DE1216702B

DE1216702B - Einrichtung in Flugregelanlagen zur AEnderung der Laengsneigungslage, insbesondere bei Drehflueglern

Info

Publication number: DE1216702B
Application number: DES54094A
Authority: DE
Inventors: Herbert Hecht
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1956-06-28
Filing date: 1957-06-28
Publication date: 1966-05-12
Also published as: CH355358A; US3021097A; GB868199A; DE1216702C2; FR1248613A

Description

Einrichtung in Flugregelanlagen zur Änderung der Längsneigungslage, insbesondere bei Drehflüglem Die Erfindung bezieht sich auf eine Flugregelanlage für Starrflügler oder Drehflügler mit einer Einrichtung zur Änderung der Längsneigungslage.
Die Erfindung geht dabei aus von einer Einrichtung in Flugregelanlagen, die zur Änderung der Längsneigungslage dient und ausgerüstet ist iiiit einem zur Einstellung des Lageeinstellmechanismus dienenden Hauptantrieb sowie mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Hauptantriebs, weiterhin mit einem mechanischen Differential, das zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang die Steuervorrichtung betätigt, und mit einem mechanisch mit dem Eingang des Differentials verbundenen Handsteuer sowie einer Regelanlage, die in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Flugzeuges um die Querachse einen Ausgang erzeugt und damit eine Steuervorrichtung speist, die einen mit dem zweiten Eingang des Differentials verbundenen Sekundärbetrieb steuert und die sich dadurch kennzeichnet, daß eine Vorrichtung ein Befehlssignal erzeugt, daß ein Maß der eingestellten Lageänderungsgeschwindigkeit des Flugzeuges darstellt und derLageänderungsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung der Flugregelanlage zugeführt wird, wobei die Flugregelanlage auf das Befehlssignal anspricht und einen Ausgang zur Betätigung der Steuervorrichtung für den Sekundärantrieb erzeugt, der eine Betätigung des Lageeinstellmechanismus bewirkt und dadurch eine Änderung der Fluglage mit einer dem Befehlssignal entsprechenden Geschwindigkeit hervorruft.
Einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 Blockdiagramni der Längsneigungssteuereinrichtung für einen Hubschrauber F i g. 2 gerätemäßige Anordnung der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung, F i g. 3 Abwandlung der Anordnung nach F i g. 2. Die Längsneigung wird manuell mit einem Steuerknüppel 20 gesteuert, wobei die Anstellwinkel der Rotorblätter 37 durch eine von einer primären Betätigungsvorrichtung 19 gesteuerte Taumelscheibenvorrichtung 62 zyklisch verstellt werden. Die Längsneigung kann aber auch selbsttätig, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer von einem Fluglageinstrument 6 gemessenen Bezugsgröße und einer an einem Integrator 12 eingestellten Bezugsgröße, von einer sekundären Betätigungsvorrichtung 17 gesteuert werden, die mit der primären Betätigungsvorrichtung 19 gekuppelt ist.
Das Lagedifferenzsignal wird auf zwei zueinander parallelen Wegen 13 und 14, auf denen ein der Änderungsgeschwindigkeit der Längsneigung bzw. ein der Längsneigungsabweichung entsprechendes Signal erzeugt wird, einem Verstärker 16 zugeführt, dessen Ausgangsgröße die sekundäre Betätigungsvorrichtung 17 steuert. Das Abweichungssignal wird beseitigt, wenn ein Schalter 15 geöffnet wird, dessen einer Arm im Abweichungskanal 14 liegt. Die dem Verstärker 16 zugeführte Eingangsgröße weist außerdem ein Rückführsignal auf, das der Verstellung der zweiten Betätigungsvorrichtung 17 entspricht. Ferner wird dem Verstärker 16, sofern ein Relais 24 seine Normalstellung einnimmt, ein von einer mechanischen Hilfsvorrichtung 21 hergeleitetes Signal zugeführt, das der Verstellung des Steuerknüppels 20 gegenüber einer getrimmten Stellung entspricht.
