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Flugzeuggerätesystem zur Messung der wahren Außentemperatur und der
wahren Fluggeschwindigkeit Die Erfindung betrifft ein Flugzeuggerätesystem zum Messen
der wahren Außentemperatur (TOT) und der wahren Fluggeschwindigkeit (TAS) sowie
gegebenenfalls zur Messung der Staulufttemperatur (RAT), mit einem an der Außenseite
des Flugzeugs angebrachten Temperaturmesser und einem Machzahlmeßgerät und mit Rechengeräten,
denen ein elektrisches Signal, das der von dem Temperaturmesser gemessenen Temperatur
entspricht und ein der Machzahl entsprechendes elektrisches Signal zugeführt wird
und die hieraus die wahre Außentemperatur, die wahre Fluggeschwindigkeit und gegebenenfalls
auch die Staulufttemperatur ermitteln und auf Anzeigeinstrumenten zur Anzeige bringen.
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Es ist bereits ein Anzeigegerät für die wahre Luftgeschwindigkeit
bekannt, bei dem die wahre Fluggeschwindigkeit aus den Meßergebnissen eines Höhenmessers,
eines Meßgeräts für die angezeigte Fluggeschwindigkeit und eines Lufttbermometers
ermittelt wird. Die Ermittlung der wahren Außentemperatur und der Staulufttemperatur
ist hiermit nicht möglich.
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Es ist auch ein mechanisches Rechengerät bekannt, dem Meßwerte für
den statischen Druck, der Differenz zwischen diesen und dem Staudruck und der Umgebungstemperatur
zugeführt werden und das daraus die wahre Fluggeschwindigkeit, die Machzahl und
die relative Luftdichte ermittel.
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Ferner ist es bekannt, durch eine Brückenschaltung aus dem statischen
Druck, der Differenz zwischen statischem Druck und Staudruck und der Außentemperatur
die wahre Fluggeschwindigkeit zu ermitteln.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeuggerätesystem
zur Messung der wahren Fluggeschwindigkeit, der wahren Außentemperatur und gegebenenfalls
der Staulufttemperatur zu schaffen, bei dem die zur Ermittlung dieser Daten erforderlichen
Parameter jeweils nur an einer Stelle gemessen und dann den Geräten zugeleitet werden,
so daß bei einfachen Aufbau dennoch eine sichere Arbeitsweise gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Flugzeuggerätesystem der eingangs genannten Art gelöst,
das gekennzeichnet ist durch ein erstes Rechengerät, welches aus der Machzahl und
der gemessenen Temperatur, die seinem Eingang zugeführt werden auf Grund der Beziehung
Ta 1 + 0,2K1M2 worin Kt eine Konstante ist, die wahre Außentemperatur T ermittelt,
und durch ein zweites
Rechengerät, dessen Eingang neben einem der Machzahl entsprechenden
Signal ein von dem ersten Rechengerät abgeleitetes, der wahren Außentemperatur entsprechendes
Signal zugeleitet wird und das hieraus auf Grund der Beziehung V = 38,94 M 1/T die
wahre Fluggeschwindigkeit V ermittelt, sowie gegebenenfalls ein drittes Rechengerät,
dessen Eingang ein der Machzahl entsprechendes Signal und ein von dem ersten Rechengerät
abgeleitetes, der wahren Außentemperatur entsprechendes Signal zugefürt wird und
das hieraus auf Grund der Beziehung TST = T (1 + 0,2K2M2), worin K2 eine Konstante
ist, die Staulufttemperatur Tst ermittelt.
