DE1481514A1 - UEberzaehlig ausgestattetes Steuersystem - Google Patents

UEberzaehlig ausgestattetes Steuersystem

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DE1481514A1
DE1481514A1 DE19661481514 DE1481514A DE1481514A1 DE 1481514 A1 DE1481514 A1 DE 1481514A1 DE 19661481514 DE19661481514 DE 19661481514 DE 1481514 A DE1481514 A DE 1481514A DE 1481514 A1 DE1481514 A1 DE 1481514A1
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signals
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electrical
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DE19661481514
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Norrup Leo Vern
Derek Wood
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Bell Aerospace Corp
Original Assignee
Bell Aerospace Corp
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    • F15B18/00Parallel arrangements of independent servomotor systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/24Transmitting means
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Description

  • Überzählig ausgestattetes Steuersystem, Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Steuersysteme und betrifft insbesondere überzählig ausgestattete Steuersysteme, die speziell zur Steuerung der Verstellung mehrerer Oberflächen proportional zu einen oder mehreren empfangenen Eingangssignalen geeignet sind und die insbesondere zur Auffindung und Außerbetriebnahme eines fehlerhaft arbeitenden Teils des Steuersystems dienen, Das erfindungsgemäße Steuersystem eignet sich insbe="*. sondere, obgleich dies keine. Einschränkung des Anvendungs- Bereiches sein soll, in Verbindung mit der Verwendung von hydropneumatischen Drücken und Signalen. Unter dem Begriff "hydropneumatisch", wie er im folgenden verwendet wird, sollen unter Druck stehende hydraulische und pneumatische Strömungsmittel, also Druckmittel verstanden werden. Der ebenfalls im folgenden benutzte Begriff "Befehlsfunktion" soll die Fähigkeit zur Bewegung einer Steuerfläche aufgrund von dem Steuersystem zugeführten Eingangssignalen kennzeichnen, In vielen Fällen, in denen Steuersysteme zur Anwendung gelangen, hat sich als notwendig herausgestellt, ein überzählig ausgestattetes Steuersystem zu verwenden. Ein derartiges System ist dann erforderlich, wenn die Gesamtanforderungen, die an eine bestimmte zu steuernde Vorrichtung gestellt Urerden, ein Maß an Zuverlässigkeit verlangen, das dasjenige, das normalerweise bei Verwendung eines Steuersystems mit einer einzigen Steuerkette zur Durchführung der Steuerfunktion erzielbar ist, überschreitet. Deshalb wird zur Erreichung der gewünschten Zuverlässigkeit beispielsweise das Steuersystem bezüglich einer oder mehrerer Vorrichtungen doppelt ausgeführt, um dadurch die verlangte überzählige Ausstattung zu erhalten. Eine derartige überzählige Ausstattung ist insbesondere bei den Flugkontrollsystemen der gegenwärtigen Flugzeuge erforderlich und anwendbar. Der Erfindungsgegenstand wird deshalb unter spezieller Berücksichtigung seiner Verwendung bei einem Flugkontrollsystem eines Flugzeugs beschrieben, Dem Fachmann werden sich jedoch noch ohne weiteres andere Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Steuersystem erschließen, Obgleich der Erfindungsgegenstand in der Zeichnung und der folgenden Beschreibung in Verbindung mit einem Flugkontrollsystem eines typischen Flugzeugs dargestellt wird, soll sein Anwendungsbereich deshalb nicht auf dieses Gebiet beschränkt sein, Als Beispiel für eine hervorstechende Situation, in der eine überzählige Ausstattung erforderlich ist, können die gegenwärtigen Flugzeuge genannt werden, Bekanntermaßen gibt es heutzutage zwei Typen von Flugzeugen, Der erste Typ stellt das große Unterschall-Flugzeug dar, bei dem,außer.-ordentlich große Steuerflächen benötigt werden, die so geartet sind, daß die Kraft des Piloten zu ihrer manuellen Bedienung nicht ausreicht. Der zweite heutzutage verwendete Flugzeugtyp und der auch in der vorhersehbaren Zukunft noch verwendet werden wird, wird durch das außerordentlich schnelle Überschall-Flugzeug verkörpert, bei dem aufgrund der großen Geschwindigkeit sich das Druckzentrum des Flugzeugs nach vorne verschiebt und entweder mit dem Schwerpunkt des Flugzeugs zusammenfällt oder vor diesem liegt, wodurch das Flugzeug bei derartig extremen Geschwindigkeiten aerodynamisch unstabil wird, In jedem dieser beiden Fälle ist es dem Piloten nicht länger möglich, die Steuerorgane des Flugzeugs manuell zu beeTienen,und es muß deshalb irgendein Kraftverstärker verwendet werden, Ähnliche Situationen wird der Fachmann leicht auch auf anderen Gebieten der Technik erkennen, Um in derartigen Fällen, in denen ein Kraftverstärker oder eine ähnliche Einrichtung in das System eingefügt werden, einen ausreichenden Grad an Zuverlässigkeit zu erhalten, muß die überzählige Ausrüstung so beschaffen sein, daß für den Fall des Versagens eines Teils des Steuersystems seine Befeh75funktion, falls gewünscht, automatisch auf.einen anderen, fehlerfrei arbeitenden Teil des Systems umgeschaltet wird. Eine derartige überzählige Ausrüstung läßt sich dadurch erhalten, daß mehrere Teile eines Steuersystems, die alle in der Lage sind, eine Befehlsfunktion auszuüben, beispielsweise eine Steuerkette,parallel angeordnet werden oder dadurch, daß einzelne Komponenten innerhalb einer bestimmten Steuerkette parallel eingebaut werden. In jedem beliebigen Steuersystem, dessen Ausstattung überzählig ist und bei dem also in mathematischem Sinn eine Überbestimmung vorliegt, muß man sich mit der Zahl der zur Übertragung zur Verfügung stehenden Steuerketten befassen, für den Fall, daß eine Steuerkette versagt, und gleichzeitig ist das Augenmerk auch auf die Übertragungsfähigkeit und die Übertragungsgeschwindigkeit von der einen Steuerkette zur anderen zu richten, wenn eine derartige Steuerkette versagen sollte.
  • Ein zu beachtender Faktor ist auch die für den Betrieb des Flugsteuersystems zur Verfügung stehende Energiequelle, d.h. also, die überzählige Ausstattung des ganzen Steuersystems würde nur von einem geringen oder gar keinem Nutzen für das Flugzeug sein, falls beim_Ausfall eines einzelnen Teils des Systems, beispielsweise des Motors eines Flugzeugs,die Ausgangsenergiequelle versagen würde. Insbesondere sind die Überschall-Flugzeuge mit mehreren Steuerflächen ausgerüstet, die zur Ausführung einer bestimmten Funktion dienen, beispielsweise mit geschlitzten Steuerflächen, wobei die Stellung eines derartigen geschlitzten Teils der Steuerfläche für den Fall eines Versagens außerordentlich kritisch werden kann. Dies folgt daraus, weil eine sehr kleine Bewegung einer relativ kleinen Steuerfläche bei extrem hohen Geschwindigkeiten außerordentlichgroße Wirkungen auf das Flugverhalten des Flugzeugs haben kann. Es ist deshalb von großer Bedeutung, daß die Verstellung der Steuerfläche, für den Fall, daß gerade die Steuerkette, die die Verstellvorgänge für diese Steuerfläche oder deren abgetrenntes Segment durchführt, versagt,nur in bestimmten, festliegenden Grenzen durchführbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Steuersystem zu schaffen, daß dadurch, daß es mehrere Steuerketten aufweist, die eine überzählige Ausstattung innerhalb des Steuersystems sicherstellen, einen außerordentlich hohen Grad an Zuverlässigkeit besitzt, Mit Hilfe dieses überzählig ausgestatteten Steuersystems, das mehrere Steuerketten besitzt, soll eine sehr schnelle und höchst zuverlässige Übertragung von der einen Steuerkette auf eine andere erreicht werden, wenn die eine Steuerkette versagen sollte. Das erfindungsgemäße Steuersystem soll in der Art paralleler Steuerketten oder paralleler einzelner Elemente, die sich in einerAteuerkette befinden, aufgebaut sein.
