DE1523476C

DE1523476C - Flight control device, especially for vertical take-offs

Info

Publication number: DE1523476C
Authority: DE
Inventors: Mark lein Wilfried Dipl Ing 7759 Immen staad Seelmann Hans Dipl Ing
Original assignee: Dormer GmbH
Current assignee: Dormer GmbH
Publication date: 1971-02-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flugregeleinrichtung, insbesondere Tür Senkrechtstarter, die einen Höhenmesser sowie einen Steig- und Sinkgeschwindigkeitsmesser aufweist. The invention relates to a flight control device, in particular a whiz kid, the has an altimeter and a rate of climb and descent rate meter.

Besondere Schwierigkeiten entstehen bei Lande-, anflügen für den Piloten vor allem dadurch, daß durch die Eigenart der Triebwerksanlage ein Regelkreis mit trägem Steuerverhalten vorliegt, d. h., daß bei mechanischen Regelkreisen die Massenkräfte im Vergleich zu den Steuerkräften groß sind oder in elektrischen Kreisen verhältnismäßig große Induktivitäten oder Kapazitäten beteiligt sind. In beiden Fällen besteht eine Tendenz zum übersteuern. Der Pilot muß somit diesen Vorgängen besondere Sorgfalt und Aufmerksamkeit zuwenden. Der Einregelungsvorgang wird dabei wegen der üblicherweise anzuwendenden kleinen Steuerkommandos weit mehr Zeit in Anspruch nehmen, als es bei optimaler Nutzung der technischen Möglichkeiten notwendig wäre. Oft ist eine besondere übung zur Erlangung der Fertigkeit des Einregeins erforderlich. Schließlich können bei solchen Regelungsaufgaben auch direkte Gefahren mit den willkürlichen Regelungsfehlern verbunden sein, vor allem beim übersteuern.Particular difficulties arise during landing, approaches for the pilot, especially because through the nature of the engine system is a control loop with sluggish control behavior, d. i.e. that at mechanical control loops the inertia forces are large compared to the control forces or relatively large inductances in electrical circuits or capacities are involved. In both cases there is a tendency to oversteer. The pilot must therefore pay particular attention and care to these processes. The adjustment process is much more because of the small control commands that are usually to be used Take up time than would be necessary if the technical possibilities were optimally used. Often is a special exercise to acquire the skill of balancing required. Ultimately, such control tasks can also pose direct dangers be associated with the arbitrary control errors, especially when oversteering.

Insbesondere stellt die manuelle Höhenregelung bei Senkrechtstartern in der Schwebephase einen besonders kritischen Fall dar. Dies trifft in erhöhtem Maße auf strahlgestützte Senkrechtstartern zu. Beidieser Art von Flugzeugen ist die Masse des^luggerätes in bezug auf den für Steuerzwecke zur Verfügung stehenden Hubschubüberschuß beträchtlich; die Höhensteuerbefehle müssen wegen der Ansprechzeit der Triebwerke mit einem zeitlichen Vorhalt gegeben werden; die aerodynamische Dämpfung der Bewegung entfällt.In particular, the manual height control for vertical take-offs in the hover phase is a special one This is a critical case. This applies to a greater extent to jet-assisted vertical take-offs. At this Type of aircraft is the mass of the aircraft in relation to that available for control purposes standing stroke excess considerable; the altitude control commands must because of the response time the engines are given a time lead; the aerodynamic damping of the No movement.

Das Steuerverhalten ist also ungünstig, und es können leicht Vertikalschwingungen angeregt werden. Diese stellen in Bodennähe, vor allem im Blindflug, eine Gefahr dar, da eventuell unmittelbar über dem Erdboden Sinkgeschwindigkeiten erreicht werden, bei denen die Gegenschubkraft der Triebwerke nicht mehr ausreicht, um eine harte Landung bzw. einen Bruch zu vermeiden. Wenn der Pilot dieser Gefahr durch besonders vorsichtiges Manövrieren in Bodennähe begegnet, ergeben sich andere Nachteile. Bei längeren Verweilzeiten in Bodennähe ist ein verhältnismäßig hoher Treibstoffverbrauch zu erwarten. Es besteht außerdem die Gefahr der Beschädigung der Triebwerke durch vom Boden aufgewirbelte und eingesaugte Materie. Im militärischen Einsatz sind solche zusätzliche Vcrweilzeitcn gleichfalls sehr ungünstig. The control behavior is therefore unfavorable, and vertical oscillations can easily be excited. These represent a danger near the ground, especially when flying blind, as they may be directly above the Sinking velocities can be reached at which the counter-thrust of the engines does not more is enough to avoid a hard landing or break. When the pilot of this danger Countered by particularly careful maneuvering close to the ground, there are other disadvantages. at relatively high fuel consumption is to be expected for longer dwell times near the ground. There is also the risk of engine damage from being blown up from the ground sucked in matter. Such additional dwell times are also very unfavorable in military use.

