wird, während sich die Steuersäule 201 bewegt und zu dem Rückführungssignal, das vom Potentiometer 207 bei einer Bewegung des Ausgangsgliedes 218 des Servomotors 210 erzeugt wird. Der Kurzzeitstabilisator 212 reagiert auf kurze oder vorübergehende Störungen und Schwingungen geringer Amplitude des Flugzeugs, die z. B. bei schnellen Bewegungen um die Längsachse auftreten, und dient dazu, das Höhenruder 202 so zu steuern, daß die kurzen Störungen oder Schwingungen des Flugzeugs automatisch unterdrückt werden. Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, ist die Steuerung so eingerichtet, daß eine Betätigung des Höhenruders 202 infolge eines Signals des Kurzzeitstabilisators 212 keine Bewegung der Steuersäule 201 über die Gestänge 281/282 hervorruft, durch die das Höhenruder mechanisch mit der Steuersäule 201 verbunden ist.

Bei der Steuerung der Drehbewegungen des Flugzeugs um seine Querachse wird ein Signal des Langzeitstabilisators 213 mit dem Signal vom Potentiometer 207 und dem Signal des Kurzzeitstabilisators 212 kombiniert. Das resultierende Signal wird dem Wandler 208 zugeführt, der das Hauptsteuerventil 209 und damit den Zufluß von Druckflüssigkeit zu dem hydraulischen Servomotor 210 regelt. Der Signalerzeuger 206 ist abgeschaltet. Das Höhenruder 202 wird auf diese Weise automatisch durch die Ausgangsgrößen des Kurzzeit- und Langzeitstabilisators geregelt.

Anschließend werden Einzelheiten der verschiedenen Teile und deren Beziehungen untereinander beschrieben. Das elektrische Steuergerät 205 kann ein Abweichungssignal geben, das von den Ausgangsgrößen eines oder mehrerer Anzeigeinstrumente abr hängt. Diese Instrumente messen Flugkenngrößen, wie z. B. die Querneigung, die Längsneigung, die Geschwindigkeit, die Kursrichtung, den Steigungswinkel, die Fluglage, die Wendegeschwindigkeit und lineare oder Winkelabweichungen eines oder mehrerer Ruder, deren Lage durch Radiosignale bestimmt ist, oder sie reagieren auf Abweichungen dieser Kenngrößen von bestimmten Werten in der Weise, daß das Abweichungssignal ein Maß für die durch eine oder mehrere dieser Kenngrößen gegebene Abweichung des Flugzeugs von einem festgelegten Flugzeugstand ist.

Der Kurzzeitstabilisator 212 des elektrischen Steuergerätes 205 liefert Signale zur Korrektur der kurzzeitigen Störungen und Schwingungen des Flugzeugs. Der Langzeitstabilisator 213 liefert Langzeitsignale, welche die Abweichung der Mittelwerte der Flugkenngrößen von einem bestimmten, berechneten, oder eingestellten gewünschten Wert dieser Kenngrößen darstellen und zwar über eine, verglichen mit der kurzen Zeit der Störungen und Schwingungen lange Periode.

Die Steuersäule 201 ist an dem Rumpf des Flugzeugs drehbar um eine Achse 215' angebracht, setzt sich nach unten über diese Achse hinaus fort und ist mechanisch mit einem Steuergefühlerzeuger 216' verbunden, der einen Teil der Steuergefühlanlage 216 bildet. Durch den Steuergefühlerzeuger 216' wird dem Piloten auf künstliche Weise ein Gefühl dafür gegeben, wie weit er das Höhenruder 202 betätigt. Die Steuersäule 201 betätigt außerdem mechanisch einen Läufer 215 des Potentiometers 206. Dieses Potentiometer 206 ist elektrisch durch die Leitung 244 mit der elektrischen Diffierenzbildungsstufe 245 verbunden, mit der außerdem über die Leitung 246 das Potentiometer 207 in Verbindung steht, dessen Läuferarm 217 von dem Ausgangsglied 218 des hydraulischen Servomotors 210 eingestellt wird. Der Ausgang der elektrischen Differenzbildungsstufe 245 ist mit der elektrischen Differenzbildungsstufe 247 verbunden, der außerdem das Ausgangssignal des Kurzzeitstabilisators 212 zugeführt werden kann, wie später beschrieben wird. Außerdem kann der Ausgang des Langzeitstabilisators 213 mit der elektrischen Differenzbildungsstufe 245 verbunden werden, wie später beschrieben wird. Die Ausgangsgröße der elektrischen Differenzbildungsstufe 247 wird einem Verstärker 248 zugeführt, dessen Ausgangsgröße nach Durchgang durch ein Relais C und eine Leitung 251 dazu dient, den Wandler 208 zu erregen. Sind also der Kurzzeit- und der Langzeitstabilisator 212 und 213 in der Anlage nicht in Tätigkeit, d. h. wird die Anlage von Hand über den Hauptkanal gesteuert, so erregt ein Signal, das im Potentiometer 206 bei einer Bewegung

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der Steuersäule 201 erzeugt wird, den Wandler 208, der das Hauptsteuerventil 209 bewegt. Hierdurch fließt Druckflüssigkeit in den hydraulischen Servomotor 210 und betätigt dadurch das Höhenruder 202. Eine Bewegung des Ausgangsgliedes 218 des Servomotors 210 bewegt den Läufer 217 des Potentiometers 207 und erzeugt dadurch ein elektrisches Signal, das dem vom Potentiometer 206 erzeugten Signals entgegenwirkt und das Hauptsteuerventil 209 so bewegt, daß die Zufuhr der Druckflüssigkeit vom Servomotor 210 abgeschnitten wird. Das Höhenruder 202 ist damit proportional der Auslenkung der Steuersäule 201 geschwenkt worden.

Der hydraulische Servomotor 210 ist von gewöhnlicher Bauart und enthält den Zylinder 219, der mit der Achse 220 an den Flugzeugrahmen angelenkt ist und als Ausgangsglied eine Kolbenstange 218 hat. Die Bewegung der Kolbenstange 218 hängt davon ab, ob Druckflüssigkeit rechts oder links vom Kolben zugeführt wird, und dies wird durch die Stellung des Hauptsteuerventils 209 bestimmt (oder durch das Notventil211, was später beschrieben wird).

