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Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Höhensteuerung eines durch
Luftschrauben angetriebenen Luftfahrzeuges Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine darauf beruhende Vorrichtung. zur selbsttätigen Höhensteuerung eines Luftfahrzeuges,
bei dem durch die Verwendung eines Steuersignals, das sowohl die Abweichung als
auch vorzugsweise die Abweichungsgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges von der vorgeschriebenen
Höhe berücksichtigt, der auf das Luftfahrzeug ausgeübte Vortriebsschub geregelt
wird.
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Die einfachste Methode zur Stabilisierung der Höhe eines Flugzeuges
bei Abweichungen von einer vorgeschriebenen Höhe ist die selbsttätige Steuerung
des Höhenruders durch einen Servomotor, dem ein Steuersignal zugeführt wird, das
der Abweichung zwischen Sollwert und Istwert der Flughöhe proportional ist. Es ist
weiter bekannt, um das durch über-Kompensation hervorgerufene Pendeln des Flugzeuges
zwischen zwei oberhalb und unterhalb der vorgeschriebenen Flughöhe liegenden Höhen
zu vermeiden, dem Servomotor noch zusätzlich ein Signal zuzuführen, das der Höhenänderungsgeschwindigkeit,
d. h. der ersten Ableitung des zweiten Fehlersignals, proportional ist.
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Eine derartige Höhensteuerung über das Höhenruder hat jedoch einen
wesentlichen Nachteil. Es ist bekannt, daß die Längsneigung eines Flugzeuges Einfluß
auf die Fluggeschwindigkeit hat. Bei konstanter Motorleistung oder konstantem Vortriebsschub
steigt die Fluggeschwindigkeit beim Sinkflug des Flugzeuges, und sie sinkt beim
Steigflug des Flugzeuges. Die Fluggeschwindigkeit bleibt also während der Höhenkorrektur
durch das Höhenruder nicht konstant. Wird z. B. das Flugzeug durch einen Abwind
auf eine Höhe gedrückt, die wesentlich unter der vorgeschriebenen Höhe liegt, erteilt
die selbsttätige Höhensteuerung über das Höhenruder dem Flugzeug eine Steigung,
so daß seine Fluggeschwindigkeit sinkt, und zwar in extremen Fällen bis unter den
minimal zulässigen Wert.
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Eine andere bekannte Methode zur Stabilisierung der Flughöhe
eines Flugzeuges beruht auf einer Stellung des Vortriebsschubes seiner Motoren.
Bei gegebener Längsneigung steigt das Flugzeug, wenn man den Schub und damit die
Geschwindigkeit erhöht, und es sinkt, wenn man den Schub verringert. Bei einer auf
diesem Prinzip beruhenden Vorrichtung zur selbsttätigen Höhensteuerung wird das
Höhenfehlersignal (vorzugsweise wieder in Verbindung mit einem der Höhenänderungsgeschwindigkeit
proportionalen Signal) den Regelorganen der Motore (Drosseln) zugeführt. Ein derartiges
System hat nicht die erwähnten Nachteile eines mit dem Höhenruder arbeitenden Stabilisierungssystems,
da die Korrekturmanöver bei mehr oder weniger konstanter Motorleistung bzw. Fluggeschwindigkeit
ausgeführt werden.
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Diese Methode hat jedoch auch einen anderen sehr wesentlichen Nachteil.
Während bei der ersten Höhenstabilisierung durch das Höhenruder sofort eine Änderung
der Höhenlage eintrat, durch die das Manöver ausgelöst wurde, ist die zweite Methode
sehr viel träger, da bei der Änderung des Schubes durchaus nicht sofort eine Geschwindigkeitsänderung
eintritt. Die zuletzt genannte Methode ist also bei den modernen schweren Transportflugzeugen
viel zu langsam, um befriedigend arbeiten zu können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile der bisher bekannten
Verfahren zur Höhenstabilisierung vermieden und ihre Vorteile dadurch kombiniert,
daß das Steuersignal zur Regelung des auf das Luftfahrzeug ausgeübten Vortriebsschubes,
das sowohl von der Abweichung als auch von der Abweichungsgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges
von seiner vorgeschriebenen Höhe abhängt, neben der Steuerung des Höhenruders des
Luftfahrzeuges auch die Luftschraubendrehzahl und die Leistung der Triebwerke regelt.
Ein
Ausführungsbeispiel der selbsttätigen Höhensteuerungsvorrichtung ist in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein schematisches Schaubild der Gesamtanordnung, Fig.2
ein Schaltbild des Höhenrudersteuerkanals einer Flugregelanlage mit der selbsttätigen
Höhensteuerungsvorrichtung, Fig. 3 ein Schaltbild der Steuerungen für die Luftschraubendrehzahl
und die Brennstoffzufuhr bei einem zweimotorigen Flugzeug, Fig. 4 ein Schaltbild
der Steuersignalkreise für das Höhenabweichungssignal, das Höhenänderungsgeschwindigkeitssignal
und das Höhenabweichungsdauersignal sowie für das Schlußsignal und Fig. 5 ein Schaltbild
der Relais und Relaiskontakte. Das vom Höhenmesser 14 (Fig. 1) kommende Höhenabweichungssignal
gelangt zuerst in einen Korrekturkreis 16, den sogenannten Kupplungskreis, in dem
zum Höhenabweichungssignal ein der Höhenänderungsgeschwindigkeit proportionales
erstes Korrektursignal sowie ein der Höhenabweichungsdauer proportionales zweites
Korrektursignal hinzugefügt werden.
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Das korrigierte Steuersignal wird einerseits dem Steuerkanal
10 des Höhenruders und andererseits dem Steuerkanal 11 der Luftschraubendrehzahl
zugeführt.
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Im Kanal 10 wird das im Verstärker 18 verstärkte Signal dem Stellmotor
20 zugeführt, der das Höhenruder 22 auslenkt. Der Stellmotor 20 treibt Geschwindigkeitsgeneratoren
24 und 26 an, die von der Ruderverstellgeschwindigkeit und vom Ruderverstellwinkel
abhängige Rückkopplungsimpulse liefert. Ein Vertikalkreisel 28 liefert ein der Längsneigung
des Flugzeuges entsprechendes Signal. Diese drei Signale werden am Eingang des Verstärkers
18 dem Steuersignal zugefügt. Die Rückkopplungsspannungen gewährleisten in bekannter
Weise die Proportionalität der Steuerung des Stellmotors.
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Im Kanal 11 wird das im Verstärker 40 verstärkte Signal dem Stellmotor
42 zugeführt, der den Luftschraubendrehzahlregler 43 steuert. Der Stellmotor 42
treibt einen Geschwindigkeitsgenerator 44 an, der ein Drehzahlrückkopplungssignal
liefert, sowie ebenfalls einen Generator 46, der ein der Stellung des Reglers 43
entsprechendes Signal liefert. Diese beiden Signale werden am Eingang des Verstärkers
40 mit dem Steuersignal gemischt, um in bekannter Weise die Proportionalität der
Steuerung des Motors 42 zu gewährleisten.
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Das vom Generator 46 gelieferte Reglerstellungssignal wird bei jedem
der zwei Motore einem Signal entgegengeschaltet, das ein auf die Differenz zwischen
dem am Motoreinlaß herrschenden Unterdruck und einem gegebenen Bezugswert ansprechender
Generator 60 bzw. 61 liefert. Das auf diese Weise entstehende Differenzsignal wird
im Verstärker 50 bzw. 51 verstärkt und dann einem Stellmotor 53 bzw. 52 zugeführt,
der die Drosselklappe 54 bzw. 55 des zugeordneten Motors steuert. Der Motor 52 bzw.
