DE1253589B

DE1253589B - Safety device for the servo control system of an aircraft

Info

Publication number: DE1253589B
Application number: DES78858A
Authority: DE
Inventors: Gontier Otton Adolphe Ernst; Joseph Paul Jean Jardinier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1961-04-07
Filing date: 1962-04-05
Publication date: 1967-11-02

Description

Sicherheitseinrichtung für die Servosteueranlage eines Flugzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für die Servosteueranlage eines Flugzeuges, die drei getrennt mit Arbeitsmittel gespeiste Steuerketten besitzt, deren Endstufen über eine gemeinsame mechanische Verbindung auf eine Steuerfläche des Flugzeuges einwirken und deren Speisung mittels getrennter Ventile gesteuert wird.Safety device for the servo control system of an aircraft The invention relates to a safety device for the servo control system an aircraft that has three control chains fed separately with working equipment, their output stages via a common mechanical connection to a control surface of the aircraft and their feed is controlled by means of separate valves will.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Sicherheitseinrichtung der vorgenannten Art, die beim Ausfall einer oder zwei der drei Steuerketten ein sicheres Weiterarbeiten der Servosteueranlage gewährleistet.The object of the invention is to create a safety device of the aforementioned type, which in the event of failure of one or two of the three timing chains Safe continued operation of the servo control system is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Sicherheitseinrichtung der vorgenannten Art gekennzeichnet durch überwachungsgeräte, welche die gleichmäßige Speisung der drei Steuerketten überwachen und bei einer Störung in einer der Ketten eine entsprechende Anzeige liefern, ferner durch von Hand bedienbare elektrische Schalter, die bei einer angezeigten Störung in einer der drei Steuerketten einerseits die gestörte Kette von ihrer Arbeitsmittelquelle abzuschalten und andererseits die eine der beiden verbliebenen Ketten im Betrieb und die andere unter Abschaltung von ihrer Arbeitsmittelquelle in Bereitschaft zu halten gestatten, und einen den elektrischen Schaltern zugeordneten, von Hand bedienbaren elektrischen Umschalter, der bei einer Störung der jeweils im Betrieb befindlichen Kette auch diese von ihrer Arbeitsmittelquelle abzuschalten und an ihrer Stelle die in Bereitschaft gehaltene Kette in Betrieb zu setzen gestattet.To solve this problem, one is designed according to the invention Safety equipment of the aforementioned type characterized by monitoring devices, which monitor the even supply of the three timing chains and with one Failure in one of the chains provide a corresponding indication, furthermore by of Hand-operated electrical switch that is activated in the event of a fault in a of the three control chains, on the one hand, the disturbed chain from their source of work equipment switch off and on the other hand one of the two remaining chains in operation and the other on standby by switching off their source of work equipment allow hold, and one of the electrical switches assigned, manually operable electrical changeover switch, which is in operation in the event of a fault Chain also disconnect these from their source of work equipment and take their place allowed to put the chain in readiness into operation.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bestehen die 17berwachungsgeräte aus mit den Ventilen kombinierten Differentialtransformatoren und aus Durchsatzmemern, die elektrische Ausgangssignale erzeugen, welche an einen Diskriminator angelegt werden, der mit Leuchtzeichen verbunden ist, die vor dem Piloten des Flugzeuges angeordnet sind und jede Störung anzeigen.According to a particular embodiment of the invention, the exist Monitoring devices made up of differential transformers combined with the valves and from throughput memories that generate electrical output signals that are sent to a Discriminator are applied, which is connected to illuminated signs that are in front of the Pilots of the aircraft are arranged and indicate any malfunction.