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Eine Ausführungsform kann so ausgebildet sein, daß der Temperaturmesser
einen temperaturabhängigen Widerstandsdraht umfaßt, welcher den einen Zweig einer
Widerstandsbrücke bildet oder parallel zu einem Widerstand der Brücke geschaltet
ist, daß einem zweiten Zweig der Brückenschaltung ein dem Quadrat der Machzahl proportionaler
Wert zugeführt wird und daß die Ausgangsspannung der Brücke an einem Servosystem
anliegt, welches durch Verstellung des Widerstandes eines dritten Zweiges der Brücke
die Brückenspannung zu Null macht, so daß die
Stellung des Stellmotors
ein Maß für die Außentemperatur ist.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, daß eine als Einstellung eines Stellmotors
vorliegende Funktion der Machzahl durch Kupplung des Stellmotors mit einem Potentiometer
in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das an dem Rechengerät anliegt; daß
das eine Anzeige der Außentemperatur liefernde Servosystem ein Potentiometer antreibt,
so daß dessen Ausgangsspannung ein Maß für die Außentemperatur ist, und daß diese
Ausgangsspannung am Eingang des zur Berechnung der wahren Fluggeschwindigkeit dienenden
Rechengeräts anliegt.
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Eine weitere Ausführungsform kann so ausgebildet sein, daß die als
elektrisches Signal vorliegende Machzahl an dem einen Zweig einer Gleichrichterbrücke
in dem der Berechnung der wahren Geschwindigkeit dienenden Rechengerät anliegt und
daß das der Außentemperatur entsprechende Signal an dem gegenüberliegenden Zweig
der Brücke in dem Rechengerät anliegt.
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Eine zusätzliche Ausführungsform, welche außerdem zur Messung der
Staulufttemperatur dient, kann so ausgebildet sein, daß das eine Anzeige der wahren
Außentemperatur liefernde Servosystem ein zweites Potentiometer antreibt, so daß
dessen Ausgangsspannung ein Maß für die Außentemperatur ist, daß diese Ausgangsspannung
am Eingang des zur Berechnung der Staulufttemperatur dienenden Rechengeräts anliegt.
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Dabei kann vorgesehen sein, daß das der Machzahl entsprechende elektrische
Signal an den einen Zweig einer Gleichrichterbrücke in dem der Berechnung der Staulufttemperatur
dienenden Rechengerät anliegt und daß das der Außentemperatur entsprechende Signal
an dem gegenüberliegenden Zweig der Brücke anliegt.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben.
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Dem Piloten und dem Kopiloten stehen die Anzeigegeräte 186 bzw. 188
für die wahre Außenlufttemperatur zur Verfügung. Das dem Kopiloten zugeordnete Anzeigegerät
für die wahre Außenlufttemperaturl88 wird durch das Ausgangssignal des dem Piloten
zugeordneten Anzeigegeräts 186 über noch zu beschreibende Gleichlaufmittel angetrieben.
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Bei dem Anzeigegerät 186, TOAT handelt es sich um dasjenige Anzeigegerät,
dem sämtliche für die Messung der wahren Außenlufttemperatur benötigten Informationen
zugeführt werden. Die mit Hilfe des Zeigers 190 angezeigte wahre Außenlufttemperatur
wird aus folgender Beziehung errechnet: T= Tangeeigt) 1 + 0,2K1M2 Die angezeigte
Temperatur T fangezeigt) wird durch den Temperaturfühler 192 gemessen, der an der
Außenseite des Flugzeugs an einer vorbestimmten Stelle angebracht ist. Die für die
Bestimmung der wahren Außenlufttemperatur benötigte Machzahl M wird einem nicht
dargestellten Rechengerät entnommen, das, wie nachstehend beschrieben, den Nenner
der vorstehenden Gleichung berechnet und ihn dem Gerät zuführt.
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Die Temperatur, der der Temperaturfühler 192 ausgesetzt ist, verstellt
den Widerstand 194 des Temperaturfühlers, um so den Gesamtwiderstand der pa-
rallelgeschalteten
Widerstände 194 und 196 zu variieren, die in einem Zweig der Wheatstoneschen Brükkenschaltung
liegen. Dem benachbarten Schenkel dieser Brückenschaltung wird die Funktion 1 +
0,2KiM2 zugeführt.