53 treibt einen Geschwindigkeitsgenerator 56 bzw. 57 an, dessen Spannung am Eingang
des Verstärkers dem Differenzsignal zugefügt wird.
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Mit dem Generator 46 des Drehzahlreglers ist ein zusätzlicher Generator
58 verbunden, der nur dann in Tätigkeit tritt, wenn der Drehzahlregler 43 eine einer
hohen Geschwindigkeit entsprechende Stellung erreicht, um dann das Ausgangssignal
des Generators 46 zu vergrößern.
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Um einen gleichmäßigen Übergang von manueller zu automatischer Betätigung
des Drehzahlreglers 43 zu ermöglichen, werden die beiden Generatoren 60
bzw.
61 durch einen Motor 62 bzw. 61 ständig bezüglich ihrer Nullstellung nachgestellt.
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Das Höhenruder 103 (Fig. 2) wird in bekannter Weise über eine elektromagnetische
Kupplung 101 und ein Untersetzungsgetriebe 182 durch die Welle 180 eines umsteuerbaren
Stellmotors 99 gesteuert. Dieser Stellmotor ist ein Zweiphasenmotor mit einer phasenkonstanten
Wicklung 167 und einer phasenveränderlichen Wicklung 165, die von einem phasenempfindlichen
Verstärker 115 gespeist wird. An den Eingangsleiter 146 dieses Verstärkers 115 wird
eine Wechselspannung angelegt, die der algebraischen Summe zweier Spannungen entspricht,
von denen die eine das an den Klemmen des Drehtransformators 109 erscheinende direkte
Steuersignal und die andere das am Potentiometer 142 abgegriffene Rückkopplungssignal
ist.
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Das direkte Steuersignal wird mit einem Drehtransformator
105 erzeugt, dessen an eine Stromquelle angeschalteter Rotor mit der geeigneten
Aufhängeachse 128 eines Vertikalkreisels 107 verbunden ist, um eine der Längsneigung
des Flugzeuges entsprechende Spannung zu liefern. Jede der drei Ständerwicklungen
130 des Transformators 105 ist mit einer der drei Ständerwicklungen 134 des Transformators
109 verbunden, dessen Rotor 136 mit der Achse 110 einer Handsteuerungsvorrichtung
bekannter Art verbunden ist. Falls der eine oder andere der Rotoren 131, 136 unter
der Einwirkung des Kreisels bei einer Änderung der Längsneigung des Flugzeuges bzw.
unter der Einwirkung der Handbetätigung aus seiner Lage verstellt wird, erscheint
im Leiter 140 eine Wechselspannung, deren Amplitude und Phasenlage der Richtung
und Größe des am Ruder 103 erforderlichen Ausschlages entspricht, mit dem das Flugzeug
entweder in seine Ausgangsstellung zurück oder in eine neue gewünschte Trimmlage
gebracht werden kann.
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Das rückgekoppelte Steuersignal entsteht ebenfalls aus zwei Spannungen.
Die eine Spannung wird vom Ständer 170 eines Generators 112 geliefert, dessen an
die Stromquelle angeschlossener Rotor 174 vom Stellmotor99 angetrieben wird. Diese
Spannung entspricht nach Phasenlage und Amplitude der Richtung und der Größe des
tatsächlichen Ausschlags des Ruders 103. Diese Spannung ist das Lagenrückkopplungssignal.
Die zweite von der Ausgangswicklung eines vom Motor 99 angetriebenen Geschwindigkeitsgenerators
1.13 gelieferte Spannung entspricht nach Phasenlage und Amplitude der Richtung
und der Verstellgeschwindigkeit des Ruderausschlages. Diese Spannung ist das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal.
Das so erhaltene Gesamtrückkopplungssignal wird gegenphasig dem von den Transformatoren
105,
109 stammenden direkten Steuersignal hinzugefügt.
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Das so entstandene Steuersignal wird an das Steuergitter 148 eines
Zweistufenverstärkers 150 angelegt, dessen Ausgang parallel an die beiden Gitter
einer Duotrioden-Phasendiskriminatorschaltung 151 angelegt wird. Die beiden Anoden
dieses Phasendiskriminators 151 werden gegenphasig von den Enden der Sekundärwicklung
eines Speisetransformators 152 gespeist. Somit ist je nach der Phasenlage der den
Gittern zugeführten Steuersignale die eine oder andere
Hälfte der
Duotriode 151 leitend. In die beiden Anodenkreise sind Steuerwicklungen 169 eines
aus zwei Transformatoren 160, 161 bestehenden Magnetverstärkers mit veränderlicher
Sättigung eingeschaltet. Jeder dieser Transformatoren besitzt außer der Steuerwicklung
169 eine weitere Primärwicklung; diese weiteren Primärwicklungen sind hintereinander
an eine Stromquelle angeschlossen. Die beiden Sekundärwicklungen sind in Reihe an
die phasenveränderliche Wicklung 165 des Stellmotors 99 angeschlossen. Der Wicklungssinn
dieser Primär- und Sekundärwicklungen ist so gewählt, daß bei gleicher Sättigung
beider Kerne sich die in den Sekundärwicklungen induzierten Spannungen aufheben
und die Wicklung 165 des Motors nicht gespeist wird. Die Anwesenheit eines Wechselstromsignals
am Ausgang des Verstärkers 115 führt je nach Phasenlage des Signals zu einem Stromfluß
in der einen oder anderen der beiden Wicklungen 169. Durch den Stromfluß nimmt die
Sättigung des entsprechenden Transformatorkernes zu, und es ergibt sich eine Unsymmetrie,
so daß in den Sekundärwicklungen 164 eine Spannung induziert wird, deren Phasenlage
und Amplitude denen des ursprünglichen Signals entsprechen, wodurch dann der Motor
99 entsprechend angetrieben wird.
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Die Kupplung 101 kann entgegen der Rückholfeder 190
ausgerückt werden durch Erregung eines Relais 185, dessen Anker die mit dem beweglichen
Glied der Kupplung verbundene Achse 184 anzieht, die gleitend in dem Zahlenrad 183
des Untersetzungsgetriebes angeordnet ist. Die Wicklung des Relais ist über den
Kontakt 188 eines Einrückschalters 189 an eine Batterie 186 angeschlossen. Eine
Schnellausrückungssteuerung für Notfälle ist ebenfalls vofgesehen. Diese besteht
aus einem Relais, dessen Wicklung 192 über den einen der Kontakte 188 der Hauptsteuerung
und einen mit einem Druckknopf 191 betätigbaren Kontakt 190 an die Batterie 186
angeschlossen ist. Wenn dieser Druckknopf gedrückt wird, um den Kontakt zu schließen,
wird bei geschlossenem Kontakt 188 das Relais 192 erregt, dessen Anker auf den Hauptschalter
189 einwirkt und den Kontakt 188 öffnet. Um den letzteren wieder zu schließen, muß
erneut der Handgriff 189 betätigt werden.
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In den Leiter 140 ist ein Kontakt 645 eingeschaltet, dem im geöffneten
Zustand das Höhensteuersignal zugeführt wird.
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Der Steuerkanal für die Drehzahl der beiden Luftschrauben eines zweimotorigen
Flugzeuges (Fig.3) ist mit 200 und die den beiden Motoren entsprechenden Steuerkanäle
für die Brennstoffzufuhr sind mit 201 und 202 bezeichnet.