Die Betätigungsvorrichtungen 17 und 19 sind Teile einer Differentialbetätigungsvorrichtung 8, die einen Differentialhebel 18 mit einem oberen Drehpunkt 25 und einem unteren Drehpunkt 26 aufweist. Die beiden Drehpunkte sind mit dem Ausgangsgestänge der sekundären Betätigungsvorrichtung 17 bzw. einem mit dem Steuerknüppel 20 verbundenen Gestänge 29 verbunden. Ein dazwischenliegender Drehpunkt 27 steht mit der primären Betätigungsvorrichtung 19 in Verbindung.
Der Differentialhebel 18 hat daher zwei steuerbare Eingangspunkte und kann entweder durch eine einzige Eingangsgröße, die dem einen oder anderen der beiden Drehpunkte 25 und 26 zugeführt werden, oder durch eine beiden Drehpunkten gleichzeitig zugeführte Eingangsgröße betätigt werden.
Die Differentialbetätigungsvorrichtung 8 kann automatisch Signale vom Verstärker 16 zur Taumelscheibenvorrichtung 62 übertragen, ohne daß diese Signale am Steuerknüppel des Piloten auftreten.
Der Steuerknüppel 20 ist am Flugzeug an einem Gestängepunkt 9 gelenkig angebracht. Das untere Ende des Steuerknüppels, das mit dem Gestänge 29 verbunden ist, wird durch Federn über ein Bezugsglied in der mechanischen Hilfsvorrichtung 21 zentriert, wobei das Bezugsglied selbst mit Hilfe einer Trimmservovorrichtung 10 eingestellt wird.
Das Fluglageinstrument: 6 weist einen Lotkreisel 11 auf, dessen Kreiselrotorgehäuse 55 mechanisch mit dem Rotor 31 eines Gleichlaufgebers 30 verbunden ist. Etwaige Änderungen der Hubschrauberlängsneigung werden vom Kreiselgehäuse 55 wahrgenommen und ändern die Stellung des Rotors 31 gegenüber einem Stator 32 eines Gebers 30. Der Stator 32 ist mit dem Stator eines gleichartigen Gleichlaufgebers 36 verbunden, der ein Teil des Integrators 12 ist und dessen Rotor 38 mit dem Eingang eines Demodulators 41 verbunden ist.
Das Ausgangssignal des Demodulators 41 gegenüber Erde wird über eine Leitung 42 einem Kondensator zugeführt, der den Änderungsgeschwindigkeitskanal 13 darstellt und das an einen Widerstand geleitet wird, der den Abweichungskanal 14 verkörpert. Der Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Widerstand ist über eine Leitung 43 mit dem Eingang eines Verstärkers 16 verbunden, dem außerdem das Signal der mechanischen Hilfsvorrichtung (über eine Leitung 116 und einen Widerstand 117) und das Rückführungssignal über eine Leitung 115 und einen Widerstand 66 zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist über Leitungen 120 und 121 mit einem Drehmomentmotor 122 verbunden, der einen Teil der sekundären Betätigungsvorrichtung 17 bildet.
Der Drehmomentmotor 122 betätigt ein Ventil 123, das die Zufuhr eines zur Bewegung des Differentialhebels 18 dienenden Druckflüssigkeit steuert.
Die Druckflüssigkeit wird aus einer Leitung 129 durch ein Übertragungsventil 130 zugeführt, das von einem Elektromagneten 128 geöffnet wird, wenn der die Selbststeuerung einleitende Schalter 90c geschlossen und der Elektromagnet 128 mit einer Batterie 125 verbunden ist. Aus dem Ventil 130 fließt die Druckflüssigkeit durch eine Leitung 131 in das Ventil 123 und durch eine Leitung 51 in eine Anschlagvorrichtung 49, die mit einem Schlitz 53 in einem drehbaren Betätigungsglied 124 zusammenarbeitet.
Das Betätigungsglied 124 wird von der Druckflüssigkeit bei einer Bewegung des Ventils 123 bewegt. Die Bewegung des Betätigungsgliedes 124 ist proportional der Bewegung des Ventils 123, und da. das Betätigungsglied 124 mit dem Hebel 18 durch die Drehzapfen 25 und 27 gekuppelt ist, wird diese Bewegung auf den Hebel übertragen.