Bei einer bekannten Servosteueranlage, die drei hydraulische Steuerketten mit über getrennte Ventile gespeisten Stellmotoren aufweist, wird, wenn zufolge einer Störung eine Steuerkette ausfällt, diese nicht von den beiden weiterarbeitenden Steuerketten abgetrennt, und ebenso werden, wenn zwei Steuerketten ausfallen, diese nicht von der weiterarbeitenden dritten Steuerkette abgetrennt. Die bekannte Einrichtung weist zwei Nachteile auf, die sich aus folgendem ergeben: 1. Bei einer Servosteueranlage soll der Steuerimpulsgeber keinerlei Steuerkraft liefern; vielmehr sollte die ganze Kraft von dem gesteuerten Stellmotor geliefert werden. Wenn jedoch bei der bekannten Einrichtung eines oder zwei der drei Ventile ausfallen, muß die Steuerung den Widerstand überwinden, den ein bzw. zwei entsprechende elastische Organe entgegensetzen.In a known servo control system, the three hydraulic control chains having servomotors fed via separate valves, if according to In the event of a malfunction, a timing chain fails, this one of the two that continue to work Timing chains are severed, and likewise, if two timing chains fail, these will be not separated from the third control chain that continues to work. The well-known facility has two disadvantages resulting from the following: 1. In a servo control system the control pulse generator should not provide any control force; rather, the whole should Power can be supplied by the controlled servomotor. However, if at the known Setting up one or two of the three valves to fail, the controller must control the resistance overcome, opposed by one or two corresponding elastic organs.

2. Wenn der Kolben eines der Ventile in einer anderen Stellung als in seiner neutralen Stellung blockiert wird und wenn die zugehörige Pumpe arbeitet, dann wirken auf die eine oder die aridere Seite des Kolbens des betreffenden Stellmotors parasitäre Drücke ein. Da angenommen werden muß, daß die drei Pumpen identisch sind, sind die drei Differentialdrücke, die auf die beiden Seiten jedes Kolbens wirken, einander gleich. Falls zwei der drei Stellmotore ausfallen und einen Druck in der gleichen Richtung ausüben, ist der verbleibende dritte Stellmotor nicht kräftig genug, um die gewünschte Wirkung herbeizuführen.2. If the piston of one of the valves is in a position other than is blocked in its neutral position and when the associated pump is working, then act on one or the other side of the piston of the servomotor in question parasitic pressures. Since it must be assumed that the three pumps are identical, are the three differential pressures that act on the two sides of each piston, equal to each other. If two of the three servomotors fail and a pressure in the exert the same direction, the remaining third servomotor is not powerful enough to produce the desired effect.

Diese Nachteile der bekannten Einrichtung weist die Einrichtung gemäß der Erfindung nicht auf, weil bei ihr die gestörte Steuerkette bzw. die gestörten Steuerketten aus dem Speisekreis ausgeschaltet werden.The device according to FIG the invention does not, because with her the disturbed timing chain or the disturbed Timing chains be switched off from the supply circuit.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is described below with reference to the drawing for example explained.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Servosteueranlage eines Flugzeuges, die drei Steuerketten besitzt, deren hvdraulischer Teil den Stellmotor für eine Steuerfläche eines Flugzeuges bildet; F .i g. 2 ist ein Blockschema einer Vorrichtung zum Vergleichen von Teilen der verschiedenen Steuerketten; F i g. 3 ist ein Schaltbild mehrerer von Hand bedienbarer elektrischer Schalter: F i g. 4 zeigt schematisch die Anordnung von Schauzeichen und Schalterknöpfen auf dem Instrumentenbrett vor dem Piloten des Flugzeuges.F i g. 1 shows schematically a servo control system of an aircraft, which has three timing chains, the hydraulic part of which is the servomotor for one Forms the control surface of an aircraft; F .i g. Figure 2 is a block diagram of an apparatus to compare parts of the different timing chains; F i g. 3 is a circuit diagram several manually operated electrical switches: F i g. 4 shows schematically the arrangement of indicators and switch buttons on the instrument panel the pilot of the aircraft.