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Der Regler 205 der Luftschraubendrehzahl wird über einen durch die
Wicklung 214 elektromagnetisch anzukoppelnden Zweiphasen-Stellmotor 209 gesteuert.
Die Steuerwicklung des Motors 209 wird aus einem phasenempfindlichen Verstärker
207 gespeist, der dem bereits beschriebenen Verstärker 115 ähnlich sein kann. Der
Eingang dieses Verstärkers 207 erhält ein aus der algebraischen Summe dreier Spannungen
bestehendes Steuersignal. Die erste dieser drei Spannungen, die den beiden geöffneten
Kontakten 646 zugeführt wird, ist das Höhensteuersignal. Die zweite Spannung ist
eine der Stellung des Reglers 205 entsprechende Rückkopplungsspannung, die mit einem
Potentiometer der Sekundärwicklung 219a eines Transformators 220 entnommen wird,
dessen Primärwicklung durch einen Drehtransformator 213 gespeist wird, wobei
der Rotor mit dem Regler 205 über eine elektromagnetisch gesteuerte Kupplung 216-218
verbunden ist. Die dritte Spannung ist dem Eingang eines durch den Motor 209 angetriebenen
Geschwindigkeitsgenerators 211 entnommen. Außerdem erlaubt das Schließen eines Kontaktes
670 dem Eingang des Verstärkers über einen Transformator 210, eine der Stromquelle
entnommene Wechselspannung zu liefern, falls insbesondere beim Versagen eines der
beiden Flugmotore eine Vergrößerung der Luftschraubendrehzahl notwendig wird.
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Die zweite Sekundärwicklung 221 des Transformators 220 entwickelt
am Leiter 223 eine der Verstellung des Reglers 205 für Luftschraubendrehzahl proportionale
Spannung. Außerdem wird, sobald der Regler 205 eine Stellung erreicht hat, die einer
genügend großen Luftschraubendrehzahl entspricht, ein zweiter Drehtransformator
215 durch Einrücken einer Kupplung 285 mitbewegt, deren Steuerwicklung 286 durch
den Regler 205 Spannung angelegt wird. Die Erregung der Kupplung 285 erfolgt durch
Schließen des Kontaktes E-633 sobald der Regler 205 eine vorbestimmte Stellung erreicht
hat. Danach liefert der Stator 289 des Drehtransformators 215 eine zusätzliche Spannung,
die über den Kupplungstransformator 291 in Reihe mit der von der Sekundärwicklung
221 gelieferten Spannung eingespeist wird. Der Grund dieser Anordnung liegt darin,
daß das optimale Verhältnis zwischen der Luftschraubendrehzahl und dem Ansaugdruck
der Motore in Abhängigkeit von der Luftschraubendrehzahl überproportional anwächst.
Für kleine Drehzahlen ist die Abweichung vernachlässigbar, bei größeren Drehzahlen
sorgt der in Betrieb gesetzte zusätzliche Transformator 215 für eine genügende Berichtigung.
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Die am Leiter 203 anliegende Spannung erreicht über die parallel geschalteten
Leiter 225, 227 die Brennstoffspeisevorrichtungen 201, 202 für die beiden Motore,
die einander gleich sind.
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Der Gashebel 261 wird über eine durch die Wicklung 260 gesteuerte
Kupplung 255 mit einem Zweiphasenmotor 251 betätigt. Die Steuerungswicklung dieses
Motors 251 wird mit dem Ausgang des phasenempfindlichen Verstärkers 247 gespeist,
der dem phasenempfindlichen Verstärker 115 ähnlich sein kann. Dieser Verstärker
247 erhält als Eingang die algebraische Summe der von zwei Potentiometern gelieferten
Spannungen. Die erste dieser Spannungen wird dem Potentiometer 241 an der Ausgangswicklung
eines durch den Motor 251 angetriebenen Geschwindigkeitsgenerators 281 entnommen;
diese Spannung ist das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal. Die zweite Spannung,
die gegenphasig eingespeist wird, liefert ein Potentiometer 233. Diese Spannung
besteht aus einem Fehlersignal, das der Differenz zwischen der am Leiter 225 zugeführten
und der von der Luftschraubendrehzahl abhängigen Spannung entspricht, und einer
der Differenz zwischen einer vomAnsaugdruck abhängigen und einer vorgegebenen Spannung
entsprechenden Fehlerspannung. Diese Fehlerspannung liefert der Rotor 277 eines
Drehtransformators 273, dessen Ständerwicklungen Phase für Phase mit den Ständerwicklungen
eines Drehtransformators 271 verbunden sind. Der an eine Stromquelle angeschlossene
Rotor 267 des Dreh- -transformators 271. ist mit einem auf den Motoransaugstutzendruck
ansprechenden Druckmesser 263 verbunden. Somit erscheint am Potentiometer 233,
solange
eine Verdrehung zwischen den Rotoren 267 und 277 besteht, eine Fehlerspannung, deren
Phasenlage der des über den Leiter 225 zugeführten Luft schraubendrehzahlsignals
entgegengesetzt ist. Die Differenz zwischen diesen beiden Signalspannungen wird
in Reihe mit der Spannung des Geschwindigkeitsgenerators 281 dem Eingang des Verstärkers
247 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers treibt den Motor 251 in gewünschter
Richtung an, um den Gashebel 261 im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verringerung
der Brennstoffzufuhr zu betätigen, je nachdem der durch die Druckmeßdose erfaßte
Ansaugdruck zu klein oder zu groß ist. Die durch den Geschwindigkeitsgenerator 281
gelieferte Spannung sorgt in bekannter Weise für die Proportionalität der Hebelverstellung.
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Um im Augenblick des Einschaltens der Kupplung einen stetigen Übergang
zwischen der Handregelung der Luftschraubendrehzahl und der selbsttätigen Regelung
zu gewährleisten, muß zu diesem Zeitpunkt der Ansaugdruck den der augenblicklichen
Luftschraubendrehzahl entsprechenden Wert besitzen. Zu diesem Zweck ist eine sogenannte
Synchronisationsvorrichtung vorgesehen, die aus einem den Rotor 277 des Drehtransformators
273 antreibenden Zweiphasenmotor 301 besteht, dessen Steuerwicklung 300 über einen
bei der Handregelung geschlossenen Kontakt 663 mit der Ausgangsspannung des Verstärkers
247 gespeist wird. Wenn die selbsttätige Steuerung außer Betrieb ist, spricht die
Dose 263 weiterhin auf den Ansaugdruck an, und es wird jede von der Verstellung
der Rotore 267 und 277 herrührende Fehlerspannung am Potentiometer 233 im Verstärker
247 verstärkt und über den Leiter 297 dem Stellmotor 301 zugeführt, um diesen in
solcher Richtung zu drehen, daß der Rotor 277 in die dem Rotor 267 entsprechende
Stellung gelangt.
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An Hand der Fig. 4 wird die sogenannte »Kupplungsvorrichtung« beschrieben,
die vom Höhenabweichungssignal ausgehend ein verbessertes Steuersignal erzeugt,
das sowohl der Steuerkette des Höhenruders (über den Kontakt 645 der Fig. 2) als
auch dem Luftschraubenregler (über den Kontakt 646 der Fig. 3) zugeführt wird.