  • Außerdem soll das erfindungsgemäße Steuersystem mit Energiequellen ausgerüstet sein, die ebenfalls in überzähliger Anzahl vorhanden sind. Die Erfindung hat sich des weiteren zur Aufgabe gesetzt, ein überzählig ausgestattetes Steuersystem zu schaffen, bei dem elektrisch erzeugte Eingang: signale dem System automatisch zugeführt werden in Verbindung mit irgendwelchen manuell erzeugten Signalen, die dem Steuersystem in überzähliger Weise zugeführt werden. Außerdem soll ein automatischer Verriegelungsmechanismus geschaffen werden, der für den Fall eines Versagens der Energiezufuhr für eine bestimmte Steuerfläche automatisch arbeitet und die Bewegung der Steuerfläche in eine festgelegte Stellung ermöglicht und dafür sorgt, daß sie in dieser Stellung verharrt, Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes bezüglich seines Aufbaus und seiner Betriebsweise sind der folgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in denen beispielshalber eine bestimmte Vorrichtung dargestellt ist, bei der das erfindungsgemäße Steuersystem angewendet wird.
  • In der Zeichnung zeigen: Fig, 1a und 1b schematische Darstellungen der Vorrichtung zur Erzeugung manueller Eingangssignale, die speziell für den vorliegenden Anwendungsfall für den Piloten und den Kopiloten bestimmt ist, Fig. 2 eine schematische Darstellung der automatischen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale, die bei dem hier speziell dargestellten Steuersystem für ein Flugzeug das Flugsteuersystem (A,F,C,F,) und/oder den Autopiloten, sowie das Dämpfungs- oder Stabilitätsverstärkungssystem (S,A,S,) betrifft, Fig, 3 eine schematische Darstellung der mechanischen Signalmischung, die durch die manuellen Eingangssignale des Piloten und ropiloten erreicht wird und die Signale liefert, die dann je nach Wunsch den verschiedenen Steuerflächen.zugeführt werden.
  • Fig, 4a und 4b sowie Fig, 5 eine Steuerflächenanordnung, wobei in Fig, 4 die Steuerflächen dargestellt sind, wie sie an den Flügeln eines bestimmten Flugzeugs vorhanden sind, während Fig, 5 die Steuerflächen zeigt, wie Sie an den Schwanzflächen, d,h. also, am Leitwerk eines bestimmten Flugzeugs auftreten, Pig, 6 eine. schematische Darstellung der übermäßig groß ausgelegten Energieerzeugungsvorrichtung, die zum Betrieb des überzählig ausgestatteten erfindungsgemäßen .
  • Systems verwendet wird und Fig, 7 eine eegriffsbestimmungstabelle für die verschiedenen in der Zeichnung verwendeten Symbole. Ein erfindungsgemäßes überzählig ausgestattetes Steuersystem, das sich insbesondere bei Verwendung mehrerer Steuerflächen eignet, istmit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Eingangssignalen ausgerüstet, die manuell erzeugte mechanische und automatisch erzeugte elektrische Eingangssignale liefert, mit Hilfe derer die Steuerflächen proportional zu den Eingangssignalen verstellt werden können. Außerdem weist die Steuervorrichtung mehrere Steuerkanäle auf, von denen jeder mit zwei Signalsummierungseinrichtungen versehen ist. Jede dieser Signalsununierungseinrichtungen ist so geschaltet, daß sie die Eingangssignale aufnehmen kann und ein getrenntes Ausgangssignal erzeugt, das pro- portional dem empfangenen Eingangssignal ist, Jeder Steuerkanal enthält weiterhin eine Verstellvorrichtung, die jede Signalsummierungseinrichtung innerhalb des lanals mit einer von den vielen Steuerflächen verbindet, um diese spezielle Steuerfläche gemäß: dem einwirkenden Eingangssignal zu verstellen, Das System ist des weiteren mit Vorrichtungen ausge- stattet, mit denen die Wirkung der gesteuerten Flächen auf die Austrittssignale erfasst und aufgrund einer derartigem Erfassung ein =ontrolsignal erzeugt werden kann. 'Für den Fall, daß zwischen den ausgewählten Iontrollsignalen eine Diskrepanz vorhanden ist, wird durch eine weitere Vorrichtung ein Fehlersignal erzeugt, das den Teil des Kontrollsystems, der versagt hat und die Diskrepanz in den Signalen verursacht hat, außer Betrieb setzt, In Fig, 1 der Zeichnung ist die mauelle Vorrichtung zur Erzeugung eines Eingangssignals für das erfindungsgemäße, überzählig ausgestattete Steuersystem dargestellt, Insbesondere wird die dem Piloten und Kopiloten in einem typischen Flugzeug normalerweise zur Verfügung stehende Apparatur schematisch gezeigt. Eine solche Apparatur weist beispielsweise einen Steuerknüppel 11 und ein Steuerrad 12 für den Piloten auf, Für den Kopiloten sind ebenfalls ein Steuerknüppel 13 und ein Steuerrad 14 vorgesehen, As ein weiterer Teil der manuellen Steuer-. apparatur sind die Ruderpedale 15 für den Piloten bzv, 16 für den Kopiloten vorhanden, Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die Steuerknüppel 11 und 13 des Piloten und Kopiloten durch ein mechanisches Gestänge 17 miteinander verbunden, während die entsprechenden Steuerräder von Pilot und Kopilot durch ein mechanisches Gestänge 18 und die Ruderpedale durch ein mechanisches Gestänge 19 miteinander in Verbindung stehen, Es ist bekannt, daß die mechanischen Gestänge 17,18 und 19 die Steuervorrichtungen von Pilot und Kopilot gegenseitig verstellen und eine stoßfreie Übertragung der Steuervorgänge ermöglichen,, Mit Hilfe der Steuerräder 13 und 14 des Piloten oder Kopiloten läßt sich das Rollverhalten des Flugzeugs steuern. Der mechanische Ausgang des-Pilotensteuerrades 12 ist über ein mechanisches Gestänge 21 an ein bei 22 dargestelltes Servo-Ventil angeschlossen, sowie an einem in Blockform bei 23 gezeigten T.raftuwsetzer, An dieser Stelle der Beschreibung soll kurz auf Fig, 7 eingegangen werden, in der eine Legende der verschiedenen in der Zeichnung verwendeten Sysbole dargestellt ist, Daraus ist zu entnehmen, daß unter einen Servo-9entil, beispielsweise das bei 22 gezeigte, auf das iwcbigen Bezug genommen ist, ein Ventil bekannter Art zu verstehen ist, das beispielsweise in der U.S. Patentschrift 2.9479285 beschrieben ist. Ein derartiges Servo-Ventil kann mechanische und elektrische Eingangssignale empfangen und ist mit zwei spulenartigen Schieberventilen ausgerüstet, die sich in ihm bewegen und von denen jedes den Durchfluß eines hydropnnumatischeng also entwender hydraulischen oder pneumatischen Strömungsmittels das Ventil, das von einer Strömungssittelquelle geliefert wird, steuert, mit dem eine Antriebsvorrichtung beaufschlagt wird, die die Bewegung des Ventils vornimmt.