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Wenn die Brückenschaltung nicht abgeglichen ist, wird von der Eingangsspannungsquelle
der Brückenschaltung eine Ausgangsspannung an den Verstärker 200 abgegeben, der
ein einen Servomotor 202 und eine Gleichlaufvorrichtung 204 umfassendes Servosystem
antreibt. Der Motor 202 dient dazu, den beweglichen Kontaktarm 206 des Potentiometers
208 in einer solchen Richtung zu verstellen, daß die Brükkenschaltung abgeglichen
und die Ausgangsspannung der Brückenschaltung auf Null zurückgeführt wird.
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Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß die Einstellung des Potentiometers
bei ausgeglichenem Spannungszustand dem durch (1 + Kam2) geteilten Wert von T (angezeigt)
proportional sein wird.
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Der Motor 202 verstellt, wie schematisch angedeutet, sowohl den Zeiger
190 des Anzeigegeräts 186, TOAT als auch den Gleichlaufgeber 204, durch den die
Anzeige auf das Servoanzeigegerät 188 übertragen wird. Sobald dieser Nullzustand
erreicht ist, zeigt der Zeiger 190 des Geräts 186, TOAT den der wahren Außenlufttemperatur
entsprechenden richtigen Wert an.
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Der Gleichlaufgeber 204 ist mit dem Servoanzeigegerät 188 für den
Kopiloten über einen Gleichlaufempfänger 210 verbunden, der den Zeiger 212 des Geräts
188 zum Anzeigen der wahren Außenlufttemperatur entsprechend der Stellung des Gleichlaufgebers
204 verstellt, der seinerseits in funktioneller Beziehung zur Stellung des Zeigers
190 steht.
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Ferner sei bemerkt, daß der Motor 202 beim Verstellen des Zeigers
190 außerdem die Potentiometer 214 und 216 verstellt, um elektrische Parameter zu
liefern, die der wahren Außenlufttemperatur bzw. der Quadratwurzel der wahren Außenlufttemperatur
proportional sind. Diese beiden Funktionen werden auf eine noch zu erläuternde Weise
in dem Anzeigegerät 236, RAT für die Staulufttemperatur bzw. in dem Anzeigegerät
214, TAS für die wahre Fluggeschwindigkeit ausgenutzt.
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Für den Piloten bzw. den Kopiloten ist jeweils ein Anzeigegerät TAS,
214 bzw. 216 für die wahre Fluggeschwindigkeit vorgesehen. Bei dem Gerät 216 für
den Kopiloten handelt es sich um ein durch das dem Piloten zugeordnete Gerät214
angetriebenes Servoanzeigegerät. Da die wahre Fluggeschwindigkeit aus der Gleichung
V = 38,94 M 7/T berechnet wird, ist eine als Wheatstonsche Brückenschaltung ausgebildete
Recheneinrichtung vorgesehen, der die Quadratwurzel der wahren Außenlufttemperatur
und die Machzahl als Eingangssignale zugeführt werden.
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Die Machzahl wird ebenso wie im Falle des Ge-Geräts 186, TOAT einem
nicht dargestellten Rechengerät entnommen, während das der Quadratwurzel der Temperatur
entsprechende Signal dem Potentiometer 214 des Geräts 186, TOAT entnommen wird.
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In diesem Falle werden die beiden Signale einander gegenüberliegenden
Schenkeln der Brückenschaltung zugeführt. Die Brücke kann durch Verstellen des beweglichen
Kontaktarms
218 des Potentiometers 220 abgeglichen werden, damit das Produkt der beiden Eingangssignale
angezeigt wird. Das Potentiometer 222 dient zum Einstellen des Bereichs des Geräts.