Ein Tauchkolben 52 arbeitet mit dem Begrenzungsschlitz 53 zusammen und begrenzt die Drehbewegung des drehbaren Betätigungsgliedes 124 und damit die einem Differentialhebel 18 durch die sekundäre Betätigungsvorrichtung 17 erteilte Bewegung. Die Grenzwerte können durch Ändern des Abstandes zwischen dem abgeschrägten Ende des Tauchkolbens 52 und den benachbarten radialen Wandungen des Schlitzes 53 eingestellt werden. Der Tauchkolben 52 ist starr mit einem Scheibenkolben 50 verbunden, der durch eine Feder 57 in den Schlitz gedrückt wird. Diese Kraft wirkt der hydraulischen Druckflüssigkeit im Zylinder der Anschlagvorrichtang 49 entgegen. Der Tauchkolben 52 berührt die Wandungen des Schlitzes 53 und zentriert das Betätigungsglied 124 und den Hebel 18, wenn keine Druckffüssigkeit in dem Zylinder der Anschlagvorrichtung 49 vorhanden ist.
Die Bewegung eines Drehzapfens 27 hängt von der Beziehung zwischen den Bewegungen der Drehzapfen 25 und 26 ab und wird durch ein Gestänge 56 auf ein primäres Ventil 59 übertragen, das dauernd mit der Druckflüssigkeitsquelle über eine Leitung 58 verbunden ist und die Druckflüssigkeit in einem Stellmotor 60 steuert. Der Stellmotor 60 stellt die primäre Betätigungsvorrichtung 19 dar und ist durch ein Gestänge 28 mit der Taumelscheibenvorrichtung 62 des Hubschraubers verbunden.
Die Rückführung vom Ventil 123 wird vom Schleifarm 46 eines Potentiometers 47 eingeleitet, das parallel zu einer in ihrer Mitte angezapften Batterie 48 geschaltet ist. Der Schleifarm wird durch ein Gestänge 45 proportional der Bewegung des Ventils 123 verstellt.
Das Rückführsignal wird nicht nur durch den Widerstand 66 dem Verstärker 16 zugeführt, sondern auch durch den Arm 15 b eines Schalters 15 einer Leitung 92. Die Leitung 92 ist auch bei eingesetzter Flugsteuereinrichtung und eingeschaltetem Schalter 90 über eine Leitung 91 mit dem Eingang einer Trimmservovorrichtung 10 verbunden.
Wenn die Flugsteuereinrichtung außer Betrieb und der Schalter 90 ausgeschaltet ist, leitet ein Arm 90b das Rückführsignal durch Leitungen 67 und 72 zum Eingang eines Modulators 73. Der Modulator 73 ist ein Teil des Integrators 12 und ist über eine Leitung 74 mit dem Eingang eines Integratorverstärkers 75 verbunden. Der Ausgang des Modulators 73 ist über einen anderen Weg 76 mit einer Ausgangswicklung 78 eines Motorengenerators 80 verbunden, dessen Welle der) Rotor 38 des Gebers 36 antreibt. Auf diese Weise werden die Signale, die in der Wicklung 78 und im Modulator 73 erzeugt werden, addiert, bevor sie dem Verstärker 75 als Eingangssignal zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 75 wird durch Leitungen 81 und 82 einer Steuerfeldwicklung 83 des Motorgenerators 80 zugeführt. Der Motorgenerator 80 weist außerdem eine feste Feldwicklung 84 am Motor und eine Erregerfeldwicklung 85 am Generator auf. Die von dem Rotor 38 eingenommene Stellung hängt damit vom Integral des Rückführsignals der sekundären Betätigungsvorrichtung 17 ab.
Wenn die selbsttätige Steuereinrichtung in Betrieb und der Schalter 90 eingeschaltet ist, verbindet der Arm 90 b den Modulator 73 über die Leitung 72 mit einer Leitung 118, die bei niedergedrücktem Trimmknopf 96 am Handsteuerknüppel 20 durch einen Arm 24 a und eine Leitung 99 mit dem elektrischen Ausgang einer Hilfsvorrichtung 21 verbunden ist. Ist der Trimmknopf 96 nicht niedergedrückt, wird das durch die Leitung 99 der Hilfsvorrichtung geführte Signal dem Verstärker 16 durch den Schaltarm 24 a zugeführt. Wenn die selbsttätige Einrichtung nicht in Betrieb ist und der Trimmknopf 96 niedergedrückt ist, wird das Signal der Hilfsvorrichtung dem Trimmverstärker 23 zugeführt.