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Jede Abweichung zwischen der tatsächlichen Höhe des Flugzeuges und
der vorgeschriebenen Höhe wird von einem bekannten Höhenmesser 400 erfaßt. Der Höhenmesser
enthält eine Druckmeßdose 403, deren Verformungen über eine mechanische Verbindung
411 eine Verdrehung des Rotors 413 eines Drehtransformators409 innerhalb der durch
dieAnschläge 417 bestimmten Grenzen bewirkt. In diese mechanische Verbindung ist
zwischen der Dose und dem Rotor eine Kupplung 405 eingeschaltet, deren Einrücken
durch Erregen einer Wicklung 419 gesteuert wird. Dieser Erregerwicklung ist eine
andere Wicklung 420 in Reihe geschaltet, die bei ihrer Erregung die beiden Arme
einer Zentriervorrichtung 407 entgegen der Kraft einer Feder auseinanderdrückt.
Wenn die Wicklung 420 nicht erregt ist, sorgt die Zentriervorrichtung 407 dafür,
daß der Rotor 413 in seine Nullstellung zurückgelangt. Sobald der Flugzeugführer
die von ihm gewünschte Flughöhe erreicht hat, setzt er die beiden Wicklungen 419
und 420 unter Spannung, wodurch dann jede Neigung des Flugzeuges, von dieser Höhe
abzuweichen, ein der Richtung und der Größe der Abweichung entsprechendes Signal
am Ausgang des Generators 409 erzeugt. Dieses Höhenabweichungssignal wird über den
Leiter 431 in den sogenannten Kupplungskreis 401 eingeführt, in dem es zur
Verbesserung der Steuerwirkung verschiedenen Korrekturen unterworfen ist.
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Der Kupplungskreis hat die Aufgabe, mit dem Höhenabweichungssignal
ein Steuersignal zu erzeugen, das gleichzeitig eine Funktion des Höhenabweichungssignals,
des Höhenänderungsgeschwindigkeitssignals und schließlich eines Höhenabweichungsdauersignals
ist.
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Das vom Höhenmesser 400 kommende Signal wird über einen Leiter
431 einem Potentiometer 420 zugeführt, dessen Abgriff eine einstellbare Teilspannung
einer Vorverstärkertriode 424 zuführt. Die verstärkte Spannung wird an die Primärwicklung
eines Kopplungstransformators 439 angelegt, der zwei Sekundärwicklungen besitzt.
Die Sekundärwicklung 441 speist einen Amplitudenbegrenzungskreis 442 und die Sekundärwicklung
443 einen Stromkreis 425, der ein der Höhenänderungsgeschwindigkeit proportionales
Signal erzeugt.
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Die in der Sekundärwicklung 441 induzierte Spannung, die mit einem
parallel geschalteten Potentiometer entnommen wird, wird über einen Widerstand 459
einem bekannten Amplitudenbegrenzungskreis zugeführt. Der Amplitudenbegrenzungskreis
besitzt ein gleichstromgespeistes Netz von Widerständen 447 und zwei Gleichrichterdioden
449, 451. Solange die Amplitude der der Sekundärwicklung 441 entnommenen
Spannung nicht die am Widerstandsnetz angelegte Sperrspannung übersteigt, kann der
Wechselstrom nicht über die Dioden fließen, und alle Spannungen erscheinen an den
Klemmen der Wicklung 457 eines Mischtransformators 445. Wenn aber die Amplitude
der Wechselspannung die Gleichspannung überschreitet, fließt der überschuß über
die als Ganzwellengleichrichter arbeitenden Dioden 449, 451, so daß ein Spannungsabfall
an den Klemmen des Widerstandes 459 hervorgerufen und die auf der Wicklung 457 erscheinende
Spannung auf die durch die Sperrspannung bestimmte Amplitude beschränkt wird. Die
Sperrspannung wird mit dem Arm 453 des Potentiometers eingestellt. Somit wird an
der Wicklung 457 des Transformators 445 eine Wechselspannung erhalten, die, solange
die Amplitude des Höhenabweichungssignal nicht einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
dem Höhenabweichungssignal proportional bleibt.
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Die in der anderen Sekundärwicklung 443 des Transformators 439 induzierte
Spannung wird dem Geschwindigkeitssignalkreis 425 zugeführt.
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Die Spannung an der Wicklung 443, die über ein parallel geschaltetes
Potentiometer entnommen wird, wird an eine Vorverstärkertriode 465 angelegt, deren
Anode mit den beiden Gittern des Phasendiskriminators 467 verbunden ist. Die Anoden
des Phasendiskriminators sind gegenphasig an die Enden der Sekundärwicklung eines
Speisetransformators 479 angeschlossen. In beide Anodenkreise sind Primärwiderstände
(oder Heizwiderstände) 469 eines thermischen Zeitrelais eingeschaltet. Die beiden
(geheizten) Sekundärwicklungen 483 dieses Relais bilden zwei benachbarte Zweige
einer Wheatstoneschen Brücke, deren beide andere Zweige von einem Potentiometer
484 gebildet werden. Die Brückenecken, zwischen denen die Widerstände 483 liegen,
sind an die Wechselstromquelle angeschaltet, während die
anderen
Brückenecken zwischen der Masse und dem Arm des Potentiometers 484 einen
Zweistufenverstärker speisen. Im Anodenkreis der letzten Stufe liegt die Primärwicklung
491 eines Gegenkopplungstransformators 473, dessen Sekundärwicklung einem Potentiometer
475 parallel geschaltet ist.
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Wenn am Eingang des Phasendiskriminators 467 kein Signal anliegt,
ist die Wheatstonesche Brücke abgeglichen, da an den beiden Widerständen 483 gleiche
Spannungen anliegen. Falls aber ein (der Höhenabweichung proportionales) Signal
an die Gitter des Diskriminators gelangt, wird je nach der Phasen-lage dieses
Signals die eine oder die andere Hälfte des Diskriminators leitend, wodurch sich
dann der entsprechende Primärwiderstand 469 des thermischen Relais durch Wärmewirkung
verändert. Der diesem Primärwiderstand zugeordnete Widerstand 483 erhitzt sich ebenfalls,
was auch den Wert dieses Widerstandes verändert und das Brückengleichgewicht in
entsprechender Richtung stört. Wegen der genau vorbestimmten Trägheit des thermischen
Relais tritt diese Gleichgewichtsstörung mit einer bestimmten Verzögerung ein, die
der Zeitkonstante des Relais entspricht. Die an den Verstärker 471 angelegte Brückenausgangsspannung
besitzt somit eine Phasenlage und eine Amplitude, die der Phasenlage und der Amplitude
des Höhenabweichungssignals zu einem Zeitpunkt entsprechen, der dem betrachteten
Augenblick um einen der Relaiszeitkonstante gleichen Zeitabschnitt vorausliegt.
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Diese an die Primärwicklung 491 des Tranformators 473 angelegte verzögerte
Spannung wird der an der Sekundärwicklung 495 anliegenden ursprünglichen Spannung
gegenphasig hinzugefügt, so daß die am Leiter 496 erscheinende Spannung die Differenz
zwischen der ursprünglichen und der verzögerten Spannung ist. Somit entspricht die
verzögerte Spannung der zeitlichen Ableitung des -Höhenabweichungssignals mindestens
in einer für die Praxis genügenden Annäherung. Wenn die verzögerte Spannung zunimmt,
da sich das Flugzeug von der vorgeschriebenen Höhe entfernt, besitzt die Differentialspannung
am Leiter 496 dieselbe Phase wie die Höhenabweichungsspannung, und ihre Amplitude
ist um so größer, je schneller sich das Flugzeug entfernt. Wenn sich das Flugzeug
der vorgeschriebenen Höhe wieder nähert, hat die Differentialspannung eine entgegengesetzte
Phasenlage und ist wiederum um so größer, je größer die Vertikalkomponente der Flugzeuggeschwindigkeit
ist.