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Das Ausgangssignal der Brückenschaltung wird dem Servosystem zugeführt,
das einen Verstärker 224, einen Servomotor 226 und einen Gleichlaufgeber 228 umfaßt,
die in bekannter Weise zusammenarbeiten, um ein mit Ziffernanzeige arbeitendes Anzeigegerät
230 anzutreiben. Wenn ein Signal am Ausgang der Brücke erscheint, das einer Änderung
entweder der Machzahl oder der wahren Außenlufttemperatur entspricht, wird somit
der Motor 226 eingeschaltet, um den Gleichlaufgeber 228 so zu betätigen, daß die
Brückenschaltung durch eine Verstellung des Potentiometers 220 wieder abgeglichen
wird, wobei gleichzeitig das Ziffernanzeigegerät 230 betätigt wird, um die wahre
Fluggeschwindigkeit anzuzeigen.
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In der gleichen Weise wie bei dem Anzeigegerät 186, TOAT ist der
Gleichlaufgeber 228 einer Folge-Gleichlaufvorrichtung 232 des Servoanzeigegeräts
216 für die wahre Fluggeschwindigkeit zugeordnet, so daß der Zeiger 234 entsprechend
der Anzeige des Geräts 230 verstellt wird.
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Dem Piloten bzw. dem Kopiloten stehen ferner die Staulufttemperaturanzeigegeräte
RAT, 236 bzw. 238 zur Verfügung. Bei dem Gerät238 handelt es sich um ein durch das
dem Piloten zugeordnete Gerät 236 angetriebenes Servogerät. Die Staulufttemperatur
läßt sich aus folgender Formel berechnen: T(stau) = T(1 + 0,2K2M2).
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Wie im Falle des Anzeigegeräts 214 dient eine Wheatstonesche Brückenschaltung
dazu, die dem Potentiometer 216 entnommene wahre Außenlufttemperatur mit der dem
Rechengerät 120 oder dem Rechengerät 122 entnommene Größe (1 + 0,2K2M2) zu multiplizieren.
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Die die Staulufttemperatur anzeigende Brückenschaltung umfaßt ferner
ein Bereichsverstellpotentiometer 240 und ein durch eine Servoeinrichtung angetriebenes
Potentiometer 242, das die Aufgabe hat, die Brücke abzugleichen, wenn ein Ausgangssignal
vorhanden ist. Das Servosystem umfaßt einen Verstärker 244, einen Servomotor 246
und einen Gleichlaufgeber248, wobei der Motor 246 das Potentiometer 242, den Gleichlaufgeber
248 und die Anzeigemittel 250 so antreibt, daß das Ausgangssignal der Brücke auf
dem Wert Null gehalten wird.
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Ebenso wie im Falle der Geräte 186 und 214 ist der Gleichlaufgeber
248 einer Folge-Gleichlaufvorrichtung 252 zugeordnet, welche den Zeiger 254 des
dem Kopiloten zugeordneten Servoanzeigegeräts 238 für die Staulufttemperatur antreibt.
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Durch das erfindungsgemäße Flugzeuggerätesystem ist also eine neuartige
Beziehung zwischen den elektrisch betätigten Anzeigegeräten TOAT, TAS und RAT geschaffen.
Allgemein gesprochen umfaßt diese neuartige Beziehung eine einzige Messung der wahren
Außenlufttemperatur mit Hilfe des Geräts 186, TOAT. Dieser gemessene Wert wird dann
in Funktionen der wahren Außenlufttemperatur umgewandelt, die von dem Anzeigegerät214,
TAS und dem Anzeigegerät 236, RAT benötigt werden; zu diesem Zweck sind die beiden
Potentiometer 214 und 216 in dem Gerät 186 vorgesehen.
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Bei den Geräten 188, 216 und 238 handelt es sich um abhängig angetriebene
Geräte für den Kopiloten, die jeweils dem Gerät 186 (TOAT), dem Gerät 214 (TAS)
bzw. dem Gerät 236 (RAT) auf der Seite des Piloten entsprechen.