  • Das zweite Symbol der Legende stellt ein Doppei-Servo-Ventil dar, das zusätzlich zu der oben beschriebenen Vor- richtung die Möglichkeit der Aufnahme zweier Sätze elektrische und mechanischendignale bietet, die beide von derselben Quelle stammen können, Außerdem ist das Doppel-Servo-Ventil mit Mitteln versehen, mit denen die Stellung der Schieber-. . ventile in jedem Servo-Ventil kontrolliert werden kann, Am Boden jeder Doppel-Servo-Ventilhälfte befindet sich ein Schaltventil, das zur Steuerung des Durchflusses des hydropneumatischen Strömungsmittels vom Servo-Ventil zur Antriebsvorrichtung dient, Das Schaltventil läßt sich so bewegen, daß der hydropneumatische Strömungsmittelfluß aufgrund eines Fehlers oder eines von einer im folgenden noch näher beschriebenen Vergleichsvorrichtung gelieferten Schaltsignals unterbrochen oder gesteuert werden kann, Das folgende Symbol stellt einen hintereinanderliegenden Doppelantrieb bekannter Art dar, der keiner weiteren Beschreibung bedarf, .
  • Das vierte,Symbol in der Legende zeigt eine mechanische lolbensperre, die beispielsweise in Verbindung mit den hintereinanderliegenden Doppelantrieb verwendet werden kann, um dadurch eine gelativbewegung zwischen dem xörper und dem =olben zu ermöglichen, falls dies gewünscht werden sollte, Die nächsten beiden Symbole zeigen Vergleichsvorrichtungen, die Eingangssignale aufnehmen, diese im Inneren. vergleichen und aufgrund einer bestehenden Beziehung der Eingangssignale, beispielsweise einer Abweichung voneinander, ein Ausgangssignal erzeugen. Das Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung kann dann beispielsweise den Schaltventilen im Doppel-Servo-Ventil zugeführt werden, um dadurch das Strömungsmittel zur Steuerung eines Antriebs von dem einen Servo-Ventil auf ein anderes zu übertragen, es kann aber auch wahlweise zur Abschaltung einer Druckzufuhr zu einem Servo-Ventil verwendet werden, wobei diese Verwendungsmöglichkeit von der besonderen mechanischen Schaltung des Steuersystems abhängen, Wie der Darstellung der beiden Vergleichsvorrichtungssymbole zu entnehmen ist, erzeugt die Vergleichsvorrichtung aufgrund von Eingangssignalabweichungen ein oder mehrere Ausgangsfehlersignale,und zwar in Abhängigkeit von der Tatsache, ob das Fehlersignal für ein System oder einen Teil des Systems verwendet werden soll, der nach Feststellung des einen Fehlers im System die Funktion übernehmen soll, Die restlichen drei Symbole sprechen für sich selbst und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
  • Hinsichtlich einer ausführlichen.Beschreibung der Vorrichtung zur Kontrolle der Schieberventilstellung, des Schaltventils und der Vergleichsvorrichtung, der Art, wie sie beim Erfindungsgegenstand Verwendung finden, wird auf die amerikanische Patentanmeldung Nr, 481 981 vom 23, August 1965 desselben Anmeiders verwiesen, wie aus der oben genannten Patentanmeldung hervorgeht, kann die Kontrollvorrichtung mit einem Flügel ausgerüstet sein, dessen eines Ende fest mit dem Gehäuse des Servo-Ventils verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Schieberventil in Verbindung steht und sich dadurch mit dem Schieberventil bewegen kann, Neben dem Flügel ist eine Düse angeordnet, die durch eine Einschnürungsöffnung mit einer hydropneumatischen Druckmittel quelle in Verbindung steht, wodurch hydropneumatische Drucksignale erzeugt werden können, die proportional der Schieberventilstellung sind, Sie Kontrollsignale können einer Vergleichsvorrichtung zugeführt werden, die mit einer geeigneten Anzahl durch Federdruck im Gleichgericht gehaltener Schieberventile versehen ist, an deren entgegengesetzten Enden die Kontrollsignale in einem bestimmten Schema einwirken, wodurch nicht nur Unstimmigkeiten festgestellt werden können, sondern auch die Ursache, auf der die Unstimmigkeit beruht, Beim Auftreten einer Unstimmigkeit, beispielsweise einer Differenz in der Phase oder Amplitude zweier Kontrollsignale, die auf ein gegebenes Schieberventil einwirken, verschiebt sich das Schieberventil und verbindet dadurch die Systemrückführung oder den Druck mit dem Schaltventil, Das Schaltventil kann mit einem oder mehreren Schieberventilen ausgerüstet sein, die durch Druck oder Federn in einem Zylinder arretiert sind und sich dann bewegen, wenn sie von der Vergleichsvorrichtung ein entsprechendes Signal empfangen, um dadurch den hydropneumatischen Druck zur- Fortsetzung des Betriebs ohne Beeinflussung durch einen aufgetretenen Fehler von dem einen Servo-Ventil auf ein anderes zu schalten.
  • FUr den in Fig. 1 gezeigten xraftumsetzer 23 läBt sich jeder beliebige, bekannte Umsetzer verwenden, der in der Lage ist, als Folge der Betätigung der Steuerorgane durch den Piloten und/oder Kopiloten ein elektrisches*Ausgangssignal zu erzeugen. Das von dem 1Craftuasetzer stammende Ausgangssignal wandert durch die Leitung 24 und ist@mit F rp bezeichnet. Diese Bezeichnung bezieht sich auf ein. von einem Querneigungskraftumsetzer erzeugtes Signal.
  • Wie aus der Zeichnung hervorgeht, empfängt das Servo-Ventil 22 das mechanische Signal durch das Gestänge 21, das vorzugsweise an das in dem Ventilenthaltene Doppelschieberventil gekuppelt ist. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel steuern die Schieberventile den Strömungsmittelfluß von der Druckmittelquelle PS1 und einer anderen Druckquelle PS3, wie dies angedeutet ist, Zusätzlich zur Aufnahme des von dem Steuerrad des Piloten über das Gestänge 21 gelieferten mechanischen Signals kann das Servo-Ventil 22 auch ein elektrisches Signal über die Leitung 25 aufnehmen,: das mit C bezeichnet ist und von dem Flugsteuersystem und/ oder dem Autopiloten des Flugzeugs erzeugt wird, wie dies unten im einzelnen beschrieben ist, Das von dem Servo-Ventil 22 gesteuerte Strömungsmittel wird einem Antrieb 26 zugeführt, dessen Antriebsstange 2'7 starr an dem Flugzeugrahmen, wie bei 28 gezeigt, befestigt ist, Durch die Bewegung des Antriebs wird ein mechanisches'Ausgangssignal erzeugt, das als Rp-Symbol(durch Querneigung erzeugtes Signal) bezeichnet ist und@durch das mechanische Gestänge 29 übertragen. wird, Der Steuerknüppel des Piloten wird bekanntermaßen zur Steuerung des Längsneigungsverhaltens des Flugzeugs verwendet, Die Bewegung des Steuerknüppels wird über ein mechanisches Gestänge 31 auf ein Servo-Ventil 32 übertragen, das wieder die Strömungsmenge an hydropneumatischer Druck-, Flüssigkeit von den Quellen PS1 und PS3 steuert, Das von dem Steuerknüppel des Piloten ausgehende mechanische Signal wird aber auch auf einen Kraftumsetzer 33 übertragen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das durch die Leitung 34 abgegeben und mit FTpp bezeichnet ist, eine Bezeichnung, die auf ein Signal hinweist, das von dem rraftübersetzer für die Längsneigung erzeugt wird, Zusätzlich zu dem von dem Gestänge 31 kommenden mechanischen Eingangssignal kann das Servo-Ventil 32 ein elektrisches Eingangssignal aufnehmen, das durch die Leitung 35 zugeführt und mit (A) bezeichnet ist, Dieses elektrische Eingangssignal wird wiederum durch das Flugkontrollsystem und/oder den Autopiloten des Flug- zeugs zugeführt, wie im folgenden näher beschrieben werden wird, Das Servo-Ventil 32 steuert den Fluß des Strömungsmittels von den Quellen PS1, PS3 zur Antriebsvorrichtung 36, deren Antriebsstange 37 starr mit dem Flugzeugrahmen Beverbunden ist, wie dies bei 38 gezeigt ist. Durch die wegung der.Antriebsvorrichtung 36 wird ein mechanisches Signal erzeugt, das dem Gestänge 39 zugeführt und mit Pp bezeichnet ist und soviel bedeutet wie Längsneigungssignal.