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Diese Differentialspannung wird über den Leiter 496 zur Wicklung 461
des Mischtransformators 445 geführt, wo sie der an die Wicklung 457 angelegten reinen
Abweichungsspannung hinzugefügt wird. Das resultierende Signal, das mit dem Potentiometer
497 -von den Klemmen der Wicklung 461 abgegriffen wird, besteht also aus einer Höhenabweichungsspannung
und einer Höhenänderungsgeschwindigkeitsspannung. Entfernt sich das Flugzeug von
der gewünschten Höhe, so übersteigt dieses resultierende Signal das reine Abweichungssignal
bei größer werdender Vertikalgeschwindigkeit des Flugzeuges und übt damit eine in
Abhängigkeit von dieser Vertikalgeschwindigkeit zunehmende Steuerungswirkung aus,
um das Flugzeug auf die gewünschte Höhe zurückzubringen. Wenn sich das Flugzeug
durch diese Maßnahme der richtigen Höhe nähert, wird das resultierende Signal kleiner
als das Abweichungssignal, bis sich das Flugzeug der gewünschten Höhe genähert hat,
wobei es sich dieser Sollhöhe auf einer -asymptotischen Kurve nähert.
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Außer einer Komponente der Höhenabweichung und der Höhenänderungsgeschwindigkeit
enthält das Steuersignal noch eine Komponente der Höhenabweichungsdauer, d. h. eine
dem Integral der Höhenabweichung nach der zur Zeit entsprechende Komponente.
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Zu diesem Zweck wird die im Transformator 409
erzeugte Spannung
über den Leiter 513 dem Eingang eines Zweistufenverstärkers 503 eines sogenannten
Zentrierkreises 421 zugeführt. Die Ausgangsspannung dieses Vorverstärkers wird den
beiden Gittern eines Phasendiskriminators 507 zugeführt, dessen Anoden mit
den beiden Enden einer Sekundärwicklung eines Speisetransformators verbunden sind.
In den Anodenkreisen befinden sich die Primärwiderstände eines thermischen Relais,
dessen Zeitkonstante größer als beim Relais 381 ist. Die durch die Wechselstromquelle
gespeisten Sekundärwicklungen bilden mit den beiden Teilen eines Potentiometers
515 eine abgeglichene Wheatstonesche Brücke. Der gemeinsame Anschluß dieser Sekundärwiderstände
ist mit dem Leiter 501 verbunden, der die resultierende Spannung aus Höhenabweichungs-
und Höhenänderungsgeschwindigkeitsspannung führt. Bei dieser Anordnung ist die am
Potentiometer 515 entnommene Spannung, wobei der Potentiometerabgriff eine Brückenecke
bildet, gleich der an der gegenüberliegenden Ecke herrschenden Spannung, die etwa
dem Produkt aus Höhenabweichungssignal und dessen Beharrungsdauer und damit dem
Integral dieses Höhenabweichungssignals nach der Zeit entspricht.
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Der Vorteil dieser Integralkomponente ergibt sich aus folgendem: Wenn
die Höhensteuerung zur Einhaltung einer gleichbleibenden Höhe in Betrieb gesetzt
wird, kann das Flugzeug durch aufsteigende oder fallende Luftströmungen, Änderungen
der Lastenverteilung im Flugzeug und sonstige Parameter möglicherweise nicht die
erforderliche Längsneigung halten, wodurch das Flugzeug fortdauernd bestrebt ist,
von der erforderlichen Höhe, d. h. in der Vertikalebene abzuweichen. Dieses Abweichen
hört in dem Augenblick auf, in dem das vom Transformator 409
gelieferte Höhenabweichungssignal
eine genügend große Amplitude erreicht hat, um die Längsneigung und die Vortriebskraft
des Flugzeuges auf die Werte zu bringen, die notwendig sind, um den Einfluß der
verschiedenen genannten Parameter auszugleichen. Das Flugzeug würde nun aber in
einer von der vorgeschriebenen Höhe abweichenden Höhe fliegen, in der sich zu diesem
Zeitpunkt ein Gleichgewichtszustand zwischen den durch die Außenkräfte (aerodynamische
Kräfte, Ladung usw.) ausgeübten Momenten einerseits und dem Höhenruderausschlag
und dem Vortrieb andererseits eingestellt hat. Bei diesem Gleichgewichtszustand
genügt das vom Transformator 409 erzeugte Höhenabweichungssignal, um eine Vergrößerung
der Höhenabweichung des Flugzeuges von der vorgeschriebenen Höhe zu verhindern.
Das Höhenabweichungssignal genügt. jedoch nicht, um das Flugzeug auf die vorgeschriebene
Höhe zurückzuführen, so daß sich zunächst eine fortdauernde Höhenabweichung ergibt.
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Durch den Zentrierstromkreis 421 wird nun die Komponente der Höhenabweichungsdauer
eingeführt, die diese fortdauernde Abweichung auf Null
verringert.
Die Höhenabweichungsdauerkomponente wächst mit der Zeit an und erteilt schließlich
dem Gesamtsignal einen genügend großen Wert, um das Höhenruder auszuschlagen und
auf die Vortriebskraft einzuwirken, so daß das Flugzeug mit der richtigen Längsneigung
auf die vorgeschriebene Höhe zurückkehrt und diese Höhe dann beibehält. Der Stromkreis
421 bildet demnach einen selbsttätigen Zentrierkreis für die Längslage.
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Die Wirkung des Stromkreises 421 beginnt mit der Inbetriebnahme der
Höhensteuerung. Falls das Flugzeug um die vorgeschriebene Höhe pendelt und nahezu
gleiche Zeitabschnitte auf jeder Seite dieser vorgeschriebenen Höhe zubringt, erhitzen
sich die beiden thermischen Widerstände 509, so daß die Brücke im Gleichgewicht
bleibt. Ein ausreichendes Dauersignal wird durch den Zentnerkreis nur ausgesandt,
wenn andauernde Kräfte einwirken, die bestrebt sind, das Flugzeug über oder unter
der vorgeschriebenen Höhe zu halten, Um die Flughöhe zu ändern, muß die selbsttätige
Höhensteuerung außer Betrieb gesetzt, das Flugzeug manuell auf seine neue gewählte
Höhe gebracht und die selbsttätige Höhensteuerung wieder in Betrieb gesetzt werden.
Wegen der großen Zeitkonstante des thermischen Relais 509 kann es vorkommen, daß
bei der Inbetriebsetzung in der neuen Höhe die Wheatstonesche Brücke am Ausgang
des thermischen Relais 509 nicht abgeglichen ist und daher in diesem Augenblick
ein schädliches Störsignal aussendet.
