DE1292007B

DE1292007B - UEberwachungseinrichtung in Luftfahrzeugen fuer den Steigflug und das Durchstartmanoever

Info

Publication number: DE1292007B
Application number: DES88323A
Authority: DE
Inventors: Palmer Russell Arthur; Bishop Roger Ivan; Kendall Eric Raymond
Original assignee: S Smith and Sons Ltd
Current assignee: S Smith and Sons Ltd
Priority date: 1962-11-20
Filing date: 1963-11-18
Publication date: 1969-04-03
Also published as: CH411588A; JPS536437B1; SE318121B; US3309923A; GB1032466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungseinrichtung in Luftfahrzeugen für den Steigflug und das Durchstartmanöver, wobei ein von der Längsbeschleunigung abhängiges Signal erzeugt wird.
Ein Luftfahrzeuginstrument zur Unterstützung des Piloten eines Luftfahrzeugs während der Boden-Rollphase eines Startmanövers, d. h. für die Periode des Starts vor dem Abheben, ist bekannt. Bei diesem bekannten Instrument ist eine visuelle Anzeige in Übereinstimmung mit einem Sicherheitsspielraum vorgesehen, der als eine Funktion der Vorwärtsbeschleunigung des Luftfahrzeuges errechnet wird. Diese visuelle Anzeige während der Boden-Rollphase bietet eine Hilfe für den Piloten bei der hohe Anforderungen stellenden Aufgabe, im Falle eines Triebwerksausfalles ein sicheres Startmanöver zu erzielen oder den Start abzubrechen.
Die durch das bekannte Instrument gelieferte Anzeige ist eine Hilfe während der Boden-Rollphase, jedoch nicht während der späteren Flugphasen im Übergangsbogen und im Steigflug. Zur Zeit kann sich der Pilot nur auf seine Luftgeschwindigkeit und die Lageanzeigen verlassen, die ihn bei der sehr anspruchsvollen Aufgabe der Erzielung eines annehmbaren Steigfluges unterstützen. Diese Aufgabe stellt wiederum gerade dann hohe Anforderungen, wenn ein Leistungsverlust der Triebwerke oder irgendein anderer Notzustand eintritt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine überwachunigseinrichtung der vorgenannten Gattung zu schaffen, die dazu verwendet werden kann, den Pilötdn füt die Erzielung eines annehmbaren. Flugweges während des Steigfluges oder des Durchstartmanövers zü unterstützen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Überwachungseinrichtung zusätzlich ein von der Nickgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs abhängiges Signal geliefert wird und daß eine Darstellung der Differenz zwischen dem von der Nickgeschwindigkeit abhängigen Signal und einer von der Längsbeschleunigung abhängigen Funk= tion erzeugt wird, wobei zumindest das Vorzeichen der Differenz angegeben wird.
Nach einer Weiterbildung ist die von der Längs= Beschleunigung abhängige Funktion das Produkt aus der Längsbeschleunigung und einer Konstanten.
Es ist festgestellt worden, daß eine annehmbare Flugbahn für den Steigflug dann erzielt wird; wenn die Gleichung ,; d 0/d t = K d V/d t (1) als Leitgesetz erfüllt wird, wobei O der Längsneigungswinkel des Luftfahrzeugs, V die Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs, K eine Konstante und t die Zeit ist, wobei d 0/d t und d V/d t das zeitliche Änderungsmaß des Längsneigungswinkels (Nickgeschwindigkeit) und die Längsbeschleunigung entlang der Flugbahn sind.
Die Gleichung ergibt eine zufriedenstellende Flugbahnt mit einer zufriedenstellenden Fluggeschwindigkeit, einem genügenden Spielraum für das überziehen und einem zufriedenstellenden Beschleunigungszuwachs normal zur Flugbahn, wenn z. B.. für ein bestimmtes Luftfahrzeug ein Wert von 0,0098 oder 0,0131 für die Konstante K verwendet wird, wobei die Größe d (?/d t in diesen Fällen in Grad pro Sekunde und die Beschleunigung d V/d t in m/see2 ausgedrückt sind. Bessre Ges§chwindigkeitexi und Geschwindigkeitsspieltäume werden auf Kosten niedrigerer Flugbahnen eher mit dem Wert 0,0098 als mit 0,0131 für die Konstante K erzielt. Ein geringerer Wert als 0,0098 für die Konstante K ergibt unter Bedingungen, bei denen ein Triebwerk ausgefallen ist, eine unzulässig niedrige Flugbahn, während ein höherer Wert als 0,0131 nicht genügend Geschwindigkeitsspielraum gewährt. Der annehmbare Bereich für die Konstante K wird für- jedes Luftfahrzeug gesondert ermittelt.