  • Ebenfalls ist bekannt, das die Bewegung der Ruder-Pedale des Piloten ein Signal erzeugt, das das Gierungsverhalten des Flugzeugs steuert, Wenn der Pilot die Steuerruderpedale 15 bewegt, entsteht ein mechanisches signal, das durch das Gestänge 41 an das ganz allgemein bei 42 gezeigte Servo-Ventil abgegeben wird. Das mit dem Gestänge 41 übertragene Signal wird gleichfalls in einen rraftumsetzer 43 eingeführt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das proportional zu dem aufgedrückten mechanischen Signal ist und das in der Leitung 44 erscheint und durch das Symbol FT' bezeichnet wird, Dieses Symbol weist somit auf ein Signal hin, das von dem zur Steuerung der Gierung gehörenden rraftumsetzer erzeugt wird.
  • Zusätzlich zu dem über das Gestänge 41 aufgegebenen mechanischen Signal kann das Servo-Ventil 42 ein elektrisch( Signal empfangen, das durch die Leitung 45 zugeführt und mit (E) bezeichnet ist und ein Signal darstellt, das von der Flugkontrollsystem und/oder dem Autopiloten des Flugzeugs erzeugt wird, wie dies ebenfalls im folgenden näher er -läutert wird. Die dem Servo-Ventil 42 aufgegebenen elektrischen und mechanischen Signale bewirken, daß das Ventil den Durchfluß des hydropneumatischen Strömungsmittels von den Quellen PS1,,PS3 steuert, Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird durch diesen Strömungsmittelfluß die Bewegung des Antriebs 46 gelenkt, dessen Antriebsstange 47 starr mit dem Rahmen des Flugzeugs, wie bei 48 gezeigt, verbunden ist. Aufgrund der Bewegung des Antriebs 46 entsteht ein Ausgangssignal, das über das Gestänge 49 abgegeben und als Yp bezeichnet ist, ras "soviel bedeutet, wie ein von der Gierungssteuerung erzeugtes Signal. Die'andere Hälfte der von Hand betätigbaren Vorrichtungen zur Erzeugung von Eingangssignalen ist identisch und ein Spiegelbild der oben beschriebenen Steuerorgane des Piloten, wie Steuerrad ,Steuerknüppel und Steuerruderpedale. Diese Elemente stellen in bekannter Weise die für den Kopiloten vorhandenen Gegenstücke dar, Sie sind mit den gleichen Bezugszeichen, die im obigen verwendet wurde, versehen, tragen jedoch einen Strich. Die durch die Bewegung des Steuerknüppels, Steuerrades und der Steuerruderpedale 13,14 und 16 des Piloten erzeugten Signale sind mit dem Index c, der auf die Bezeichnung des Signals folgt, versehen. So wird beispielsweise das von dem rraftumsetzer 23' erzeugte Signal mit FT rc bezeichnet, was soviel bedeutet, als ein durch die von dem Kopiloten verursachte Querneigung im Kraftumsetzer entstandenes Signal, In Fig. 2 sind in Blockform bekannte Vorrichtupgen,. wie das Flugkontrollsystem des Flugzeugs und der Autopilotmechanismus zur automatischen Erzeugung elektrischer Signale dargestellt. Durch Bewegung der Steuerknüppel, des Steuerrades oder der Steuerruderpedale von Pilot oder Kopilot können, wie oben beschrieben, Signale der Kraftumsetzer erzeugt werden, Diese Signale können mit oder ohne der von dem Autopiloten abgegebenen Signale das Längsneigungs-, Querneigungs- oder Gierungsverhalten des Flugzeugs beeinflussen und werden über die Leitungen 51,52 und 53 dem automatischen, elektrischen Signalerzeuger zugeführt, in dem diese Leitungen mit den entsprechenden Längsneigungs-, Querneigungs- und Gierungsabschnitt des Signalerzeugers 50 in Verbindung steheri4 Man wird erkennen, daß jeder Abschnitt des Signalerzeugers 50 wieder in drei getrennte lanäle unterteilt ist, In bekannter Weise kann das Autopilotsystem des Flugzeugs, gemäß einer bestimmten Programmeinstellung, Signale zur Steuerung des Längsneigungs-,Querneigungs- oder Gierungsverhalten des Flugzeugs erzeugen, Diese von dem Autopiloten gelieferten Signale können auch mit dem Erzeuger 50 für elektrische Signale gekoppelt werden oder in dem Erzeuger selbst geschaffen werden, wie dies durch die. Symbole Ap, Ar und y angedeutet ist, Diese Symbole weisen auf entsprechende, von dem Autopiloten abgegebene Längsneigungs-,Querneigungs- und Gierungssignale hin, Das von dem' Kraftumsetzer 33 gelieferte Längsneigungssignal FT p wird als Eingangssignal jedem der drei ranäle im Längsneigungsabschnitt 54 des Signalerzeugers 50 zugeführt, Wie aus Fig, 2 hervorgeht, erscheinen die Ausgangssignale des Längsneigungs= abschnitts 54 in den Leitungen 55,56 und 57, die aus den ranälen 1,2 und 3 in entsprechender Weise herausführen, Diese Ausgangssignale sind identisch und in einer gemeinsauren Sammelschiene 58 zusammengekuppelt,@Diese Sammelsignale -sind mit (A) und (B) bezeichnet und erscheinen in den Leitern 59 und 60, Dem Querneigungsabschnitt 64 des elektrischen Signalerzeugers 50 werden die von den äraftumsetzern FT r erzeugten Querneigungssignale durch den Leiter 52 zugeführt, während ein Autopilotsignal r in jedem Kanal 1,2,3 erzeugt wird. Die gleichzeitig in den Kanälen 1,2 und 3 erzeugten Ausgangssignale sind identisch und werden von jedem der drei Kanäle durch die entsprechenden Leiter 65,66 und 67 abgegeben, Diese Leiter sind in einer Sammelschiene 68 zusammengeschlossen, von der wiederum die Leiter 69 und 70 ausgehen, die die Signale (C) und (D) tragen.
