DE1406448C - Control device for stabilizing the flight position of a helicopter - Google Patents

Control device for stabilizing the flight position of a helicopter

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DE1406448C
DE1406448C DE1406448C DE 1406448 C DE1406448 C DE 1406448C DE 1406448 C DE1406448 C DE 1406448C
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Andrew Alfonso Long Beach; Ehlers Harold Ludlow Whittier; Rogers Ronald Otis La Mirada; Calif. Frank (V.StA.)
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North American Aviation Corp
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North American Aviation Corp
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Description

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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur dung ist ein doppeltwirkender Begrenzer, am einStabilisierung der Fluglage eines Hubschraubers, die fachsten eine Doppelanoden-Zenerdiode, vorgesehen, einen zwischen dem Handsteuerhebel und dem Rotor- welcher bzw. welche dem Kondensator eines in der Stellglied eingefügten Stellmotor steuert und einen Voreil-Nacheil-Schaltung enthaltenen, integrierenden Geschwindigkeitskreisel enthält, der ein der Dreh- 5 7?C-Gliedes parallel geschaltet ist. Die Voreilgeschwindigkeit des Hubschraubers um eine Haupt- Nacheil-Schaltung weist zwischen Eingang und Ausachse proportionales Signal erzeugt, das in einer gang zweckmäßigerweise zwei parallele Schaltungs-Voreil-Nacheil-Schaltung in zwei Signalkomponenten zweige für die beiden Signalkomponenten auf, derenThe invention relates to a control device for a double-acting limiter, on a stabilization the attitude of a helicopter, the most often a double anode zener diode, provided, one between the hand control lever and the rotor which or which the condenser one in the Actuator inserted servomotor controls and a lead-lag circuit included, integrating Contains speed gyro, which is connected in parallel to one of the rotating 5 7? C-link. The leading speed of the helicopter by a main lag circuit points between input and output axis Proportional signal generated, which expediently two parallel circuit lead-lag circuit in a gear branches into two signal components for the two signal components whose

aufgespalten wird, von denen die eine der anderen ersterer einen ersten Arbeitswiderstand und derenis split, of which one of the other the former a first work resistance and their

nacheilt und die beide über einen Verstärker dem i° zweiter in Reihe einen Gleichspannungsverstärker,lags behind and both of them via an amplifier to the i ° second in series a DC voltage amplifier,

Stellmotor aufgeschaltet werden. den Widerstand des integrierenden /?C-Gliedes undServomotor can be switched on. the resistance of the integrating /? C-element and

Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der fran- einen zweiten Arbeitswiderstand enthält,
zösischen Patentschrift 1 234 939 bekannt. Zur Be- Zur Erzielung einer optimalen Stabilisierwirkung einflussung der Fluglage wirkt der Stellmotor bei- bei der erfindungsgemäßen Begrenzung der nachspielsweise über eine Taumelscheibe auf die jeweilige 15 eilenden Signalkomponente hat es sich als zweck-Stellung der Rotorblätter des Hauptrotors des Hub- mäßig herausgestellt, die Zeitkonstante des inteschraubers ein. Die Anordnung ist dabei so getroffen, grierenden ÄC-Gliedes und den Verstärkungsfaktor daß sich die Wirkung der Regeleinrichtung der Wir- des Gleichspannungsverstärkers derart zu wählen, kung der Handsteuerung des Hubschraubers additiv daß die Nacheilungszeitkonstante der Voreil-Nacheilüberlagert, damit dessen Fluglage unabhängig von 20 Schaltung wenigstens 10 Sekunden beträgt und minder Regeleinrichtung stets auch von Hand beeinflußt destens um den Faktor 6 größer als die Voreilungswerden kann. Durch die Voreil-Nacheil-Schaltung in zeitkonstante ist.
Such a control device is made up of a second working resistor,
French patent 1 234 939 known. In order to achieve an optimal stabilizing effect on the flight position, the servomotor works in the inventive limitation of the signal component running at the same time via a swash plate on the respective 15-speeding signal component, the time constant has been found to be the appropriate position of the rotor blades of the main rotor of the lift of the inteschraubers. The arrangement is made in such a way that the grading AC element and the gain factor are selected so that the effect of the control device of the DC voltage amplifier can be selected in such a way that the manual control of the helicopter is additive that the lag time constant is superimposed on the lead-lag, so that its attitude is independent of the circuit is at least 10 seconds and less control device is always influenced by hand at least by a factor of 6 greater than the lead can be. Due to the lead-lag circuit in is time constant.

der Regeleinrichtung ist sichergestellt, daß diese die Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema-the control device ensures that this

an sich unstabile Fluglage des Hubschraubers gleich- tischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näherper se unstable flight position of the helicopter similar drawings to exemplary embodiments

mäßig gut sowohl gegenüber kurzzeitigen, höher- 25 erläutert.moderately good compared to short-term, higher- 25 explained.

frequenten als auch länger anhaltenden, nieder- F i g. 1 und 2 zeigen graphisch jeweils den Wurzelfrequenten Störeinflüssen stabilisiert. Dies hat an- locus der Längsbewegungsgleichungen eines als Beidererseits den Nachteil zur Folge, daß nach einer spiel gewählten drehungsstabilisierten Hubschraubers länger andauernden, im Rahmen eines normalen der erwähnten Art beim Vorwärtsflug und lassen die Flugmanövers gewollt herbeigeführten Fluglage- 3° Wirkungen einer erhöhten Verstärkung bei der Voränderung, auf die die bekannte Regeleinrichtung wärtsschleife für den Fall erkennen, daß die Erfinnatürlich ebenfalls mit einem Regeleingriff reagiert, dung nicht angewendet wird;frequent as well as longer-lasting, low- F i g. 1 and 2 graphically show the root frequencies, respectively Stabilized interference. This has an- locus of the equations of longitudinal motion one as both sides the disadvantage that after a game selected rotation-stabilized helicopter longer lasting, in the context of a normal of the kind mentioned in forward flight and let the Flight maneuvers intentionally brought about flight attitude - 3 ° effects of increased amplification during the pre-change, to recognize the known control device downward loop in the event that the result is natural also reacts with a rule intervention, which is not applied;

eine relativ lange Zeit vergeht, bis dieser an sich un- F i g. 3 veranschaulicht graphisch den Wurzellocusa relatively long time elapses before this in itself is un- F i g. 3 graphically illustrates the root locus

gewollte Regeleingriff wieder abgeklungen ist. Außer- bei niedrigen Frequenzen für die Längsbewegungs-intended control intervention has subsided again. Except for low frequencies for the longitudinal movement

dem kann es bei solchen Flugmanövern sogar vor- 35 gleichungen eines als Beispiel gewählten Hubschrau-In such flight maneuvers it can even be preceded by a helicopter chosen as an example.

kommen, daß der Stellmotor bis an eine Grenze bers der beschriebenen Art während des Vorwärts-come that the servomotor up to a limit above the type described during the forward

seines Stellbereiches gesteuert und dadurch die Regel- fluges und läßt die Wirkung der erfindungsgemäßenits control range and thereby the control flight and leaves the effect of the invention

einrichtung vollkommen wirkungslos wird. kompensierten Stabilisierung der Fluglage erkennen;facility becomes completely ineffective. recognize compensated stabilization of the flight attitude;

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu- Fig. 4 zeigt eine Ausbildungsform einer erfindungs-Accordingly, the object of the invention is to- Fig. 4 shows an embodiment of an invention

grunde, die bekannte Regeleinrichtung mit einfachen 40 gemäßen Zweiachsen-Flugstabilisierungseinrichtungbasic, the well-known control device with simple 40 according to two-axis flight stabilization device

Mitteln so weiterzubilden, daß die Regeleinrichtung für einen Hubschrauber;To develop means so that the control device for a helicopter;

auch nach länger andauernden Flugmanövern ihre Fig. 5 veranschaulicht eine bevorzugte Ausbilnormale Wirkung sehr schnell wieder aufnimmt und dungsform einer erfindungsgemäßen Dreiachseneine vollkommene Wirkungslosigkeit der Regel- Steuereinrichtung für die Fluglage eines Hubeinrichtung mit Sicherheit vermieden ist. 45 schraubers.FIG. 5 illustrates a preferred training standard even after long flight maneuvers Effect resumes very quickly and forms a three-axis line according to the invention Complete ineffectiveness of the regulating control device for the flight position of a lifting device is certainly avoided. 45 screwdriver.

Ausgehend von einer Regeleinrichtung der ein- In allen Figuren sind ähnliche Teile jeweils mit gangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungs- gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
gemäß dadurch gelöst, daß die nacheilende Signal- Die dynamische Flug'agestabilität eines Hubkomponente mittels eines Begrenzers auf einen un- schraubers, bei dem den Steuerorganen Rückkoppgefähr dem halben Stel'bereich des Stellmotors ent- 50 lungssignale entsprechend der Geschwindigkeit der sprechenden Wert begrenzt wird. Änderungen der Fluglage zugeführt werden, läßt sich
In all figures, similar parts are each given the type mentioned above, this task is denoted by reference numbers that are identical to the invention,
is solved in that the trailing signal The dynamic flight stability of a lifting component is limited by means of a limiter to a screwdriver in which the control organs feedback approximately half the range of the servomotor 50 according to the speed of the speaking value. Changes in attitude can be fed

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird als Funktion des Verstärkungsgrades der Steuerdurch die Begrenzung der nacheilenden Signalkompo- organe unter Anwendung von Verfahren zur Ananente einerseits erreicht, daß die Energieaufnahme Ivse von Servoeinrichtungen untersuchen. Zu diesen des die Nacheilung bewirkenden Speichers und damit 55 Verfahren gehört auch das Wurzelortsverfahren, das auch die zur Abgabe der aufgenommenen Energie z. B. in dem Werk »Control System Dynamics«, erforderliche Zeit auf einen annehmbaren Wert be- McGraw-Hill (1954), beschrieben ist. Dieses Verschränkt ist, so daß die Regeleinrichtung auch nach fahren liefert Mittel zum Untersuchen der Pole der länger andauernden Flugmanövcrh relativ schnell charakteristischen G'eichung, z. B. der Nennerihrc normale Stabilisierwirkung wieder erreicht. 6° wurzeln, einer für eine geschlossene Schleife gelten-Außerdem ist erreicht, daß das Stellglied bei lange den Übertragungsfunktion. Somit kann man die andauernden Fluglagcändcrungen durch die nach- Variation dieser Wurzeln für eine gegebene Übereilende Si>!nalkom.ponente nicht bis an die Grenze tragungsfunktion bei offener Schleife als Funktion seines .Stellbereiches gesteuert und daher stets noch der Verstärkung der offenen Schleife untersuchen, durch die unverzögerte Signalkomponente zur Korn- 65 Mit anderen Worten, für einen gegebenen Satz von pensation kurzfristiger Fluglageänderungcn beein- Polen und Nullpunkten bei einer offenen Schleife flußt werden kann. kann man die Art und Weise der Wanderung derIn the regulating device according to the invention, as a function of the degree of gain of the control, by limiting the trailing signal components using methods for ananente, on the one hand it is achieved that the energy consumption Ivse of servo devices is examined. To these of the lagging-effecting memory and thus 55 processes also includes the root location process, which is also responsible for the delivery of the absorbed energy z. B. in the work "Control System Dynamics", required time to an acceptable value is described by McGraw-Hill (1954). This is entangled, so that the control device also provides means for examining the poles of the long-lasting flight maneuvers relatively quickly characteristic calibration, e.g. B. the denominator has normal stabilizing effect again. 6 ° roots, one applies to a closed loop - In addition, it is achieved that the actuator for long the transfer function. Thus, one cannot control the constant changes in flight attitude through the variation of these roots for a given rushing component component up to the limit of the load-bearing function with an open loop as a function of its control range and therefore always examine the gain of the open loop In other words, for a given set of compensation short-term changes in flight attitude, the instantaneous signal component can be influenced by poles and zero points in an open loop. one can see the way of the hike

