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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 .
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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.
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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, .
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,