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Um dies zu vermeiden, ist ein Umschaltkontakt 645-645-650 vorgesehen,
der dafür sorgt, daß bei der Außerbetriebsetzung der Höhensteuerung zwischen dem
Abgriff des Ausgangspotentiometers 515 und dem Gitter der ersten Eingangsröhre des
Zentnerkreises eine Rückleitung 511 eingeschaltet wird. Beim Betrieb der selbsttätigen
Vorrichtung ist diese Rückleitung abgeschaltet. Im Zentnerkreis ist das Ausgangssignal
am Potentiometer 515 gegenphasig zum Abweichungssignal am Eingang des Zentnerkreises
angeordnet. Für ein Abweichungssignal von vorgegebener Phasenlage erzeugt der Diskriminator
507 eine Spannung, die an das thermische Relais 507 angelegt wird und die
Brücke im gewünschten Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, so daß der bei 515 erscheinenden
Spannung die entgegengesetzte Phasenlage übertragen wird. Sobald die Rückleitung
511 bei der Außerbetriebsetzung der Höhensteuerung angeschlossen wird, wird ausschließlich
die bei 515 erscheinende Spannung, die von der nicht abgeglichenen Brücke im Augenblick
der Außerbetriebsetzung erzeugt wurde, an den Eingang des Zentnerkreises angelegt,
da das Höhenabweichungssignal und das Höheriänderungsgeschwindigkeitssignal fehlen.
Durch den Zentnerkreis wird dann die Spannung bei 515 vernichtet, da durch den Phasenwechsel
die Brücke im Sinne einer entgegengesetzten Gleichgewichtsstörung beaufschlagt wird.
Beim Wiedererreichen des thermischen Gleichgewichts am Relais 509 gleichen sich
die Anodenströme des Diskriminators 507 aus, und die Spannung bei 515 wird gleich
Null.
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Diese Anordnung sorgt ferner für die Beseitigung von Gleichgewichtsstörungen
oder Störspannung, die in der Gesamtheit der Schaltung während des Abschaltens der
automatischen Steuerung auftreten könnten.
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Das bei 515 entnommene Signal wird in die Vorverstärkungstriode 527
eines Gleichrichter-Begrenzerkreises 426 geleitet. Der Ausgang dieser Triode 527
wird über. einen Kupplungstransformator 529 einem Widerstand 531 zugeführt. Dieser
Widerstand 531 liegt mit einem Anschluß an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung
535 eines Speisetransformators 536 an. Die Außenklemmen dieser Sekundärwicklung
535 sind mit der Kathode und der Anode von zwei Diodenstrecken einer Duodiode 537
verbunden. Zwischen die beiden anderen Elektroden dieser Gleichrichterröhre ist
ein Potentiometer 541 geschaltet, das mit den zwei Hälften der Wicklung 535 eine
Brücke bildet.
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Liegt kein Signal an der Mittelanzapfung 534 an, induziert die erregte
Primärwicklung des Transformators 536 in den beiden Hälften der Sekundärwicklung
534 Spannungen, die in bezug auf die Mittelanzapfung 534 entgegengesetzte Phasenlagen
haben. Bei jeder Halbwelle der Speisespannung ist eine der beiden Dioden der Röhre
537 leitend. Weil eine der Dioden die positive und die andere die negative Halbwelle
durchläßt, bleibt die vorgenannte Brücke abgeglichen, und zwischen der Anzapfung
534 und der Anzapfung 544 erscheint keine Potentialdifferenz, und es wird dann auch
von der Anzapfung 544 zum Leiter 543 kein Signal übertragen.
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Wenn vom Kopplungstransformator 529 eine Spannung an die Anzapfung
535 angelegt wird, addiert sich diese algebraisch zu den zwei in den Sekundärwicklungen
535 induzierten Spannungen, d. h., sie vergrößert die durch die eine der Hälften
dieser Sekundärwicklung gelieferte Spannung und verringert die durch die andere
Hälfte gelieferte Spannung, je nach der Phasenlage der an die Anzapfung 535 angelegten
Signalspannung. Eine der zwei Dioden 537 führt dann mehr Strom als die andere, und
es entsteht somit eine dauernde Potentialdifferenz zwischen den Punkten 534 und
544, deren Polarität und Größe der Phasenlage und der Amplitude der Signalspannung
entsprechen. Die veränderliche Anzapfung 534 erlaubt einen Nullabgleich der Brücke.
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Der Speisetransformator 536 besitzt eine zweite Sekundärwicklung 551
zur Steuerung der Gitter einer Doppeltriode 545, die als Modulator und Spannungsbegrenzer
dient. Wenn an den Gittern kein Signal anliegt, erzeugen die beiden Hälften der
Röhre 545 in der Primärwicklung 553 eines Kopplungstransformators 555 zwei
gleiche Spannungen entgegengesetzter Phase, so daß keinerlei induzierte Spannung
in der Sekundärwicklung 557 erscheint. Wenn die Gleichrichterröhre 537 aber einen
Gleichstrom gegebener Polarität aussendet, vergrößert sich die Leitfähigkeit einer
der Hälften der Doppeltriode 545, während sich die der anderen Hälfte verringert,
so daß in der Sekundärwicklung 557 eine Wechselspannung entsprechender Phase erscheint.
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Die Röhre 545 sorgt mit ihrem Kathodenwiderstand 559 für eine Amplitudenbegrenzung.
Die Vergrößerung der Leitfähigkeit einer Hälfte der Röhre 545 durch eine Vergrößerung
des an die Röhre angelegten Gleichstromsignals gleicht die Verringerung der Leitfähigkeit
der anderen Röhrenhälfte aus, so daß der über die Kathode 559 fließende Strom, solange
das Gleichstromsignal eine vorbestimmte Grenze nicht überschreitet, konstant bleibt.
Wenn diese Grenze überschritten wird, nähert sieh das eine System der Röhre 545
dem Sperrzustand und das andere dem Sättigungszustand, so daß auch der durch den
Widerstand 559 fließende Anodenstrom
zunimmt. Hierdurch wird die
Vorspannung an beiden Gittern der Röhre vergrößert und damit der Strom durch die
leitenden Röhrenhälften verringert und die gewünschte Begrenzungswirkung erzielt.
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Das Wechselspannungssignal in dem der Sekundärwicklung 557
des Transformators 555 parallel geschalteten Widerstand 561 wird einerseits
an das Gitter der ersten Triode einer Schutztriode 427 und andererseits an das Gitter
einer Isolationsröhre 565 angelegt.
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Wenn die Höhensteuerung in Betrieb ist, erregt der Anodenstrom der
zweiten Triode der Röhre 427 ein Relais 567. Wenn jedoch die Spannung an den Klemmen
des Widerstandes 561 eine bestimmte Amplitude übersteigt, fließt in dieser Triode
ein Gitterstrom, wodurch der Anodenstrom schwächer und das Relais 567 nicht mehr
erregt wird.
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Das von der Isolationsröhre 565 kommende Signal wird der Primärwicklung
569 eines zwei Sekundärwicklungen 571, 572 aufweisenden Transformators
570 zugeführt. Die Wicklung 571 dient der Steuerkette des Höhenruders,
die Wicklung 572 der Steuerkette für den Vortrieb der Luftschrauben. Zu diesem Zweck
sind die beiden Enden der Wicklung 571 mit den in den Leiter 140 (Fig. 2) eingeschalteten
Kontakten 645 und die beiden Enden der Wicklung 572 mit den beiden Kontakten 646
(Fig. 3) verbunden. Auf diese Weise wird das durch den Stromkreis (Fig. 4) gebildete
Höhensteuersignal beim Öffnen der Kontakte 645 und 646 und der Inbetriebnahme der
selbsttätigen Vorrichtung gleichzeitig an die Steuerkette des Höhenruders und an
die Steuerkette für den Gashebel und die Luftschraubendrehzahl angelegt.