Die in F i g. 1 dargestellte Servosteueranlage enthält drei Steuerketten, welche von elektrischer Art sein können. Jede Steuerkette wird von einer Vorrichtung zum Messen der Steuerbewegungen des Piloten und einer Stufe zur Verstärkung des so erhaltenen Signals gebildet, wozu gegebenenfalls noch Dämpfungsglieder treten. Die Steuerketten sind schematisch durch drei Blöcke 1 a,1 b und 1. c dargestellt. Das Ausgangssignal jeder Kette steuert ein an sich bekanntes hydraulisches Ventil 2a bzw. 2b, 2c, das einem Stellmotor 3 a bzw. 3 b, 3 c zugeordnet ist.The in F i g. The servo control system shown in FIG. 1 contains three control chains, which can be of an electrical type. Each control chain is formed by a device for measuring the pilot's control movements and a stage for amplifying the signal thus obtained, for which attenuators may also be used. The timing chains are shown schematically by three blocks 1 a, 1 b and 1 c. The output signal of each chain controls a known hydraulic valve 2a or 2b, 2c, which is assigned to a servomotor 3 a or 3 b, 3 c .

Die Kolben der drei Stellmotoren 3 a, 3 b und 3 c haben eine gemeinsame Kolbenstange 3 d, die in dem vorliegend angenommenen Fall die Höhensteuerflächebetätigt, die sich auf die Kippachse des Flugzeuges bezieht.The pistons of the three servomotors 3 a, 3 b and 3 c have a common Piston rod 3 d, which actuates the height control surface in the case assumed here, which refers to the tilt axis of the aircraft.

Jeder dieser Stellmotoren weist eine Umgehungsleitung 4 auf, die in beiden Richtungen mit Druckbegrenzungsventilen 4' bzw. 4" versehen ist. Die drei Stellmotoren werden unabhängig voneinander mit Arbeitsmittel z. B. durch Einzelpumpen 5a bzw. 5b, 5 c gepeist, welche jeweils einerseits bei 6 mit einein Vorratsbehälter für das Arbeitsmittel und andererseits mit einem der Ventile 2a, 2b, 2c über einen Absperrhahn 7a bzw. 7b, 7c verbunden sind, der elektrisch betätigt werden kann. Von jedem Ventil Geht eine zu dem Vorratsbehälter führende Rückleitung 8 aus.Each of these actuators has a bypass line 4, which is provided in both directions with pressure relief valves 4 'and 4 ". The three actuators are used, for independently with working medium. B. by individual pumps 5a and 5b, respectively, gepeist 5 c, each of which on the one hand 6 with a storage tank for the working medium and on the other hand with one of the valves 2a, 2b, 2c via a shut-off valve 7a or 7b, 7c, which can be operated electrically.

Die Pumpen 5a, 5b, 5c werden vorzugsweise jeweils von einem eigenen Motor angetrieben. Bei dem in der Praxis zweckmäßigen Fall eines Flugzeuges mit zwei Motoren werden die Pumpen 5a und 5 c unmittelbar von den beiden Motoren 9 a und 9 b angetrieben, während die dritte Pumpe 5 b ; über ein mit den beiden Motoren verbundenes Differential 10 angetrieben wird.The pumps 5a, 5b, 5c are preferably each driven by their own motor. In the practical case of an aircraft with two motors, the pumps 5a and 5c are driven directly by the two motors 9a and 9b, while the third pump 5b; is driven via a differential 10 connected to the two motors.

Schließlich sind zum Vergleich der Steuerketten l a, 1 b und 1 c sowohl in ihrem elektrischen Teil als auch in ihrem hydraulischen Teil dienende überwachungs- ; geräte vorgesehen, die für die hydraulischen Teile der Ketten z. B. aus ein elektrisches Signal erzeugenden Durchsatzmessern 11 bestehen können.Finally, to compare the timing chains l a, 1 b and 1 c both in their electrical part and in their hydraulic part are used monitoring; devices provided for the hydraulic parts of the chains z. B. can consist of an electrical signal generating flow meters 11.

