DE1431185B2

DE1431185B2 - Regelvorrichtung für Luftfahrzeug-Triebwerksanlagen

Info

Publication number: DE1431185B2
Application number: DE1431185A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Juster Leckhampton Cheltenham Gloucestershire Howes (Grossbritannien)
Original assignee: S Smith and Sons England Ltd
Current assignee: S Smith and Sons England Ltd
Priority date: 1963-08-01
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1974-05-22
Also published as: US3341154A; DE1431185A1; DE1431185C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Regelvorrichtungen für den Schubvektor eines Luftfahrzeug-Triebwerks, bei dem der Schubvektor von zwei Servoeinheiten auf Grund von Sollschubkomponenten entsprechend zweier orthogonaler Hauptachsen des Luftfahrzeugs geregelt wird, wobei jeder Servoeinheit negative Rückkopplungssignale aufgeschaltet werden.

Regelvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind zur Steuerung von Manövern von senkrecht startenden und landenden Luftfahrzeugen vorgeschlagen worden und ebenso in einfacher Weise bei Kurzstart- und Kurzlandeluftfahrzeugen anwendbar. Durch die deutsche Patentschrift 1123 919 ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung und Steuerung von lotrecht startenden und landenden Luftfahrzeugen bekannt, bei der eine der Servoeinheiten den Schub zur Steuerung der Längsneigung des Flugzeuges regelt, und die andere Servoeinheit den Schub zur Steuerung der Gierbewegung des Luftfahrzeugs regelt. Die Servoeinheiten sehen auf diese Weise eine Ablenkung vor, die jeweils im Einklang mit den Sollwerten der Bewegung des Luftfahrzeugs in bezug auf Gierung und Längseigung, d. h. jeweils im Einklang mit den Sollwerten der Schubkomponenten parallel zu der Quer- und Gierachse stehen, wobei diese Sollwerte durch den Piloten und die Stabilisierungseinrichtung des Luftfahrzeugs gegeben sind. Jede Servoeinheit ist in bekannter Weise mit einer negativen Rückkopplung versehen, wobei eine solche Rückkopplung einfach von dem Steuerausgang der Servoeinheit selbst abhängig ist.

Der erfolgreiche Betrieb einer Anlage der beschriebenen Art hängt sehr von einer Koordination zwischen der Betätigung der beiden Servoeinheiten ab, insbesondere dann, wenn das Luftfahrzeug in einer Weise manövriert werden muß, bei der Schubkomponenten parallel zu beiden Achsen gleichzeitig erforderlich sind. Weiterhin ist es wesentlich, eine sehr enge Koordination zwischen der Schubgröße und der Schubrichtung vorauszusehen, da sonst eine Instabilität entsteht. Mit der früher vorgeschlagenen Anlage ist, wenn überhaupt, nur eine sehr geringe Koordination zwischen den beiden Servoeinheiten vorhanden, und beide werden unabhängig von der Drosselsteuerung der Triebwerksanlage betätigt, so daß der Nachteil besteht, daß ein präzises Manövrieren des Luftfahrzeugs nur schwer zu erreichen ist, und es besteht außerdem der Nachteil, daß sich eine Instabilität leicht aus der Veränderung der Drosseleinstellung ergeben kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der diese Nachteile beseitigt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Regelvorrichtung gelöst, deren eine Servoeinheit, die nur mit dem Schubkomponentenbefehl einer ersten der beiden Luftfahrzeughauptachsen beaufschlagt wird, die Schubstärke regelt, während die andere Servoeinheit, die nur mit dem Schubkomponentenbefehl der zweiten Luftfahrzeughauptachse beaufschlagt wird, die Schubrichtung regelt, wobei die Rückkopplungssignale für die Schubstärke und -richtung gemäß unterschiedlichen Funktionen modifiziert werden.

6= Die Anlage der vorliegenden Erfindung stellt eine straffe Koordination zwischen der Schubgröße und der Schubrichtung sicher, indem sie einerseits vorsieht, daß die eine der Servoeinheiten die Schubgröße steuert, und andererseits, daß die Rückkopplungssteuerung der Servoeinheit, welche die Schubgröße regelt, nicht nur von der Schubgröße, sondern auch von der Schubrichtung abhängig ist, und daß die Rückkopplungssteuerung der Servoeinheit, welche die

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Schubrichtung regelt, von der Schubrichtung und Vielzahl von Luftfahrzeug-Triebwerksanlagen mit

ebenso von der Schubgröße abhängig ist. Dadurch regelbarer Schubstärke und Schubrichtung verwendet wird sichergestellt, daß Schubrichtung und -größe werden, wobei in diesem Falle eine Vielzahl von völlig in Einklang mit den Sollwerten für die Bewe- Paaren von Servoeinheiten, und zwar ein Paar für gung des Luftfahrzeuges um die bzw. in Richtung der 5 jedes Triebwerk, vorgesehen wird, um die Schubstärke

beiden Hauptachsen gehalten wird. Die Anlage nach und Schubrichtung einzuregeln,

der vorliegenden Erfindung schafft demzufolge eine Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung zur Steue-

sehr genaue und ansprechempfindliche Steuerung rung von Gasturbinen-Strahltriebwerksanlagen eines eines Luftfahrzeugs mit Senkrechtstart und -ladung Vertikalstart- und -landeluftfahrzeugs (VTOL) wird

oder Kurzstart und -landung. io nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergeben-

Die Triebwerkanlage kann eine oder mehrere Vek- den Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt
torschubtriebwerke mit einer um ihre Mittelachse F i g. 1 in perspektivischer Ansicht ein Gasturbinendrehbaren Düse zur Steuerung der Schubrichtung Strahltriebwerk von einer der Triebwerksanlagen,
über den Drehwinkel aufweisen. Eine der Servoein- F i g. 2 eine schematische Darstellung der Regelheiten steuert in diesem Falle einen Düsenwinkel- 15 vorrichtung, während