Ein Steuerumschaltventil oder eine Steuerumschaltvorrichtung 223 ist vorgesehen, um wahlweise das Hauptsteuerventil 209 oder das Notventil 211 in Tätigkeit zu setzen und dadurch den Servomotor 210 zu steuern. Das Steuerumschaltventil 223 hat zwei Einstellungen und besteht aus einem Kolben 224, der in einer Bohrung gleitet. Steht der Kolben, wie abgebildet, in seiner äußersten linken Stellung, so leitet das Hauptsteuerventil 209 Druckflüssigkeit durch eine Ringnut 225 zum Servomotor 210. Steht der Kolben 224 in seiner rechten Stellung, so schaltet das Steuerumschaltventil das Notventil 211 ein, das dann Druckflüssigkeit durch eine Ringnut 226 zum Servomotor 210 leitet. Der Kolben 224 wird dadurch in seine linke Stellung gebracht, daß Druckflüssigkeit aus der Leitung 231 auf seine rechte Fläche 230 einwirkt. In dieser Lage wird er entgegen der Wirkung einer vorspannenden Feder 240 gehalten, die in dem hohlen Kolben 232 liegt, dessen Innenraum durch die Leitung 234 mit der Niederdruckseite der Druckfmssigkeitszufuhr verbunden ist. Der Innenraum des hohlen Kolbens 232 steht über die Leitung 234 mit der Hochdruckseite in Verbindung, wenn ein Elektromagnet 229, der die Stellung des Ventils 229' regelt, stromlos wird.

Das Ventil 229' weist eine Kugel 237, eine von einer Aiagnetspule betätigte Kolbenstange 236 und drei öffnungen auf. In der abgebildeten Stellung, in der die Magnetspule 229 erregt ist, wird die Kugel 237 in einer solchen Stellung gehalten, daß die Zufuhr von Druckflüssigkeit aus der Leitung 235 zum Ventil unterbrochen wird. Wird die Magnetspule 229 stromlos, so drückt die Druckflüssigkeit in der Leitung 235 die Kugel 237 in ihre oberste Stellung, verbindet die Leitung 234 mit der Druckleitung 235 und verschließt die oberste mit der Niederdruckleitung 235' verbundene Öffnung durch die Kugel 237. Wird die Magnetspule 229 während eines Notfalles stromlos, so wird, wie weiter unten beschrieben, der Kolben 232 des Hauptsteuerventils 209 durch Druckflüssigkeit aus der Leitung 234 und durch die Vorspannung der Feder 232 nach rechts gedrückt und nimmt den Kolben 224 mit. Diese Bewegung wird nach einer Anfangsverschiebung dadurch unterstützt, daß die Außenfläche des Kolbens 232 freigelegt wird.

Dieser Übergang der Steuerung des Servomotors 210 vom Hauptsteuerventil 209 auf das Notventil 211, d.h. von elektrischer auf mechanische Steuerung, 628

kann sich als Stoß auf das Flugzeug auswirken, wenn das Gestänge seine Länge oder seine wirksame Länge infolge von Wärmeausdehnung oder anderen Einflüssen geändert hat. Dieser Stoß wird dadurch gedämpft, daß das Steuerumschaltventil 223 die zweite Plälfte seiner Bewegung von links nach rechts verhältnismäßig langsam zurücklegt. Während des Wechsels bewegt sich daher der Servomotor unter dem Einfluß des Notventils so langsam, daß der Flugzeugpilot hierdurch nicht gestört wird. Zu diesem Zweck ist die Kammer 230' mit der Leitung 231 über eine Leitung 231' und eine Verengung 231" verbunden. Daher bewegt sich der Kolben 224 auf der ersten Hälfte seines Weges schnell, da die Flüssigkeit so lange ungehindert durch die Leitung 231' fließen kann, bis ihre Mündung verschlossen wird. Danach wird der Flüssigkeitsstrom in der Verengung 231" behindert und der Kolben daher langsamer bewegt als bei der ersten Hälfte seines Weges. Das Hauptsteuerventil 209 wird in bekannter Weise durch ein inneres Schaltventil gesteuert. Das Schaltventil ist mechanisch durch eine Stange 242 mit einem Arm 243 verbunden und kann von dem Wandler 208 entsprechend dem ihm zugeführten Signal verschoben werden. Wird der Wandler 208 erregt, so wird der Arm 243, die Stange 242 und damit das Schaltventil nach der linken oder rechten Seite der Zeichnung bewegt. Daraufhin folgt der Kolben des Hauptsteuerventils dem Schaltventil in bekannter Weise und steuert so den Zufluß von Druckflüssigkeit zum Servomotor 210 durch das Steuerumschaltventil.

Der elektrische Wandler 208 ist ein zweifach wirkendes Relais (»Lawes-Relais«), das einen polarisierten Stator hat, dessen Pole gegenüber den Polen eines verschiebbaren Ankers so angeordnet und geformt sind, daß der Anker magnetisch gegen eine feste Null- oder Mittelstellung vorgespannt wird, aus der er je nach Größe und Richtung des seiner Steuerwicklung oder seinen Steuerwicklungen zugeführten Stromes verschoben wird.

Das Notventil oder Steuergerät 211 ist von bekannter Bauart. Es enthält einen Kolben 261 und einen Zylinder 262. Bewegt sich der Kolben nach rechts, so wird Druckflüssigkeit durch die Ringnut 226 des Steuerumschaltventils 223 zur linken Seite des Kolbens des Servomotors 210 geleitet. Bewegt sich dagegen der Kolben 261 nach links, so wird Druckflüssigkeit durch das Notventil und durch die Ringnut 225 des Steuerumschaltventils 223 dem Servomotor 210 rechts vom Kolben zugeführt. Eine Bewegung des Kolbens 261 des Notventils 211 wird durch eine Relativbewegung der zwei Teile 278 und 280 des Differenzbildungsgliedes 204 hervorgerufen. Diese beiden Teile werden durch das Gestänge 282 von der Steuersäule 201 bzw. durch das Gestänge 281 von der Kolbenstange 218 des Servomotors 210 gesteuert.