Für den. Piloten ist es beim Regellingsvorgang schwierig, einem sich fortlaufend über eine Strecke bewegenden Signal, /.. B. einem Zeiger, nachzufolgen und mit einer Markierung in Uberdeckung zu halten.For the. It is difficult for pilots to control themselves continuously over a distance moving signal, / .. B. a pointer, to follow and to keep in overlap with a marker.

Erhält die Bedienungsperson bei einer Handregelung keine Unterstützung, so werden z. B. beim Landeanflug eines Senkrechtstarters vom Piloten bezüglich des zeitlichen Ablaufes des Landevorganges Sicherheilen einkalkuliert, die zu einer wesentlichen Verlangsamung des Landevorganges und damit zu · einem erhöhten Treibstoffverbrauch sowie taktisch ungünstigen Verhältnissen führen. Der Landeanllug kann somit nicht optimal durchgeführt werden. Wenn andererseits der PiIoI nicht zu jedem Zeitpunkt über die Stellgröße so viel Energie zur Verfügung hat, als die Regelstrecke kinetische Energie aufbaut, so ist die Durchführbarkeit der Regelaufgabe nicht mehr möglich. Dies würde z. B. beim Landeanflug eines Flugzeuges der genannten Art bedeuten, daß der Pilot nicht mehr in der Lage ist, das Flugzeug sanft auf die Landebahn aufzusetzen, sondern das Flugzeug mit einer zu hohen Sinkgeschwindigkeit zu Boden bringt. Das kann, wie bereits erwähnt, zum Bruch des Flugzeuges führen.If the operator does not receive any assistance with manual control, z. B. at Landing approach of a vertical take-off aircraft by the pilot regarding the timing of the landing process Safety factors are factored in, which lead to a significant slowdown of the landing process and thus to · lead to increased fuel consumption and tactically unfavorable conditions. The landing approach can therefore not be carried out optimally. If, on the other hand, the PiIoI is not at every point in time has as much energy available via the manipulated variable as the controlled system builds up kinetic energy, this means that the control task can no longer be carried out. This would e.g. B. during the approach of an aircraft of the type mentioned mean that the pilot is no longer able to control the aircraft gently touch down on the runway, but the aircraft with too high a rate of descent brings to the ground. As already mentioned, this can lead to the aircraft breaking.

Es ist eine Flugzeuglandeeinrichtung bekannt, dieAn aircraft landing facility is known which

ίο von einem Vergleich der Ist- und Sollsinkgeschwindigkeit ausgeht und eine Vergleichseinrichtung enthält, die bei Erreichen einer bestimmten Höhe wirksam wird und ein Vergleichssignal bildet. Dieses Signal soll dabei einen Wert aufweisen, der stets in Ubercin-Stimmung mit einer Sinkgeschwindigkeit gehalten wird, die größer als Null ist. Es handelt sich bei der bekannten Einrichtung um eine Flugbahnregeleinrichtung. ίο from a comparison of the actual and target rate of descent goes out and contains a comparison device that takes effect when a certain level is reached and forms a comparison signal. This signal should have a value that is always in an Ubercin mood is maintained at a rate of descent greater than zero. It is the known device to a trajectory control device.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Regelung der Senkrechtlandung von Luftfahrzeugen und Flugkörpern bekannt, die ab einer bestimmten Höhe in Wirkung gebracht werden soll. Der Schub wird bei Erreichen der für den Endanflug vorgesehenen Höhe - f auf einen maximalen Wert gebracht und dabei so geregelt, daß die -Landegeschwindigkeit beim Aufsetzen den Wert Null oder annähernd Null annimmt. -" DieAbstiegsgeschwindigkek des Luftfahrzeuges nimmt ^, -Furthermore, a device for regulating the vertical landing of aircraft and missiles is known, which is to be brought into effect from a certain height. The thrust is brought to a maximum value when the intended height for the final approach is reached - f and is regulated in such a way that the landing speed assumes the value zero or almost zero when touching down. - "The descent speed of the aircraft increases ^, -