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfin- Pole der geschlossenen Schleifen von den Polen derIn a preferred embodiment of the invention, the poles of the closed loops from the poles of the

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offenen Schleifen zu den Nullpunkten der offenen In F i g. 2 erkennt man ein Diagramm des gco-Schleifen beobachten. Ein Wurzelortsdiagramm für metrischen Ortes der Wurzeln für das niederf rec|iiente die hochfrequenten Kippbewegungen eines geschwin- Verhalten der für eine geschlossene Schleife geltendigkeitsstabilisierten Hubschraubers ist in F i g. 1 für den Kippbewegungsgleichungcn für den a's Beispiel einen repräsentativen Flugzustand wiedergegeben. 5 gewählten kippgeschwindigkeitsstabilisiertcn Hub-Man erkennt in Fig. 1 ein Diagramm des Orts schrauber nach Fig. 1. Die für eine offene Schleife der Wurzeln für die hohen Frequenzen entsprechen- geltenden niederfrequenten Wurzeln sind im Urden Werte der bei geschlossener Schleife geltenden Sprungspunkt bei 21 als Doppelkreis wiedergegeben, Gleichungen für die Kippbewegung bei einem be- und es sind zwei komplexe konjugierte Pole 22 und 23 züg'ich der Kippgeschwindigkeit stabilisierten Hub- io mit negativer Dämpfung eingetragen. Die komplexe schrauber bekannter Bauart mit nur einem Haupt- Konjugation wird durch die Tatsache angezeigt, daß rotor als Funktion der Verstärkung der Vorwärts- die beiden Werte oberhalb und unterhalb der Achse schleife. Die Nullpunkte oder Zähler des Systems mit für reale Werte liegen, während die negative Dümpoffener Schleife sind mit Q bezeichnet, .während die fungscharakteristik durch die Lage der beiden Werte Pole oder Nennerwurzeln mit X bezeichnet sind. In 15 in der rechten Halbebene, d. h. auf der rechten Seite die in F i g. 1 dargestellten Pole sind die dynamischen des Ursprungspunktes und der Achse der imagi-Werte, d. h. die Wurzeln 8 und 9, eines repräsen- nären Werte, angezeigt wird. Die beiden Zweige 24 tativen Betätigungssystems eingeschlossen, mittels und 25 des Niederfrequenzorts der für eine geschlosdessen eine Annäherung als kritisch gedämpftes dy- sene Schleife geltenden Pole oder Nennerwurzcln namisches Element zweiter Ordnung erzielt wird, 20 gehen gemäß F i g. 2 von den für die offene Schleife dessen Eigenfrequenz etwa 14 rad/sec beträgt oder geltenden Polen aus und wandern in Richtung auf darüber liegt. Bei den übrigen dargestellten Wurzeln den für die offene Schleife geltenden doppelten Nullhandelt es sich um die Wurzeln der Bewegungsglei- punkt21, wenn der Verstärkungsgrad des Systems chungen für die als Beispiel gewählte Flugzeugzelle. erhöht wird. Es sei jedoch bemerkt, daß die Wir-Man erkennt, daß die Zweige 10 und 11 des Orts, 25 kung einer Erhöhung des Verstärkungsgrades nur die von den beiden Polen 8 und 9 nahe —14 rad/sec darin besteht, daß die Größe dieser Wurzeln herabausgehen, im negativ Unendlichen enden (durch den gesetzt wird, d. h., daß sich die Eigenfrequenz des Zweig 12 bezeichnet) und daß ein Nullpunkt 13 für Schwingungsverha'tens verringert, während jedoch eine offene Schleife in der linken Halbebene des die Dämpfung nicht wesentlich beeinflußt wird. Wurzelortsdiagramms, d. h. auf der linken Seite des 30 Wegen der Obergrenzen für den Verstärkungsgrad, Ursprungspunktes, liegt. Da die Zweige 10 und 11 die sich gemäß F i g. 1 für hohe Frequenzen erpeben, für alle Werte des Verstärkungsgrades in der linken ist ferner das Ausmaß, in welchem man das nieder-Halbebene liegen und eine verhältnismäßig gute frequente Schwingen durch eine Erhöhung des VerDämpfung sogar für den Zustand zeigen, für den der Stärkungsgrades des Systems verringern kann, ebenam geringsten gedämpfte Verstärkungsgrad gilt, wie 35 falls eingeschränkt. Daher repräsentiert das mit gees durch die geringe Neigung der Tangente 14 an- schlossener Schleife arbeitende geschwindigkeitsgezeigt wird, welche vom Ursprungspunkte aus zu stabilisierte Hubschraubersystem nach F i g. 1 und 2 dem geometrischen Ort verläuft, spielen diese Zweige ohne Anwendung der Erfindung ein System, das ein bezüglich des Stabilitätsproblems keine Rolle. schlechtes dynamisches Ansprechen zeigt und bsi Jedoch zeigen die Zweige 15 und 16, die von den 40 dem ein geübter Flugzeugführer erhebliche Bemühunverbleibenden Polen 18 und 19 der Hubschrauber- gen aufwenden muß, um den Hubschrauber längs Übertragungsfunktion ausgehen, bei zunehmender seiner Flugbahn ausreichend zu stabilisieren. Verstärkung ein Schwingungsverha'ten, wie es durch Es hat sich nunmehr gezeigt, daß sich die Flugdie Divergenz der Zweige 15 und 16 gegenüber der lagestabiüsierung eines Hubschraubers mit nur einem Achse der realen Werte, d. h. durch die Bewegung 45 Hauptrotor erheblich verbessern läßt, wenn man geunterhalb und oberhalb der Ordinate, angezeigt wird. maß F i g. 3 mit dem Geschwindigkeitsstabilisierungs-Wenn der Verstärkungsgrad K von 0,1 auf 0,4 erhöht Rückkopplungssignal eine Nacheilungs-Voreilungswird, zeigt es sich tatsächlich, daß die Frequenz oder Signalformung kombiniert.open loops to the zero points of the open In F i g. 2 you can see a diagram of the gco loops. A root location diagram for the metric location of the roots for the low-frequency tilting movements of a speed behavior of the helicopter stabilized for a closed loop is shown in FIG. 1 shows a representative flight condition for the tilting motion equations for the example. 1 shows a diagram of the local screwdriver according to FIG Double circle reproduced, equations for the tilting movement with a loading and two complex conjugate poles 22 and 23 are entered along with the tilting speed stabilized stroke with negative damping. The complex screwdriver of known design with only one main conjugation is indicated by the fact that the rotor loops the two values above and below the axis as a function of the gain of the forwards. The zero points or numerators of the system lie with for real values, while the negative damp open loop are denoted by Q, while the function characteristics are denoted by the position of the two values, poles or denominator roots, by X. In FIG. 15 in the right half-plane, that is to say on the right side the one in FIG. 1 are the dynamic poles of the point of origin and the axis of the imagi-values, ie the roots 8 and 9, a representative value, is displayed. The two branches 24, including the native actuation system, by means of and 25 of the low-frequency location which is achieved for an approximation of a critically damped dy- sene loop that is considered to be a closed pole or denominator root of the second order, 20 go according to FIG. 2 of the poles that are valid for the open loop whose natural frequency is about 14 rad / sec or that are applicable and migrate in the direction of above. The remaining roots shown, the double zero applicable to the open loop, are the roots of the movement glide point21 if the degree of gain of the system corresponds to the airframe chosen as an example. is increased. It should be noted, however, that the we-one recognizes that the branches 10 and 11 of the place, 25 k with an increase in the degree of gain only that of the two poles 8 and 9 close to -14 rad / sec consists in the size of these roots go down, end in negative infinity (through which is set, ie that the natural frequency of branch 12 is designated) and that a zero point 13 for Schwingungsverha'tens is reduced, while an open loop in the left half-plane of the damping is not significantly influenced . Root location diagram, ie on the left side of the 30 path of the upper limits for the degree of reinforcement, the origin point. Since the branches 10 and 11 are located according to FIG. 1 for high frequencies, for all values of the degree of amplification in the left is also the extent to which the lower half-plane lies and a relatively good frequency oscillation through an increase in the attenuation even for the state for which the degree of amplification of the system shows The lowest damped gain also applies, as in 35 if restricted. Therefore, the speed shown operating with gees through the slight inclination of the tangent 14 connected loop, which is to be stabilized from the point of origin from the helicopter system according to FIG. 1 and 2, these branches play a system without application of the invention which is irrelevant with regard to the stability problem. poor dynamic response shows and bsi However, branches 15 and 16 show that of the 40 poles 18 and 19 of the helicopters, which a skilled pilot needs considerable effort, in order to start the helicopter along the transmission function, stabilize it sufficiently as its flight path increases. It has now been shown that the flight, the divergence of the branches 15 and 16 compared to the position stabilization of a helicopter with only one axis of the real values, that is to say by the movement 45 of the main rotor, can be considerably improved if one below and above the ordinate. measure F i g. 3 with the speed stabilization-When the gain K is increased from 0.1 to 0.4 feedback signal becomes a lagging lead, it actually turns out that the frequency or signal shaping combines.