Die Druckflüssigkeit zur Betätigung des Servomotors 210 wird von einer Pumpe P1 oder von einer Pumpe P 2 geliefert. Die Pumpe P 2 kann als Notliefervorrichtung für den Fall, daß die PumpePl ausfällt, angesehen werden. Ein Zufuhrventil 270 vom Kolbentyp verbindet die PumpePl oder P 2 mit der Einrichtung. Das Zufuhrventil 270 enthält einen Kolben 271, der durch eine Feder 272 nach rechts gedrückt wird. Jede der PumpenPl und P 2 hat eine Hochdruckleitung 270' und eine Niederdruckrückleitung 271', die mit dem Zufuhrventil 270 verbunden sind. In der abgebildeten Stellung ist die PumpePl über das Zufuhrventil 270 eingeschaltet, während die Pumpe P 2 unwirksam ist. Der Kolben wird durch die

Druckflüssigkeit und die Feder 272 nach rechts gedrückt, entgegen dem auf die rechte Stirnfläche des Kolbens wirkenden Druck der Pumpe P 2. Versagt die Pumpe PI₁ so sinkt der Druck auf die linke Stirnfläche des Kolbens 271, und der Druck von P2 wirkt auf die rechte Stirnfläche und drückt den Kolben 271 entgegen dem Federdruck nach links. Die Pumpe P 2 wird dann über den Kanal 275 und die Öffnung 277 eingeschaltet. Die Niederdruckleitung 235' ist dann über die Ringnut 276 mit der Niederdruckleitung 271' verbunden. Der Schalter 6" betätigt ein Anzeigegerät 249 am Schaltbrett P des Piloten, das angibt, welche Pumpe arbeitet.

Das mechanische Differenzbildungsglied 204 weist einen Eingangshebel 278 auf, der mechanisch mit der Steuersäule 201 durch das Gestänge 282 verbunden ist und am Flugzeugrahmen um eine Achse 283 drehbar ist, einen Ausgangshebel, der mit dem Gestänge 281 verbunden ist und auch um die Achse 283 drehbar ist, und einen Hebel 284., der um eine am Hebel 278 sitzende Achse 285 beweglich angeordnet und am Hebel 280 um einen Dorn 286 drehbar ist, der durch einen Schlitz 287 im Hebel 278 hindurchragt. Das obere Ende des Hebels 284 ist mit dem Kolben 261 des Ventils 211 verbunden und dient dazu, diesen einzustellen. Bei einer anderen nicht abgebildeten Ausführungsform kann das Differenzbildungsglied aus einem Hebel bestehen, dessen oberes Ende mit dem Gestänge 281 und dessen unteres Ende mit dem Gestänge 282 und dessen Mitte mit dem Kolben 261 des Ventils 211 verbunden ist.

Am SchaltbrettP des Piloten sitzen zwei Kippschalter M und N_j zwei Druckknopfschalter X und Y₁ zwei Trimmdruckknöpfe U und V und zwei Anzeigevorrichtungen 249 und 250. Mit den Druckknopfschaltern X und Y kann der Pilot bestimmen, ob der Servomotor 210 von der Steuersäule 201 durch die Potentiometer 206 und 207 elektrisch gesteuert werden soll oder mechanisch über das Gestänge und das Differenzbildungsglied 204. Die Anzeigevorrichtung 250 gibt an, welche Steuerung in Tätigkeit ist. Wenn die Anlage elektrisch gesteuert wird, kann der Pilot durch Hineindrücken des Druckknopfschalters X zu mechanischer Steuerung übergehen. Hierdurch wird Relais D erregt und öffnet einen Kontakt D1, wodurch die Spule des Magnetventils 229' stromlos wird. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 224 des Steuerumschaltventiis 223 in eine Stellung (in der Zeichnung nach rechts), in welcher er das Hauptsteuerventil 209 unwirksam und damit das Notventil 211 wirksam macht, so daß es die Zufuhr von Druckflüssigkeit zum Servomotor steuert. Wie erwähnt, wird das Notventil 211 von der Steuersäule 201 mechanisch über das Differenzbildungsglied 204 und die Gestänge 281 und 282 betätigt. Bei dieser Einstellung der Einrichtung wird das Höhenruder 202 von der Steuersäule 201 über das Gestänge in bekannter Weise durch Servoantrieb betätigt.

Wünscht der Pilot elektrische Steuerung, so drückt er den Druckknopf Y hinein, wodurch das Relais D erregt wird und sich über die Kontakte D1 hält. Die Kontakte D 2 werden gleichzeitig geschlossen, hierdurch die Magnetspule 229 erregt und die Kugel 237 in ihre unterste Stellung gedrückt. Dadurch wird die linke Seite des Kolbens 232 des Steuerumschaltventils 223 mit der Niederdruckseite der PumpePl und die rechte Seite des Kolbens 224 mit der Hochdruckleitung 231 verbunden, wodurch sich der Kolben 224 nach links bewegt. Hierdurch wird der Servomotor 210 vom Notventil 211 getrennt und statt dessen vom

Hauptsteuerventil 209 gesteuert. Unter diesen Umständen werden die Ausgangsgrößen der Potentiometer 206 (das vom Steuerknüppel 201 eingestellt wird) und 207 (das von der Kolbenstange 218 des Servomotors 210 eingestellt wird) über die elektrische Differenzbildungsstufe 245j den Verstärker 248, das Relais C und die Leitung 251 dem Wandler 208 zugeführt. Hierdurch wird ein Ausschlag des Höhenruders 202 hervorgerufen,- der dem der Steuersäule 201 proportional ist. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird das Ausgangssignal des Potentiometers 206 der Differenzbildungsstufe 245 über einen Schalter B2' zugeführt. Dieser Schalter B2' wird geöffnet, um das Signal von dem Potentiometer 206 fernzuhalten, wenn der Langzeitstabilisätor 213 während der automatischen Steuerung ein Signal liefert.