Die mechanische Hilfsvorrichtung 21 weist ein Gehäuse 100 auf, das durch ein Gestänge 105 und einen Stift 104 mit dem Steuerknüppel 20 verbunden ist. Ein Kolben 108 ist im Gehäuse 100 durch Federn 106 und 107 zentriert und trägt den Schleifarm 102 eines vom Gehäuse 100 getragenen Potentiometers 101, wobei das am Schleifarm 102 auftretende Signal proportional der Auslenkung des Kolbens 108 aus der zentrierten Stellung ist. Der Kolben 108 läßt sich durch ein Gestänge 1.09 sowie eine Schraubenspindel 86 und eine Zahnradübersetzung 87 mit Hilfe eines Trimmotors 22 verschieben.
Der Steuerknüppel 20 wird demnach von Federn in einer durch den Kolben 108 gegebenen Stellung gehalten, kann jedoch entgegen der Kraft jeder der Federn 106 und 107 aus dieser Lage heraus bewegt werden. Die von den Federn 106 und 107 zugelassene Bewegungsmöglichkeit ist doppelt so groß wie die normale Steuerknüppelauslenkung, die bei der Bewegung der Taumelscheibe aus der einen Grenzlage in die andere erforderlich ist. Der Bewegungsbereich des Trimmotors 22 andererseits ist auf ein Ausmaß begrenzt, das die normale Taumelscheibenauslenkung nicht überschreitet, so daß der Pilot durch überwindung der Federkräfte der Hilfseinrichtung die Taumelscheibe unabhängig von der augenblicklichen Stellung des Trimmotors in jede Lage bringen kann. Wenn eine der Federn zusammengedrückt ist, öffnet sich ein Klinkenschalter 103 und schaltet den Schließmagneten des Schalters 15 frei. Durch Niederdrücken des Trimmknopfes 96 wird jedoch der Schalter 103 überbrückt und der Schließmagnet gespeist.
Der linear wirkende Trimmotor 22 ist ein umkehrbarer permanent magnetischer Gleichstrommotor. Ein Trinunverstärker 23 ist von nichtlinearer Natur der Schützbauart.
Bei einer Abwandlung des Längsneigungskanals (F i g. 3) wird der Trimmknopf 96 durch einen Hebelschalter 132 ersetzt. Der Hebelschalter 132 hat eine Vierfachschaltung mit Momentankontakten und kann vom Piloten nach links, rechts, vorn oder hinten bewegt werden. Bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Schalters 132 wird durch den Arm 132 a entweder der positive oder der negative Anschluß einer Batterie 138 über eine Leitung 139 mit der Leitung 118 verbunden.
Der Klinkenschalter 103 wird von einem Arm 132 b überbrückt, wenn der Hebelschalter 132 aus seiner neutralen Stellung ausgelenkt ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung in Flugregelanlagen zur Änderung der Längsneigungslage, insbesondere bei Drehflüglern, mit einem zur Einstellung des Lageeinstellmechanismus dienenden Hauptantrieb, mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Hauptantriebs, ferner mit einem mechanischen Differential, das zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang die Steuervorrichtung betätigt, weiterhin mit einem mechanisch mit dem Eingang des Differentials verbundenen Handsteuer und mit einer Regelanlage, die in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Flugzeuges um die Querachse einen Ausgang erzeugt und damit eine Steuervorrichtung speist, die einen mit dem zweiten Eingang des Differentials verbundenen Sekundärantrieb steuert, d a d u r c h gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (101) ein Befehlssignal erzeugt, das ein Maß der eingestellten Lageänderungsgeschwindigkeit des Flugzeuges darstellt und das der Lageänderungsgeschwindigkeits - Steuereinrichtung (6, 21) der Flugregelanlage zugeführt wird, wobei die Flugregelanlage (11, 30, 36) auf das Befehlssignal anspricht und einen Ausgang zur Betätigung der Steuervorrichtung (123) für den Sekundärantrieb (17) erzeugt, der eine Betätigung des Lageeinstellmechanismus (62) bewirkt und dadurch eine Änderung der Fluglage mit einer dem Befehlssignal entsprechenden Geschwindigkeit hervorruft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß bei einer Betriebsart eine Lageänderungsgeschwindigkeit dadurch erzeugt wird, daß das Befehlssignal einen Antrieb (81 bis 85) speist, der die Bezugslage kontinuierlich mit einer dem Befehlssignal entsprechenden Geschwindigkeit einstellt, wodurch beim Abweichen der tatsächlichen Lageänderungsgeschwindigkeit von der Einstellgeschwindigkeit der Bezugslage der Ausgang des Gebers (30,36) den Sekundärantrieb derart betätigt, daß das Flugzeug seine Lageänderungsgeschwindigkeit ändert, bis sie mit der eingestellten Geschwindigkeit übereinstimmt. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Handsteuerung die Vorrichtung zur Erzeugung eines Befehlssignals (10#) einen Geber aufweist, der ein Signal erzeugt, das der relativen Verstellung des Handsteuers (20) und einer Einrichtung (109) und der auf das Handsteuer ausgeübten Kraft entspricht. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (6, 21) der Steuervorrichtung (123) für den Sekundärantrieb (17) eine Ausgangsgröße zuführt, sobald eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Lageänderungsgeschwindigkeit und der eingestellten Lageänderungsgeschwindigkeit auftritt. #. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Betriebsart die Regelanlage (11, 30, 36) ein Signal erzeugt, das ein Maß der tatsächlichen Lageänderungsgeschwindigkeit des Flugzeuges um die Querachse darstellt und daß die Steuervorrichtung (6, 21) eine Vorrichtung (16) aufweist, die ein Signal empfängt, daß der Differenz zwischen dem Ist-Signal und dem Soll-Signal der Lageänderungsgeschwindigkeit entspricht und die Steuervorrichtung (123) für den Sekundärantrieb (17) betätigt. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelanlage ein Signal erzeugt, das ein Maß der Drehbewegung des Flugzeuges um die Querachse gegenüber einer Bezugslage darstellt, und daß eine Vorrichtung (13) vorgesehen ist, die auf ein Verstellsigaal ,anspricht, das aus einem Signal abgeleitet wird, das die Änderungsgeschwindigkeit des Verstellsignals darstellt, wobei das Änderungsgeschwindigkeitssignal der Ist-Lageänderungsgeschwindigkeit des Flugzeuges um die Querachse entspricht. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit des VersteRsignals durch eine elektrische Differenzierstufe (13) gebildet wird. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für die Lageänderungsgeschwindigkeit einen Antrieb (81 bis 85) aufweist, der die Bezugslage einstellt, wobei während einer Betriebsart das Befehlssignal des Gebers(101) den Antrieb(81 bis 85) derart betätigt, daß eine kontinuierliche Einstellung der Bezugslage mit einer dem Befehlssignal entsprechenden Geschwindigkeit bewirkt wird. 9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Handsteuer (20) gekuppelte Einrichtung (109) von einem Antrieb (22) betätigt wird und daß eine Vorrichtung (24, 90a) vorgesehen ist, die das von der Regelanlage (11, 30, 36) gelieferte Signal dem Antrieb (22) dann zuführt, wenn eine Kraft auf das Handsteuer (20) ausgeübt wird, wodurch eine Steuervorrichtung (59) für den Antrieb (60) des Lageeinstellmechanismus betätigt und gleichzeitig ein Befehlssignal am Geber (101) erzeugt, wobei die Steuervorrichtung (59) automatisch bewirkt, daß das Flugzeug eine Lageänderungsgeschwindigkeit annimmt, die dem Befehlssignal entspricht. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Handsteuerbetrieb der Sekundärantrieb (17, 124) unwirksam wird und daß hierbei das Differenzsignal den Antrieb (81 bis 85) erregt. 11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei manueller Regelung der Fluglage der Ausgang der Regelanlage (11, 30, 36) den Antrieb (81 bis 85) derart erregt, daß bei Umstellung auf automatische Steuerung der Ausgang der Regelanlage (11, 30, 36) im wesentlichen Null ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 227 375, 2 678 177; In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1074 409.