regler zur Änderung der Schubrichtung, während die F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Teils andere Servoeinheit einen Drosselregler für die einer abgeänderten Ausführungsform der Regelvor-Schubstärke steuert. Alternativ kann die andere Ser- richtung nach F i g. 2 wiedergibt,
voanlage auch so eingerichtet und angeordnet sein, Das mit einer VTOL-Triebwerksanlage ausgedaß sie die Steuerung der Schubstärke durch Ein- 20 rüstete Luftfahrzeug (im nachfolgenden »VTOL-Luftregeln der Menge eines Hauptdüsenstromes bewirkt, fahrzeug« genannt), von dem die Regelvorrichtung der normalerweise beispielsweise für den Vortrieb nach F i g. 2 einen Teil bildet, hat zwei Strahltriebdes Luftfahrzeuges verwendet wird und der innerhalb Werksanlagen, die symmetrisch um seine Rollachse der Triebwerksanlage zur Düse des Triebwerks ge- herum angeordnet sind, wobei die eine Anlage nach leitet wird. 25 Backbord und die andere nach Steuerbord hin ange-Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung ist in einem ordnet ist. Jede Triebwerksanlage weist vier im we-Luftfahrzeug für den einfachen Vergleich und die ein- sentlichen identische Gasturbinen-Strahltriebwerke fache Steuerung von Sollschub und erzielter Be- auf, die nebeneinander innerhalb einer gemeinsamen schleunigung oder anderer dynamischer Größen be- Hülle angebracht sind, wobei die Strahldüsen der vier züglich zweier von drei Hauptachsen des Luftfahr- 30 Triebwerke in die gleiche Richtung zeigen, und zwar zeugs verwendbar. Dazu können die den Servoein- auswärts und abwärts des Luftfahrzeugrumpfes. Die heiten zugeführten Eingangssollwerte jeweils abhän- Triebwerke sind Vektorschubtriebwerke (d. h. Strahlgig sein von einem Befehl für die Bewegung des Luft- triebwerke derjenigen Gattung, bei welcher sowohl fahrzeuge bezüglich der entsprechenden Hauptachse, die Richtung als auch die Stärke des erzeugten wobei ein solcher Befehl beispielsweise von dem 35 Schubs veränderbar ist) und haben die Doppelfunk-Handsteuerorgan abgeleitet wird, welches dem PiIo- tion, Schubkomponenten für den Auftrieb und für ten des Luftfahrzeugs zur Verfügung steht. Der Ein- den Vorwärts- und Rückwärtsflug des Luftfahrzeugs gangsbefehl bzw. Eingangssollwert, der in diesem zu liefern. Das Luftfahrzeug kann in der Roll- und Falle der einen Servoeinheit zugeführt wird, kann Gierbewegung durch unterschiedliches Ändern der von der geforderten Bewegung des Luftfahrzeugs be- 40 Schubstärken und -richtungen — oder beider — der züglich seiner Rollachse abhängig sein, während der- beiden Triebwerksanlagen manövriert werden. Eines jenige, der der anderen Servoeinheit zugeführt wird, der vier Triebwerke der Steuerbord-Triebwerksanvon der geforderten Bewegung des Luftfahrzeugs be- lage ist in F i g. 1 dargestellt und soll nunmehr bezüglich seiner Gierachse abhängig sein kann. Zusatz- schrieben werden.

lieh oder alternativ kann der eine Eingangssollwert 45 Das in F i g. 1 dargestellte Triebwerk weist ein abhängig von einem Befehl für die Winkelbewegung Hauptteilstück 1 auf, das allgemein zylindrisch ist des Luftfahrzeugs sein, die beispielsweise erforder- und in herkömmlicher Weise Kompressor-, Brennlich ist, um das Luftfahrzeug in seiner Winkellage im und Turbinenabschnitte (nicht dargestellt) enthält. Raum zu stabilisieren, wobei jeder derartige Winkel- Das Ausstoßgas vom Turbinenabschnitt des Teilstabilisierungsbefehl beispielsweise durch einen Auto- 50 Stücks 1 wird einem nach unten gerichteten Ellenstabilisator, der im Luftfahrzeug vorgesehen ist, er- bogenstück 2 des Triebwerks zugeführt, um dann halten wird. Die an die beiden Servoeinheiten gege- durch eine drehbare Düse 3 ausgestoßen zu werden, benen Eingangssollwerte können beide abhängig sein Die Düse 3 ist mit einer Kaskade von parallelen Abvon Winkelstabilisierungsbefehlen, wobei die unter- lenkschaufeln 4 ausgerüstet, die relativ zueinander schiedlichen Eingangssollwerte von Befehlen für die 55 feststehen und eine Ablenkung des Gasstrahles her-Winkelstabilisierung um unterschiedliche Luftfahr- vorrufen, wobei die ganze Kaskade von Schaufeln 4 zeughauptachsen abhängig sind. Die Regelvorrich- mit der Düse 3 drehbar ist, so daß die resultierende tung kann so ausgebildet sein, daß die Schubstärken, Richtung des Triebwerksausstoßes vom Winkel der die durch unterschiedliche Teile der Triebwerkanlage Düsendrehung abhängig ist.

erzeugt werden, durch unterschiedliche Servoeinhei- 60 Die Düse 3 ist um die Längsachse V₁ des Ellenten gesteuert werden. Wenn die Triebwerksanlage bogenstücks 2 drehbar, wobei die Achse V₁ vom Luftbeispielsweise vier Triebwerke umfaßt, dann können fahrzeug nach unten um einen Winkel cc zu einer die Schubstärken der unterschiedlichen Paare der Achse y₀ geneigt ist, die parallel zur Querachse Y des vier Triebwerke durch oder über unterschiedliche Luftfahrzeugs verläuft. Die Ebene, in der die beiden Servoeinheiten gesteuert werden. Die Schubrichtun- 65 Achsen y_n und V₁ liegen, verläuft parallel zur Ebene, gen der verschiedenen Teile der Anlage können trotz- die jeweils die Luftfahrzeug-Quer- und Gierachse Y dem durch eine einzige Servoeinheit gesteuert werden. bzw. Z enthält, wobei die Achsen Y und Z zusammen Die Regelvorrichtung kann zur Steuerung einer mit der Luftfahrzeug-Rollenachse X einen rechts-

gängigen Satz von zueinander senkrechten Achsen X, Y, Z des Luftfahrzeugs bilden. Die Schaufeln 4 lenken den Gasstrahl so, daß der resultierende Strahl, durch einen Vektor e dargestellt, unter einem Winkel γ zur Achse y₁ gerichtet ist, wobei die Ebene, die den Winkel γ enthält, durch Ändern des Drehwinkels β der Düse 3 um die Achse y₁ veränderbar ist. Der Winkel β wird gemessen von der Bezugsstellung, in welcher die Schaufeln 4 parallel zur Rollachse X stehen oder gerichtet sind und in welcher der Winkel γ in der Ebene der Achsen y₀ und ^₁ liegt, wobei die Richtung des Strahls in diesem Falle wie durch den Vektor e₀ dargestellt verläuft.

Die auf das Luftfahrzeug ausgeübte Schubkraft i, die durch den Strahl des Triebwerks erzeugt wird, verläuft im entgegengesetzten Sinne zum Vektor e. Eine Änderung der Richtung des Strahlvektors e durch Drehen der Düse 3 und dadurch Änderung des Winkels β hat eine Änderung der Komponenten t_x und t_z des Schubvektors t zur Folge, die jeweils parallel zu den Achsen X bzw. Z wirken und in ihren begrifflich positiven Richtungen einen Vorwärtsantrieb und »Negativauftrieb« (d. h. Abwärtstrieb) des Luftfahrzeugs erzeugen. Der Richtungssinn des Winkels β bestimmt den Richtungssinn der Triebkomponente t_x und bestimmt auf diese Weise, ob diese Komponente das Luftfahrzeug vorwärts oder rückwärts antreibt. Die Antriebskomponente t_x ist Null, wenn der Winkel β Null ist, während die Auftriebskomponente t_z Null ist, wenn der Winkel β 90° beträgt.

Die Stärken oder Werte der Komponenten t_x und t_z werden unter Verwendung von drei rechtsgängigen Sätzen von zueinander senkrechten Achsen, X₀, y₀, Z₀, ^xv y_v Z₁, und X₂, y₂, Z₂, wie in Fi g., 1 angedeutet, errechnet. Der Satz'von Achsen X₀, y₀, Z₀ entspricht dem Satz der Luftfahrzeugachsen X, Y, Z mit der Achse X₀, wie oben erwähnt, parallel zur Achse Y

— ί sin 7 sin β (1)

— t (cos 7 cos oc — sin 7 cos β sin α)

— t (sin 7 cos β cos <x + cos 7 sin <x) (2)

Somit ist der Wert der Vorschubkomponente t_x gegeben durch die Funktion (1) und derjenige der Auftriebskomponente t_z durch die Funktion (2).