  • Der Gierungsabschnitt 74 des Signalerzeugers 50 ist ebenfalls in drei getrennte Kanäle 1,2 und 3 aufgeteilt. Die von dem Mraftumsetzer FT y erzeugten Gierungssignale werden durch den Leiter 53 zugeführt, während in jedem der Kanäle 1,2 und 3 ein entsprechendes Autopilotsignal Ay erzeugt wird, Die Ausgangssignale der Kanäle 1,2 und 3 erscheinen in den Leitern 75,76 und 77, die wiederum in einer gemeinsamen Sammelschiene 78 enden, Die Ausgangsleiter 79 und 80 sind an die Sammelschiene 78 angeschlossen und enthalten die Ausgangssignale (E) und (F), Man wird nunmehr erkennen, daß die in den Leitern 59 und 60 auftretenden Signale (A) und (B) identisch sind, Ebenso sind die von jedem der Kanäle 1,2 und 3 im Längsneigungsabschnitt 54 des Signalerzeugers 50 abgegebenen Ausgangssignale identisch, Ähnlich verhält es sich mit den in dem Querneigungsabschnitt und dem Gierungsabschnitt erzeugten Signalen, so daß die Signale (C) und (D) einander identisch und die Signale (E) und (F) einander identisch sind. Dadurch ist offensichtlich in dem Längsneigungsabschnitt 54, dem Querneigungsabschnitt 64 und dem Gierungsabschnitt 74 des elektrischen Signalerzeugers 50 eine überzählige Ausstattung vorhanden, Unter diesen Umständen kann das überzähligausgestattete Steuersystem des Flugzeugs einem in irgendeinem der Kanäle der Abschnitte des elektrischen Signalerzeugers auftretenden Fehler standhalten, ohne daß der Abschnitt des elektrischen Signalerzeugers abgeschaltet werden muß, Wie ebenfalls aus Fig, 2 hervorgeht, werden die Längsneigungs-,Querneigungs- und Gierungssignale durch das elektrische@Dämpfungs- oder Stabilitätssteigerungssystem 90 des Flugkontrollsystems erzeugt. Die Erzeugung von Dämpfungssignalen ist bereits bekannt und soll hier nicht im einzelnen beschrieben werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daB die Längsneigungs;Querneigungs- und Gierungsabschnitte 91,92 und 93 der elektrischen Dämpfungsvorrichtung 90 mit drei Kanälen versehen sind, deren Ausgangssignale identisch sind und in der oben beschriebenen weise gekoppelt sind. Somit sind die Ausgangssignale (G) und (H) einander identisch sowie auch die Ausgangssignale (I) und (J) sowie (K) und Bei einigen Systemen müssen die Steuerflächen oftmals so betrieben werden, daB Stoß und Zug gleichzeitig stattfinden, d.h. wenn eine der Steuerflächen sich in eine be- stimmte Richtung bewegen soll, dann muß sich eine andere Steuerfläche um den gleichen Betrag in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Unter diesen Bedingungen müssen insbesondere in den Fällen, in denen eine überzählige Ausstattung vorhanden ist und die mechanischen wie auch die elektrischen ,oder hydropneumatischen Signale so aufgegeben werden müssen, daß sie die Einstellung der Steuerflächen bewirken, die Signale entgegengesetzt sein, Darüber hinaus müssen die Steuersignale in bestimmten Fällen so kombiniert werden, daß sie eine bestimmte Verstellung ausgewählter Steuerflächen bewirken. Derartige mechanische Umformer und Mischer sind bereits bekannt, so daß sie nicht im einzelnen beschrieben werden müssen. Jedoch soll zum Verständnis des richtigen Signalflusses des Systems die Einführung bestimmter mechanischer Signale in die mechanischen Umformer und mechanischen Mischer dargestellt werden, In diesem Zusammenhang wird auf Fig, 3 verwiesen, wo derartige mechanische Signalumformer und Signalmischer schematisch in Blockform dargestellt sind. Wie Fig, 3 zu entnehmen ist, werden die Querneigungssignale Rc und Längsneigungssignale Pc des lopiloten in entsprechender Weise durch die mechanischen Gestänge 101 und 102 auf einen mechanischen Mischer 103 übertragen, Der Ausgang des mechanischen Mischers stellt in diesem besonderen Fall die Summe aus dem Längsneigungs-und dem Querneigungssignal des Kopiloten dar und erscheint als Eci bezeichnetes Signal am mechanischen Gestänge 104, Die Querneigungs- und Längsneigungssignale Rp und Pp Ces Piloten erscheinen an den mechanischen Gestängen 105 und 106 und werden dem mechanischen Mischer 107 zugeführt, Das Ausgangssignal des mechanischen Mischers 107 erscheint am Gestänge 108 und stellt die mit Bpi bezeichnete Summe der Querneigungs- und Längsneigungssignale des Piloten dar, Das Querneigungssignal des Kopiloten erscheint an dem mechanischen Gestänge 111 und wird als Eingangssignal dem mechanischen Umformer 112 zugeführt, Der Ausgang des mechanischen Umformers 112 wird durch das Gestänge 113 übertragen und ist mit -x c bezeichnet. Das Längsneigungs-Signal des Kopiloten erscheint an dem mechanischen Gestänge 114. Das negative Querneigungssignal und das Längsneigingssignal des Kopiloten werden als Eingangssignale dem mechanischen Mischer 115 zugeführt, Das Ausgangssignal des mechanischen Mischers 115 wird durch das Gestänge 116 übertragen und stellt das Längsneigungssignal des lopiloten minus dem Querneigungssignal des Kopiloten dar, Es wird mit E,2 bezeichnet, Das Querneigungssignal des Piloten erscheint am mechanischen Gestänge 121 und wird als Eingangssignal dem mechanischen Umformer 122 eingegeben. Das Ausgangssignal des mechanischen Umformers 122 überträgt das Gestänge 123, Es ist mit'-Rp bezeichnet, Das Lgngsneigungssignal des Piloten erscheint am mechanischen Gestänge 124, Das negative Querneigungssignal des Piloten und das Lgngsneigungssignal des Piloten werden zusammen in den mechanischen Mischer 125 eingeführt, dessen Ausgangssignal auf das Gestänge 126 geschaltet ist und das Längsneigungssignal des Piloten minus dem Querneigungssignal des Piloten darstellt, Dieses Ausgangssignal wird mit E p2 bezeichnet, In Fig, 4 sind mehrere Steuerflächen schematisch dargestellt, von denen jede proportional den Eingangssignalen, die in der oben beschriebenen Weise erzeugt werden, verstellt werden soll. Hei des speziellen in Fig, 4 gezeigten Beispiel sind die vielen Steuerflächen an den Tragflächen eines typischen Überschallflugzeugs angeordnet und bestehen aus den Querrudern, Höhenrudern und kombinierten Quer- und Höhenrudern des Flügels, Bekanntermaßen steuern die(#uer- ruder eines Flugzeugs das Roll- oder Querneigungsverhalten der Maschine, Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, sind die Querruder für die rechten und linken Teile des Flügels bei 151 und 152 gezeigt, Hei. einem Überschall-Flugzeug können auch die Höhenruder an der Tragfläche angeordnet sein, die das Längsneigungsverhalten des Flugzeugs steuern. Die in Fig, 4 dargestellten Höhenruder liegen Innenbords der Querruder und sind für den rechten und den linken Flügel bei 153 und 154 dargestellt, eekanntermaßen,lassen sich, sofern es sich um moderne Flugzeuge handelt, das Querneigungs- und Längsneigungsverhalten des Flugzeugs weiterhin oft in einem einzigen Steuerelement zusammenfassen, das als kombiniertes Quer-und Höhenruder bezeichnet wird, Das kombinierte Quer- und Höhenruder führt somit die doppelte Funktion aus, die sonst einem Querruder und einem Höhenruder zukommt, Auf diese weise ergibt sich der zusammengesetzte Name, Die kombinierten Quer- und Höhenruder sind, wie der Zeichnung zu entnehmen ist am rechten Flügel bei 155 und 156 und am linken Flügel bei 157 und 158 angeordnet, Zunächst soll das an dem rechten Flügel befindliche Querruder 151 betrachtet werden, Seine Stellung wird aufgrund der mechanischen und elektrischen Eingangssignale gesteuert, d.h, im einzelnen durch die mit Hilfe des Steuerrads des Pilotensund des Kopiloten erzeugten Querneigungssignale Rp und Rc, die über die Gestänge 161 und 162 auf ein kombiniertes Gestänge 163 übertragen werden. Somit werden die Querneigungssignale des Piloten und Kopiloten in überzähliger Weise dem Gestänge 163 aufgegeben. Das Gestänge 163 verschiebt sich und überträgt dadurch direkt das mechanische Signal auf die Spulen des Servo-Ventils 160.