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Zur Inbetriebnahme und Einschaltung (Fig. 5) dient ein dreipoliger
Umschalter B, dessen zwei Schaltarme drei Stellungen einnehmen können, die mit »AUS«,
»BEREIT« und »EIN« bezeichnet sind.
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Durch die Verstellung der Arme B 1 und B 2
von der »AUS«-Stellung
auf die »BEREIT«-Stellung wird die Wicklung eines Relais 606 an die positive Gleichstromquelle
einer Sammelleitung 600 angeschlossen. Die andere Klemme dieses Relais
606 ist mit der an Masse liegenden Leitung 601 verbunden. Die Erregung dieses
Relais bewirkt die Schließung der vier Kontakte 607, 608, 609 und 610. Das Schließen
des Kontaktes 607 wird durch die Gleichstromversorgung der Gesamtvorrichtung gewährleistet.
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Das Schließen des Kontaktes 608 legt die Wechselspannung an einige
Stromkreise an, und zwar an die Verstärker-Diskriminatorkreise, an alle Kopplungskreise
und an die Synchronisiermotore 301. Außerdem bereitet der Kontakt die Wechselspannungsversorgung
der Stellmotore 209 und 251 des Drehzahlreglers bzw. der Gasdrosselklappe vor; diese
Stromkreise werden nach dem Schließen des Kontaktes 653 vervollständigt.
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Das Schließen des Kontaktes 609 hat keine sofortige Wirkung, bereitet
aber Schaltwirkungen vor. Das Schließen des Kontaktes 610 bewirkt die Erregung
der beiden Relais 260, die zur Steuerung der Einrückung der Kupplungen der Brennstoffregler
261 (Fig. 3) dienen.
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Das Umlegen des Umschalters B 1-B 2 von der »BEREIT«-Stellung zur
»EIN«-Stellung darf nur dann durchführbar sein, wenn einerseits die selbsttätige
Steuerung (Fig.2) eingekuppelt wurde und andererseits der Kopplungskreis (Fig. 4)
normal arbeitet. Hierfür ist der Arm B 2 mit @ der -unter Spannung stehenden Leitung
600 über den normalerweise offenen Kontakt 603 verbunden. Das Schließen dieses Kontaktes
wird durch die Erregung eines Relais 605 hervorgerufen, das beim Schließen des durch
den Einschalthebel 189 der selbsttätigen Steuerung gesteuerten Kontaktes 188 erregt
wird.
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Wenn der Kontakt 603 geschlossen ist, hat das Umlegen des Armes B2
aus der »BEREIT«-Stellung in die »EIN«-Stellung wegen der vorangegangenen Schließung
des Kontaktes 609 nur zur Folge, daß die Spannung über einen normalerweise geschlossenen
Kontakt 625-627 einer Kontrollampe 631 zugeführt wird, deren Aufleuchten dem Flugzeugführer
anzeigt, daß durch die Betätigung des Arms B2 in die »EIN«-Stellung das gewünschte
Manöver vorbereitet ist.
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Wenn der Arm B 2 620 aber in der »BEREIT«-Stellung verbleibt, wird
die Wicklung 567 erregt, sobald der Kopplungskreis normal arbeitet. Die Erregung
der Wicklung 567 führt zur Schließung der beiden Kontakte 613 und 615.
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Die Schließung des Kontaktes 613 setzt wegen der vorhergehenden Schließung
des Kontaktes 609 ein thermisches Relais 617 unter Spannung. Nach einer vorbestimmten
Sicherheitszeit schließt dieses Relais 617 einen Kontakt 61.9.
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Wenn die beiden Kontakte 615 und 619 geschlossen sind, wird die Gleichspannung
einem Relais 621 auf folgendem Wege zugeführt: Leitung 600, Kontakte 609
und 603, Arm B 2, Kontakt 620, Arm E des Luftschraubenumschalters, der in diesem
Augenblick den Kontakt 632 beaufschlagt, Kontakte 615 und 619, Arm A 2 eines augenblicklich
geschlossenen zweipoligen Schalters, Wicklung 621 und die an Masse liegende Leitung
601. Die Erregung des Relais-621. bewirkt die Öffnung des Kontaktes 625-627, die
Schließung des Kontaktes 625-629 und die Schließung eines Haltekontaktes 623.
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Erst in diesem Augenblick ergibt sich aus dem Umlegen des Armes 22
in die »EIN«-Stellung anstatt der Einschaltung der Kontrollampe 631 die Erregung
der drei Relais 640, 642 und 644. Die Erregung dieser drei Relais
bewirkt die tatsächliche Inbetriebsetzung der selbsttätigen Höhensteuerung.
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Der bewegliche Arm des Umschalters E, der normalerweise am Kontakt
632 anliegt, so daß die Steuerwicklung 286 (Fig. 3) der Kupplung 285 nicht erregt
ist, wird nun durch den Regelhebel 205 für die Luftschraubendrehzahl, sobald dieserHebel
eine einer hohen Schraubendrehzahl entsprechende Stellung erreicht hat, selbsttätig
auf den Kontakt 633 geschaltet, so daß die Wicklung 286 erregt und die Kupplung
285 eingerückt wird.
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Beim Schließen des zweipoligen Schalters A 1-A 2 wird den Steuerwicklungen
260 für die Kupplungen 255 der Brennstoffregler der Motore, wenn die selbsttätige
Steuerung nicht arbeitet, Spannung angelegt, damit die Verbindung mit dem unbeweglichen
Motor 251 eine Änderung der Einstellung des Reglers 261 verhindert.
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Die Betätigung des Umschalters B 1-B 2 in die »EIN«-Stellung bewirkt
nach einer angemessenen Zeit die Erregung der drei Relais 640, 642 und 644.
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Die Erregung des Relais 640 sorgt für die Öffnung des Kontaktes
645, so daß das in der Sekundärwicklung 571 (Fig: 1) erscheinende Höhensteuersignal
der Steuerkette des Höhenruders (Fig. 2) zugeführt wird. Ferner sorgt das Relais
640 für die Öffnung des Kontaktes
646, so daß das in der Sekundärwicklung
572 erscheinende Signal der Steuerkette desLuftschraubenreglers und des Brennstoffreglers
(Fig. 3) zugeführt wird.
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Die Erregung des Relais 642 bewirkt die Öffnung des Kontaktes
648-645 und die Schließung des Kontaktes 648-650, so daß (Fig. 4)
die Rückleitungsverbindung 511 des Zentrierkreises beseitigt und an den Eingang
dieses Kreises das vom Transformator kommende Höhensteuersignal angelegt wird.
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Die Erregung des Relais 644 schließt drei Kontakte 653, 657 und 655.
Der Kontakt 655 ist ein Haltekontakt, der in Verbindung mit dem Kontakt 623 für
das Relais 621 einen Haltekreis vervollständigt, der das Relais 621 erregt hält,
auch wenn der Umschalter i: bei hohen Schraubendrehzahlen auf den Kontakt 633 umgeschaltet
wird.
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Die Schließung des Kontaktes 653 sorgt für die Wechselstromspeisung
der phasenkonstanten Wicklungen der Stellmotore des Drehzahlreglers und des Gasreglers.
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Die Schließung des Kontaktes 657 bewirkt die Erregung von vier Wicklungen
214, 216, 419 und 659. Die Wicklung 214 ist die Steuerwicklung der Kupplung
für den Regler der Luftschraubendrehzahl (Fig. 3). Die Wicklung 216 ist die Steuerwicklung
der Kupplung für den Drehtransformator 213, der in Abhängigkeit von der Stellung
des Reglers 205 bewegt wird. Die Wicklung 419 ist die Steuerwicklung der Kupplung
für den Höhenmeßdrehtransformator 409 (Fig. 4). Die Wicklung 659 ist die Steuerwicklung
eines Relais, dessen Erregung die Öffnung zweier Kontakte 661, 663 bewirkt.