Die festgelegten oder festliegenden Winkel α und 7 sind die gleichen für alle Triebwerke der beiden Anlagen. Darüber hinaus werden innerhalb jeder Anlage die gleiche Schubstärke t und der Düsendrehwinkel β für alle vier Triebwerke verwendet, und in dieser Hinsicht wirken die vier Triebwerke der Anlage als eine einzige und werden auch als eine gesteuert. Der kombinierte Schub T_s der Triebwerke in der Steuerbord-Triebwerkanlage ergibt bei einem Düsendrehwinkel ß_s eine kombinierte Vorwärtstrieb-Schubkomponente T_sx, gegeben durch

- T_s sin 7 sin ß_s

und den Achsen X₀ und Z₀ jeweils parallel zu den Achsen X und Z. Der Satz von Achsen X₁, y_v Z₁, für den die Achse V₁ die Drehachse der Düse 3 ist, wird abgeleitet und von dem Satz von Achsen x₀, y₀, Z₀ durch eine Drehung um den Winkel α und um die Achse X₀, wobei die Achse X₁ folglich mit der Achse X₀ zusammenfällt bzw. ko-linear ist. Der Satz von Achsen X₂, y₂, Z₂, andererseits, wird abgeleitet von dem Satz von Achsen X₁, V₁, Z₁ durch eine Drehung um den Winkel β und um die Achse V₁, wobei dadurch die Achse X₂ parallel zu den Schaufeln 4 verläuft und die Achse y₂ mit der Achse y_x zusammenfällt.

Die Komponenten des Schubvektors t, die entlang den Achsen X₂, y, und Z₂ wirken, sind jeweils:

und eine kombinierte Negativauftrieb-Schubkomponente T_sz, gegeben durch

— T_s (sin 7 cos ß_s cos α + cos 7 sin oc) (4)

In ähnlicher Weise ergibt der kombinierte Schub T_p der Triebwerke in der Backbord-Triebwerksanlage bei einem Düsendrehwinkel ß_p eine kombinierte Vorwärtstrieb-Schubkomponente T_px, gegeben durch

-T₁₅ sin 7 sin ft, (5)

und eine kombinierte Negativauftrieb-Schubkomponente T_pz, gegeben durch

— T_p (sin 7 cos ß_p cos α+cos 7 sin α) (6)

Die Gesamt-Vorwärtstrieb-Schubkomponente T_x und die gesamte Negativ-Auftrieb-Schubkomponente T₂ sind jeweils

T 4- T

ρχ

Darüber hinaus ist infolge der Anordnung der Triebwerksanlagen in einem Abstand A, beispielsweise auf beiden Seiten der Roll- und Gierachse X bzw. Z, das Luftfahrzeug einem Giermoment N und einem Rollmoment L ausgesetzt, nämlich

(Z¹P.-

(9)
(10)

— t cos 7

— t sin 7

Wenn man diese Komponenten entlang den Achsen X₁, y_t und Z₁ auflöst bzw. umwertet, so sind die entsprechenden Werte:

— t sin γ sin β

— t cos 7

— ί sin 7 cos β

Löst man schließlich diese Komponenten entlang der Achsen X₀, y₀ und Z₀ auf, so sind die Werte:

T = ^J PX	1/2 (Γ,	■. + N/A}
T = *¹ BZ*	1/2 (T_z	- L/A)
T = *■ sx**	1/2 (T_x	- NIA) .
T — ¹SX =	1/2 (T₂	+ LM)

Bei Verwendung der Funktionen (7) bis (10) ergibt sich

(11)
(12)
(13)
(14)

Die Steuerung der Triebwerksanlagen wird bewirkt durch Verwendung der Werte von T_px, T_pz, T_sx und T_sz, abgeleitet entsprechend den Gleichungen (11) bis (14), und zwar als Eingangsbefehle bzw. Eingangssollwerte für vier Servoanlagen. Zwei der Servoanlagen steuern jeweils einen Drosselregler und einen Düsenwinkelregler der Backbordanlage, und die anderen beiden steuern in ähnlicher Weise Drossel- und

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Düsenwinkelregler der Steuerbordanlage. Die Werte die Längsachse (beim Rollen) erforderlich ist. Der T_x und T₂ in der Rechnung werden in direkter Ab- Verstärker 23 liefert auf Grund der beiden von ihm hängigkeit von Vorwärts- und Abwärts- Beschleuni- empfangenen Signale ein Ausgangssignal, welches gungskomponenten abgeleitet, die durch den Piloten dem Wert T_pz, gegeben durch Gleichung (12) entdes Luftfahrzeugs gegeben werden, während die 5 spricht, während der Verstärker 24 ein Ausgangs-Werte NIA und LIA von Befehlssignalen bzw. Soll- signal liefert, welches dem Wert T_sz, gegeben durch Signalen abgeleitet werden, die durch einen Auto- Gleichung (14), entspricht. Die von den Verstärkern stabilisator des Luftfahrzeugs gegeben werden. Der 23 und 24 gelieferten Signale werden als Eingangs-Aufbau der Steuervorrichtung und die Art und Weise, Sollwertsignale zwei Servoanlagen 25 bzw. 26 zugein welcher diese die erforderliche Regelung der bei- io führt, die die Steuerung der Stärken der Schubkräfte den Triebwerksanlagen durchführt, soll nunmehr mit T_n und T_s bewirken, welche durch die beiden AnBezug auf F i g. 2 beschrieben werden. lagen erzeugt werden. In diesem Falle steuert die

Nach F i g. 2 erstreckt sich ein Steuerhandgriff 11 Servoanlage 25 einen gemeinsamen Drosselregler 27 quer zum Luftfahrzeug am Pilotensitz und ist um eine der Backbordanlage, während die Servoanlage 26 Achse parallel zur Achse Z für Bewegung durch den 15 einen gemeinsamen Drosselregler 28 der Steuerbord-Piloten vorwärts oder rückwärts drehbar gelagert, anlage steuert.

wie durch Pfeile H angedeutet, und zwar jeweils ent- Der Autostabilisator bzw. Selbststabilisierer 18 ist sprechend der gewünschten Vorwärts- oder Rück- im Grunde genommen ein herkömmlicher selbstwärtsbewegung des Luftfahrzeugs. Die Steuerhand- tätiger Roll- und Gier-Stabilisator, wobei er Kreiselhabe 11 ist außerdem um ihre Längsachse in jeder 20 einrichtungen (nicht dargestellt) enthält, um eine InRichtung drehbar, wie durch Pfeile V angedeutet, formation in bezug auf Bewegungen des Luftfahr- und zwar entsprechend der gewünschten Aufwärts- zeugs um die Roll- und Gierachsen X und Z zu oder Abwärtsbewegung des Luftfahrzeugs. Zwei WeI- liefern. Jedoch kann im vorliegenden Fall bei niedrilen 12 und 13 sind mit der Steuerhandhabe 11 gekup- gen Geschwindigkeiten, wo die aerodynamischen pelt, so daß die Welle 12 entsprechend der Vorwärts- 25 Ruderflächen des Luftfahrzeugs unwirksam werden, Rückwärts-Bewegung (H) der Handhabe 11 gedreht die Manöver des Luftfahrzeugs beim Rollen und wird, und die Welle 13 wird entsprechend deren Gieren durch entsprechende Steuerung der beiden Drehung (F) gedreht. Der Drehwinkel der Welle 12 Triebwerksanlagen erreicht werden. Dementsprechend ergibt dementsprechend ein Maß, in Stärke und Rieh- sind für den Piloten beim Selbststabilisierer 18 nicht tung, für den gewünschten Vorschub T_x, und der 30 dargestellte Vorkehrungen getroffen, um eine Steue-Drehwinkel der Welle 13 ein entsprechendes Maß rung entsprechend den gewünschten Änderungen der für den gewünschten Auftriebschub T_z. Elektrische Lage bzw. des Verhaltens des Luftfahrzeugs beim Signale, die von den Sollwerten T_x und T₁ abhängig Rollen und Gieren auszuführen. Zu diesem Zweck sind, werden von zwei Abgriffvorrichtungen abge- dient der Selbststabilisierer 18 der Wirkung nach danommen, wobei diese Vorrichtungen im vorliegenden 35 zu, eine Stabilisierung in Roll und Gier in bezug auf Beispiel durch Potentiometer 14 und 15 gebildet wer- eine Bezugslage, die wahlweise veränderbar ist, zu den, deren Läufer mit der Welle 12 bzw. 13 gekup- ermöglichen, wobei die Bezugslage so geändert wird, pelt sind. daß sie der Roll- und Gierlage entspricht, welche