die Größe des schwingenden V/urzelpaars zunimmt, F i g. 3 zeigt ein Wurzelortsdiagramm des niederwährend die Dämpfung zurückgeht, wobei das 5° frequenten Schwingunesverhaltens des als Beispiel Wertepaar unstabil wird, d. h. bei einer Frequenz gewählten Systems nach F i g. 2. Zu dem doppelten von etwa 8 rad/sec in die fechte Halbebene übergeht. Nullwert 21 und den Polen 22 und 23 nach F i g. 2 Außerdem erkennt man, daß sich der unstabile Be- ist ein Pol 26 bei 0,10 rad/sec entsprechend einer reich oberhalb dieses Wertes von 8 rad/sec ver- Nacheilungszeitkonstante von 10 Sekunden hinzugrößert, wodurch ein Frequenzbereich repräsentiert 55 gefügt worden, und außerdem wurde ein Nullpunkt wird, der ein gutes Stück jenseits des Bereichs von 0 27 bei 0,6 rad/sec hinzugefügt, wobei die Wurzeln 26 bis 3 rad/sec liegt, innerhalb dessen ein Flugzeug- und 27 das niederfrequente Nacheilungs-Voreilungsführer einem unstabilen Verhalten gewachsen ist. Da- Signal repräsentieren. Da die Formung der Signale her ist ein maximaler Verstärkungsgrad K von etwa bei niedrigen Frequenzen erfolgt, d. h. völlig inner-0,1 vorzuziehen, um die Frequenz der leicht gedämpf- 60 halb der Fläche 17 in Fig. 1, bewirkt der kombiten Schwingung der Zweige 15 und 16 auf eine Fre- nierte Effekt der Wurzeln 25 und 26 keine Änderung quenz innerhalb der Grenze von 3 rad'see zu begren- des hochfrequenten Verhaltens der geschlossenen zen und eine brauchbare Dämpfung zu gewährleisten. Schleife nach Fig. 1, sondern es erfolgt bei dieser Die langperiodigen oder niederfrequenten Wurzeln hohen Frequenz eine gegenseitige Auslöschung, der Gleichungen für die Kippbewegungen des Hub- 65 Somit zeigt Fig. 1 das hochfrequente Verhalten, das schraubers liegen in Fig. 1 innerhalb der Fläche 17 den niederfrequenten Verhaltensweisen nach Fig. 2 und sind in F i g. 2 deutlicher zu erkennen, da F i g. 2 und 3 zugeordnet ist. in größerem Maßstabe gezeichnet ist. Die Addition der Wurzeln 26 und 27 hat eine dop-the size of the vibrating root pair increases, FIG. 3 shows a root position diagram of the low while the damping decreases, the 5 ° frequency oscillation behavior of the value pair as an example becoming unstable, ie with a frequency selected system according to FIG. 2. Transitions into the fenced half-plane at double the rate of about 8 rad / sec. Zero value 21 and the poles 22 and 23 according to FIG. 2 In addition, it can be seen that the unstable load is a pole 26 at 0.10 rad / sec corresponding to a range above this value of 8 rad / sec. A lag time constant of 10 seconds has been added, which represents a frequency range 55, and also, a zero has been added well beyond the 0 27 range at 0.6 rad / sec, with roots 26 to 3 rad / sec, within which an aircraft leader and 27 the low frequency lag leader is an unstable one Behavior has grown. Da- represent signal. Since the signals are formed, a maximum gain K of approximately low frequencies takes place, ie completely within 0.1 to be preferred to the frequency of the slightly damped half of the area 17 in FIG. 1, causes the combined oscillation of the branches 15 and 16 on a freed effect of the roots 25 and 26 no change frequency within the limit of 3 rad'see to be limited high-frequency behavior of the closed zen and to ensure a usable damping. The long-period or low-frequency roots of high frequency are mutually canceled out, the equations for the tilting movements of the lift 17 the low-frequency behavior according to FIG. 2 and are shown in FIG. 2 can be seen more clearly, since F i g. 2 and 3 is assigned. is drawn to a larger scale. The addition of roots 26 and 27 has a double

peile Wirkung. Erstens werden die negativ gedämpften Nicdcrfrec|iienz7-wcigc 23 und 24 nach F i g. 2 in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise durch die Zweige 24 und 25' so geändert, daß sic ein Schwingungsverhalten mit verbesserter negativer Dämpfung bei Verstärkungsgraden von über 0,0313 zeigen, wobei die maximale Dämpfung im Verstärkungsbcreich von 0.112</C<().288 auftritt. Dieser Verstärkungsbereich liegt innerhalb des Verstärkungsbereichs 0.1 <iK<iOA, wie er auf den Hochfrequenzzweigen 15 und 16 von Fig. 1 dargestellt ist, so daß er daher einen optimalen Verstärkungsgrad repräsentiert, der sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Frequenzen ein gutes Ansprechen gewährleistet.bearing effect. Firstly, the negatively attenuated filter frequencies 23 and 24 are shown in FIG. 2 in the from FIG. 3 changed by the branches 24 and 25 'in such a way that they show an oscillation behavior with improved negative damping at degrees of amplification of over 0.0313, the maximum damping occurring in the amplification range of 0.112 </ C <() .288. This gain range lies within the gain range 0.1 <iK <iOA, as shown on the high-frequency branches 15 and 16 of FIG. 1, so that it therefore represents an optimal gain which ensures good response at both high and low frequencies.

Die zweite Wirkung der Addition der Wurzeln 26 und 27 in Fig. 3 besteht darin, daß sich ein Zweig 27 ergibt, der vom Pol 25 ausgeht und im Nullpunkt 26 endet. Wegen des geringen Abstandes zwischen dem Nullpunkt 26 und dem Pol 25 wirken diese Wurzeln im wesentlichen kompensatorisch oder selbsllöschend, woraus sich ihre mangelnde Wirkung auf das hochfrequente Verhalten nach Fig. 1 erklärt.The second effect of adding roots 26 and 27 in Fig. 3 is to create a branch 27 results, which starts at pole 25 and ends at zero point 26. Because of the small distance between the zero point 26 and the pole 25, these roots have a substantially compensatory or compensatory effect self-extinguishing, which explains their lack of effect on the high-frequency behavior according to FIG. 1.

Eine Untersuchung der Dynamik zahlreicher verfügbarer Hubschrauber bekannter Konstruktion mit nur einem Hauptrotor hat gezeigt, daß man eine Fluglage - Anderungsgeschwindigkeits - Stabilisierung unter Verwendung einer Nacheilungszeitkonstante von mindestens 10 Sekunden und einer Voreilungszeitkonstante mit nicht mehr als einem Sechstel der Grüße der Voreilungszeitkonstante für die Stabilisierung um die Queracnse oder die Längsachse benötigt, wenn die Vorteile einer verbesserten Steuerbarkeit und einer Verringerung der Ermüdung des Flugzeugführers erzielt werden sollen.An examination of the dynamics of numerous available helicopters of known design having only one main rotor has shown that one can achieve attitude - rate of change - stabilization using a lag time constant of at least 10 seconds and a lead time constant with no more than one sixth of the size of the lead time constant for the stabilization around the transverse axis or the longitudinal axis is required if the advantages of an improved Controllability and a reduction in pilot fatigue are to be achieved.

Eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Stabilisierungscinrichtung für Hubschrauber ist in Fi g. 4 dargestellt.One embodiment of a stabilization device according to the invention for helicopters is shown in FIG Fi g. 4 shown.

In F i g. 4 erkennt man eine Ausbildungsform einer Zweiachsen-Flugstabilisierungseinrichtung für Hubschrauber. Hierbei sind ein Kippstellmotor 30 und ein Rollstellmotor 31 vorgesehen, die in der mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise in einer mechanischen Reihensclialtungsverbindung zwischen der mit der Hand zu betätigenden Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung und dem Kippeingang bzw. dem Rolleingang der Steuereinrichtungen 33 für die zyklische Steuerung der Taumelscheibe eines Hubschraubers mit nur einem Hauptrotor angeordnet sind. Der Einfluß des maximalen Bereichs der bei diesen Stellmotoren verfügbaren Vcrstellbewegungen wird so gewählt, daß er erheblich kleiner ist als der volle Einfluß sowohl der Steuereinrichtungen für die Taumelscheibe als auch der Steuersäule für die zyklische Betätigung (an den Steuereinrichtungen für die Taumelscheibe gemessen); auf die Gründe hierfür wird im folgenden näher eingegangen.In Fig. 4 shows an embodiment of a two-axis flight stabilization device for helicopters. Here, a tilt actuator 30 and a roll actuator 31 are provided, which are shown in the dashed line Lines indicated in a mechanical series connection between the manually operated control column 32 for the cyclical control and the tilting input or the Roller input of the control devices 33 for the cyclical control of the swash plate of a helicopter are arranged with only one main rotor. The influence of the maximum range of at Adjusting movements available to these servomotors is chosen so that it is considerably smaller than that full influence of both the control devices for the swash plate and the control column for the cyclic Actuation (measured on the control devices for the swash plate); on the reasons for this is discussed in more detail below.

Ferner umfaßt die Einrichtung eine erste Quelle 34 und eine zweite Quelle 35 für Geschwindigkeitssignale, welche die Kippgeschwindigkeit bzw. die Rollgeschwindigkeit des Hubschraubers anzeigen. Bei diesen Signalquellen kann es sich z. B. um einen ersten und einen zweiten Geschwindigkeitskreisel von bekannter Konstruktion handeln, die gegenüber dem Fahrzeug so orientiert sind, daß sie Winkelgeschwindigkeilssignalc liefern, durch welche die Kippgeschwindigkeit bzw. die Rollgeschwindigkeit des Fahrzeugs angezeigt wird.The device further comprises a first source 34 and a second source 35 of speed signals indicative of the tilt speed and the Show the helicopter's roll speed. These signal sources can be, for. B. to one first and second speed gyros of known construction, which are opposite to the Vehicle are oriented so that they angular velocity wedge signalc supply, by means of which the tipping speed or the rolling speed of the vehicle is displayed.

Die elektrischen Aiisgangssignale der Kippgeschwindigkeitssignalquelle 34 und der RoIlgeschwindigkeitssignalquelle 35 werden dem Kippstellmotor 30 bzw. dem Rollstellmotor 31 zugeführt. Ein Nacheilungs-Voreilungs-Netzwcrk 36 ist zwisehen dem elektrischen Eingang jedes Stellmotors 30 und 31 und den zugehörigen Winkelgeschwindigkeitskreiseln 34 bzw. 35 angeordnet; jedes dieser Netzwerke hat eine Nacheilungszeitkonstante von mindestens 10 Sekunden und eine Voreilungszeitkonstante, deren Größe nicht mehr als ein Sechstel der Nacheilungszeitkonstante ausmacht, damit die Fluglagenstabilisierung des Fahrzeugs erheblich vergrößert werden kann, wodurch sich das Steuerungsverhalten verbessert und die Ermüdung des Flugzeugführers verringert wird. Jedes Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerk kann z. B. eine Eingangsklemme 37 umfassen, ferner eine Ausgangsklemme 38 und eine gemeinsame Eingangs-Ausgangs-Klemme bzw. einen Erdanschluß, wobei gemäß F i g. 4 Schaltungsverbindüngen vorgesehen sind, die Mittel umfassen, um ein erstes Signal und ein zweites Signal zu addieren, welches eine verstärkte und zeitlich verzögerte Version des ersten Signals darstellt. Weiterhin ist ein Summierungsnetzwerk vorgesehen, das mindestens einen ersten Summterungswiderstand 39 und einen zweiten Summierungswiderstand 40 umfaßt; bei jedem dieser Widerstände ist eine der Klemmen gemeinsam mit der Ausgangsklemme 38 des Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerks verbunden, während die andere Klemme des ersten Widerstandes 39 an die Eingangsklemme 37 des Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerks angeschlossen ist. Ferner ist ein Gleichstromverstärker 41 vorgesehen, dessen Eingang mit der Eingangsklemme 37 des Netzwerks 36 verbunden ist, wobei ein Reihenwiderstand 42 den Ausgang des Verstärkers 41 mit der anderen Klemme des zweiten Summierungswiderstandes 40 verbindet und wobei ein Nebenschlußkondensator 43 zwischen der anderen Klemme des zweiten Summierungswiderstandes 40 und der gemeinsamen Erdungsklemme des Netzwerks angeschlossen ist.The electrical output signals of the tilt rate signal source 34 and the roll speed signal source 35 are the tilt actuator 30 or the roll servomotor 31 is supplied. A lag-lead network 36 is between the electrical input of each servomotor 30 and 31 and the associated angular velocity gyroscopes 34 and 35 respectively arranged; each of these networks has a lag time constant of at least 10 seconds and a lead time constant, the size of which is no more than one sixth of the Delay time constant so that the attitude stabilization of the vehicle increases significantly can be, whereby the control behavior improves and the pilot's fatigue is decreased. Each lag-lead network may e.g. B. an input terminal 37 further comprise an output terminal 38 and a common input-output terminal or a Earth connection, wherein according to FIG. 4 circuit connections are provided which comprise means to a add the first signal and a second signal, which is an amplified and time-delayed version of the first signal. Furthermore, a summation network is provided that at least a first summing resistor 39 and a second summing resistor 40; at each of these resistors is one of the terminals in common with the output terminal 38 of the lag-lead network connected, while the other terminal of the first resistor 39 to the input terminal 37 of the lag-lead network connected. Furthermore, a DC amplifier 41 is provided, the input of which with the input terminal 37 of the network 36 is connected, with a series resistor 42 the output of the Amplifier 41 connects to the other terminal of the second summing resistor 40 and where a shunt capacitor 43 between the other terminal of the second summing resistor 40 and the common ground terminal of the network.