-». dabei von der angegebenen Ausgangshöhe linear'bis-'' zum Aufsetzen ab. Gegenüber dieser Landeejjirichtung geht die Erfindung von einer Ejnrichtung zur Flugführung aus, die sowohl in größeren Höhen als auch in Höhen dicht über dem Boden eingesetzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, dem Piloten die Flugführung zu erleichtern, und zwar ausgehend von einer Handregelung. Der Pilot soll beim Landeanflug als Glied eines Regelkreises von Schätzungen teilweise entlastet werden. Dabei soll gleichzeitig ein optimaler Regelungsablauf gewährleistet sein. Ferner soll dem Piloten jederzeit ein möglichst kurzzeitiges Einregeln von Regelgrößen in das träge System beim Landeanflug ermöglicht werden. '- ». from the specified starting height linearly 'to-' to touch down. In contrast to this landing direction, the invention is based on a flight control device which can be used both at greater heights and at heights close to the ground.
In contrast, the object of the invention is to facilitate flight control for the pilot, to be precise on the basis of manual control. As a member of a control loop, the pilot is to be partially relieved of estimations during the approach. At the same time, an optimal control process should be guaranteed. Furthermore, the pilot should be enabled at any time to regulate control variables into the sluggish system during the landing approach as briefly as possible. '

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht er- s findungsgemäß darin, daß der Höhendifferenz- -The solution of the problem is ER- s inventively is that the height difference -

wert Ij-Tx und dessen zeitliche Ableitung j- (Ιι — Τή sowie ein Einstellwert für die Zeitkonstante A₃A:, einem Rechner zugeführt _sind, der einen Anzeigewert ei nach der Gleichungvalue Ij-Tx and its time derivative j- (Ιι - Τή as well as a setting _{value for the time constant A 3} A :, are supplied to a computer which provides a display value ei according to the equation

u = A₁ (Ij-Ti) + k, r-(Ix-Tx) u = A ₁ (Ij-Ti) + k, r- (Ix-Tx)

bildet, (/1 = Ist-Höhe, /i = Soll-Höhe).forms, (/ 1 = actual height, / i = target height).

Bei der erfiiulungsgemäßeh Ausführung wird dem Piloten somit ein Kontrollsignal vorgegeben, das sich mit dem optimalen Ablauf der Regelung zwar ändert, jedoch mittels des Eingriffs des Piloten in die RegelungIn the execution according to the fulfillment, the Pilots are thus given a control signal that changes with the optimal course of the control, however, by means of the pilot's intervention in the regulation

fto auf einem konstanten Wert halten läßt. Gemäß der Erfindung ist es auch ermöglicht, durch die Anzeige, d. h. durch das Kontrollsignal, eine Vorhersage über den Zustand der beiden angezeigten Größen zu treffen. So ist /.. B. dem mit seinem Flugzeug im Sink-fto can be kept at a constant value. According to the invention, it is also possible to make a prediction about the state of the two displayed variables by means of the display, that is to say by means of the control signal. So / .. B. the one with his plane in the sink-

''5 flug befindlichen Piloten möglich, vorzuwählen, mit welcher Sinkgeschwindigkeit das Flugzeug den Boden berühren soll. Der Pilot kann aber auch in umgekehrtem Sinne aus der Anzeige einnehmen, wie'' 5 pilots in flight possible to preselect with what rate of descent the aircraft should touch the ground. The pilot can also do the opposite Take sense from the ad, like

i O/LD t I Oi O / LD t I O

groß die Sinkgeschwindigkeit beim Berühren des Flugzeuges mit dem Boden sein wird, wenn keine weiteren Steuer- und Kontrollkommandos mehr gegeben werden.the rate of descent when the aircraft touches the ground will be large if none further steering and control commands can be given.

Das Kontrollsignal, im folgenden mit α bezeichnet, wird also nach der Vorschrift gebildet:The control signal, referred to below as α , is thus formed according to the rule:

fc, (A-S)fc, (A-S)

(I)(I)

h ist der augenblicklich gemessene Istwert der Regelgröße, Tt ist der Sollwert der anzusteuernden h is the currently measured actual value of the controlled variable, Tt is the setpoint of the controlled variable

Regelgröße, —n-(h-fi) = /i ist die erste zeitlicheControlled variable, —n- (h-fi) = / i is the first temporal one

Ableitung der Regelgröße bezüglich des Sollwertes, A'i, k₂ sind Konstanten, die von den technischen Gegebenheiten des Regelkreises und subjektiven Faktoren des Piloten abhängen. Sie werden empirisch, z. B. in einem Simulator ermittelt.Deriving the controlled variable with respect to the setpoint, A'i, k ₂ are constants that depend on the technical conditions of the control loop and subjective factors of the pilot. They are empirical, e.g. B. determined in a simulator.