Das durch das Potentiometer 14 abgenommene Si- durch die herkömmlichen Steuerorgane des Piloten gnal, welches vom Sollwert T_x abhängig ist, wird zwei 40 des Luftfahrzeugs ausgewählt werden. Die Ausgangs-Summierverstärkern 16 und 17 zugeführt, die beide soliwerte (N/A und L/A) des Selbststabilisierers 18 außerdem von einem Autostabilisator 18 ein elek- sind daher Befehle bzw. Sollwert für das Manövrieren irisches Signal empfangen, welches von einer Soll- und Stabilisieren der Roll- und Gierbewegung des kraft NIA (parallel zur Rollachse X) abhängig ist, die Luftfahrzeugs relativ zur gewählten Lage, für das Manövrieren und Stabilisieren des Luftfahr- 45 Das Paar der Servoanlagen 20 und 26, welches zeugs bezüglich der Gierachse erforderlich ist. Der die Steuerung der Düsendrehung und der Drossel-Verstärker 16 liefert auf Grund der beiden von ihm regler 22 und 28 der Steuerbordanlage bewirkt, hat empfangenen Signale ein Ausgangssignal, welches den gleichen Aufbau wie das entsprechende Paar von dem Wert T_px, gegeben durch Gleichung (11), ent- Servoanlagen 19 und 25 der Backbordanlage. Daher spricht, während der Verstärker 17 ein Ausgangssi- 50 wird nur ein Paar, und zwar dasjenige der Backgnal liefert, welches dem Wert T_sx, durch Gleichung bordanlage, im einzelnen dargestellt und beschrieben. (13) gegeben, entspricht. Die von den beiden Ver- Die Servoanlage 19 weist einen Servoverstärker 30 stärkern 16 und 17 gelieferten Signale werden als auf, der vom Verstärker 16 das Eingangs-Sollwert-Eingangs-Befehlssignale bzw. Eingangs-Sollwertsi- signal, abhängig von T_px, empfängt und die Erregung gnale zwei Servoanlagen 19 und 20 zugeführt, die die 55 eines Servomotors 31 steuert. Der Motor 31 treibt Steuerung der Düsendrehwinkel ß„ und ß_s der beiden unter der Steuerung des Servoverstärkers 30 eine Triebwerksanlagen bewirken, wobei die Servoanlage Welle 32 in eine Drehstellung, die analog dem Win-19 einen gemeinsamen Düsenwinkelregler 21 der kel/J^ in Übereinstimmung mit dem Eingangs-Soll-Backbordanlage und die Servoanlage 20 einen ge- wertsignal ist. Die Drehstellung der Welle 32 wird meinsamen Düsenwinkelregler 22 der Steuerbordan- 60 auf die Backbord-Triebwerkanlage über ein Leilage steuert. stungssteuersystem 33 übertragen, welches den Reg-

Das vom Potentiometer 15 abgeleitete Signal, das ler 21 antreibt, wobei die Steuerbord-Triebwerksdros-

von dem Sollwert T₂ abhängig ist, wird zwei Sum- sei dadurch auf einen Winkel ß_p entsprechend der

mierverstärkera 23 und 24 zugeführt, die beide außer- Drehstellung der Welle 32 eingestellt wird. Ein

dem von einem Autostabilisator 18 ein elektrisches 65 Resolver 34 ist mit seinem Rotor an die Welle 32

Signal empfangen, welches von einer Sollkraft LjA gekuppelt, um, wie weiter unten erläutert, Auf-

(parallel zur Gierachse Z) abhängig ist, welche zum lösungen mit den veränderlichen Werten (smß_p)

Manövrieren und Stabilisieren des Luftfahrzeugs um und (cos ß_p) zu schaffen, die für die entsprechende

Rückkopplungssteuerung der beiden Servoanlagen Servoanlagen 19 und 25 erforderlich sind.

Die Servoanlage 25 weist einen Servoverstärker 35 auf, der vom Verstärker 23 das Eingangs-Sollwertsignal, abhängig von T_pz, empfängt und die Erregung eines Servomotors 36 steuert. Der Motor 36 treibt unter der Steuerung des Servoverstärkers 35 eine Welle 37 in eine Drehstellung, die einer Analogdarstellung des Schubs T_p in Übereinstimmung mit dem Eingangs-Sollwertsignal entspricht. Die Drehstellung der Welle 37 wird auf den Drosselregler 27 der Backbord-Triebwerkanlage übertragen, um eine Drosseleinstellung entsprechend der von dieser Anlage erzeugten Schubstärke T_p zu bewirken. Der Läufer einer Abgreifvorrichtung 38 ist an die Welle 37 gekuppelt und leitet ein elektrisches Signal ab, das von der Drehstellung der Welle 37 abhängig ist, wobei das Signal ein Maß für (—Γ_ρ) liefert. Dieses letztere Signal wird über ein Skalier- bzw. Umsetz-Netzwerk 39 einem Summierverstärker 40 und außerdem über ein Umsetznetzwerk 41 einem Resolver 34 der Servoanlage 19 zugeführt. Die Skalier- bzw. Umsetznetzwerke 39 und 41 liefern eine Dämpfung abhängig von den Konstanten (cos γ sin α) bzw. (sin γ), so daß das Signal, welches dem Verstärker 40 über das Netzwerk 39 zugeführt wird, ein Maß bildet für

— T_p cos γ sin α,

während das dem Auflöser 34 über das Netzwerk 41 zugeführte ein Maß liefert für

Zwei Signale werden durch den Resolver 34 der Servoanlage 19 aus dem von ihm empfangenen Signal abgeleitet, wobei das eine dieser Signale infolge der obenerwähnten Auflösung nach (sin ß_p) abhängig ist von T_px, gegeben durch die Funktion (5), und dem Servoverstärker 30 als negative Rückkopplung übermittelt wird. Das andere vom Resolver 34 abgeleitete Signal ist infolge der Auflösung nach (cos ß_p) abhängig von

—T_p sin7 cos ß_p

und wird dem Verstärker 40 über ein Umsetznetzwerk 42 mit einer Dämpfung in Abhängigkeit von der Konstanten (cos α) übermittelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 40, das abhängig ist von der Summe der über die Netzwerke 39 und 42 empfangenen Signale, ist demgemäß abhängig von T_P2, wie durch die Funktion (6) gegeben, und dieses Signal wird dem Servoverstärker 35 als negative Rückkopplung zugeführt.