F i g. 2 zeigt in Form eines Blockschemas die gesamte Einrichtung für die Überwachung der Steuerketten. Die Überwachungsgeräte für die elektrischen Gestörte Kette Zustand der Ketten a b c la abgeschaltet in Betrieb in Betrieb 1 b in Betrieb abgeschaltet in Bereitschaft 1c in Bereitschaft in Bereitschaft abgeschaltet Teile der Ketten können Differentialtransformatoren 12 sein, die auf die Bewegungen der hydraulischen Ventile 2 a, 2 b, 2 c ansprechen, mit denen sie verbunden sind. So stellt z. B. der Differentialtransformator 12ab jeden Unterschied zwischen den Bewegungen der Ventile 2a und 2b fest, während die Differentialtransformatoren 12bc und 12ca jeden Unterschied zwischen den Bewegungen der Ventile 2 b und 2 c bzw. 2 c und 2 a feststellen.F i g. 2 shows the entire device for monitoring the control chains in the form of a block diagram. The monitoring devices for the electrical Broken chain Condition of the chains ABC la switched off in operation in operation 1 b in operation switched off in standby 1c in standby switched off standby Parts of the chains can be differential transformers 12 which respond to the movements of the hydraulic valves 2 a, 2 b, 2 c with which they are connected. So z. For example, the differential transformer 12ab any difference between the movements of the valves 2a and 2b are fixed, while the differential transformers 12bc, and 12ca any difference between the movements of the valves 2 b and 2 c and 2 c and 2 a notice.

Den hydraulischen Teilen der Steuerketten sind Vergleichsvorrichtungen 13 ab, 13 bc, 13 ca zugeordnet, welche die Signale der Durchsatzmesser 11a bzw. 11 b, 11 c empfangen. So stellt z. B. die Vergleichsvorrichtung 13 ca jeden Unterschied zwischen den Durchsatzmengen der Stellmotoren 3 c und 3 a fest. Zu der gleichen Steuerkette gehörigen überwachungsgeräte 12 und 13 können zusammengefaßt sein.The hydraulic parts of the control chains are assigned comparison devices 13 ab, 13 bc, 13 ca, which receive the signals from the throughput meters 11a and 11b, 11c. So z. B. the comparison device 13 approx every difference between the flow rates of the servomotors 3 c and 3 a fixed. Monitoring devices 12 and 13 belonging to the same control chain can be combined.

Die von den Vergleichsvorrichtungen 12 und 13 erhaltenen Signale werden an einen. an sich bekannten Diskriminator 14 angelegt, welcher beim Auftreten einer Störung in den Ketten das Aufleuchten eines von drei Schauzeichen 15 a, 15 b, 15 c bewirkt, welches die Lage der gestörten Kette anzeigt.The signals obtained from the comparison devices 12 and 13 are sent to a. known discriminator 14 is applied, which causes the lighting up of three indicators 15 a, 15 b, 15 c when a fault occurs in the chains, which indicates the position of the disturbed chain.

F i g. 3 zeigt schematisch ein Beispiel der Ausbildung einer von Hand betätigbaren elektrischen Schaltvorrichtung, die drei Druckknopfschalter16a, 16b, 1.6e aufweist. Die Betätigung eines dieser Schalter bei einer aufgetretenen Störung hat folgende Wirkung: Der Stellmotor der ausgefallenen Steuerkette wird durch Schließung des entsprechenden elektrischen Absperrhahns 7 a bzw. 7b, 7 c außer Betrieb .gesetzt: Aus den bei den betriebsfähig gebliebenen Steuerketten wird eine ausgewählt, welche durch Betätigung eines elektrischen Umschalters 17 von Hand weiter gespeist und damit in Betrieb gehalten wird, während die andere unter Abschaltung von der Arbeitsmittelquelle in Bereitschaft gehalten wird.F i g. 3 schematically shows an example of the design of a manually operable electrical switching device which has three push-button switches 16a , 16b, 1.6e. The operation of these switches at a fault that occurred has the following effect: The control motor of the failed timing chain by closing the corresponding electrical shut-off valve 7 a or 7 b, 7 c .gesetzt out of operation: From the at the operative remaining timing chains, one is selected which is further fed by hand by actuation of an electrical changeover switch 17 and thus kept in operation, while the other is kept in readiness with disconnection from the working medium source.