Ein Ausführungsbeispiel der Überwachungseinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
Gemäß der Zeichnung übermittelt ein Beschleunigungsmesser 10, der als Pendel ausgebildet sein kann, das für eine Winkelverlagerung um eine Achse parallel zur Längsneigungsachse des Luftfahrzeugs angebracht ist, ein elektrisches Signal, das in der Amplitude von der Längsbeschleunigung d V/d t des Luftfahrzeugs abhängig ist. Das vom Beschleunigungsmesser 10 gelieferte Signal stellt in Wirklichkeit den Wägt d Vld t -f- g sin 0 dar, wobei g sin O in diesem Falle die unerwünschte Gravitationskomponente ist, die zwangläufig vom Beschleunigungsmesser 10 mitgemessen wird. Die Gravitationskomponente für kleine Werte des Längsneigüngswinkels O ist annähernd gleich g O, und um diese ündtwünschtd Komponente zu beseitigen, wird ein den Wert g O darstellendes Signal von einem Längsneigungslagegeber (Lagekreisel) 12 abgeleitet und in einer Summiervorrichtung 14 mit dem Signal vom Beschleunigungsmesser 10 kombiniert.
Did Summiervorrichtung 14 leitet aus den vom Beschleunigungsmesser 10 und dem Lagekreisel 12 empfangenen Signalen ein Signal ab, dessen Amplitude die Längsbeschleunigung dV/dt darstellt und das im wesentlichen von der unerwünschten Gravitationskomponente g - sin O unabhängig ist. Dieses die Längsbeschleunigung d V/d t darstellende Signal wird einem Potentiometer 16 zugeführt, um von der beweglichen Anzapfung des Potentiometers 16 ein Signal abzuleiten, das die Funktion K - d Vld t darstellt, wobei der Wert der Konstanten K von der Einstellung der Anzapfung abhängig ist.
Die Überwachungseinrichtung weist außerdem einen Nickgeschwindigkeitskreise118 auf, der ein elektrisches Signal ableitet, das in der Amplitude die Änderungsgröße d 0/d t der Längsneigung darstellt. Dieses Signal und das von der Anzapfung des Potentiometers 16 abgeleitete Signal werden einer Subtrahiervorrichturig 20 zugeführt, um ein Signal abzuleiten, das in der Stärke und im Vorzeichen die Differenz K d Vld t- d 0/d t (2) darstellt. Das von der Subtrahiervorrichtung 20 abgeleitete Differenzsignal wird einer Anzeigevorrichtung 22 zugeführt, die die Größe und das Vorzeichen der Differenz (2) anzeigt.
Die Anzeigevorrichtung 22 kann ein Meßgerät mit Nullmarke in der Mitte von herkömmlicher Bauart sein. Die Anzeigevorrichtung kann insbesondere einen zylindrischen Bauteil aufweisen, der um seine Längsachse drehbar gelagert ist und ein koaxiales, optisch unterscheidungskräftiges schraubenförmiges Band trägt, wobei der Bauteil mittels einer Servoanlage mit einer Geschwindigkeit und in einem Drehsinn gedreht wird, die jeweils von der Stärke und dem Richtungssinn bzw. Vorzeichen des Differenzsignals abhängig sind, so daß das schraubenlinienförmige Band einen optischen Bewegungseffekt in einer Geschwindigkeit und in einem Richtungssinn, der abhängig von der Differenz (2) ist, liefert.
Wenn die Überwachungseinrichtung während des Steigfluges verwendet wird, steuert der Pilot die Nickgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs, mit der Absicht, den Wert der Differenz (2), wie diese von der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt wird, auf Null zu halten. Auf diese Weise wird das Leitgesetz von Gleichung (1) erfüllt und eine zufriedenstellende Flugbahn für den Steigflug erzielt.

Claims

Patentansprüche: 1. Überwachungseinrichtung in Luftfahrzeugen für den Steigflug und das Durchstartmanöver, wobei ein von der Längsbeschleunigung abhängiges Signal erzeugt wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß von der Überwachungseinrichtung zusätzlich ein von der Nickgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs abhängiges Signal geliefert wird und daß eine Darstellung der Differenz zwischen dem von der Nickgeschwindigkeit abhängigen Signal und einer von der Längsbeschleunigung abhängigen Funktion erzeugt wird, wobei zumindest das Vorzeichen dieser Differenz angegeben wird.
2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Längsbeschleunigung abhängige Funktion das Produkt aus der Längsbeschleunigung und einer Konstanten ist.