Die von T_px abhängige negative Rückkopplung, die dem Servoverstärker 30 in der Servoanlage 19 übermittelt wird, ist abhängig von der Winkelstellung beider Wellen 32 und 37 und ist in dieser Hinsicht abhängig sowohl von dem tatsächlichen Düsenwinkel ß_p als auch dem tatsächlichen Schub T_p. Es besteht eine Differenz in der Stärke zwischen diesem Signal und dem Eingangs-Sollwertsignal, welches dem Servoverstärker 30 übermittelt wird, wenn irgendeine Nichtübereinstimmung einerseits zwischen dem tatsächlichen Düsenwinkel ß_p und dem Schub T_p und andererseits zwischen dem Sollvorwärtsschub T_px und der Gierkraft NIA vorliegt. Eine solche Differenz hat die Erregung des Motors 31 zur Folge, um die Welle 32 in einer solchen Richtuns zu drehen. daß die Differenz auf Null reduziert wird. In diesem Zusammenhang jedoch bringt die Drehung der Welle 32 eine Veränderung des von T_pz abhängigen negativen Rückkopplungssignals mit sich, welches dem Servoverstärker 35 der Servoanlage 25 zugeführt wird, wobei dieses Rückkopplungssignal, wie das dem Servoverstärker 30 übermittelte, abhängig ist sowohl von dem tatsächlichen Düsenwinkel ß_p als auch dem tatsächlichen Schub T_p. Wenn somit irgendeine Nichtübereinstimmung zwischen einerseits dem tatsächlichen Düsenwinkel ß_p und dem Schub T_p und zwischen andererseits dem Soll-Auftriebsschub T_pz und Rollkraft LIA vorhanden ist, dann besteht eine Differenz zwischen dem Eingangs-Sollwertsignal und der negativen Rückkopplung, die dem Verstärker 35 zugeführt wird. Eine solche Differenz hat die Erregung des Motors 36 zur Folge, um die Welle 37 in einem solchen Sinne zu drehen, daß die Differenz auf Null reduziert wird, und dies bringt natürlich eine Veränderung des dem Verstärker 30 zugeführten negativen Rückkopplungssignals mit sich. Jedoch besteht der resultierende Effekt darin, daß die beiden Servoanlagen 19 und 25 das Bestreben haben, die Wellen 32 und 37 zu drehen, um einen Ist-Düsenwinkel ß_p und einen Ist-Schub T_p zu erzeugen, die mit allen vier Soll-Werten T_px, T_p2, NIA und LIA übereinstimmen.

Die Servoanlagen 20 und 26 arbeiten in der gleichen Weise, um in bezug auf die Steuerbord-Triebwerkanlage einen Ist-Düsenwinkel ß_s und einen Ist-Schub T_s zu erzeugen, die mit allen vier Sollwerten T_sx, T_sz, NIA und LIA übereinstimmen.

Um die Beschleunigung des Luftfahrzeugs parallel zu seiner Gierachse Z und — oder alternativ — seine Stabilität um die Längsachse zu verbessern, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Eingangs-Sollwerte, die den Servoanlagen 25 und 26 zugeführt werden, Komponenten enthalten, die abhängig sind von Beschleunigungen des Luftfahrzeugs, gemessen parallel zu und auf beiden Seiten der Gierachse Z. Zu diesem Zweck kann dem Ausgangssignal des Verstärkers 23 ein Signal hinzugefügt werden, welches von einem Beschleunigungsmesser abgenommen wird, der sich an der Backbord-Triebwerkanlage befindet, und dem Ausgangssignal des Verstärkers 24 kann ein Signal hinzugefügt werden, das von einem Beschleunigungsmesser an der Steuerbord-Triebwerkanlage abgenommen wird, wobei jedes dieser Signale abhängig ist von der Beschleunigung parallel zur Gierachse Z an der zugehörigen Anlage. Das Beschleunigungsmessersignal kann in jedem Falle unmittelbar dem Verstärker-Ausgangssignal zugefügt werden, bevor dieses letztere Signal der Servoanlage zugeführt wird, oder es kann unabhängig dem Servoverstärker (35) der Servoverstärker (35) der Servoanlage zugeführt werden, um dort der Wirkung nach diesem Verstärker-Ausgangssignal zugefügt zu werden. Wenn die Beschleunigungsmessersignale verwendet werden, dann fordert die Drehbewegung der Handhabe 11 in Richtung des Pfeiles V effektiv eine vertikale Beschleunigung (vorausgesetzt, daß der Rückkopplungsgewinn hoch genug ist). Unter diesen Umständen, da der aerodynamische Auftrieb mit verminderter Fluggeschwindigkeit während eines Anflugs zu einer VTOL-Landung abnimmt, werden die Drosseln der Backbord- und Steuerbord-Hubtriebwerke stetig durch die Steuervorrichtung geöffnet, wobei diese Vorrich-

tung dadurch eine konstante Sinkgeschwindigkeit aufrechterhält. Genau genommen messen die Beschleunigungsmesser die Beschleunigung parallel zur Luftfahrzeugachse Z, während gerade die Beschleunigung normal bzw. senkrecht zum Flugweg in der vertikalen Ebene für die Auftriebssteuerung erforderlich ist. Jedoch ist dies im allgemeinen nicht wichtig, vorausgesetzt, daß der Neigungswinkel und der Rollwinkel des Luftfahrzeugs nicht übermäßig groß sind.

Der Schub jedes einzelnen Triebwerks wird überwacht (durch nicht dargestellte Mittel), unter Verwendung von Triebwerk-Druckfühlern, so daß Störungen infolge Triebwerkausfalls und infolge von Böen voneinander unterschieden werden können. Die Überwachung geschieht durch Vergleich der einzelnen Drucksignale mit einem Mittelwert. Vorausgesetzt, die Differenzen liegen innerhalb annehmbarer Grenzen, dann werden die Sollwerte bzw. Befehle für die Drosselsteuerung begrenzt, um ein Hochdrehen der Triebwerke bis zu ihrer Not- bzw. Höchstleistung zu vermeiden. Fällt ein Triebwerk aus, so wird die Begrenzung übergangen, um sicherzustellen, daß ein ausreichendes Rollmoment zur Verfügung steht, um dem Verlust an Schubkraft von der zugehörigen Anlage entgegenzuwirken. Die Schubpegel werden dem Piloten angezeigt, damit er das ausgefallene Triebwerk identifizieren und den Brennstoff zu diesem abschalten und außerdem das entsprechende Triebwerk in der anderen Anlage drosseln kann.

Die oben mit Bezug auf F i g. 2 beschriebene Triebwerksregelvorrichtung manövriert das Luftfahrzeug beim Rollen und Gieren, jedoch nicht beim Nicken, wobei die Nickmanöver in diesem Fall mittels Druckluftdüsen am Schwanzende des Luftfahrzeugs bewirkt werden. Wenn jedoch erwünscht, kann die Triebwerksregelvorrichtung erweitert werden, um auch die Möglichkeit zur Erzielung von Nickmanövern durch unterschiedliche Veränderung der Schubkräfte von vorderen und hinteren Triebwerkpaaren in beiden Anlagen einzuschließen.

Ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Triebwerksregelvorrichtung nach F i g. 2 mit der Längsneigungsmanövriermöglichkeit, wie vorerwähnt, ist teilweise in F i g. 3 dargestellt und soll nunmehr beschrieben werden. In F i g. 3 ist nur derjenige Teil der Vorrichtung dargestellt, der insbesondere die Regelung der Backbord-Triebwerkanlage betrifft, wobei derjenige Teil, der sich insbesondere mit der Regelung der Steuerbord-Triebwerkanlage befaßt, wie im Fall der Vorrichtung nach F i g. 2 der gleiche ist. Befehle bzw. Sollwerte für Vorwärts-, Abwärts-, Roll- und Giermanöver werden in der Vorrichtung genau in der gleichen Weise wie für die Vorrichtung der F i g. 2 abgeleitet, wobei Signale, die den Vorwärts- und Abwärts-Sollwerten T_x bzw. T₂ entsprechen, in Abhängigkeit von der Betätigung einer Piloten-Steuerhandhabe (nicht dargestellt), die der Handhabe 11 der F i g. 2 entspricht, geliefert werden, und Signale entsprechend den Gier- und Roll-Sollwerten NIA und LIA werden von einem Selbststabilisierer (nicht dargestellt) geliefert, welcher dem Selbststabilisierer 18 der F i g. 2 entspricht. Jedoch wird im vorliegenden Falle die Bezugslage, auf welche sich die Betätigung des Selbststabilisierers bezieht, geändert, um sowohl in Längsneigung als auch in Querneigung und Gierung der Lage zu entsprechen, die durch die konventionelle Pilotensteuerhandhabe ausgewählt ist, und der Selbststabilisierer liefert einen Ausgangs-Sollwert MIB für die Verwendung beim Manövrieren und Stabilisieren der Luftfahrzeuglängsneigung, wobei M das erforderliche Längsneigungsmoment und B der effektive Abstand, gemessen parallel zur Roll- bzw. Quemeigungsachse X, zwischen dem vorderen und hinteren Triebwerkpaar in jeder Triebwerkanlage ist.

Drei untereinander verbundene Servoanlagen werden für jede Triebwerkanlage verwendet, eine zur Steuerung eines Düsenwinkelreglers, der den beiden Triebwerkpaaren der Anlage gemeinsam zugehört, wobei der gleiche Düsendrehwinkel ß_p für alle vier Triebwerke der Backbordanlage und der gleiche Düsendrehwinkel ß_s für alle vier Triebwerke der Steuerbordanlage verwendet werden. Die anderen beiden Servoanlagen jeder Anlage steuern jeweils zwei Drosselregler, wobei der eine dieser Regler die Drosseleinstellung des vorderen Triebwerkpaares und der andere die Drosseleinstellung des hinteren Triebwerkpaares steuert. Das vordere und das hintere Triebwerkpaar der Backbordanlage erzeugen unter der Steuerung ihrer jeweiligen Drosselregler Schubkräfte T_pf und Tp₀, während das vordere und das hintere Triebwerkpaar der Steuerbordanlage in entsprechender Weise Schubkräfte T_sf und T_sa erzeugen.

Die Befehle bzw. Sollwerte, die den Servoanlagen übermittelt werden, welche die Düsenwinkel ß_p und ß_s einregeln, sind die gleichen wie jene, T_px und T_sx, die durch die obigen Gleichungen (11) und (13) gegeben sind. Die Sollwerte T_pfz, T_paz, T_sfz und T_saz, die den Servoanlagen übermittelt werden, welche jeweils die Schubstärken T_pf, T_pa, T_sf und T_sa steuern, sind gegeben durch die folgenden Gleichungen:

Tpu = 1 (T_z - L/A - M/B) T„az =l(T_z- L/A + M/B) T_sfz = I (T_z + L/A - M/B) + L/A + M/B)

(15)
(16)
(17)
(18)

Diese Sollwerte werden in ihren jeweiligen Servoanlagen mit errechneten Werten verglichen, die von den Ist-Werten der Servoausgangsvariablen abgeleitet sind. Die Vergleiche werden durchgeführt unter Verwendung von errechneten Werten, wie negative Rückkopplung, gegen Eingangs-Sollwerte, so daß die Werte der verschiedenen Servoausgangsvariablen in Übereinstimmung mit allen Eingangs-Sollwerten gehalten werden. Die Sollwerte T_px, T_sx, T_pfz, T_paz, T_sfz und T_saz werden jeweils nach den folgenden Funktionen berechnet:

(T_p, + Τ_ρα) sin γ sin β_ρ + (Β/Α) [(Τ_ρί - T_pa)F_p + (T_si - T_sa)F_s] (Ts, + T_sa) sin γ sin ß_s - (B/A) [(T_pf - T_pa)F_p + (T_sf - T_sa)F_s]

T₁₁₁G_n

T_paG_p

T_slG_s (19)
(20)
(21)
(22)
(23)
(24)

wobei F_x und G_x (χ ist entweder ρ oder s) jeweils folgende Funktionen darstellen:

cos γ cos α — sin γ sin α cos ß_x,
cos γ sin α + sin y cos α cos ß_x .

Gemäß F i g. 3 wird die Servoanlage 50, welche den Düsenwinkelregler 51 der Backbord-Triebwerkanlage steuert, mit einem Eingangs-Sollwert T_px be- ίο liefert, wobei dieser entsprechend Gleichung (11) durch einen Summierverstärker 52 von den Signalen für die Sollwerte T_x und NIA abgeleitet wird. Die beiden Servoanlagen 53 und 54, die jeweils die Drosselregler 55 bzw. 56 der vorderen und hinteren Backbord-Triebwerkpaare steuern, empfangen andererseits Eingangs-Sollwerte T_piz und T_paz. Diese beiden Sollwerte stimmen überein mit Gleichung (15) und (16) und werden von Signalen, die den Sollwerten T_z, M/B und L/A entsprechen, durch Paare von Summierverstärkern 57, 58 und 59, 60 abgeleitet.

Jede der Servoanlagen 53 und 54 ist im Aufbau der Servoanlage 25 in F i g. 2 gleich, und dementsprechend übermittelt jede nach der Servoanlage 50 ein Signal, welches der tatsächlichen Schubstärke T_pf oder T_pa seines zugehörigen Triebwerkpaares entspricht. Die beiden den Werten T_pf und T_pa entsprechenden Signale werden in der Servoanlage 50 zwei Umsetznetzwerken 61 bzw. 62 zugeführt, damit beide Dämpfungen erzeugen, die von (sin y) abhängig sind. Die von den Netzwerken 61 und 62 erzeugten Signale werden jeweils zwei Resolvern 63 und 64 zugeführt, die mit einer Welle 65 der Servoanlage 50 gekuppelt sind.

Die Welle 65 in der Servoanlage 50 entspricht der Welle 32 der Servoanlage 19 der F i g. 2 und wird in gleicher Weise in eine Drehstellung gebracht, die dem Düsenwinkel ß_p entspricht, und zwar durch einen Motor 66 unter der Steuerung eines Servoverstärkers 67, der den Eingangs-Sollwert T_px empfängt. Die Drehstellung der Welle 65 wird über ein Leistungsregelsystem 68 übertragen, um den Regler 51 anzutreiben, wobei die Drossel des Backbord-Triebwerks dadurch auf den Winkel ß_p eingestellt wird.