Die Tatsache, daß sich das Netzwerk 36 nach Art eines Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerks verhält, ist daraus ersichtlich, daß bei niedrigen Frequenzen der hohe Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 am Eingang des Summierungspunktes 38 ein Nacheilungssignal von hohem Pegel liefert, während bei hohen Frequenzen die Amplitude des Nacheilungssignals gegenüber dem Eingang des Summierungswider-Standes 39 so gedämpft wird, daß das zusammengesetzte Signal im Summierungspunkt 38 so erscheint, als ob es gegenüber dem Eingangssignal an der Eingangsklemme 37 auf die Phasenverschiebung Null zurückgeführt wäre. Diese Nacheilungs-Voreilungs-Charakteristik läßt sich auch bei einer analytischen Behandlung des Netzwerks 36 nach F i g. 4 erkennen. Bezeichnet man die Ausgangsspannung an der Klemme 38 mit e0 und die Eingangsspannung an der Klemme 37 mit eh so läßt sich das Ausgangssignal e„ mit Hilfe des Eingangssignals e, wie folgt ausdrücken:The fact that the network 36 behaves in the manner of a lag-lead network can be seen from the fact that at low frequencies the high gain of the amplifier 41 at the input of the summing point 38 provides a lag signal of high level, while at high frequencies the amplitude of the lag signal with respect to the input of the summing resistor 39 is attenuated so that the composite signal at summing point 38 appears as if it had been traced back to the phase shift zero with respect to the input signal at input terminal 37. This lag-lead characteristic can also be found in an analytical treatment of the network 36 according to FIG. 4 recognize. If the output voltage at terminal 38 is designated e 0 and the input voltage at terminal 37 e h , the output signal e "can be expressed with the aid of the input signal e as follows:

«·„ ---- C1 + ei K «·" ---- C 1 + ei K

C1SC 1 S

Λ,+Λ, +

CxsC x s

Löst man nach der Übertragungsfunktion <0 (.v)If one solves for the transfer function <0 (.v)

auf, so erhält manon, so you get

+ 1+ 1

5+15 + 1

I*s+1 I * s + 1

hierin istis therein

T1 -R1C1,T 1 -R 1 C 1 ,

T2 =T 2 =

X+IX + I

Hieraus ist ersichtlich, daß sich die Nacheilungszeitkonstante T1 nach R1 und C1 richtet, wobei diese Größen durch die Schaltungselemente 42 und 43 in F i g. 4 repräsentiert werden, und daß die Voreilungszeitkonstante T2 von Natur aus für jeden endlichen Wert von X kleiner ist als T1 und sowohl durch T1 als auch durch X bestimmt wird, wenn X den Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 bezeichnet. Bei diesem Ergebnis ist angenommen, daß die Widerstandswerte der Summierungswiderstände 39 und 40 unter sich gleich sind. Nachstehend sind Beispiele für elektrische Werte angegeben, die benutzt wurden, um die gewünschten Werte T1 = 10 Sekunden sowie T2ZT1Ve zu erzielen:It can be seen from this that the lag time constant T 1 is based on R 1 and C 1 , these quantities being determined by the circuit elements 42 and 43 in FIG. 4, and that the lead time constant T 2 is inherently less than T 1 for any finite value of X and is determined by both T 1 and X when X denotes the gain of amplifier 41. With this result, it is assumed that the resistance values of the summing resistors 39 and 40 are mutually equal. Examples of electrical values used to achieve the desired values T 1 = 10 seconds and T 2 ZT 1 - Ve are given below:

C1 = 100 Mikrofarad
R1 = 100 000 Ohm
C 1 = 100 microfarads
R 1 = 100,000 ohms

X>5V/VX> 5V / V

Das Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerk 36 nach Fig. 4 umfaßt ferner eine bipolare Begrenzungsschaltung, die aus noch zu erläuternden Gründen die nacheilende Ausgangssigalkomponente des Netzwerks 36 überbrückt. Der Wert oder Pegel dieser Signalbegrenzung wird so gewählt, daß er die Hälfte des Einflusses der zugehörigen Betätigungsvorrichtung 30 bzw. 31 repräsentiert.The lag-lead network 36 of FIG. 4 also includes a bipolar clipping circuit which, for reasons to be explained the trailing output component of the network 36 bridged. The value or level of this Signal limitation is chosen so that it has half the influence of the associated actuator 30 and 31 respectively.

Diese bipolare Begrenzungsschaltung umfaßt eine mit zwei Anoden versehene Zenerdiode 44, die den Nebenschlußkondensator 43 überbrückt. Der gewünschte Begrenzungswert wird durch geeignete Wahl der verwendeten handelsüblichen Zenerdiode mit Doppelanode erreicht. Zwar ist die Begrenzungsschaltung soeben in Form einer Zenerdiode mit Doppelanode beschrieben worden, doch sei bemerkt, daß man auch beliebige andere gleichwertige bekannte Mittel verwenden kann, um diese doppelwcrtige Signalbegrenzungsfunktion zu erzielen.This bipolar limiting circuit includes a two-anode zener diode 44 which the Shunt capacitor 43 bridged. The desired limit value is determined by suitable Choice of the commercially available Zener diode with double anode used. The limiting circuit is in the form of a Zener diode Double anode has been described, but it should be noted that any other equivalent known Means to achieve this double-ended signal limiting function.

Ferner sind gemäß F i g. 4 ein erstes elektromechanisches Kupplungsaggregat 45 und ein zweites elektromechanisches Kupplungsaggregat 46 vorgesehen, die auf dem Hubschrauber ortsfest angeordnet und in Fi g. 4 im stromlosen Zustand dargestellt sind; diese Kupplungsaggregatc arbeiten mechanisch mit der Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung zusammen, um für die Steuereinrichtungen 33 der Taumelscheibe Bezugspunkte für die Kippstellung bzw. die Rollstellung zu liefern. Diese Kupplungsaggregate umfassen* jeweils eine Elektromagnetwicklung 47 und ein drehbares Organ 48, das so vorgespannt ist, daß es eine Drehung um eine einzige Bezugsachse gegenüber dem Kupplungsaggregat verhindert; diese Anordnung ist als solche bekannt und daher in Fig. 4 nur schematisch dargestellt. Diese elektromechanische Kupplung oder Bremse kannFurthermore, according to FIG. 4 a first electromechanical Clutch unit 45 and a second electromechanical clutch unit 46 are provided, which are fixedly arranged on the helicopter and in Fi g. 4 are shown in the de-energized state; These clutch units work mechanically with the control column 32 for the cyclical control, around reference points for the tilt position for the control devices 33 of the swash plate or to deliver the rolling position. These clutch units each include * an electromagnetic winding 47 and a rotatable member 48 which is biased so that there is one rotation about a single one Prevents the reference axis from the coupling unit; this arrangement is known as such and therefore only shown schematically in FIG. This electromechanical clutch or brake can

ίο z.B. dem Modell FFRB-960-1B ähneln, das von der General Electromechanical Corporation of New Jersey hergestellt wird. Während des normalen Betriebs und wenn die Elektromagnetwicklung 47 eingeschaltet wird, überwindet die dabei entstehende mägnetomotorische Kraft im wesentlichen die Vorspannung des drehbaren Organs, so daß dieses sich ungehindert um die Bezugsachse gegenüber dem Kupplungsaggregat bewegen kann; nach dem Ausschalten der Wicklungen steht das Organ gegenüber dem Aggregat erneut fest. Die Wicklungen 47 der Kupplungsaggregate 45 und 46 sind elektrisch parallel geschaltet und werden gemeinsam mit Hilfe eines als Druckknopfschalter ausgebildeten Trimmschalters 49 betätigt, der mit der Spannungsquelle 50 und den Wicklungen 47 in Reihe geschaltet ist. Es sei bemerkt, daß im Falle eines Versagens eines Kupplungsaggregats die Stützplattform erhalten bleiben würde, welche für eine zugehörige Servobetätigungsvorrichtung durch die Kombination der betreffenden Kupplung mit einem noch zu beschreibenden Übertrager 51 gebildet wird, und daß dieses Versagen nur die Einstellbarkeit der Bezugsstellung der Stützplattform beeinträchtigen würde.ίο e.g. resemble the FFRB-960-1B model that is used by the General Electromechanical Corporation of New Jersey. During normal operation and when the solenoid winding 47 is turned on, overcomes the resulting Magnetomotor force essentially the bias of the rotatable member, so that it can move freely around the reference axis with respect to the Clutch unit can move; after turning off the windings, the organ faces the unit again. The windings 47 of the clutch units 45 and 46 are electrically parallel and are switched together with the aid of a trim switch designed as a push-button switch 49 actuated, which is connected in series with the voltage source 50 and the windings 47. It it should be noted that in the event of a coupling unit failure, the support platform is retained would remain, which for an associated servo actuator by the combination of relevant coupling is formed with a still to be described transformer 51, and that this Failure would only affect the adjustability of the reference position of the support platform.