  • Wie ersichtlich, kann das mechanische Eingangssignal Rp oder Rc je nach Fall durch ein Zuführfederelement 164 und 165 auch auf den Anker des Stellmotors übertragen werden. Zusätzlich können durch die Leiter 166 und 167 Signale dem Stellmotor des Servo-Ventils 160 zugeleitet werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verdgn die* elektrischen Signale (I) und (J), die von dem Qaerneigungskanal 92 des elektrischen Dämpfers erzeugt werden, dem Servo-Ventil 160 zugeführt. Die beiden Teile des Servo-Ventils 160 steuernden Druckmittelfluß von den Druckmittelquellen PS1 und PS3 zu einer Antriebsvorrichtung 168; Man erkennt, daß das Druckmittel durch ein Berührungs- oder Schaltventilteil 169 des Servo-Ventils 160 strömt. Die Antriebsvorrichtung 168 ist mit einer Stange 171 ausgerüstet, die beispielsweise bei 172 an dem Flugzeugrahmen verankert ist= während das Gehäuse 173 des Antriebs 168 durch ein mecharnsches Gestänge 174 mit dem Querruder 151 in Verbindung steht! um dadurch dessen Stellung als Folge des auf die mit der Stange 171 gekoppelten Kolben einwirkenden Differenzdrucks in bekannter Weise zu steuern. Sowie sich die Stellungen des Schieberventils im Servo-Ventil 160 ändern, wird dadurch ein Ausgangskontrollsignal erzeugt, das durch die Leiter 175 und 176 auf eine Vergleichsvorrichtung 177 übertragen wird, Die auf diese Weise entstehenden Ausgangssignale sind kennzeichnend für ein Befehlssignal an das Querruder 151 und proportional zu diesem, Ein solches Signal kann beispielsweise, falls gewünscht, ein hydropneumatisches Signal sein. Die.Vergleichsvorrichtung 177 stellt fest, ob die beiden aufgegebenen Signale innerhalb bestimmten festliegender Grenzen im wesentlichen gleich sind. Fiir den Fall, daß zwischen den beiden Signalen eine Abweichung vorhanden ist, wird ein Ausgangsschalt- oder Fehlersignal von der Vergleichsvorrichtung 177 erzeugt, das am Leiter 178 erscheint, Dieses Signal kann dann dem Schaltventil 169 zugeführt werden, wodurch dieses veranlasst wird, das Servo-Ventil 160 abzuschalten und einen Weiterbetrieb desselben durch Empfang kombinierter mechanischer und elektrischer Signale zu verhindern, Falls erwünscht, kann eine Vergleichsvorrichtung mit zwei Fehlerarten verwendet werden, und die von jedem Querruder an den entgegengesetzten Enden des Flügels erzeugten Kontrollsignale können dieser Vergleichsvorrichtung zugeführt werden, so daß eine für die Verstellung des Querruders brauchbare Fehlerbetriebsweise geschaffen wird, Das heißt, beim Auftreten eines Abveichungssignals betätigt das Fehlersignal das entsprechende Schaltventil so, daß die Steuerung von dem einen Teil des Servo-Ventils auf einen anderen übertragen wird, Eine der oben beschriebenen Betriebsweise ähnliche Betriebsweisq4ird in Verbindung mit den beiden Höhenrudern 153 und 154 durchgeführt, auf die im@folgenden eingegangen wird. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird bei dem Höhenruder 153 ein Servo-Ventil 180 verwendet, das dem oben beschriebenen Servo-Ventil 160 ähnlich ist, während zu dem Höhenruder 154 ein ähnliches Servo-Ventil 190 gehört, Von den Steuerknüppeln des Piloten und Kopiloten werden, wie dargestellt ist, die Längsneigungssignale Pp und Pc auf das Servo-Ventil als mechanische Eingangssignale übertragen. Von dem Länngsneigungssteuerabschnitt 91 der Dämpfungsvorrichtung 90 werden die bei (c3) und (H) gezeigten elektrischen Eingangssignale dem Servo-Ventil zugeführt.
  • Die Servo-Ventile 180 und 190 steuern die Druckmittelströmung von den Quellen PS1 und PS2 zu den Betätigungsvorrichtungen 181 und 191, deren Einstellung wiederum die Einstellung der Höhenruder 153 und 154 steuert, Von dem Servo-Ventil 180 werden Kontrollsignale erzeugt und durch die Leitungen 182 und 183 der Vergleichsvorrichtung 185 zugeführt, Ebenso werden von dem Servo-Ventil 190 Kontrollsignale erzeugt, die durch die Leitungen 192 und 193 zu der Vergleichsvorrichtung 185 wandern, Auch innerhalb der Vergleichsvorrichtung 185 werden aufgrund der zwischen den ausgewählten Kontrollsignalen, mit denen die Vergleichsvorrichtung beschickt wird, vorhandenen-Diskrepanz Fehlersignale gebildet, die an den Ausgangsleitungen 186 und 196 in Erscheinung treten, Die Ausgangsleitung 186 steht mit dem Schaltventil 189 des Servo-Ventils 180 in Verbindung, während das Ausgangsfehlersignal, das in der Leitung 196 auftritt, auf das Schaltventil 199 des Servo-Ventils 190 geschaltet ist, Wenn nun zwischen den entsprechenden, der Vergleichsvorrichtung zugeführten Signalen eine Abweichung oder Ungleichheit vorhanden ist, so wird durch das Fehler- oder Schaltsignal eine Übertragung der Steuerfunktion hinsichtlich des Höhenruders 153 von.dem einen Teil des Servo-Ventils 180 auf einen anderen verur-. sacht, bzw, von dem einen Teil des Servo-Ventils 190 auf einen anderen Teil bezüglich des Höhenruders 154, in Abhängigkeit davon, wo sich die fehlerhafte Komponente befindet, Unter diesen Bedingungen erfolgt der Übergang von dem einen fehlerhaften Teil des Systems auf einen betriebsfähigen Teil des Systems außerordentlich schnell und ist mit keinerlei .Abbau der Betriebsfähigkeit des Systems verbunden,. Für den Fall, daß danach ein Versagen innerhalb der Steuerkanäle des Höhenruders stattfindet, wird von der Vergleichsvorrichtung 185 ein zusätzliches Signal erzeugt, das an die Leitern 186 und 196 in Abhängigkeit davon, wo sich die fehlerhafte Komponente befindet, abgegeben wird. Unter diesen Bedingungen, d,h, also wenn innerhalb desselben Steuerkanals ein zweiter Fehler auftritt, wird das entsprechende Schaltventil 189 und 199 erneut betätigt und schaltet dann die von den Servo-Ventilen 180 und 190 kommenden elektrischen Steuersignale ab, Unter diesen Betriebsbedingungen findet dann die Steuerung der Hühenruderflächen 153 und 154 durch von dem Pibten und/oder dem Kopiloten vorzunehmenden manuellen Betrieb statt, Auf diese Weise wird durch Verschiebung.des Steuerknüppels durch den Piloten über das Gestänge Pp ein Längsneigungssteuersignal mechanisch auf das Servo-Ventil 180 und 190 und direkt auf das Schieberventil und den Anker seines Stellmotors übertragen. Die Erzeugung dieses mechanischen Signals wirkt sich unmittelbar auf den Durchfluß des hydraulischen oder pneumatischen Strömungsmittels in die Betätigungsvorrichtung 181 und 191 aus, wodurch sich die Flächen 153 und 154 entsprechend bewegen, Wie oben bereits erwähnt wurde, wird gerade für das Flugzeug, in dem ein derartiges erfindungsgemäßes System Anwendung findet, eine hydraulische Hilfsvorrichtung oder eine Drucksteigerungsvorrichtung für den Piloten benötigt, damit er die Steuerflächen unter den jeweiligen Geschwindigkeits- und Betriebsbedingungen bewegen kann.