Jeder der Resolver 63 und 64, die mit der Welle 65 gekuppelt sind, liefert zwei Auflösungen des Signals, welches er vom zugehörigen Netzwerk 61 oder 62 empfängt, wobei die erste Auflösung den veränderlichen Ausdruck (cos/?_p) und die zweite den veränderlichen Ausdruck (sin ß_p) betrifft. Die beiden durch die ersten Auflösungen in den Resolvern 63 und 65 abgeleiteten Signale werden jeweils über Umsetznetzwerke 69 und 70 den Servoanlagen 53 und 54 zugeführt. Jedes Netzwerk 69 und 70 hat eine Dämpfung abhängig von (cos α), mit der Folge, daß jede Servoanlage 53 und 54 von der Servoanlage 50 ein Signal empfängt, welches vergleichbar ist mit dem Signal, das in der Vorrichtung der F i g. 2 durch die Servoanlage 25 von der Servoanlage 19 empfangen wird. Diese von den Servoanlagen 53 und 54 empfangenen Signale werden innerhalb dieser Vorrichtung verwendet, um eine negative Rückkopplungssteuerung auf Grund der Funktionen (21) und (22) zu schaffen, wobei die Anordnung dafür in jedem Fall derjenigen entspricht, die in der Servoanlage 25 der F i g. 2 vorgesehen und beschrieben ist.

Die beiden durch die genannten ersten Auflösungen in den Resolvern 63 und 64 abgeleiteten Signale werden außerdem einem Summierverstärker 71 zugeliefert, der daraus ein Signal ableitet, welches abhängig ist von

(T_pf-T_pa)sia_rcosß_p.

Dieses Signal wird über ein Umsetznetzwerk 72, das eine Dämpfung abhängig von der Konstanten (sin γ) hat, einem Summierverstärker 73 zugeführt, der außerdem von einem weiteren Summierverstärker 74 ein Signal empfängt, das abhängig ist von

Dieses letztere Signal wird im Summierverstärker 74 von den beiden Signalen abgeleitet, die aus den zweiten durch die Auflöser 63 und 64 geschaffenen Auflösungen resultieren.

Das Signal, welches durch den Verstärker 73 aus den Signalen, die er vom Verstärker 74 und dem Netzwerk 72 her empfängt, abgeleitet wird, ist abhängig von

+ T_pa) sin γ sin ß_p - (BjA) (T_p, - T_pa) (sin γ sin α cos ß„) .

Dieses Signal wird negativ dem Servoverstärker 67 zugeführt und bildet eine der drei Komponenten der negativen Rückkopplung, die gegeben ist durch die Funktion (19) und in der Servoanlage 50 geschaffen wird. Die anderen beiden Komponenten werden von Signalen gebildet, die jeweils abhängig sind von

55 (B/A) (T_pf - T_pa) cos γ cos <x,

(B I A) (T_sf — T_sa) (cos γ cos α — sin γ sin α cos ß_s) .

Das erste dieser beiden Signale wird negativ dem Verstärker 67 von einem Umsetznetzwerk 75 her zugeführt, welches eine Dämpfung abhängig von der Konstanten (cos γ cos a) hat und von einem Summierverstärker 76 her mit einem Signal beliefert wird, das abhängig ist von der Differenz zwischen den Signalen entsprechend T_pf und T_pa, welche durch die Servoanlagen 53 und 54 geliefert werden.

Das zweite der beiden Rückkopplungssignale wird von dem Servosvstem (nicht dargestellt! welches den Steuerbord-Düsenwinkel steuert, geliefert, wobei die Servoanlage 50 dementsprechend dieser Servoanlage ein Signal liefert, welches repräsentativ ist für

(B I A) (T_Pf — T_pa) (cos 7 cos α — sin γ sin α cos ß_p)

und dazu verwendet wird, eine negative Rückkopplung entsprechend der Funktion (20) zu schaffen. Dieses letztere Signal, welches über eine Ader 78 geliefert wird, wird in der Servoanlage 50 durch einen Summierverstärker 79 aus den Signalen abgeleitet, die durch die Umsetznetzwerke 72 und 75 geliefert werden.

Wie im Fall der Vorrichtung nach F i g. 2 können Komponenten, die abhängig sind von Beschleunigungen des Luftfahrzeugs parallel zur Gierachse Z, in die Eingangs-Sollwerte für die Servoanlagen 53 und 54, die die Drosseln der Backbordtriebwerke steuern, und in die Eingangs-Sollwerte für die entsprechenden Servoanlagen, welche die Drosseln der Steuerbordtriebwerke steuern, mit eingeschlossen

werden. In diesem Falle ist ein individueller Beschleunigungsmesser für jedes vordere und hintere Triebwerkpaar vorgesehen.

Obwohl in den Anlagen bzw. Vorrichtungen der F i g. 2 und 3 eine Selbststabilisierung nur in bezug auf Winkelbewegungen des Luftfahrzeugs verwendet wird, versteht es sich, daß eine Selbststabilisierung auch in bezug auf lineare Bewegungen des Luftfahrzeugs verwendet werden kann. Beispielsweise können in jedem Falle zwei Linearbewegungs-Sollwerte T_x und T₂ jeweils entsprechend Stabilisierungs-Sollwertsignalen modifiziert werden, die von den Selbststabilisierern geliefert werden, wobei der Befehl bzw. Sollwert, der von dem einen Selbststabilisierer geliefert wird und dazu verwendet wird, den Befehl des Piloten T_x zu verändern, derjenige ist, der erforderlich ist, um eine Stabilisierung entlang der Rollachse (Längsachse) X zu bewirken, und wobei der Befehl bzw. Sollwert, der durch den anderen Selbststabilisierer geliefert wird und dazu verwendet wird, den Befehl T_z des Piloten abzuändern, derjenige ist, der erforderlich ist, um eine Stabilisierung entlang der

Gierachse Z zu bewirken. Jeder dieser beiden Selbststabilisierer kann so eingerichtet und angeordnet sein, daß er das entsprechende Pilotenbefehlssignal empfängt, und so gut wie er dieses durch Hinzufügen des zugehörigen Stabilisierungs-Sollwertes abändert, kann er auch jede beliebige Formung bzw. Gestaltung des Pilotenbefehls bewirken, die erforderlich ist, um sicherzustellen, daß selbst dann, wenn der Pilot noch so abrupt in der Bedienung der Steuerhandhabe 11 ist, das Ansprechen des/Luftfahrzeugs sanft erfolgt. Darüber hinaus können natürlich die Beschleunigungssignale, die von den obenerwähnten Beschleunigungsmessern geliefert werden, wenn angebracht, auch durch die Selbststabilisierer hindurch zu Formungszwecken geleitet werden.