Wird die Anläge von Hand auf elektrischem Wege gesteuert, so kann der Kurzzeitstabilisatör 212 auch zur Hilfssteuerung des Höhenruders 202 verwendet werden, und zwar um kurzzeitige Schwingungen um die Queräehse des Flugzeugs zu unterdrücken. Hierfür ist der Schalter M Vorgesehen_j der in geschlossenem Zustand das Relais A erregt; hierdurch die Kontakte Al schließt und das Ausgangssignal des Kurzzeitstabilisators 212 der elektrischen Differenzbildungsstufe 247 zuführt. In der Differerizbildungsstufe 247 wird das Ausgangssignal den Signalen der Potentiometer 206 und 207 überlagert, die schön in der Differenzbildungsstufe 245 einander überlagert würden; Damit bei dieser Aüsftihrungsform die Bewegung des Höhenfuders 202 unter dem Einfluß des Ausgangssignäls des Kurzzeitstabilisators 212 nicht auf die Steuersäule 201 rückübeftragen wird, ist eine Vorrichtung 252 zur Erzeugung von totem Gang vorgesehen. Diese Vorrichtung 252 weist einen Hebel 253 auf, der an einem zweiten Hebel 256 ütn eine Achse 254 drehbar ist, dessen oberes Ende mit dem Gestänge 282 und dessen unteres Ende mit der Steuersäule 201 über die Stange 255 verbunden ist. Dieser zweite Hebel 256 ist um eine am Flugzeugrumpf sitzende Achse 257 drehbar. Das Ausmaß des vorgesehenen toten Ganges hängt von der Größe des Winkels ab, um deri sich der zweite Hebel 256 um die Achse 257 bis zu einem Anschlag 258 drehen kann, der einen Teil einer Sperre für die Vorrichtung zur Erzeugung des toten Ganges bildet. Praktisch ist der vorgesehene tote Gang so einzustellen, daß er das Äquivalent für den Weg des Notventils 211 plus die höchste zu erwartende Ausgangsgröße des Kurzzeitstabilisators 212 plus das höchste zu erwartende Abweichungssignal der elektrischen Steueranlage (d. h. das Ausgangsdifferenzsignal der Potentiometer 206 und 207) plus eine Zugabe für eine Änderung der Länge oder der wirksamen Länge des Gestänges auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der einzelnen Teile oder aus anderen Gründen bildet. Der tote Gang wird daher unter gewöhnlichen Umständen niemals ganz ausgenutzt. Da das Gestänge zwischen dem Antrieb und dem Steuergefühlerzeüger vom Servomotor 210 und nicht vom Piloten bewegt wird, wird der Pilot von dem Reibungswiderstand des Gestänges entlastet, wenn er mit Handsteuerung über die elektrische Signalanlage arbeitet. Die Sperrvorrichtung für die Vorrichtung zur Erzeugung von totem Gang weist außer dem Anschlag 258 einen Magnetkern 259 auf. Dieser wird mit dem Anschlag 258 durch eine vorgespannte Feder in den Schlitz 260 im Hebel 256 gedrückt. Die Sperrvorrichtung wird durch eine Magnetspule 261 unwirksam gemacht, welche bei Er-

regung den Kern 259 aus dem Schlitz 260 gegen die Wirkung der erwähnten Feder zurückholt und der Spule 229 des Magnetventils 229' parallel geschaltet ist. Die Sperrvorrichtung ist daher immer ausgekuppelt, außer wenn der Servomotor 210 von der Steuersäule 201 über das Notventil 211 gesteuert wird, d. h. wenn die Magnetspule 229 aus irgendeinem Grunde stromlos ist.

Um das Flugzeug durch die Steueranlage automatisch steuern zu können, betätigt der Pilot an seinem Schaltbrett P den Schalter N und setzt den Langzeitstabilisator 213 in Betrieb. Wenn der Schalter N geschlossen ist, wird ein Relais B erregt und dadurch die Kontakte B 1 und B 2 geschlossen. Durch das Schließen der Kontakte B1 werden sowohl das Ausgangssignal des Kurzzeitstabilisators 212 in der elektrischen Differenzbildungsstufe 247 als auch durch das Schließen der Kontakte B2 das Ausgangssignal des Langzeitstabilisators 213 in der Differenzbildungsstufe 245 mit verwertet, deren Ausgangssignal, wie erwähnt, der Differenzbildungsstafe 247 zugeführt wird. Wenn die Kontakte B 2 geschlossen sind, sind die Kontakte B 2' offen und machen das Ausgangssignal vom Potentiometer 206 unwirksam. Die Ausgangssignale des Kurzzeitstabilisators 212, des Langzeitstabilisators 213 und des Potentiometers 207 am Servomotor 210 werden auf diese Weise gemeinsam über den Verstärker 248 zugeführt, dessen Ausgang über das Relais C und die Leitung 251 den Wandler 208 steuert. Hierdurch macht das Höhenruder 202 einen Ausschlag, bis das Eingangssignal am Verstärker 248 annähernd auf Null gebracht ist.

Es ist Vorsorge getroffen, daß in einem Notfall, während das Flugzeug vollautomatisch oder von Hand auf elektrischem Wege mit Servoantrieb gesteuert wird, die Steuerweise entweder von Hand in automatische Steuerung oder umgekehrt gewechselt werden kann, so daß dann das Höhenruder 202 vom Steuerknüppel 201 über das mechani-" sehe Differenzbildungsglied 204 und das Notventil 211 gesteuert wird. Der Druckknopfschalter X gibt dem Piloten die Möglichkeit, von Handsteuerung mit Hilfsantrieb oder von automatischer Steuerung mit elektrischer Übertragung auf Handsteuerung mit mechanischer Signalübertragung umzuschalten. Das < gleiche tritt ein, wenn einer der Sicherheitskontakte H, Cl, El oder K geöffnet wird.

Diese Sicherheitskontakte werden geöffnet, wenn bestimmte, im folgenden beschriebene Notfälle eintreten. ·

Die Kontakte H gehören zu einem Gestängeüberlastungsschalter 262, der, wie abgebildet, zwei Teile und 264 aufweist, von denen der erste mit dem Gestänge 282 und der zweite mit dem Hebel 253 verbunden ist. Durch eine Bewegung des Gestänges 282 ; oder des Hebels 253 wird eine Bewegung des anderen Teils gegen eine vorgespannte Feder 265 hervorgerufen, die zwischen zwei Teilen 266 und 267 liegt, welche mit gegenseitigem Abstand in einer Ringnut im Teil 263 liegen und sich auf einer Verlängerung t des Teils 264 frei axial bewegen können. Die Kontakte H werden unterbrochen, wenn zwischen den beiden Teilen 263 und 264 eine Relativbewegung eintritt, die größer als vorgesehen ist, wenn die Feder überlastet wird. 6

Die Kontakteii stellen eine Vorrichtung dar, um von dem Steuerbetrieb mit elektrischer Signalgabe auf Notsteuerung überzugehen, d. h. auf Steuerung über das Notventil 211 und das Differenzbildungsglied 204. Der Pilot kann die KontakteH dadurch 7

unterbrechen, daß er eine ausreichende Kraft auf die Steuersäule 201 ausübt, wenn das Flugzeug nicht seinen Ruderausschlägen bei Handsteuerung, Servoantrieb und elektrischer Übertragung folgt oder wenn er aus einem beliebigen anderen Grunde auf Notsteuerung umschalten will. Das Unterbrechen des Kontaktes H hat die gleiche Wirkung wie ein Hineindrücken des Drucklcnopfschalters X, denn es wird dadurch das Relais D ausgelöst und damit die Spule ίο 229 des Magnetventils 229' stromlos. Es- kann sich dann das Steuerumschaltventil bewegen, um die Steuerung vom Hauptsteuerventil 209 auf das Notventil 211 über das Differenzbildungsglied 204 umzuschalten.

Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 248 einen bestimmten Wert überschreitet, werden die Kontakte C1 von einem Relais C geöffnet, das zwischen dem Ausgang des Verstärkers 248 und dem Eingang des Wandlers 208 liegt. Das Relais C öffnet daher die Kontakte C1, wenn infolge eines Fehlers im Verstärker selbst übergroße Signale entstehen oder wenn dem Verstärker 248 ein übergroßes Abweichungssignal zugeführt wird. Ein solches Abweichungssignal ist entweder die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Potentiometer 206 und 207, wenn die Steuereinrichtung mit Servoantrieb und elektrischer Übertragung von Hand gesteuert wird, oder aber die Differenz zwischen der Summe der von dem Kurzzeitstabilisator 212 und dem Potentiometer 206 hervorgerufenen Signale und dem Signal von dem Potentiometer 207 oder aber die Differenz zwischen dem resultierenden von der automatischen Steuereinrichtung hervorgebrachten Signal und dem Ausgangssignal des Potentiometers 207 bei vollautomatischer Steuerung. Das Relais C öffnet demnach die Kontakte C1 in dem Falle, wenn ein Abweichungssignal, das als Differenz zwischen einem Befehlssignal und einem Rückführungssignal in der Servoanlage entsteht, über einen bestimmten Wert μ> hinausgeht. Das Relais C öffnet die Kontakte Cl aber auch dann, wenn im Wandler 208 ein Kurzschluß auftritt oder das elektrisch betätigte Hauptsteuerventil 209 hängenbleibt, und kein Eingangssignal auf die Anlage anspricht,
ΰ Das Relais E öffnet die Kontakte E1 und schaltet die Steuerung auf das Notventil um, wodurch Fehler beseitigt werden, die ein allmähliches Weglaufen aus einer Gleichgewichtslage hervorrufen. Dem Relais E wird über die elektrische Differenzbildungsstufe 268 das Differenzausgangssignal der beiden Potentiometer 206 und 207 vor seiner Verstärkung zugeführt. Wenn die Einrichtung auf Handsteuerung mit Servoantrieb und elektrischer Übertragung oder auf automatische Steuerung anspricht und sich stetig ein Abweichungssignal zwischen dem Eingangspotentiometer 206 und dem Ausgangspotentiometer 207 entwickelt, das schließlich einen bestimmten Wert überschreitet, werden durch das Relais E die Kontakte E 1 geöffnet, wodurch die Einrichtung auf Notsteuerung durch das o- Notventil 211 und das Differenzbildungsglied 204 umgeschaltet wird.

Es kann eine Anordnung vorgesehen werden, die sicherstellt, daß sich die Größe der Abweichung, durch die das Relais E anspricht, mit der Geschwindigkeit in Jeder gewünschten Weise ändert. Damit das Relais E nicht durch eine sehr schnelle Bewegung der Steuersäule 201, durch die eine große Abweichung hervorgerufen werden könnte, erregt wird, kann in der Steuergefühlanlage ein nicht abgebildeter Dämpfer eingebaut werden, der vorzugsweise so eingerich-

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fet ist, daß er die für das Steuergefühl günstigste Dämpfung bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit der Steuersäulenbewegung liefert und für eine stark ansteigende Dämpfung bei übermäßigen Geschwindigkeiten. Das Relais arbeitet daher nur dann, wenn der Pilot die Steuersäule übermäßig belastet. Beide Relais E und C werden erregt, wenn ein Fehler im Eingangs- oder Ausgangspotentiometer 206 oder 207 auftritt. Das Relais E würde nicht arbeiten, wenn der Fehler darin besteht, daß dem Eingangs- und Ausgangspotentiometer 206 und 207 kein Strom zugeführt wird und gleichzeitig das Relais D erregt bleibt. Als Sicherung gegen diese Möglichkeit liegt ein weiteres, nicht abgebildetes Relais parallel zur Stromzuführung der beiden Potentiometer und schließt einen nicht abgebildeten Kontakt, der in Reihe mit den Kontakten Cl₁El und K liegt.

Die Kontakteit sind vorgesehen als Sicherung gegen Kurzschluß und ein dadurch bewirktes Verschmoren der Wicklungen des Wandlers 208, wo- ao durch eine vollständige Verschiebung des Ventils 209 hervorgerufen würde. Sie sind ferner eine Sicherheitsmaßnahme gegen ein Hängenbleiben des Schaltventils, um eine volle Bewegung des Hauptsteuerventils zu verhüten. Ist bei gegenläufigen Wicklungen des Wandlers 208 eine Wicklung verschmort, so wird der Wandlerhebel 243 durch eine Erregung der Wicklung in der einen oder anderen Richtung bewegt, wodurch die Kontakte K geöffnet werden. Bleibt das Schaltventil hängen, so werden das Hauptsteuerventil und damit der Wandlerhebel 243 vollständig nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt und die Kontakte K geöffnet.

Bei einer vollständigen Flugzeugsteueranlage, die eine Einrichtung der beschriebenen Art zur Steuerung des Flugzeugs um jede seiner Achsen verwendet, sind die Sicherheitskontakte für die drei Achsen in Reihe geschaltet, wodurch beim Versagen eines Systems für eine Steuerachse eine Umschaltung auf Notsteuerung für alle drei Achsen erfolgt.

Bei der beschriebenen Handsteuereinrichtung mit Servoantrieb wird das Höhenruder 202 durch eine Auslenkung der Steuersäule 201 vom Servomotor 210 um einen Winkel geschwenkt, der dem Ausschlag der Steuersäule 201 entspricht. Dabei wird dem Piloten kein der Auslenkung entsprechendes Steuergefühl vermittelt, denn die Kräfte, die das Höhenruder 202 belasten, wirken nicht zurück auf das Handsteuer oder die Steuersäule 201. Es ist daher ein Erzeuger 216' für ein künstliches Steuergefühl vorgesehen, welcher der Steuersäule 201 die gleichen Kräfte vermittelt, die vom Höhenruder 202 ausgeübt würden, wenn es unmittelbar von der Steuersäule 201 betätigt würde.