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Diese beiden Kontakte 661. und 663, die nur beim Nichteinsatz der
selbsttätigen Steuervorrichtung geschlossen sind, sorgen für einen Antrieb der Synchronisiermotore
301 der Brennstoffsteuerungen 201 und 202 (Fig. 3) und bewirken
bei ihrem Öffnen das Stillsetzen dieser Motore und der von diesen Motoren angetriebenen
Rotore277 derAnsaugdrucksignal-Transformatoren; der zu diesem Zeitpunkt am Einlaß
der Motore herrschende Ansaugdruck wird dann zum Bezugswert für die weitere Regelung.
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Beim Ausfall eines der Flugzeugmotore kann durch Schließen eines Kontaktes
670 (Fig. 3) in die Steuerkette des Reglers der Luftschraubendrehzahl eine
Hilfswechselspannung eingeführt werden. Das Schließen dieses Kontaktes erfolgt durch
die Erregung eines Relais 668 (Fig. 5) beim Schließen des einen oder anderen der
beiden Schalter C, D, wenn eine der Luftschrauben stehenbleibt. Bei der Erregung
des Relais 688 schließt gleichzeitig mit dem Kontakt 670 ein das Relais 673 erregender
Kontakt 671. Dieser hat die Aufgabe, die beiden Kontakte 670 und
671 selbst dann geschlossen zu halten, wenn die Schalter für den Luftschraubenstillstand
C bzw. D nur augenblicklich geschlossen wurden.
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Die selbsttätige Höhensteuervorrichtung arbeitet wie folgt: Nachdem
der Flugzeugführer die vorgeschriebene Höhe erreicht hat, trimmt er das Flugzeug
in die Horizontalfluglage ein. Alsdann stellt er den Umschalter B 1-B 2 in die »BEREIT«-Stellung
und den Handgriff 189 in die Einkuppelstellung.
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Die erste dieser Schaltungen führt zur Erregung des Relais 606 und
zur Schließung der Kontakte 607 bis 610, um die Gesamtanordnung mit Gleichstrom
und verschiedene Kreise, zu denen die verschiedenen Verstärker, der Kopplungskreis
sowie die Synchronisiermotore der Brennstoffsteuerung gehören, mit Wechselstrom
zu speisen.
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Die zweite Schaltung erregt das Relais 605 und die Wicklung 185. Das
Relais 605 schließt den Kontakt 603 und legt damit den Arm 22 an die
Spannung. Die Wicklung 185 rückt die das Höhenruder mit seinem Stellmotor verbindende
Kupplung 101 ein. Von nun an erzeugt jede Abweichung des Flugzeuges von der Längsneigung,
die es im Augenblick des Einkuppelns besaß, am Transformator 105 ein Signal, auf
das das Höhenruder 103 anspricht und das Flugzeug in die ursprüngliche Lage zurückbringt.
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Nachdem der Flugzeugführer eine genügende Zeit gewartet hat, um die
verschiedenen Elektronenröhren zu beheizen, stellt er den Umschalter B 1-B 2 in
die »EIN«-Stellung. Diese Schaltung hat zur Folge, daß die Wechselspannung denMotoren
derLuftschraubenregelung und der Brennstoffregelung zugeführt wird. Gleichzeitig
werden durch das Umschalten der Kontakte 625-648-650 der Zentrierkreis in
Betrieb gesetzt, ferner durch die Öffnung der Kontakte 661 und 663 die Synchronisiermotore
für die Brennstoffzufuhr abgeschaltet und die Magnetkupplungen 405 des Höhenmesser-Signaltransformators,
212 des Luftschraubenreglers und 218 des Luftschraubendrehzahlsignaltransformators
eingerückt und schließlich durch die Öffnung der Kontakte 645 bzw. 646 das Höhensteuersignal
in die Steuerkette des Höhenruders und in die Steuerkette der Luftschraubendrehzahl
und der Brennstoffmenge eingespeist.
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Das Einrücken der Höhemnesserkupplung 405 legt die Bezugshöhe fest,
auf der das Flugzeug von nun an operieren soll. Andererseits wird durch die Trennung
der Verbindung zwischen der Steuerwicklung der Synchronisiermotore und dem entsprechenden
Verstärker ein Bezugswert für den Ansaugdruck am Einlaß festgelegt.
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Jede Abweichung des Flugzeuges von seiner Bezugshöhe erzeugt im Transformator
409 ein entsprechendes Signal, das an die Klemmen des Widerstandes 420 des
Kopplungskreises 401 angelegt wird.
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Wenn infolge einer Lastverschiebung, einer fallenden Luftströmung
od. dgl das Flugzeug seine Bezugshöhe unterschreitet, wird das dadurch entstehende
Abweichungssignal einerseits von der Sekundärwicklung 441 des Transformators
439 der Wicklung 457 des Transformators 445 und andererseits von der
Sekundärwicklung 443 der Wicklung 461 dieses Transformators 445 zugeführt. Solange
sich das Flugzeug von der Bezugshöhe entfernt, übersteigt die Spannung der Sekundärwicklung
495 des Transformators 473 die verzögert eintreffende Spannung der Primärwicklung
491. Somit addieren sich Höhenänderungsgeschwindigkeitssignal und Höhenabweichungssignal,
um das Flugzeug auf seine Bezugshöhe zurückzubringen.
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Dieses kombinierte Abweichungs- und Abweichungsänderungsgeschwindigkeitssignal
wirkt auf das Höhenruder ein und vergrößert gleichzeitig die Drehzahl der Motore,
damit das Flugzeug mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf seine
Ausgangshöhe zurückkehrt.
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Wenn sich das Flugzeug nun der Bezugshöhe nähert, nimmt das Höhenabweichungssignal
ab, so daß die verzögerte Spannung der Primärwicklung 491 die momentane Spannung
der Primärwicklung 495
übersteigt. Nun wird das Anderungsgeschwindigkeitssignal
von dem Abweiehungssignal abgezogen, um die
Steiggeschwindigkeit
bei Annäherung der vorgeschriebenen Höhe zu vermindern.
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Wenn das Flugzeug beim Normalflug um seine Bezugshöhe pendelt, sind
die Zeitspannen, die es über und unter dieser Bezugshöhe zubringt, nahezu gleich
groß, so daß das vom Zentrierkreis kommende Signal im Durchschnitt gleich Null ist.
Falls das Flugzeug aber dazu neigt, dauernd unter oder über dieser Höhe zu verbleiben,
führt der Zentrierkreis in die Steuerketten des Höhenruders und der Regler für die
Motordrehzahlen ein wachsendes Signal ein, mit dem das Flugzeug mit Sicherheit auf
die richtige Höhe zurückgeführt wird. Dieser Stromkreis schaltet somit den Einfluß
bleibender Störungen aus.
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Die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck am Einlaß der Motore und der
Luftschraubendrehzahl kann manuell eingestellt werden, um dann selbsttätig beibehalten
zu werden, so daß dieser Ansaugdruck, diese Drehzahl sowie auch die Längsneigung
des Flugzeuges unverändert bleiben, solange keine Störungen auftreten, die das Flugzeug
von seiner Horizontalflugbahn abtreiben.