Es versteht sich, daß es aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist, eine Multiplex- oder Mehrfachtechnik anzuwenden, so daß beispielsweise iin Fall der Vorrichtung nach F i g. 2 jede dargestellte Servoanlage eine von zwei oder drei identischen Servoanlagen ist, die alle zur Ausführung der gleichen Funktion angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für den Schub vektor eines Luftfahrzeug-Triebwerks, bei dem der Schubvektor von zwei Servoeinheiten auf Grund von Soll-Schubkomponenten entsprechend zweier orthogonaler Hauptachsen des Luftfahrzeugs geregelt wird, wobei jeder Servoeinheit negative Rückkopplungssignale aufgeschaltet werden, d a durch gekennzeichnet, daß die eine Servoeinheit (Fig. 2; 25,26), die nur mit dem Schubkomponentenbefehl einer ersten der beiden Achsen beaufschlagt wird, die Schubstärke (T) regelt, während die andere Servoeinheit (Fig.2; 19,20), die nur mit dem Schubkomponentenbefehl der zweiten Achse beaufschlagt wird, die Schubrichtung (ß) regelt, und daß die Rückkopplungssignale für die Schubstärke und -richtung gemäß unterschiedlicher Funktionen modifiziert werden.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwerksanlage mindestens ein Düsentriebwerk (1, 2) mit einer um ihre Mittelachse (V₁) drehbaren Düse (3) zur Regelung der Schubrichtung über den Drehwinkel (ß) aufweist und daß die eine Servoreinheit (19, 20) einen Düsenwinkelregler (21, 22) zur Änderung der Schubrichtung und die andere Servoeinheit (25, 26) einen Drosselregler (27, 28) für die Schubstärke regelt.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Servoeinheit (25, 26), die den Drosselregler (27, 28) steuert, eingegebene Eingangssollwert abhängig ist von dem Sollwert für die vertikale Schubkomponente (Tpz, Tsz) der Triebwerksanlage und daß der der Servoeinheit (19, 20), die den Düsenwinkelregler (21,22) steuert, eingegebene Eingangssollwert abhängig ist von dem Sollwert für die horizontale Schubkomponente (Tpx, Tsx).

4. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Servoeinheit zur Steuerung der Schubstärke zur Anwendung kommende Rückkopplung mit einem errechneten Wert der Komponente des Istschubs in Richtung der einen der Luftfahrzeughauptachsen übereinstimmt und daß die in der anderen Servoeinheit zur Steuerung der Schubrichtung zur Anwendung kommende Rückkopplung mit einem errechneten Wert der Komponente des Istschubs in Richtung der anderen der Luftfahrzeughauptachse übereinstimmt.

5. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Servoeinheit (19,25) eine drehbare Welle (32, 37) aufweist, die durch einen elektrischen Servomotor (31, 36) drehbar ist, daß in jeder Servoeinheit (19, 25) ein elektrischer Servoverstärker (30, 35) die Erregung des Motors (31, 36) in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Eingangssollwert und der negativen Rückkopplung der Servoeinheit steuert, daß jede Welle (32, 37) eine mit ihr gekuppelte elektrische Vorrichtung (Resolver 34, 38) aufweist, die elektrisch auf die Drehstellung der Welle (32, 37) anspricht, und daß die elektrischen Servoverstärker (30, 35) der beiden Servoeinheiten miteinander elektrisch verbunden sind, um die Rückkopplungssignale entsprechend den Drehstellungen der beiden Wellen abzuleiten.

6. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangssollwert für die eine Servoeinheit abhängig ist von einem Befehl für die Bewegung des Luftfahrzeugs in Richtung seiner Gierachse (Z) und daß der Eingangssollwert für die andere Servoeinrichtung abhängig ist von einem Befehl für die Bewegung des Luftfahrzeugs in Richtung seiner Rollachse (X).

7. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Eingangssollwerte den beiden Servoeinheiten übermittelten Signale entsprechend den Drehungen einer Steuerhandhabe (11) für den Luftfahrzeugpiloten um zwei Luftfahrzeughauptachsen (Y, Z) abgeleitet sind.

8. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Eingangssollwerte den beiden Servoeinheiten zugeführten Signale abhängig sind von Befehlen für die Winkelbewegung des Luftfahrzeugs um eine Hauptachse.

9. Regelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehle für die Winkelbewegung des Luftfahrzeugs durch einen im Luftfahrzeug befindlichen Autostabilisator (18) gegeben sind.

10. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungsmesser ein Signal abhängig von der Beschleunigung der Triebwerksanlage im Raum liefert und daß eine Komponente, die von dem durch den Beschleunigungsmesser gelieferten Signal abhängig ist, im Eingangs-Sollwert für die Servoeinheit, welche die Schubstärke der Triebwerksanlage steuert, enthalten ist.

11. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Servoeinheiten so eingerichtet und angeordnet sind, daß sie die Regelung der Schubstärken für unterschiedliche Triebwerke der Triebwerksanlage bewirken, und daß die letzteren Servoeinheiten mit Eingangssollwertsignalen beliefert werden, die abhängig sind von parallel zueinander verlaufenden Sollschubkomponenten.

12. Regelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Servoeinheit die Schubrichtung für Backbord- und Steuerbordtriebwerke der Triebwerkanlage einregelt.

13. Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 für den Schubvektor einer Mehrzahl von Luftfahrzeug-Triebwerken, bei denen der Schubvektor von zwei Servoeineinheiten auf Grund von Sollschubkomponenten entsprechend zweier orthogonaler Hauptachsen des Luftfahrzeugs geregelt wird, wobei jeder Servoeinheit negative Rückkopplungssignale aufgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Servoeinheitspaaren, und zwar ein Paar für jedes Triebwerk, vorgesehen ist, daß die beiden Servoeinheiten jedes Paares die Regelung der Schubstärke und der Schubrichtung für mindestens ein Triebwerk der zugehörigen Triebwerksanlage bewirken, daß die beiden Servoein-

heiten diese Regelung entsprechend zwei Signalen bewirken, die abhängig sind von Sollschubkomponenten, die jeweils parallel zu zwei Hauptachsen des Luftfahrzeugs verlaufen und jeweils als Eingangssollwerte den beiden Servoeinheiten zugeführt werden, und daß jede dieser Servoeinheiten die Regelung der Triebwerke in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem von ihr empfangenen Eingangssollwert und einer Funktion bewirkt, die abhängig ist sowohl von der durch das Triebwerk erzeugten Schubstärke als auch von der Schubrichtung.

14. Regelvorrichtung nach Anspruch 13 in einem Luftfahrzeug mit Triebwerken, die seitlich am Luftfahrzeug mit Abstand voneinander und symmetrisch zur Rollachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung Schubkomponenten des auf das Luftfahrzeug durch die Triebwerke ausgeübten Schubs parallel zu seiner Roll- und Gierachse regelt, daß sie Eingangssollwerte für die Servoeinheiten, welche die Schubstärken der Triebwerke einregeln, abhängig sind von einem Sollwert für die Bewegung des Luftfahrzeugs in Richtung Gierachse, und daß die Eingangssollwerte für die Servoeinheiten, welche die Schubrichtung einregeln, abhängig sind von einem Sollwert für die Bewegung des Luftfahrzeugs in Richtung Rollachse.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssollwerte für die Servoeinheiten, welche die Schubstärken einregeln, abhängig sind von einem Sollwert für die Winkelbewegung des Luftfahrzeugs um seine Rollachse, und daß die Eingangssollwerte für die Servoeinheiten, welche die Schubrichtungen einregeln, abhängig sind von einem Sollwert für die Winkelbewegung des Luftfahrzeugs um seine Gierachse.

16. Regelvorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Triebwerksanlage die Regelung der Schubstärke für unterschiedliche Teile der Anlage durch unterschiedliche Servoeinheiten bewirkt wird und daß diese Servoeinheiten in jedem Fall mit Eingangssollwerten für parallel zueinander verlaufende Schubkomponenten beliefert werden.

17. Regelvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Triebwerksanlage eine einzige Servoeinheit die Schubrichtungen für beide Teile der Triebwerksanlage steuert.

18. Regelvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Triebwerksanlage die Eingangssollwerte für die unterschiedlichen Servoeinheiten, welche die Schubstärken einregeln, abhängig sind von einem Sollwert für die Nickbewegung des Luftfahrzeugs.