Gemäß Fig. 4 sind ferner zwei doppeltwirkende vorgespannte Übertrager 51 α und 51 & vorgesehen, die in einer mechanischen Reihenschaltung zwischen der Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung und der ersten Kupplung 45 bzw. der zweiten Kupplung 46 vorgesehen sind. Die beiden Übertrager sind von gleicher Konstruktion. Diese als Stellungs-Kraft-Übertrager arbeitenden Übertrager sind als solche bekannt und dienen dazu, eine doppeltwirkende-Vorspannkraft aufzubringen. Eine solche Vorrichtung kann ein starres Längsorgan 52 umfassen, das eine erste Schulter 53 und eine zweite Schulter 54 aufweist, die durch einen Längsabstand getrennt sind und die Längsbewegung von zwei verschiebbaren Scheiben oder Federtellern 55 und 56 begrenzen, die zwischen den Schultern angeordnet sind. Eine auf das Organ 52 zwischen den Scheiben 55 und 56 aufgeschobene Schraubenfeder 57 wird durch das Zusammenwirken der Scheiben 55 und 56 sowie der Schultern 53 und 54 gespannt gehalten, wobei der Längsabstand zwischen den Schultern 53 und 54 kleiner ist als die freie Länge der Feder 57 und wobei der Außendurchmesscr der Scheiben 55 und 56 größer ist als der Durchmesser der Feder 57. IZin starres äußeres Gehäuse 38 ist auf den unter Federspannung stehenden Scheiben 55 und 56 versehiebbar angeordnet und umschließt die Scheiben, wobei die innere Längsabmessung des Gehäuses eine Begrenzung in der Längsrichtung bildet. Die innere Längsabmessung des Gehäuses 58 ist vorzugsweise gleich der Längsabmessung zwischen den Schultern 53 und 54. Das eine Ende dos Übertragers 51 u ist durch das l.ängsorgan 52 mechanisch mit dem Kupplungsnggrcgut 45 verbunden, das eine feste He/uesstelluim liefert, während das andere linde iihei dasAccording to FIG. 4, two double-acting pretensioned transducers 51 α and 51 & are also provided, which are provided in a mechanical series connection between the control column 32 for the cyclical control and the first clutch 45 or the second clutch 46. The two transformers are of the same construction. These transmitters, which work as position force transmitters, are known as such and are used to apply a double-acting pretensioning force. Such a device may comprise a rigid longitudinal member 52 having a first shoulder 53 and a second shoulder 54 separated by a longitudinal distance and limiting the longitudinal movement of two slidable discs or spring plates 55 and 56 disposed between the shoulders. A helical spring 57 pushed onto the element 52 between the disks 55 and 56 is kept tensioned by the interaction of the disks 55 and 56 and the shoulders 53 and 54, the longitudinal distance between the shoulders 53 and 54 being smaller than the free length of the spring 57 and wherein the outer diameter of the disks 55 and 56 is greater than the diameter of the spring 57. The rigid outer housing 38 is slidably mounted on the spring-loaded disks 55 and 56 and encloses the disks, the inner longitudinal dimension of the housing being a limitation in the Forms longitudinal direction. The inner longitudinal dimension of the housing 58 is preferably equal to the longitudinal dimension between the shoulders 53 and 54. The one end dos transformer 51 and is mechanically connected through the l.ängsorgan 52 with the Kupplungsnggrcgut 45, the / uesstelluim provides a fixed He, while the other linde iihei that

9 109 10

Gehäuse 58 und in F i g. 4 mit gestrichelten Linien steuerung durch Ausschalten der Stabilisierungsfunk-Housing 58 and in F i g. 4 with dashed lines control by switching off the stabilization radio

angedeutete mechanische Verbindungen mit der tion und eine mit der Hand zu bewirkende Trim-indicated mechanical connections with the tion and a trim to be effected by hand

Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung oder einer mung.Control column 32 for cyclical control or a mung.

Quelle für ein mechanisches Eingangssignal verbun- Bei der ersten Funktionsweise werden die Winkeiden ist. Der Übertrager 51 b ist ähnlich aufgebaut 5 geschwindigkeitssignale von jedem der Geschwindig- und entsprechend mit dem Kupplungsaggregat 46 keitskreisel 34 und 35 mit Hilfe eines Nacheilungsverbunden. Voreilungs-Netzwerks 36 geformt und dem zuge-Die Steuersäule 32 ist kardanisch gelagert, so daß hörigen ausfahrbaren Stellmotor 30 bzw. 31 zugesie in jeder Richtung geschwenkt werden kann. Eine führt. Jeder der Stellmotoren 30 und 31 arbeitet Bewegungskomponente der Steuersäule 32 um die io gegen die Vorspannung eines zugehörigen Übertra-Achse A-A bewirkt gemäß Fig. 4 eine Bewegung gers 51, um das den Steuereinrichtungen33 für die des Übertragergehäuses 58 nach rechts oder links, Taumelscheibe zugeführte mechanische Eingangswährend eine Bewegungskomponente der Steuersäule signal zu variieren. Das hierdurch herbeigeführte 32 um die Achse B-B eine Bewegung des Gehäuses Ansprechen der Steuereinrichtungen für die Taumeides Übertragers 51 b nach rechts oder links bewirkt. 15 scheibe liefert eine erhöhte Dämpfung der Kipp-Wenn versucht werden soll, die Steuersäule 32 und Rollstörungen beim geraden Waagerechtflug, so während des Betriebs gegenüber der Bezugsstellung daß der Flugzeugführer weniger Kraft braucht, um zu bewegen, die z. B. durch die Kupplung 45 be- das Fahrzeug zu steuern, woraus sich eine erhebliche stimmt ist, muß man auf die Steuersäule 32 eine Verbesserung des Steuerverhaltens des Fahrzeugs Kraft aufbringen, die genügt, um die Druckvorspan- 20 ergibt.The source for a mechanical input signal is connected. The first mode of operation is the angle. The transmitter 51 b is constructed similarly to 5 speed signals from each of the speed and corresponding speed gyroscopes 34 and 35 with the clutch unit 46 with the help of a lagging device. The control column 32 is gimbal-mounted so that the retractable servomotor 30 or 31 can be pivoted in any direction. One leads. Each of the servomotors 30 and 31 works component of the movement of the control column 32 around the io against the bias of an associated transfer axis AA causes a movement gers 51 according to FIG Input signal to vary during a movement component of the control column. The resulting 32 about the axis BB causes a movement of the housing response of the control devices for the Taumeides transmitter 51 b to the right or left. 15 disk provides increased attenuation of the tilting If an attempt is made to control column 32 and roll disturbances in straight horizontal flight, so during operation compared to the reference position that the pilot needs less force to move the z. B. to steer the vehicle by means of the clutch 45, from which a considerable amount is correct, one must apply force to the control column 32 to improve the control behavior of the vehicle which is sufficient to produce the pressure preload.

nung der Feder 57 zu überwinden und diese Feder Bei der zweiten Funktionsweise bzw. bei der Handweiter zusammenzudrücken. Gemäß F i g. 4 erfordert steuerung wird in einer Reihenschaltung mit dem z. B. eine Bewegung des Gehäuses 58 nach rechts das ausfahrbaren Stellmotor gearbeitet, wobei die Stel-Aufbringen einer Steuerkraft auf die Steuersäule nach lung der Stützplattform für den Stellmotor variiert rechts, die ausreicht, um das Gehäuse 58 so zu be- 25 wird, so daß das Eingangssignal für die Steuereinrichwegen, daß die erste Scheibe bzw. der linke Feder- tungen der Taumelscheibe die Summe der Steuerteller 55 nach rechts bewegt wird, um die Feder 57 säulenbewegung und der Verstellung des Stellmotors gegen die zweite Scheibe 56 weiter zusammen- repräsentiert.tion of the spring 57 to overcome and this spring to compress in the second mode of operation or in the hand farther. According to FIG. 4 requires the controller to be connected in series with the z. B. a movement of the housing 58 to the right worked the extendable servomotor, the Stel-applying a control force on the control column according to the development of the support platform for the servomotor varies right, which is sufficient to move the housing 58 in such a way that the input signal for the control device paths, that the first disk or the left suspension of the swashplate is the sum of the control plates 55 is moved to the right, column movement of the spring 57 and the adjustment of the servomotor represented further together against the second disk 56.

zudrücken, welche durch die Schulter 54 gehindert Da die Signale der Geschwindigkeitskreisel bewird, sich gegenüber dem Organ 52 zu bewegen. Eine 30 strebt sind, eine Bewegung der Stellmotoren herbei-Bewegung des Gehäuses 58 nach links gegenüber der zuführen, durch welche die Winkelgeschwindigkeits-Stellung der Steuersäule für die Steuerkraft Null änderungen des Hubschraubers ausgeglichen oder erfordert eine auf die Steuersäule nach links auf- diesen Winkelgeschwindigkeitsänderungen entgegengebrachte Kraft, die ausreicht, um das Gehäuse 58 gewirkt wird, welche auf die Stellung oder Bewegung zu veranlassen, die zweite Scheibe bzw. den rechten 35 der Steuersäule zurückzuführen sind, erfordert die Federteller 56 nach links zu bewegen, um die Feder Durchführung von durch den Flugzeugführer ein-57 gegen die erste Scheibe 55 weiter zusammen- geleiteten Manövern, daß die Steuersäule aus ihrer zudrücken, welche durch die Schulter 53 in ihrer Trimmungsstellung heraus um einen Betrag bewegt Lage gehalten wird. Somit erfordert eine Bewegung wird, der größer ist als der Einfluß oder die Grenze der Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung eine 40 der Stellmotorbewegung während der Durchführung Mindestkraft, die gleich der Vorspannkraft des Über- eines solchen Manövers. Auf diese Weise wird bei tragers zuzüglich eines Kraftbetrages ist, welcher eine der Handsteuerung die automatische Steuerung wäh-Funktion der Federkonstante, d. h. der Verlagerung rend der kurzen Zeit unwirksam gemacht, die für der Steuersäule, ist. Auf diese Weise wird die Steuer- das Manöver benötigt wird. Da für ein Manöver nur säule durch Federkraft gegen Bewegungen gegen- 45 eine kurze Zeit erforderlich ist, ist gegen den geüber dem Organ 48 des Kupplungsaggregats ge- sättigten Einfluß auf die automatische Flugstabilisiehemmt, wenn sich das Kupplungsaggregat im aus- rung nichts einzuwenden. Bei kleinen Steuereingangsgeschalteten Zustand befindet. Signalen läßt ferner die vergrößerte Auslenkung des Die Größe der wirksamen Kraft wird so gewählt, Steuerknüppels bzw. die zum Ausschalten der Autodaß diese Kraft größer ist als die erforderliche 5° matik erforderliche Vorspannkraft die Steuereinrich-Taumelscheibenbetätigungskraft, welche durch den tung beim Handbetrieb Flugzeugführern von geringer ausfahrbaren Stellmotor 30 oder 31 geliefert wird, Erfahrung weniger empfindlich erscheinen, woraus so daß eine Stützplattform vorhanden ist, mittels sich ebenfalls eine Verbesserung der Steuerbarkeit deren die Betätigungsvorrichtung bei der Betätigung des Hubschraubers ergibt.squeeze, which is prevented by the shoulder 54. Since the signals of the speed gyroscope, to move in relation to the organ 52. A 30 strives for a movement of the servomotors-bringing about movement of the housing 58 to the left opposite the feed through which the angular velocity position the control column for the control force zero changes of the helicopter balanced or requires one on the steering column to the left to counteract these changes in angular velocity Force sufficient to act around the housing 58, which affects the position or movement to cause the second disc or the right 35 of the control column to be returned, requires the Move spring plate 56 to the left in order to carry out the spring by the pilot A-57 Against the first disc 55 further converged maneuvers that the control column from its squeeze, which moves through the shoulder 53 in its trimmed position out by an amount Location is held. Thus, a movement greater than the influence or limit is required the control column 32 for the cyclical control a 40 of the servomotor movement during execution Minimum force equal to the pre-tensioning force of the over- such a maneuver. This way, at carrier plus an amount of force is which one of the manual controls selects the automatic control function the spring constant, d. H. the relocation rend rendered ineffective for the short period of time the tax pillar, is. This way the control becomes the maneuver needed. As for one maneuver only 45 a short time is required against movement against the opposite column the organ 48 of the clutch unit inhibits the saturated influence on the automatic flight stabilization, if the clutch unit has absolutely no objection to it. With small control input switches State. Signals also allows the increased deflection of the joystick or that to turn off the Autodaß this force is greater than the 5 ° required preload force the control device swashplate actuation force, which is supplied by the device in manual operation aircraft pilots from less extendable servomotor 30 or 31, experience appear less sensitive from what so that a support platform is available, which also means an improvement in controllability which results in the actuation device when the helicopter is operated.