  • Ein ähnliches Steuersystem gehört zu jedem kombinierten Quer- und Höhenruder, das sich an jeder Tragfläche befindet, Die dabei vorhandenen Unterschiede sollen kurz erwähnt werden. Die den Servo-Ventilen 201 und 202, die im Zusammenhang mit den kombinierten Quer- und Höhenrudern 155 und 156 an dem rechten Flügel verwendet werden, zugeführten elektrischen Eingangssignale sind das Längsneigungssignal (G) und das Querneigungssignal (I), die an eine elektrische Leitung abgegeben werden, d,h, an die Leitung des Stellmotors des einen der Doppel-Servo-Ventile 201, während die Signale (H) und (J) von den Längsneigungs-und Querneigungskanälen der elektrischen Dämpfungsvorrichtung dem anderen Stellmotor zugeführt werden. In gleicher Weise werden diese Signale in das Ventil 202 eingeleitet, Die mechanischen Eingangssignale für die Stellmotoren der Servo-Ventile 201 und 202 sind E c1, die die Ausgangssignale von dem mechanischen Mischer 103 darstellen, wie dies oben beschrieben ist, Bezüglich der in den Servo-Ventilen 203 und 204 zur Steuerung der Verstellung der kombinierten Quer- und Höhenruder 157 und 158 verwendeten Stellmotore sind die zugeführten elektrischen Signale (G) und (-I) auf der einen Seite und (H) und (-J) auf der anderen Seite, die von dem Längsneigungsabschnitt 91 der elektrischen Dämpfungsvorrichtung 90 und dem Querneigungsabschnitt 92 dieser Vorrichtung ausgesendet werden, nie den kombinierten Quer- und Höhenrudern 157.und 158 zugeleiteten mechanischen Signale sind Eck und Bp2, die, wie oben beschrieben wurde, die Ausgangssignale der mechanischen Mischer 115 und 125 darstellen, Die übrigen Einzelheiten der verschiedenen für jede Steuerfläche an den Flügeln benutzten Servo-Ventile entsprechen etwa dem im obigen hinsichtlich der Querruder und der Höhenruder beschriebenen Tatsachen und sollen daher nicht näher erläutert werden, Aus Fig, 5 der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Gierung des Flugzeugs in bekannter Weise mit Hilfe von Rudern gesteuert wird, die in eine Vielflächensteuerung aufgeteilt sind, nämlich in die Flächen 1,2 und 3, die alle an der senkrechten Schwanzfläche des Flugzeugs liegen, Wie bei dem Querruder wird das Ruder 3 durch ein Servo-Ventil 221 gesteuert, während die Ruder 2 und 1 durch die Servo-Ventile 222 und 223 gesteuert werden, Das Servo-Ventil 221 arbeitet etwa in der gleichen Weise wie dies oben im Zusammenhang mit den Querrudern erläutert wurde, so daß die Vergleichsvorrichtung 224 für den Fall einer Abweichung zwischen den ihr zugeführten Signalen ein Fehlersignal erzeugt, das die Zufuhr von elektrischen Signalen an das Servo-Ventil 221 unterbindet, so daß das Servo-Ventil nur in Verbindung mit dem mechanischen Eingangssignal betreibbar ist, Die Ruder 1 und 2 andererseits arbeiten ähnlich wie die oben beschriebenen kombinierten Quer-und Höhenruder, d,h,, dafl in Falle einer Abweichung zwischen den der Vergleichsvorrichtung von den Servo-Ventilen 222 und 223 zugeführten'Z:ontrollsignalen anhand der Vergleichsvorrichtung ein Fehler- oder Schaltsignal erzeugt wird, das zu dem zu den Servo-Ventilen 222 und 223 gehörenden Schaltventil zurückbefördert wird, um dadurch die Steuerung von dem einen Teil des Ventils, der mit einem Fehler behaftet ist, auf einen einwandfrei arbeitenden Teil des Ventils zu übertragen, Somit ist für die Ruder 1 und 2 eine überzählig ausgestattete Steuervorrichtung vorhanden, die so arbeitet, daß sie den Betrieb, falls erforderlich, auf Fehlbetriebsweise schalten kann. Die Eingangsignale für die entsprechenden Servo-Ventile 221,222 und 223 sind durch zugehörige Bezugszeichen gekennzeichnet, ebenso die Quellen des hydropneumatischen Strömungsmittels, die an die Servo-Ventile angeschlossen sind, Es erscheint deshalb nicht erforderlich zu sein, die Betriebsweise der Betätigungsvorrichtungen für die Servo-Ventile und der Steuerflächen aufgrund von den Servo-Ventilen zugeführten Signalen im einzelnen zu beschreiben.
  • Fig. 6 zeigt die Art und Weise, in der die hydropneumatischen Strömungsmittelquellen für ein überzählig ausgerüstetes Steuersystem geschaffen werden, Wie ersichtlich ist, stellen die Maschinen 1 bis 4 die für den Flugvorgang des Flugzeugs benötigten Antriebsmotoren dar, An die Maschine Nr, 1 ist eine hydropneumatische Pumpe 301 angeschlossen, während die Maschine Nr. 4 mit einer zweiten hydropneumatischen Pumpe 302 in Verbindung steht, Die hydropneumatischen Pumpen 301 und 302 werden zur Belieferung der mit Pst bezeichneten hydropneumatischen Strömungsmittelquelle verwendet, wobei das Strömungsmittel durch die Leitungen 303 wunschgemäß den verschiedenen Teilen des Systems zugeführt wird. An die Maschine Nr, 2 ist eine hydropneumatische Pumpe 304 angeschlossen= während die Maschine Nr, 3 mit einer zweiten hydropneumatischen Pumpe 305 in Verbindung steht. Die hydropneumatischen Pumpen 304 und 305 arbeiten so, daß sie die Strömungsmittelquelle Pst mit hydropneumatischem Druckmittel versorgen, das durch die Leitung 306 den verschiedenen Teilen des Systems auf 'nforderung zugeführt wird, Zusätzlich zu den Druckmittelquellen Pst und Pst des Systems ist eine dritte Quelle Ps3 vorhanden, Diese dritte Druckmittelquelle wird durch zwei hydropneumatische Pumpen 307 und 308 erzeugt, die die Quelle P s3 parallel geschaltet, wie auch die oben beschriebenen Pumpen parallel geschaltet sind, mit Druckmittel versorgen, Die hydropneumatische Pumpe 307 wird jedoch von einem Elektromotor 309 angetrieben, während die hydropneumatische Pumpe 308 von einem getrennten Elektromotor 310 angetrieben wird, Die Elektromotoren 309 und 310 rer4en ihrerseits durch überzählig vorhandene Wechselstromgeneratoren 312 bis 315 mit Energie versorgt, Es Fällt auf, daß die Wechselstromgeneratoren 312 bis 315 an die Maschinen 1 bis 4 angeschlossen sind, wodurch für die $lektromotoren,' die die hydropneumatischen Pumpen antreiben, eine elektrische Energiequelle geschaffen wird. Aus der Schaltung ist ersichtlich, daß beim Ausfall der Druckquelle Pst die Maschinen 1 und 4 ausfallen: während bei Verlust der Druckquelle Pst die Maschinen 2 und 3 versagen. Damit die Druckquelle P s3 ausfällt, müssen die Maschinen 1 bis 4 ausfallen. Daraus ist ersichtlich, daß die hydropneumatische Energiequelle, mit der die verschiedenen Teile des Systems versorgt werden, vielfach beliefert wird, wodurch das Steuersystem ziemlich wirkungsvoll arbeiten kann und insbesondere für den Fall eines zureiten Versagens in irgendeinen Abschnitt hydropneumatisches Strömungsmittel zur Unterstützung des Piloten für eine Steuerhilfe liefert, mit der die verschiedenen Steuerorgane des Flugzeugs bewegt werden können.