Mathematisch betrachtet stellt die obige Beziehung (I) eine lineare, inhomogene Differenzialgleichung ersten Grades dar, sofern α konstant bleibt. Die Lösungsfunktion dieser Differenzialgleichung hat dann die FormFrom a mathematical point of view, the above relationship (I) represents a linear, inhomogeneous differential equation of the first degree, provided that α remains constant. The solution function of this differential equation then has the form

Λ - Τι = 4- + c Λ - Τι = 4- + c

-kjk₂ -kjk ₂

Es ergibt sich also fürSo it arises for

f = 0: A = A₀
und fürf = 0: A = A ₀
and for

t -> -/_ h = Ti + 4t -> - / _ h = Ti + 4

-k,/ki -r-k, / ki -r

ι — «) · cι - «) · c

oder wenn die Regelgröße zur Zeit t = 0 den Wert A₀ ,₀ hator if the controlled variable has the value A ₀ , ₀ at time t = 0

Aus diesen Beziehungen geht hcvor, daß der Regelungsvorgang unabhängig von der Wahl ;der speziellen Konstanten ^₁ und k₂ und unabhängig vom gewählten Anfangswert /i,, zeitlich immer nach einer e-Funktion erfolgt, die asymptotisch dem WertFrom these relationships it follows that the control process always takes place in time according to an exponential function, which asymptotically corresponds to the value, _{regardless of the choice of the special constants ^ 1} and k _{2 and regardless of the selected initial value / i ,,}

Ti + ."■■ zustrebt, sofern α konstant bleibt. Für a = 0 Ti + . "■■ tends towards, provided that α remains constant. For a = 0

wird also asymptotisch der Sollwert A erreicht.the setpoint A is reached asymptotically.

Die Erfindung geht davon aus, daß sowohl der technisch optimale Regelungsvorgang, /.. B. bezüglich kürzester Einregelungszeit, als auch der subjektiv optimale Regelungsvorgang, z. B. guter Steuerbarkeit, zeitlich einer e-Funktion der oben beschriebenen Art folgt. Der im speziellen Fall günstigste Kompromiß stellt wieder eine e-Funktion dar. Diese kann, ohne ⁽'° die Vielzahl der technischen Parameter im einzelnen zu berücksichtigen, bei der angegebenen Beziehung allein durch empirische Wahl der beiden Konstanten gut angenähert werden. Abweichungen im zeitlichen Regelverhalten von dieser Vorschrift werden sich ⁶S in Änderungen der Größe ti auswirken. Wenn a als Kontrollsignal sinnlich wahrnehmbar gemacht wird, braucht sich der Pilot bei seinen Steuerbefehlen nur zu bemühen, dieses Kontrollsignal konstant zu halten, um optimal zu arbeiten.The invention assumes that both the technically optimal control process, / .. B. with respect to the shortest control time, and the subjectively optimal control process, z. B. good controllability, temporally follows an exponential function of the type described above. The cheapest in the specific case compromise restores an e-function. This can, without ⁽ '° the large number of technical parameters to be considered in detail, are well approximated only by empirical choice of the two constants at the given relationship. Deviations in the temporal control behavior of this rule, changes in the quantity ti will affect ⁶ S. If a is made perceptible as a control signal, the pilot only needs to endeavor to keep this control signal constant in his control commands in order to work optimally.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung bietet gegenüber dem Bekannten ferner den Vorteil der Höhenhaltung bei niedrigen Geschwindigkeiten über einem Operationsgebiet ebenso wie den der Einhaltung von Sicherheitsgrenzen für den Ausfall eines Triebwerkes. Der Pilot ist über seine Anzeige hierbei bereits daran gehindert, Sinkgeschwindigkeiten anzusteuern, die nach Ausfall eines Triebwerkes das Flugzeug in eine kritische Situation bringen können. Es besteht ferner der Vorteil eines kurzzeitigen Einregeins der Regelgrößen in das träge System, das Flugzeuge der eingangs genannten Art darstellen.The control device according to the invention also offers the advantage of Altitude maintenance at low speeds over an operating area as well as compliance of safety limits for the failure of an engine. The pilot is here through his ad already prevented from controlling sink speeds that would, after an engine failure, Bring the aircraft into a critical situation. There is also the advantage of brief exposure the controlled variables in the sluggish system represented by aircraft of the type mentioned above.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen und Anwendungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to drawings and application examples.