Der Steuergefühlerzeuger 216' besteht aus zwei Teilen, von denen der eine, in Form eines Kolbens ausgebildete Teil 216 a mit dem Steuerknüppel 201 durch ein Gestänge 253 bis 256 verbunden und der andere, in Form eines zugehörigen Zylinders ausgebildete Teil 216 b in einem Träger 257' angeordnet und in diesem in Längsrichtung einstellbar ist. Der Steuergefühlerzeuger 216' umfaßt ferner eine zwischen den beiden Teilen angeordnete Rückführungsfeder oder eine Anordnung von Federn, welche zwischen den beiden Teilen eine zur Mitte führende und ihrer Verschiebung proportionale Kraft ausübt. Dadurch wird also auf den Steuerknüppel 201 eine Rückführungskraft ausgeübt, die proportional ist zu der Auslenkung des Steuerknüppels aus einer Nullstellung, die durch die Lage des Teiles 216 b in seinem

Träger bestimmt ist. Die Rückführungseinrichtung besteht aus zwei Federn, die in dem Zylinder 216 b auf je einer Kolbenseite angeordnet und am äußeren Ende mit dem Zylinder 216 b, am inneren Ende mit dem Kolben 216 a verbunden sind.

Die Nullstellung, in die das Zentrierfederglied die Steuersäule 201 zu bringen sucht, ist durch einen Trimmotor 216" abgleichbar. Der Abgleich wird dadurch hervorgerufen, daß der Trimmotor 216" eingeschaltet wird, und den festen Anschlag der Zentrierfedern, nämlich den Zylinder 216 b, langsam nach der einen oder anderen Seite bewegt. In der Normaloder Nullstellung der Steuereinrichtung steht das Gehäuse des Zentrierfedergliedes in einer Stellung, in der es keine zentrierende Kraft auf die Steuersäule 201 ausübt, wenn diese eine der Nullstellung des Höhenruders 202 entsprechende Lage einnimmt. Bei einer Auslenkung der Steuersäule aus der Nullstellung fühlt der Pilot die vom Zentrierglied auf die Steuersäule 201 ausgeübte Kraft. Diese zentrierende Kraft entspricht in Größe und Richtung der dem Höhenruder 202 erteilten Auslenkung aus seiner Nullstellung. Der Pilot nimmt also ein künstlich erzeugtes Steuergefühl wahr, das dem Gegendruck des Höhenruders 202 auf die Steuersäule 201 entspricht.

Ist das Flugzeug außer Trimmung, so muß das Höhenruder 202 im allgemeinen entsprechend weit ausgelenkt gehalten werden, und zur Kompensierung dieses Zustandes muß ein angemessener Durchschnitts- oder Langzeitausschlag zusätzlich zu den Kurzzeitausschlägen gegeben werden, die etwa zur Erzeugung der erforderlichen oder gewünschten Kurzzeitausschläge des Höhenruders 202 nötig sind. Der Pilot muß diese mittlere Auslenkung des Höhenruders dadurch einhalten, daß er die Steuersäule 201 in einer mittleren Auslenkung hält, wobei er fühlt, ob das Zentrierfederglied zentrierende Kräfte auf die Steuersäule 201 ausübt, die als Mittelwert eine stetige Kraftkomponente in einer Richtung haben.

Die Einstellmöglichkeit des Steuergefühlerzeugers 216' soll dem Piloten die Möglichkeit geben, die Nullstellung dieses Steuerorgans so einzustellen, daß sie der mittleren Auslenkung des Höhenruders 202 und damit dem erforderlichen Trimmzustand des Flugzeugs entspricht. Zu diesem Zweck stellt der Pilot bei Handsteuerung den Steuergefühlerzeuger 216' durch Verschieben des Gehäuses der Zentrierfeder so ein, bis er an der Steuersäule 201 keine von der Zentrierfeder ausgeübte Komponente der Zentrierkraft mehr spürt. Durch diese Maßnahme ist ein Trimmzustand erreicht, und der Pilot fühlt beim Bewegen des Handsteuers nur die schwankenden Komponenten der Zentrierkraft, die vom Steuergefühlerzeuger entsprechend den Auslenkungen des Höhenruders um seine Trimmstellung ausgeübt werden. Die Einstellung des Steuergefühlerzeugers 216' in seine Trimmstellung wird durch den Trimmotor 216" bewirkt, der vom Piloten nach Wahl durch Betätigung des Schalters U oder des Schalters V am Pilotenschaltbrett P eingeschaltet werden kann.

Mit dieser Steuereinrichtung können verschiedene Arbeitsweisen nach Wunsch in die manuelle und automatische Steueranlage eingeschaltet werden, und es können damit Vorkehrungen getroffen werden, welche sicherstellen, daß bei plötzlicher Umschaltung der Steueranlage von automatischer auf Handsteuerung der Steuergefühlerzeuger 216' richtig getrimmt ist, damit die Stellung der Steuersäule 201 zu Beginn der folgenden Handsteuerung in der richtigen Lage ist. Zu diesem Zweck ist eine Anordnung vorgesehen,

die automatisch den Steuergefühlerzeuger 216' während der automatischen Steuerung abgleicht.

Zum Abgleich des Steuergefühlerzeugers 216' während der automatischen Steuerung wird die Ausgangsgröße der elektrischen Differenzbildungsstufe 268, welche die Differenz des vom Potentiometer 206 und des Λ-om Potentiometer 207 erzeugten Signals ist, dem Verstärker 269 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Verstärkers wird über die Leitungen 290 dem Trimmotor 216" zugeleitet und dreht ihn in der einen oder anderen Richtung, je nach dem Sinn des aus dem Verstärker 269 stammenden Signals. Die Steuersäule 201 wird, wenn sie vom Piloten während des Fluges mit automatischer Steuerung losgelassen wird, durch das Zentrierglied des Steuergefühlerzeugers 216' zenfriert, das den vom Trimmotor 216" erzeugten Bewegungen folgt. Das DifEerenzbildungsglied 204 gestattet während der automatischen Steuerung eine Relativbewegung der Steuersäule 201 gegenüber dem Höhenruder 202. Wenn das Höhenruder während der so automatischen Steuerung verschoben wird, muß also ein Differenz-Signal in der Stufe 268 auftreten, welches den Trimmotor 216" so betätigt, daß er die Kraft vermindert, welche die Zentriervorrichtung auf die Steuersäule 201 ausübt. Das Glied 216 b nimmt dann eine Stellung ein, welche der mittleren Lage des Ruders entspricht.