  • Im obigen wurde im einzelnen schematisch ein überzählig ausgestattetes Steuersystem zur Steuerung von Überschall-Flugzeugen oder großen Flugzeugen beschrieben, die mit einer Vielzahl von Steuerorganen ausgerüstet sind. Obgleich die Beschreibung des Erfindungsgegenstandes nur im Zusammenhang mit einem Flugzeug durchgeführt wurde, wird ausdrücklich festgestellt, daß sich der Erfindungsgegenstand auch für andere Anwendungsfälle eignet, bei denen eine Vielzahl von Flächen oder rörpern in Übereinstimmung mit Eingangssteuersignalen zu verstellen ist. Der Anwendungsbereich des Erfindungsgegenstandes ist somit nicht auf das Gebiet der Flugtechnik und den Flugzeugbaus begrenzt,

Claims (1)

  1. p a t e n t a n s p r ü c h e 1, Überzählig ausgestattetes Steuersystem zur Verstellung einer Vielzahl von gesteuerten Flächen aufgrund von dem System aufgegebenen Eingangssignalen, durch das fehlerhaft arbeitende Teile des Systems festgestellt und außer@Betrieb genommen werden können, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (11,15,13.16.23.33"43) zur Erzeugung mechanischer und elektrischer Eingangssignale, mit denen die gesteuerten Flächen (151 bis 158) proportional verstellbar sind, durch mehrere Steuerkanäle (50,90), die jeder eine erste und eine zweite Signalsummierungsvorrichtung (103,107,115,125) besitzen, die so geschaltet sind, daB sie mechanische und elektrische Eingangssignale empfangen und ein selbständiges Ausgangssignal, das proportional zu den empfangenen Signalen ist, erzeugen, durch zwischen jeder ersten und weiten Signalsummierungsvorrichtung sowie einer der vielen gesteuerten Flächen (151 bis 158) vorhandene Verstellvorrichtungen (168,181 ,191 ), durch die die gesteuerten Flächen aufgrund der Eingangssignale verstellbar sind, durch Mittel, die die Eingangssignale erzeugenden Vorrichtungen in jedem Kanal mit der ersten und der zweiten Signalsummierungsvorrichtung verbinden, durch Vergleichsvorrichtungen (177,185), durch Abtastvorrichtungen, die die selbständigen Ausgangssignale aufnehmen und ein auf sie bezogenes lrontrolisignal erzeugen, durch Mittel, die die Kontrollsignale mit den Vergleichsvorrichtungen (177,185) verbinden, wobei die Vergleichsvorrichtungen aufgrund von zwischen den ausgesuchten rontrollsignalen vorhandenen Abweichungen ein einen Fehler anzeigendes Signal erzeugen, und durch Vorrichtungen, die die fehleranzeigenden Signale mit dem System verbinden, um dadurch die versagenden Teile der Steuerkanäle, die für die Abweichung verantwortlich sind, außer Betrieb zu nehmen. 2, Steuersysten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (11 ,13 ,1 5,16) zur Erzeugung des Eingangssignals manuell bedienbar sind, mit Vorrichtungen (23,33,43) zur automatischen Erzeugung elektrischer Signale. versehen sind und Mittel aufweisen, durch die die von jeder automatischen Signalerzeugungsvorrichtung (23,33,43) erzeugten Signale den Signalsummierungsvorrichtungen zugeführt werden, 3, Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit hydropneumatischer Energie gespeist wird und mit mehreren Quellen PS1,Ps2 Ps3 für unter Druck stehendes hydropneumatisches Strömungsmittel ausgerüstet ist`,-daß mehrere hydropneumatische Pumpen (301 , 302 ,304,30 5, 30 7, 30 8 ) vorhanden sind, die die Strömungsmitteldruckquellen speisen, und daß das System mit mehreren Energiequellen (1 ,2,3,4,30 9,` 310) ausgerüstet ist, die jede an eine Pumpe angeschlossen ist, wodurch für den Fall des Versagens einer oder mehrerer Druckquellen ein unter Druck stehendes hydropneumatisches ' Strömungsmittel zur Verfügung steht, 4, Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß eine der Energiequellen ein Blektromotor(309,310) und eine ändere ein Düsentriebwerk .(1.2 3:4) 'ist, 5, Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische, elektrische Signalerzeugungsvorrichtung (50,90) mit mehreren elektrischen Kanälen versehen ist, wobei jeder Kanal doppelt vorhanden ist, daß die manuell steuerbaren Vorrichtungen (11 ,1 3,1 5,1 6) mit Kraftumsetzern (23,33,43) in Verbindung stehen, deren Ausgangssignale den elektrischen Kanälen der Signalerzeugungsvorrichtung (50,90) zugeführt werden, 6, Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Signalerzeugungsvorrichtung (50"90) einen Flugzeugautopiloten und eine elektrische Dämmpfungseinrichtung enthält, 7, Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    speisten Antrieb (26,36,46) versehen ist, der von einem Servo-Ventil (22,32,42) steuerbar ist, das von der manuell betätigbaren Vorrichtung (11,13,1 5,16) manuelle Eingangssignale und von den elektrischen Kanälen elektrische Signale empfangen kann, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional der Summe aus den mechanischen und elektrischen Signalen ist, wobei der energiegespeiste Antrieb (26,36,46) mit der ersten und zweiten Summierungsvorrichtung gekoppelt ist, B. Steuersystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere Antriebe (26,36,46), die jeder mit bestimmten ersten und zweiten Signalsummierungsvorrichtungen in Verbindung stehen und mit mechanischen Signalmischern (103, 10791151125) für bestimmte Signalsummierungsvorrichtungen ausgerüstet sind, 9, Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede in den Kanälen befindliche erste und zweite Signalsummierungsvorrichtung ein hydropneumatisches Doppel-Servo-Ventil (160919092019202p2032204) ist, das elektrische und mechanische Eingangssignale aufnehmen und ein hydropneumatisches Ausgangssignal erzeugen kann, das proportional zu den Eingangssignalen ist. 10, Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet: daß jedes Servo-Ventil (1 60,1 90,201 ,202,203,204) ein Kontrollsignal erzeugen kann, das proportional dem hydropneumatischen Ausgangssignal ist, und daß zu bestimmten gesteuerten Flächen (151 bis 158), die lieselbe Funktion ausüben, eine besondere Vergleichsvorrichtung gehört.
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