Die Verbindungen und Anschlüsse der Schalter gehen aus F i g. 3 hervor. In der wiedergegebenen Stellung der Druckknopfschalter 16 a, 16 b, 16 c sind die Absperrhähne 7 a, 7b, 7 c geöffnet, so daß die drei Ketten symmetrisch gespeist werden. Durch die Betätigung eines der Druckknopfschalter, z. B. des Schalters 16 b, wird die Erregung der den Hahn 7 b offen haltenden Spule unterbrochen, so daß dieser Hahn 7 b geschlossen und die zugehörige Steuerkette 1 b von der Arbeitsmittelquelle abgeschaltet wird. Von den beiden anderen Steuerketten bleibt die Kette la in Betrieb, wenn der Umschalter 17 die mit N bezeichnete Stellung einnimmt, während sich die andere Kette 1 c nur in Bereitschaft befindet.The connections and connections of the switches are shown in FIG. 3 emerges. In the reproduced position of the push button switch 16 a, 16 b, c 16, the shut-off valves 7a, 7b, c 7 open, so that the three chains are fed symmetrically. By operating one of the push button switches, e.g. B. the switch 16 b, the excitation of the valve 7 b holding open coil is interrupted, so that this valve 7 b is closed and the associated control chain 1 b is switched off from the source of working fluid. Of the other two control chains, the chain la remains in operation when the switch 17 assumes the position indicated by N, while the other chain 1c is only in readiness.

Die Schaltmöglichkeiten sind durch das Verbindungsschema vorbestimmt; da jedoch die Ketten symmetrisch sind, entsteht hierdurch keine Betriebsschwierigkeit. Diese vorbestimmten Schaltmöglichkeiten sind für das beschriebene Beispiel in der nachstehenden Tabelle veranschaulicht, welche die Folgen des Betätigens des einer gestörten Kette zugeordneten Druckknopfschalter wiedergibt. Falls die nach Abschaltung einer gestörten Kette weiter in Betrieb gehaltene Kette ebenfalls ausfallen sollte, kann die in Bereitschaft befindliche Kette durch Umlegen des Umschalters 17 in die mit S bezeichnete Stellung in Betrieb gesetzt werden.The switching options are predetermined by the connection scheme; however, since the chains are symmetrical, there is no operational difficulty. These predetermined switching options are for the example described in The table below illustrates the consequences of operating the one reproduces disturbed chain associated pushbutton switch. If The same applies to the chain that continues to operate after a faulty chain has been switched off should fail, the standby chain can be switched on by flipping the switch 17 are put into operation in the position marked S.

F i g. 4 zeigt die auf dem Instrumentenbrett angeordneten Schauzeichen 15a, 15b, 15c und die Druckknopfschalter 16a, 16b, 16c. Im normalen Betrieb sind .die drei Schauzeichen erloschen, und die hydraulischen Teile der drei Steuerketten werden gleichzeitig mit Arbeitsmittel gespeist.F i g. 4 shows the indicators 15a, 15b, 15c arranged on the instrument panel and the push-button switches 16a, 16b, 16c. During normal operation, the three indicators have gone out and the hydraulic parts of the three control chains are fed with working fluid at the same time.