der Steuereinrichtungen für die Taumelscheibe 55 Die Wirkung der Fluglageänderungsgeschwindig-of the control devices for the swash plate 55 The effect of the speed of change of flight

mechanisch abgestützt wird. Das , Hebelverhältnis keitsstabilisierung in Form einer Gegenwirkung gegenis mechanically supported. That, leverage ratio keitsstabilisierung in the form of a counteraction against

zwischen der Steuersäule 32 und dem Übertrager 51 Windböen oder atmosphärische Anomalien, diebetween the control column 32 and the transmitter 51 gusts of wind or atmospheric anomalies that

wird jedoch so gewählt, daß Gewähr dafür besteht, während des geraden Waagerechtfluges angetroffenhowever, it is chosen so that there is a guarantee that it will be encountered during the straight horizontal flight

daß die wirksame Kraft durch einen Flugzeugführer werden, d. h. nicht bei besonderen Flugmanövern,that the effective force will be by a pilot, d. H. not for special flight maneuvers,

aufgebracht werden kann, der die Steuersäule mit 60 ruft einen Übergang bezüglich der Höhenänderungs-can be applied, which calls the control column with 60 a transition regarding the height change

der Hand betätigt, wobei der durch die Feder- geschwindigkeit hervor, welcher ein Einstellen aufoperated by hand, with the result of the spring speed, which is an adjustment to

konstante des Übertragers zur Wirkung gebrachte eine andere wahrscheinliche Kursfluglage ermöglicht.constant of the transmitter brought into effect allows another probable course attitude.

Kraftgradient ein künstliches Gefühl für die Ver- Wegen der großen Zeitkonstante der ÄC-Verzöge-Force gradient an artificial feeling for the path of the large time constant of the ÄC delay

besserung der Handsteuereigenschaften liefert. rungskombination des Netzwerks 36, d. h. wegen derprovides improvement in hand control properties. combination of the network 36, d. H. because of the

Die Anordnung nach Fig. 4 kann drei verschie- 65 großen Kapazität C des Kondensators 43, wirkt die-The arrangement according to FIG. 4 can have three capacitance C of the capacitor 43 of different sizes.

dene Funktionen erfüllen, und zwar eine Stabilisie- ser Kondensator nach Art eines Integrators. Diesefulfill their functions, namely a stabilizing capacitor in the manner of an integrator. This

rungsverbesserung um zwei Achsen, nämlich die Integrationswirkung des Kondensators 43 ist be-improvement around two axes, namely the integration effect of the capacitor 43 is

Kippachse und die Rollachse, ferner eine Hand- strebt, das Fahrzeug wieder in die ursprünglicheTilt axis and roll axis, furthermore a hand strives to bring the vehicle back to its original position

11 1211 12

Kursfluglage zurückzuführen, nachdem eine Störung In Fig. 5 erkennt man eine bevorzugte Ausbilder erwähnten Art aufgetreten ist. Bei einem Flug- dungsform einer Dreiachsensteuerung für die Flugmanöver neigt jedoch die Integrationswirkung des lage eines Hubschraubers. Die Einrichtung umfaßt Kondensators 43 dazu, eine zunehmende Ladung auf- einen Kippstellmotor 31, einen Rollstellmotor 32, zubauen, die das Zeitintegral der konstanten Winkel- 5 eine Steuersäule 32 für die zyklische Steuerung mit geschwindigkeit des Manövers anzeigt. Wenn eine einem Trimmungsschalter 49, zwei elektromechasolche große Ladung nicht vermieden oder verringert nische Kupplungen 45 und 46, denen jeweils ein werden kann, würde die Ladung des Kondensators Übertrager 51 zugeordnet ist; alle diese Teile sind 43 nach Beendigung des Manövers eine große, jedoch im wesentlichen ebenso ausgebildet und angeordnet langsam abklingende Vorspannsignalkomponente re- io wie die entsprechend bezeichneten Teile in F i g. 4. präsentieren, die vermutlich fortfahren würde, die Zusätzlich ist ein Steuerpedal 60 vorgesehen, das Betätigungsvorrichtung während des geraden Waage- dazu dient, den Hilfsrotor des Hubschraubers zu rechtfluges unmittelbar nach dem Manöver zu sätti- steuern, und ein Servobetätigungssystem 61 ist in gen und mindestens die Stabilisierungssignale vor- einer mechanischen Reihenschaltung zwischen dem zuspannen, bis die Vorspannung abgeklungen ist. 15 Ausgang des Steuerpedals und dem Eingang derCourse attitude attributed after a disturbance In Fig. 5 one recognizes a preferred instructor mentioned type occurred. In one form of flight, three-axis control for the flight maneuvers however, the integration effect of a helicopter's location tends to be. The facility includes Capacitor 43, an increasing charge on a tilting actuator motor 31, a rolling actuator motor 32, to build that the time integral of the constant angle 5 a control column 32 for the cyclical control with speed of the maneuver. If one is a trim switch 49, two electromechas such large load does not avoid or reduce niche clutches 45 and 46, which are each one the charge of the capacitor would be assigned to transformer 51; all of these parts are 43 after completion of the maneuver a large one, but essentially designed and arranged in the same way slowly decaying preload signal component like the correspondingly designated parts in FIG. 4th present, which would presumably continue, the In addition, a control pedal 60 is provided, the Actuating device during the straight scales- serves to close the auxiliary rotor of the helicopter right flight to saturate immediately after the maneuver, and a servo actuation system 61 is in gen and at least the stabilization signals before a mechanical series connection between the Tighten until the pretension has subsided. 15 output of the control pedal and the input of the

Diese Vorspannwirkung wird erheblich vermindert Steuereinrichtungen für den Hilfsrotor angeordnet,This pretensioning effect is considerably reduced. Control devices for the auxiliary rotor are arranged,

und praktisch auf einen noch zulässigen Wert ge- Das Steuerpedal 60 bildet einen Bestandteil der nor-and practically to a still permissible value. The control pedal 60 forms part of the normal

bracht, da die Begrenzungsschaltungselemente zur malen Ausrüstung bekannter Hubschrauber; aus die-brought as the limiting circuit elements for painting equipment of known helicopters; From the-

Wirkung kommen, welche den Nebenschlußkonden- sem Grunde ist das Pedal nur als BlockdiagrammteilThe effect of the shunt condensate is the pedal only as part of a block diagram

sator 43 überbrücken. Somit wird die gesamte Ladung 20 dargestellt.bridge the sator 43. Thus, the entire charge 20 is displayed.

bzw. die gespeicherte Spannung, welche sich während Ferner ist eine Azimutfühleinrichtung 62 vorgeeines Manövers in dem Kondensator 43 aufbaut, auf sehen, die gegenüber der Bezugsflugbahn des Hubeinen Betrag begrenzt, der der Hälfte des Einflusses schraubers so orientiert ist, daß sie ein Gleichspandes zugehörigen Stellmotors 30 bzw. 31 entspricht. nungssignal liefert, welches die Abweichung der Be-Auf diese Weise wird die Zeitspanne verkürzt, welche 25 zugsflugbahn von einem gewünschten Kurs anzeigt; erforderlich ist, -um die Vorspannung des Konden- weiterhin ist eine kardanisch gelagerte Senkrechtsators zu entladen, so daß sich ein festgelegter noch fühleinrichtung 63 vorgesehen, deren Aufhängungszulässiger Wert ergibt, und das dem Stellmotor zu- achsen gegenüber der Bezugsflugbahn des Hubgeführte Eingangssignal wird mit dem am Summie- schraubers so orientiert sind, daß sie ein erstes und rungswiderstand 39 erscheinenden Geschwindigkeits- 30 ein zweites Gleichstromsignal liefert, wobei diese signal synchronisiert, das ausgeglichen werden muß. Signale die Fluglage des Hubschraubers, bezogen auf Auf diese Weise kann die im Nebenschluß liegende die Querachse bzw. die Längsachse, anzeigen. Der-Verzögerungsschaltung gegebenenfalls zusammen mit artige Einrichtungen sind bekannt und in handelsdem einen Widerstand aufweisenden Eingangskreis üblicher Bauart erhältlich. Daher sind sie in F i g. 5 des Netzwerks 36 die vorgesehene Funktion wirk- 35 nur schematisch angedeutet.or the stored voltage, which is also present during an azimuth sensing device 62 Maneuver in the capacitor 43 builds up, on see the opposite of the reference trajectory of the lifting stones The amount that half of the screwdriver hold is oriented in such a way that it is a match associated servomotor 30 or 31 corresponds. nungssignal supplies, which the deviation of the Be-Auf this shortens the period of time which indicates a train trajectory from a desired course; is required, -to the bias of the condenser- is still a gimbal-mounted vertical sator to unload, so that a fixed still sensing device 63 is provided, the suspension of which is permitted Value results, and the axes of the servomotor compared to the reference trajectory of the lift-guided The input signal is oriented with the summing screwdriver so that it has a first and Approximate resistance 39 appearing speed 30 delivers a second direct current signal, this signal synchronized that needs to be compensated. Signals the attitude of the helicopter, based on In this way, the shunted axis can indicate the transverse axis or the longitudinal axis. The delay circuit possibly together with similar devices are known and are available in commercially available input circuits of conventional design. Therefore, they are shown in FIG. 5 of the network 36 the intended function is only indicated schematically.

samer und nach Beendigung eines Manövers mit Die auf die Querachse und die Längsachse begeringerer Verzögerung erfüllen. zogenen Ausgangssignale der Senkrechtfühleinrich-more and after completion of a maneuver with die on the transverse axis and the longitudinal axis smaller Meet delay. drawn output signals of the vertical sensor