Die Zentrierkraft, die von der Zentrierfeder auf die Steuersäule 201 ausgeübt wird, muß genügend groß sein, um Reibungskräfte zu überwinden, die einer Verschiebung der Steuersäule entgegenwirken.

Die Ausgangsgröße der elektrischen Differenzbildungsstufe 268 kann nach Durchlaufen des Verstärkers 269 den Trimmotor 216" antreiben, wenn der Pilot am Schalter N seines Schaltbrettes P auf automatische Flugzeugsteuerung schaltet, worauf das Relais B anspricht und die Kontakte 54 schließt. Zugleich wird Schalter B2' betätigt, um das Potentiometer 206 von der automatischen Steuerschaltung zu trennen.

Während der automatischen Steuerung werden dem Höhenruder 202 ständig kurzzeitige Steuerbewegungen zugeführt, wodurch Störungen des Flugzustandes ausgeglichen werden. Diese Bewegungen des Höhenruders werden dem Mittelwert seiner Auslenkung überlagert, die erforderlich ist, um das Flugzeug zu trimmen. Die kurzzeitigen Lageschwingungen des Höhenruders beeinflussen die Arbeitsweise der automatischen Steueranlage für die Trimmung nicht wesentlich. Sie rufen kurzzeitige Schwingungen der Verstimmung zwischen Steuersäule 201 und Höhenruder 202 hervor. Dadurch entstehen entsprechende kurzzeitige Schwingungen des Abweichungssignals in der elektrischen Differenzbildungsstufe 268 und werden dem Trimmotor 216" zugeführt. Da dieser jedoch nur langsam auf das Abweichungssignal reagiert, ergeben diese kurzzeitigen Schwingungen den Mittelwert Null über eine Periode, die lang ist im Vergleich mit der kurzzeitigen Schwingungsstörung des Flugzeugs. Der Trimmotor treibt daher den Steuergefühlerzeuger in eine Lage, die der Mittelstellung des Höhenruders 202 entspricht und nur durch sehr kleine Störschwingungen überlagert ist.

Durch die Tätigkeit der automatischen Trimmeinrichtung ist die gesamte Steueranlage immer im wesentlichen getrimmt. Wird nun von automatischer Steuerung auf Handsteuerung umgeschaltet, so ist demnach auch der Steuergefühlerzeuger zu Beginn der Handsteuerung richtig getrimmt. Selbst wenn nun der Pilot nicht sofort die Steuerung der Steuer-

säule übernimmt, sucht die Zentriervorrichtung diese in den Mittelwert der Stellungen einzustellen, in die sie vorher bewegt oder in denen sie gehalten wurde, während automatisch gesteuert wurde. Dem Höhenruder 202 wird daher ein Ausschlag erteilt, der dem Mittelwert der Ausschläge entspricht, die ihm vorher bei automatischer Steuerung erteilt wurden.

Die Größe der zentrierenden Kraft, die vom Steuergefühlerzeuger auf die Steuersäule 201 je nach Auslenkung der Steuersäule ausgeübt wird (Verhältnis zwischen Kraft und Auslenkung des Steuergefühlerzeugers) ist ebenfalls veränderbar. Sie kann vergrößert oder verkleinert werden, wenn die am Höhenruder 202 bei einem bestimmten Anschlag desselben angreifende aerodynamische Kraft (Verhältnis zwischen Kraft und Auslenkung des Höhenruders) bei Geschwindigkeitsänderungen wächst oder sinkt. Die wirksame Steifigkeit der Zentrierfeder ist so einstellbar gemacht, daß sie in dem Maße vergrößert oder verkleinert werden kann, wie die infolge des Staudrucks auf das Höhenruder wirkende aerodynamische Rückstellkraft steigt oder sinkt. Die wirksame Steifigkeit der Zentrierfeder wird automatisch in Abhängigkeit von dem variablen Faktor durch einen Steuergefühleinstellmotor 293 eingestellt. Dieser Motor kann so gesteuert werden, daß er den Hebelarm, mit dem die Feder ihre Zentrierkraft auf die Steuersäule 201 ausübt, durch Winkelstellung des Teiles 257' um den Drehpunkt 257" einstellt. Der Motor wird in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit gesteuert. Man kann dafür sorgen, daß sich die Federsteifigkeit in gleicher Weise wie die Fluggeschwindigkeit (Staudruck) nach der Größe Pv² ändert, worin P die Luftdichte und ν die Luftgeschwindigkeit bedeutet. Ein von dieser Größe abhängiges Ausgangssignal wird vom Fluggeschwindigkeitsanzeiger 291 geliefert, dessen Ausgangssignal über die Leitung 292 zum Steuergefühleinstellmotor 293 gelangt.

Die wirksame Steifigkeit des Zentrierfedergliedes in Abhängigkeit von einem gewünschten variablen Faktor kann auch durch eine von Hand einstellbare Vorrichtung eingestellt werden. Einen solchen Faktor stellt beispielsweise die Fluggeschwindigkeit dar, mit deren Änderung sich die auf das ausgelenkte Höhenruder auswirkende aerodynamische Kraft ändert.

Das Zentrierfederglied kann auch aus einer Feder bestehen, die quer zur Drehachse der Steuersäule 201 angeordnet ist. Sie übt dann eine zentrierende Kraft auf die Steuersäule aus, wenn diese aus der Nullstellung ausgelenkt wird. Die Kraft ist mindestens für kleine Auslenkungen proportional der Federspannung und der Größe des Auslenkwinkels der Steuersäule. Die wirksame Steifigkeit der Feder kann dann auf einfache Weise durch den Steuergefühleinstellmotor eingestellt werden. Der Motor verändert die Federlänge und erhöht oder verringert auf diese Weise ihre Spannung.

Auf Wunsch kann die Vorrichtung zur Erzeugung des toten Ganges 252 aus der Steuereinrichtung weggelassen werden. Den entsprechend abgewandelten Teil der Fig. 1, ohne diese Vorrichtung, zeigt Fig. 2. Tn diesem Fall muß der Pilot den Reibungswiderstand des Gestänges selbst überwinden.

Ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, können Änderungen im Gerätezubehör der Steuereinrichtung vorgenommen werden, beispielsweise können die Potentiometer 206 und 207 durch induktive Wechselstromsignalgeneratoren (Drehfeldgeber) ersetzt werden. Auch kann das Abweichungssignal als einziges

Claims (14)

Wechselstromsignal von zwei miteinander verbundenen Drehfeldgebern erzeugt werden. Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für kombinierte Hand- und automatische Flugzeugsteueranlagen, bei welcher eine Ruderfläche über einen ersten Kanal durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Abweichungssignals betätigt wird, das von einer ersten Steuergröße abhängt, die entweder vom Ausschlag eines Handsteuers oder von einem aus einer automatischen Steuereinrichtung empfangenen Befehlssignal sowie vom Ruderausschlag gespeist wird, wobei elektrisch gesteuerte Einrichtungen vorgesehen sind, welche das elektrische Signal empfangen, um den Servomotor für das Ruder entsprechend zu betätigen, gekennzeichnet durch einen weiteren Kanal, über welchen das Ruder durch ein Handsteuer betätigt werden kann und welcher einen hydraulischen Servomotor (210) für die Ruderbetätigung und ein hydraulisches Ventil (211) enthält, welches durch mechanische Gestänge einerseits mit dem Handsteuer (201) und andererseits mit dem Ruder (202) in der Weise verbunden ist, daß bei einer Relativverschiebung zwischen Handsteuer und Ruder das Ventil (211) Druckflüssigkeit in den Servomotor zur Betätigung des Ruders eintreten läßt, und daß eine Umschalteinrichtung (223) vorgesehen ist, welche die Ruderbetätigung über den einen Kanal oder über den anderen Kanal ermöglicht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem zweiten Kanal liegende hydraulische Servomotor (210) auch als Servomotor in dem ersten Kanal verwendet wird

■ und daß die in dem ersten Kanal vorgesehenen elektrisch gesteuerten Vorrichtungen zur Betätigung des Servomotors aus einem hydraulischen Ventil (209) bestehen, welches von einem durch das Abweichungssignal gesteuerten elektrischen Wandler (208) betätigt wird.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (223) ein hydraulisches Ventil mit zwei Stellungen aufweist, welches in der einen bzw. anderen Stellung das Ventil in dem ersten bzw. zweiten Kanal zur Betätigung des hydraulischen Motors veranlaßt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil normalerweise durch eine von der elektrischen Erregung unabhängigen Vorrichtung in die zweite Stellung vorgespannt ist und daß eine elektromagnetische Vorrichtung (229) bei Erregung das Ventil entgegen seiner Vorspannung in die andere Stellung bewegt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil in seine zweite Stellung durch einen Kolben (232) durch die Wirkung von Druckflüssigkeit gebracht wird, die den Kolben durch Einwirkung eines weiteren, von der elektromagnetischen Vorrichtung (229) gesteuerten Ventils (229') steuert.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abweichungssignal in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Handsteuer und Ruderfläche erzeugt wird.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor im Flugzeug

in der Nähe der Ruderanlage angeordnet ist und die zur Erzeugung des Abweichungssignals dienende Vorrichtung eine erste, in der Nähe des Handsteuers angeordnete, aus zwei Teilen bestehende elektrische Vorrichtung (206) aufweist, von welcher der eine Teil mit der Flugzeugzelle und der andere Teil (215) mit dem Handsteuer verbunden ist und eine zweite, in der Nähe der Ruderanlage angeordnete, aus zwei Teilen bestehende Vorrichtung (207) aufweist, von welcher der eine Teil fest mit der Flugzeugzelle verbunden und der andere Teil (217) entsprechend dem Ruderausschlag verschiebbar ist, so daß das Abweichungssignal von dem mechanischen Gestänge zwischen dem Ausgangsglied des Servomotors und dem Handsteuer unabhängig ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abweichungssignal als Differenz zwischen einem Signal, welches ein Maß für den Ruder ausschlag darstellt, und einem Befehlssignal gebildet wird, welches von einer Automatik geliefert wird, die bei entsprechender Schaltung die automatische Steuerung des Ruders über den ersten Kanal übernimmt.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheitsanordnungen (ζ. Β. H oder K) vorgesehen sind, welche beim Auftreten von abnormalen Zuständen in der Einrichtung automatisch in Tätigkeit treten, um die Umschaltvorrichtung zum Übergang der Steuerung vom ersten Kanal auf den zweiten Kanal zu veranlassen.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Schalter {D 2), der im Stromkreis der elektromagnetischen Vorrichtung (229) liegt und diese mit Hilfe des Relais (D) abschaltet, wobei das Relais (D) auf ein Signal anspricht, welches anzeigt, daß die Anlage von der Steuerung durch das elektrische Abweichungssignal auf die Steuerung durch das mechanisch verschiebbare Glied umgeschaltet werden soll.

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Gestänge zwischen Ventil (211) und dem Handsteuer eine nachgiebige Verbindung (262 bis 266) aufweist, welche bei der Ausübung einer einen vorbestimmten Wert übersteigende Kraft auf das Handsteuer nachgibt und dadurch die Relativverschiebung zweier Glieder (263, 264) ermöglicht, wobei eine Sicherheitsschaltanordnung (H) vorgesehen ist, welche geöffnet wird, wenn die beiden Glieder über eine vorbestimmte Grenze hinaus verschoben werden, und welche in dem Stromkreis der elektromagnetischen Einrichtung zur Betätigung des Steuerumschaltventils liegt.

12. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine automatische Vorrichtung (213) zur Kurzzeitstabilisierung, welche bei kurzzeitigen Abweichungen des Flugzeugs von einer vorbestimmten Fluglage ein Steuersignal liefert und zu dem elektrischen Abweichungssignal addiert, um kurzzeitige Schwingungen des Flugzeugs automatisch zu dämpfen.

13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine künstliche Steuergefühleinrichtung (216') - für das

Handsteuer, welche zwei relativ zueinander bewegliche Teile aufweist, von denen das erste mit dem Handsteuer und das zweite einstellbar mit einem an dem Flugzeug angebrachten Träger verbunden ist, wobei eine in die Mittellage rückführende Einrichtung vorgesehen ist, welche zwischen den beiden Teilen eine etwa ihrem Abstand proportionale Kraft ausübt, so daß auf das Handsteuer eine Kraft in Richtung auf die Nullstellung ausgeübt wird, welche von der Einstellung des

zweiten Teiles abhängt und etwa proportional ist zu dem Ausschlag des Handsteuers aus der Nullstellung.

14. Steuereinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (216", 206, 207,269) welche die Nullstellung der Gefühlserzeugungseinrichtung während der automatischen Steuerung selbsttätig in eine Lage einstellt, welche von der Langzeitmittellage des Ruders abhängt.

Hieirzu 1 Blatt Zeichnungen

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