Bei der Störung einer Kette, z. B. der Kette l a, kann die elektrische oder hydraulische Störung im ungünstigsten Fall eine anomale Drucksteigerung in dem zugehörigen Stellmotor 3 a hervorrufen. Da die beiden anderen Ketten betriebsfähig bleiben, ist die Resultierende der Wirkungen ihrer Stellmotoren größer als die Wirkung des Stellmotors 3a, dessen Höchstdruck durch die Ventile 4' und 4" begrenzt wird. Der Pilot behält daher die Steuerung in der Hand und spürt nichts. Das Schauzeichen 15a leuchtet jedoch auf, und der Pilot betätigt den Druckknopfschalter 16a, was jedoch nicht sofort zu erfolgen braucht.When a chain malfunctions, e.g. B. the chain la , the electrical or hydraulic malfunction can cause an abnormal pressure increase in the associated servomotor 3 a in the worst case. Since the other two chains remain operational, the resultant of the effects of their servomotors is greater than the effect of servomotor 3a, the maximum pressure of which is limited by valves 4 ' and 4 " . The pilot therefore retains control in his hand and does not feel anything However, indicator 15a lights up and the pilot actuates the pushbutton switch 16a, but this need not be done immediately.

Durch die als Beispiel aufgenommene Betätigung des Schalters 16a wird die hydraulische Speisung des zu der gestörten Kette gehörigen Stellmotors 3a, dessen Wirkung aufhört, sowie die des Stellmotors 3 c unterbrochen, der nur in Bereitschaft bleibt, während der Stellmotor 3 b in Betrieb gesetzt wird.The actuation of the switch 16a recorded as an example the hydraulic supply of the servomotor 3a belonging to the disturbed chain, its Effect ceases, as well as that of the servomotor 3 c interrupted, which is only on standby remains while the servomotor 3 b is put into operation.

Sollte dann eine etwaige zweite Störung in der in Betrieb befindlichen Kette 1 b auftreten, wird der Pilot hierauf durch das Aufleuchten des Schauzeichens 15b aufmerksam gemacht, worauf er sofort den Umschalter 17 umlegt, wodurch diese zweite gestörte Kette 1 b abgeschaltet und die in Bereitschaft befindliche dritte Kette 1c in Betrieb gesetzt wird.If then a possible second fault occur b in the in-service chain 1, the pilot is then made by the illumination of the flag indicator 15b carefully, after which he immediately flips the switch 17, whereby this second disturbed chain 1 is turned off b and located in readiness third chain 1c is put into operation.

Die Umschaltung kann auch selbsttätig durch Relais erfolgen, obwohl eine Umschaltung von Hand den Vorteil bietet, den Zustand der Steuerung dem Piloten besser zur Kenntnis zu bringen.The switchover can also be done automatically by relays, although switching by hand offers the advantage of changing the status of the controls to the pilot better to bring to the notice.

Claims

Claims: 1. Safety device for the servo control system of an aircraft, which has three control chains which are separately fed with working media, the output stages of which act on a control surface via a common mechanical connection and the supply of which is controlled by means of separate valves, characterized by monitoring devices (11, 12, 13) , which monitor the even supply of the three control chains and provide a corresponding display in the event of a fault in one of the chains, furthermore by manually operated electrical switches (16a, 16 b, 16 c), which on the one hand, when a fault is displayed in one of the three control chains turn off the disturbed chain from its source of work equipment and on the other hand allow one of the two remaining chains in operation and the other to keep the other in readiness with disconnection from its source of work medium, and a manually operated electrical changeover switch (17) assigned to the electrical switches, which at a r Disturbance of the chain currently in operation is also permitted to switch off its source of work equipment and to put the chain that is on standby in operation in its place.

2. Device according to claim 1, characterized in that the monitoring devices consist of differential transformers (12) combined with the valves (2a, 2b, 2c) and throughput meters (11 a, 11 b, 11 c) which generate electrical output signals which are applied to a discriminator (14) which is connected to illuminated signs (15a, 15b, 15c) which are arranged in front of the pilot of the aircraft and which indicate any malfunction. References considered: British Patent No. 846,962.