Die dritte Funktion, nämlich die Regelung der mit tung 63 werden den zugehörigen Stellmotoren 30 und der Hand zu bewirkenden Trimmung bzw. der Stel- 31 zugeführt. Zwischen jedem der erwähnten Auslung der Steuersäule für die Steuerkraft Null, d. h. 40 gänge und einem zugehörigen Servobetätigungssystem der Bezugsstellung der Stützplattform für den Stell- ist ein Steuernetzwerk 64 angeordnet, das eine kommotor, wird in der Weise bewirkt, die in Verbindung pensierte Fiuglageänderungsgeschwindigkeitsstabilimit der Behandlung des Zusammenarbeitens der sierung und nach Wahl des Flugzeugführers zusätz-Kupplungen 48 und des Trimmungsschalters 49 be- lieh eine Steuerung der Fluglage liefert,
schrieben wurde. Während des normalen Betriebs 45 Das Steuernetzwerk kann z. B. eine Eingangsliefert der stromlose Zustand jedes Kupplungs- klemme 65 umfassen, ferner eine Ausgangsklemme aggregats einen festen mechanischen Bezugspunkt 66 und eine gemeinsame Eingangs-Ausgangsklemme oder eine Stützplattfonn für den zugehörigen ausfahr- bzw. einen Erdungsanschluß, wobei die Schaltung baren Stellmotor. Wenn der Trimmknopf 49 betätigt gemäß F i g. 5 ausgebildet ist. Die Schaltungselemente wird, wodurch die Wicklungen 47 der Kupplungen 50 umfassen Mittel zum Differenzieren und Verzögern 45 und 46 eingeschaltet werden, hemmen die Kupp- eines Eingangssignals sowie alternativ zur Wirkung lungen das Organ 48 nicht mehr, so daß die Stütz- kommende Mittel einschließlich der zuerst erwähnten plattform bzw. der mechanische Bezugspunkt fort- Mittel zum Addieren des Eingangssignals zu dem fällt. Während der Trimmknopf niedergedrückt ge- differenzierten Eingangssignal sowie zur gemeinhalten wird, kann der Flugzeugführer dann die 55 samen Verzögerung beider Signale. Es ist eine Diffe-Steuersäule und damit auch das damit mechanisch renzierungsschaltung vorgesehen, die einen ersten verbundene Organ 48 jeder Kupplung in die ge- Widerstand 67 und einen ersten Kondensator 68 umwünschte Trimmungsstellung bringen und hierauf faßt, die zwischen der Eingangsklemme 65 und der den Trimmknopf 49 freigeben, woraufhin die Kupp- Ausgangsklemme 66 in Reihe geschaltet sind. Ferner lungen ausgeschaltet werden und die Stützplattfonn 60 sind ein zweiter Widerstand 69 und ein dritter Widerin der gewünschten mechanischen Bezugs- oder stand 70 vorgesehen, und je eine Klemme dieser Trimmungsstellung erneut zur Wirkung gebracht Widerstände ist an die Ausgangsklemme 66 angewird. schlossen. Ein zweiter Kondensator 71 liegt zwischen
The third function, namely the regulation of the device 63 is supplied to the associated servomotors 30 and the trimming to be effected by hand or to the position 31. Between each of the mentioned Auslung the control column for the control force zero, ie 40 gears and an associated servo-actuation system of the reference position of the support platform for the actuating a control network 64 is arranged, which is a commotor, is effected in such a way that the speed of change of flight in connection with the treatment is stable the cooperation of the system and, at the choice of the pilot, additional clutches 48 and the trim switch 49 lent a control of the flight attitude delivers,
was written. During normal operation 45 The control network may e.g. B. an input supply includes the de-energized state of each clutch terminal 65, also an output terminal aggregate a fixed mechanical reference point 66 and a common input-output terminal or a support platform for the associated extend or a ground connection, the circuit ble servomotor. When the trim button 49 is actuated as shown in FIG. 5 is formed. The circuit elements, as a result of which the windings 47 of the clutches 50 comprise means for differentiating and delaying 45 and 46 are switched on, inhibit the coupling of an input signal and, alternatively, the organ 48 no longer lungs, so that the supporting means including the first mentioned platform or the mechanical reference point continued means for adding the input signal to the falls. While the trim button is depressed for the differentiated input signal and for common use, the pilot can then delay both signals. There is a Diffe control column and thus also the mechanical renzierungs circuit provided, which bring a first connected member 48 of each clutch into the resistance 67 and a first capacitor 68 desired trim position and then grips between the input terminal 65 and the trim button 49 enable, whereupon the coupling output terminal 66 are connected in series. Furthermore, lungs are switched off and the support platform 60, a second resistor 69 and a third resistor of the desired mechanical reference or stand 70 are provided, and one terminal of this trim position is brought into effect again. Resistances are applied to the output terminal 66. closed. A second capacitor 71 is between

Das erfindungsgemäße Stabilisierungs- und Hand- der anderen Klemme des zweiten Widerstandes 69 steuersystem nach F i g. 4 kann gemäß F i g. 5 ver- 65 und dem gemeinsamen Erdungsanschluß des Netzwendet werden, um eine verbesserte Dreiachsen- werks 64. Außerdem ist ein Umschalter 72 vorgesteuerung für die Fluglage eines Hubschraubers zu sehen, dessen einer Kontakt mit der Eingangsklemme schaffen. 65 verbunden ist, während der andere Kontakt ge-The stabilization and hand clamp according to the invention of the other terminal of the second resistor 69 control system according to FIG. 4 can according to FIG. 5 and the common ground connection of the network to an improved three-axle mechanism 64. In addition, a changeover switch 72 is pilot control for the attitude of a helicopter, one of which is in contact with the input terminal create. 65 is connected while the other contact is

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erdet ist. Die zweite Klemme des dritten Widerstandes signal von gewünschtem Vorzeichen und mit der ge-70 ist mit dem Anker des Schalters 72 verbunden, wünschten Größe liefern und von bekannter Konso daß man die zweite Klemme des dritten Wider- struktion sind. Bei der Ausbildungsform nach Fig. 5 Standes 70 alternativ mit der Eingangsklemme 65 können diese Mittel ein in der Mitte angezapftes (geschlossene Stellung des Schalters 72) oder mit dem 5 Potentiometer 78 umfassen, das an die Klemmen F.rdungsanschluß des Netzwerks 64 (geöffnete Stel- einer Batterie 79 mit Mittelanzapfung angeschlossen lung des Schalters 72) verbinden kann. ist, wobei die Mittelanzapfungen des Potentiometers Bei der geöffneten Stellung des Schalters 72 bildet und der Batterie gemeinsam an die gemeinsame Eindic Anordnung mit den Schaltungselementen 67, 68, gangs-Ausgangs-Klemme oder die Erdungsklemme 69. 70 und 71 ein Nacheilungs-Voreilungs-Netzwerk io des Netzwerks 64 angeschlossen sind. Der Kontaktniit einer natürlichen Filterwirkung. Der erste Kon- arm des Potentiometers 78 ist mit der Eingangsdensator68 und der geerdete dritte Widerstand 70 klemme 65 des Netzwerks 64 verbunden,
liefern eine Phasenvoreilung oder eine Differenzie- Das Ausgangssignal der Azimutfühleinrichtung 62 nmgswirkung bezüglich eines Eingangssignals, wäh- wird Eingängen sowohl des Steuernetzwerks 64 im rend der zweite Kondensator 71 und der zweite 15 Rollbewegungskanal als auch des Stellmotors 61 für Widerstand 69 eine Nacheilung bewirken. Durch ge- den Hilfsrotor zugeführt. Zwischen dem Stellmotor eignete Wahl der elektrischen Werte der Schaltungs- 61 und der Azimutfühleinrichtung 62 ist ein Diffeelemente zur Erzielung einer bestimmten Verzöge- renzierungs- oder Filternetzwerk 74 angeordnet, das rungszeitkonstante 7"r ^die größer ist als die größte ein Signal liefert, welches die Änderungsgeschwindig-Voreilungszeitkonstante T„ (z.B. T1 > 10 Sekunden 20 keit der Drehung um die Hochachse anzeigt. Dieses und TJTx < Ve), kann die gewünschte Fluglageände- Signal soll die Drehung des Hubschraubers um die rtingsgeschwindigkeitsstabilisierung des Hubschrau- Hochachse dämpfen bzw. die Stabilität der Fluglage bcrs ebenso erreicht werden wie bei dem System in der Azimutrichtung verbessern. Es wurde festnach Fig. 4. Der erste Kondensator 68, der in gestellt, daß die Dynamik bezüglich des Ansprechens Reihenschaltung zwischen dem Fluglagesignaleingang 25 eines Hubschraubers hinsichtlich seines Kurses auf der Fluglagefühleinrichtung und den Überbrückungs- die Steuerung des Hilfsrotors nicht als so kritisch Schaltungselementen 69, 70 und 71 liegt, liefert eine erscheint, daß eine besondere Signalformung des Signalfiltenvirkung, so daß die Schaltung nicht auf Kursänderungsgeschwindigkeitssignals erforderlich ist, Signale für eine gleichbleibende Fluglage anspricht, um eine bessere Dämpfung zu erzielen. Somit ist die sondern nur auf Änderungen der Fluglage an- 3° Signalformungscharakteristik des Drehgeschwindigsprechen kann, wenn der Schalter 72 geöffnet ist. " keitssignalnetzwerks 74 nicht kritisch, und F i g. 5 Bei geschlossenem Schalter 72 ist der dritte Wider- zeigt daher eine Verzögerungs- bzw. Differenzierungsstand 70 mit der Eingangsklemme 65 und der Aus- schaltung ähnlich der Schaltung des Netzwerks 64 gangsklemme 66 des Netzwerks 64 verbunden, so bei geöffnetem Schalter 72.
is grounded. The second terminal of the third resistance signal of the desired sign and with the ge-70 is connected to the armature of the switch 72, provides the desired size and is known to be the second terminal of the third resistance. In the embodiment according to Fig. 5 stand 70 alternatively with the input terminal 65, these means can include a tapped in the middle (closed position of the switch 72) or with the 5 potentiometer 78, which is connected to the terminals F. earth connection of the network 64 (open position - A battery 79 with center tap connected development of the switch 72) can connect. is, the center taps of the potentiometer when the switch 72 is open and the battery is connected to the common arrangement with the circuit elements 67, 68, input output terminal or the ground terminal 69, 70 and 71 a lag-lead network io of network 64 are connected. The contact with a natural filter effect. The first bracket of the potentiometer 78 is connected to the input capacitor 68 and the grounded third resistor 70 is connected to terminal 65 of the network 64,
deliver a phase lead or a difference- The output signal of the azimuth sensor 62 nmgswirkung with respect to an input signal, while inputs of both the control network 64 in the end of the second capacitor 71 and the second 15 rolling movement channel as well as the servomotor 61 for resistor 69 will cause a lag. Supplied through the auxiliary rotor. Between the servomotor, suitable selection of the electrical values of the circuit 61 and the azimuth sensor 62, a differential element is arranged to achieve a certain delay or filter network 74, the delay time constant 7 " r ^ which is greater than the largest provides a signal which the Rate of change lead time constant T " ( e.g. T 1 > 10 seconds 20 indicates the speed of rotation around the vertical axis. This and TJT x <Ve), the desired flight position signal should dampen or reduce the rotation of the helicopter around the speed stabilization of the helicopter vertical axis. the stability of the attitude bcrs can be achieved as well as with the system in the azimuth direction. It has been established according to Fig. 4. The first capacitor 68, which is placed in that the dynamics with regard to the response in series between the attitude signal input 25 of a helicopter with regard to its course the attitude sensor and the override controls of the auxiliary rotor is not so critical circuit elements 69, 70 and 71, it appears that a special signal shaping of the signal filtering effect, so that the circuit is not required to respond to rate change signals, signals for a constant flight attitude in order to achieve better damping. Thus, the signal shaping characteristic of the rotational speed can only respond to changes in the flight attitude when the switch 72 is open. With the switch 72 closed, the third indicator is therefore a delay or differentiation status 70 with the input terminal 65 and the switch-off similar to the circuit of the network 64 output terminal 66 of the network 64 connected, so when switch 72 is open.

daß die Filterwirkung fortfällt und die Steuerung der 35 Das Gleichspannungsausgangssignal der Azimut-Fluglage der Funktion der Fluglageänderungs- fülleinrichtung 62 wird auch dem Netzwerk 64 des geschwindigkeitsstabilisierung überlagert wird und Rollbewegungskanals zugeführt, und das Drehuhgsdie Einrichtung selbsttätig den Reiseflug steuert. signal wird mit dem Gleichspannungs-Rollbewegungs-Nachstehend sind Beispiele für die elektrischen signal der Fühleinrichtung 63 mit Hilfe von Summie-Werte der Schaltungselemente genannt, bei denen 4° rungswiderständen 75 und 76 kombiniert. Die Besieh die gewünschten Zeitkonstanten ergeben: tätigung des Stellmotors 31 durch die zugeführtenthat the filter effect is omitted and the control of the 35 The DC voltage output signal of the azimuth attitude the function of the flight attitude change filling device 62 is also assigned to the network 64 of the speed stabilization is superimposed and rolling motion channel fed, and the Drehuhgsdie Device automatically controls the cruise. signal is associated with the DC roll motion below are examples of the electrical signal of the sensing device 63 with the help of summing values of the circuit elements mentioned, in which 4 ° approximately resistors 75 and 76 combined. The Besieh the desired time constants result: actuation of the servomotor 31 by the supplied

Eingangssignale liefert somit eine Stabilisierung umInput signals thus provides a stabilization

Ki 28 7ÜÜ Onm die Längsachse, eine Steuerung der auf die Längs- K i 28 7ÜÜ Onm the longitudinal axis, a control of the longitudinal

R„ 11 000 Ohm achse bezogenen Fluglage und eine Steuerung der R " 11 000 Ohm axis-related attitude and a control of the

R~ 42 000 Ohm 45 Fhjg'a£e m bezug auf die Hochachse. Beim Vor- R ~ 42 000 Ohm 45 Fhjg ' a £ em with reference to the vertical axis. At the pre

:1 wärtsflug des Hubschraubers führt eine seitliche : 1 upward flight of the helicopter performs a lateral

Ci 12 Mikrofarad Komponente des Auftriebsvektors des Hauptrotors in-Ci 12 microfarad component of the lift vector of the main rotor in-

C1 130 Mikrofarad folge eines kleinen Rolltrimmwinkels in VerbindungC 1 130 microfarads follow a small roll trim angle in conjunction

mit der Vorwärtsgeschwindigkeitskomponente, diewith the forward speed component being

Das Netzwerk 64 nach F i g. 5 umfaßt eine bi- 5° durch einen kleinen Kipptrimmwinkel hervorgerufen polare Begrenzungsschaltung 44', die den zweiten wird, zu einer Drehgeschwindigkeit oder einer Kondensator 71 überbrückt und aus den gleichen Drehung der Flugbahn. Daher wird die Trimm-Gründen vorgesehen ist wie die bipolaren Signal- signalvorrichtung 73, die in Verbindung mit dem begrenzungselemente, welche den Kondensator 43 in Gleichspannungs-Rollbewegungssignal der Senkrecht-F i g. 4 überbrücken. Diese bipolare Begrenzungs- 55 fülleinrichtung 63 benutzt wird, mit der Hand einvorrichtung 44' umfaßt zwei Sätze von in Reihe ge- gestellt, und. zwar durch Verstellen des Kontaktarms schalteten, ähnlich gcpolten Halbleitern oder Dioden, des Potentiometers 78 während des Fluges, um die die den Kondensator überbrücken, wobei jeder Satz Drehgeschwindigkeit Null zu erzielen, wenn sich der zum anderen Satz entgegengesetzt gepolt ist. Der ge- Hubschrauber in der gewünschten Azimutrichtung wünschte Begrenzungswert wird dadurch erzielt, daß 60 bewegt bzw. sein Kurs dem mit Hilfe der Azimutman die Zahl der Dioden in jedem Satz vergrößert fülleinrichtung 62 eingestellten Kurs entspricht, oder verkleinert. Hs sei jedoch bemerkt, daß man an Dann liefert jeder Unterschied zwischen dem RoIl-Stelle des Schaltungselemcnts 44' auch beliebige an- winkelsignal der Fühleinrichtung 63 und der zugederc bekannte gleichwertige Signalbegrenzungsmittel hörigen Trimmsignalvorrichtung 73 eine Drehgevcrwenden könnte. 65 schwindigkeitsdämpfungswirkung, um Azimutfehlcr Ferner sind für jeden tier Ausgänge der Senkrecht- /u dämpfen, die durch das Ausgangssignal der Azifülileinrichtung 63 Gleichstrom-Trimmungssignal- mutfühleinrichtung62 angezeigt werden,
mittel 73 vorgesehen, die ein verstellbares Vorspann- Während des Sclnvebellugs wird der Schalter 72
The network 64 of FIG. 5 comprises a bi- 5 ° caused by a small tilt trim angle polar limiting circuit 44 ', which is the second, bridged to a rotational speed or a capacitor 71 and from the same rotation of the trajectory. Therefore, the trimming reason is provided like the bipolar signal signal device 73, which in connection with the limiting elements, which converts the capacitor 43 into a DC voltage rolling motion signal of the vertical figure. 4 bridge. This bipolar restriction 55 filling device 63 is used, with the hand held device 44 'comprises two sets of placed in series, and. by adjusting the contact arm, similarly polarized semiconductors or diodes, of the potentiometer 78 switched during the flight to bridge the capacitor, each set of rotation speed being zero when the polarity of the other set is opposite. The limiting value desired by the helicopter in the desired azimuth direction is achieved in that 60 moves or its course corresponds to the course set with the aid of the azimuth man, the number of diodes in each set increased filling device 62, or reduced. It should be noted, however, that any difference between the roll point of the circuit element 44 'and any angle signal from the sensing device 63 and the trim signal device 73 associated with the known equivalent signal limiting means could then be turned. 65 speed damping effect to avoid azimuth errors.
Means 73 are provided, which provide an adjustable preload. The switch 72

geöffnet, so daß die automatische Steuerung des Reiseflugs unterbrochen wird und eine Stabilisierung der Fluglage um die Trimmstellung erfolgt. Die Vorwärtsgeschwindigkeit des Hubschraubers wird auf Null eingestellt, indem man eine nominelle Einstellung der Kipptrimmvorrichtung 73 durchführt, die dem Kippausgangssignal der Senkrechtfühleinrichtung 63 zugeordnet ist, und hierbei wird die Fluglage mit Hilfe der Steuersäule 32 mit der Hand überwacht. Die seitliche Versetzung des Hubschraubers wird auf ähnliche Weise beeinflußt. Jedoch wird die Drehung des Hubschraubers in der Azimutrichtung um die Hauptrotorachse durch das Drehgeschwindigkeitssignal gesteuert, das dem Stellmotor 61 durch das Netzwerk 74 zugeführt wird; hierbei werden die 15 · Pedale 60 in der gewünschten Weise betätigt, um eine Drehung oder die gewünschte Azimutänderung herbeizuführen.opened, so that the automatic control of the cruise is interrupted and a stabilization attitude around the trim position. The forward speed of the helicopter will increase Set to zero by making a nominal adjustment of the tilt trimmer 73, the is assigned to the tilt output of the vertical sensing device 63, and thereby the attitude monitored by hand with the help of the control column 32. The lateral displacement of the helicopter is influenced in a similar way. However, the rotation of the helicopter becomes in the azimuth direction controlled around the main rotor axis by the rotational speed signal that the servomotor 61 by the network 74 is supplied; here the 15 · pedals 60 are operated in the desired manner in order to cause a rotation or the desired azimuth change.

Claims (5)

Patentansprüche: 20Claims: 20 1. Regeleinrichtung zur Stabilisierung der Fluglage eines Hubschraubers, die einen zwischen dem Handsteuerhebel und dem Rotorstellglied eingefügten Stellmotor steuert und einen Geschwindigkeitskreisel enthält, der ein der Drehgeschwindigkeit des Hubschraubers um eine Hauptachse proportionales Signal erzeugt, das in einer Voreil-Nacheil-Schaltung in zwei Signalkomponenten aufgespalten wird, von denen die eine der anderen nacheilt und die beide über einen Verstärker dem Stellmotor aufgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheilende Signalkomponente mittels eines Begrenzers (44) auf einen ungefähr dem halben Stellbereich des Stellmotors (30; 31) entsprechenden Wert begrenzt wird.1. Control device for stabilizing the flight attitude of a helicopter, which has a between The servomotor inserted into the hand control lever and the rotor actuator controls and a speed gyro which generates a signal proportional to the rotational speed of the helicopter about a main axis, which in a lead-lag circuit is split into two signal components, of which the one lags behind the other and both are connected to the servomotor via an amplifier are, characterized in that the trailing signal component by means of a Limiter (44) to approximately half the setting range of the servomotor (30; 31) corresponding Value is limited. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppeltwirkender Begrenzer (44) vorgesehen ist, welcher dem Kondensator (43) eines in der Voreil-Nacheil-Schaltung (36) enthaltenen, integrierenden /?C-Gliedes parallel geschaltet ist.2. Control device according to claim 1, characterized in that a double-acting limiter (44) is provided, which the capacitor (43) one in the lead-lag circuit (36) contained, integrating /? C element is connected in parallel. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Begrenzer eine Doppelanoden-Zenerdiode (44) vorgesehen ist.3. Control device according to claim 2, characterized in that a double-anode Zener diode as a limiter (44) is provided. 4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreil-Nacheil-Schaltung (36) zwischen Eingang (3) und Ausgang (38) zwei parallele Schaltungszweige für die beiden Signalkomponenten aufweist, deren erstere einen ersten Arbeitswiderstand (39) und deren zweite in Reihe einen Gleichspannungsverstärker (41), den Widerstand (42) des integrierenden i?C-Gliedes und einen zweiten Arbeitswiderstand (40) enthält.4. Control device according to claim 2 or 3, characterized in that the lead-lag circuit (36) between input (3) and output (38) two parallel circuit branches for the has two signal components, the former having a first working resistance (39) and the second in series a DC voltage amplifier (41), the resistor (42) of the integrating i? C element and a second working resistor (40) contains. 5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des integrierenden i?C-Gliedes und der Verstärkungsfaktor des Gleichspannungsverstärkers (41) derart gewählt sind, daß die Nacheilungszeitkonstante der Voreil-Nacheil-Schaltung (36) wenigstens 10 Sekunden beträgt und mindestens um den Faktor 6 größer als die Voreilungszeitkonstante ist.5. Control device according to claim 4, characterized in that the time constant of the integrating i? C element and the gain factor of the DC voltage amplifier (41) such are chosen that the lag time constant of the lead-lag circuit (36) at least 10 seconds and at least 6 times greater than the lead time constant is. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 109 651/24 For this purpose 2 sheets of drawings 109 651/24

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