Fig. 1 zeigt Diagramme über den zeitlichen Höhenänderungsverlauf eines Senkrechtstarters bei verschiedenen Steuerfällen;Fig. 1 shows diagrams over time Course of change in altitude of a vertical takeoff in various control cases;

F ig. 2 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen der zeitlichen Änderung der Sinkgeschwindigkeit und dem Konstantenverhältnis It₂Zk₁ ;Fig. 2 graphically shows the relationship between the change in the rate of descent with time and the constant ratio It ₂ _{Zk 1} ;

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Regelkreises mit visueller Kontrollsignaldarstellung zur manuellen Höhenregelung eines Senkrechtstarters;F i g. 3 shows the block diagram of a control loop with visual control signal display for manual Height control of a vertical takeoff;

Fi g. 4 zeigt das Blockschaltbild einer elektrischen Einrichtung zur Bildung des Kontrollsignals und dessen visueller Darstellung auf einem Oszillographen-^ schirm; , .·Fi g. 4 shows the block diagram of an electrical Device for the formation of the control signal and its visual representation on an oscilloscope- ^ umbrella; ,. ·

Fig. 5 zeigt eine mechanische Einricbttfng'"zur Umwandlung des elektrischen Kontrollsignals in eine visuelle Anzeige.Fig. 5 shows a mechanical Einricbtfng '"for Conversion of the electrical control signal into a visual display.

In der Fi g. 1 ist der zeitliche Verlauf der Höhenänderung für verschiedene Anzeigefälle dargestellt. Ausgangspunkt der Betrachtung ist die Höhe /I₀ zum beliebigen Zeitpunkt f₀. Der Pilot regelt die Höhe ab diesem Zeitpunkt nach Anzeige des Kontrollinstrumentes. Zeitlich ändert sich die Höhe nach Diagramm 1, wenn das Kontrollsignal a = konstant oder = 0 gehalten wird. Die Höhe ändert sich zunächst rasch, um dann asymptotisch in die Sollhöhe A~ überzugehen. Wird das Kontrollsignal a — konstant, aber gleich einer positiven, von Null verschiedenen Größe gehalten, erfolgt die Höhenänderung gleichfalls nach einer e-Funktion (Diagramm 2), endet aber in einem anderen sich um einen positiven Wert unterscheidenden Höhenniveau 15,. Es ist schließlich noch der Fall gezeigt, daß von einem Anzeigewert a > 0 (wie "in Diagramm 2) auf einen anderen Anzeigewert, z. B. a = 0, übergegangen wird. Vereinfacht ist ein unstetiger Übergang angenommen. Der zur Anzeige a = 0 gehörige Ast (Diagramm 3) ist eine Parallelverschiebung des entsprechenden Teiles von Diagramm 1 auf der i-Achse, was aus der Art des Richtungsfeldes der Differentialgleichung (I) folgt.In Fi g. 1 shows the change in altitude over time for various display cases. The starting point for the consideration is the height / I ₀ at any point in time f ₀ . From this point on, the pilot regulates the altitude as indicated by the control instrument. The height changes over time according to diagram 1 if the control signal a = constant or = 0 is kept. The height changes quickly at first, only to transition asymptotically to the target height A ~. If the control signal a - is kept constant, but equal to a positive variable different from zero, the change in height also takes place according to an exponential function (diagram 2), but ends in another height level 15 which differs by a positive value. Finally, the case is also shown that a change is made from a display value a> 0 (as "in diagram 2) to another display value, e.g. a = 0. In simplified terms, a discontinuous transition is assumed. The one to display a = 0 associated branch (diagram 3) is a parallel shift of the corresponding part of diagram 1 on the i-axis, which follows from the type of directional field of the differential equation (I).

Maßgeblich für die erreichte Endhöhe ist also die zuletzt anliegende Kontrollanzeige, ganz unabhängig von den vorherigen Anzeigewerten. Bei vorübergehendem Auswandern der Kontrollanzeige bleibt das günstige Steuerverhalten bestehen, und es wird sich also lediglich die Zeitdauer des Abstieges etwas ändern. Hiermit besteht auch die Möglichkeit, zunächst ohne besondere Sorgfalt eine Sicherheitshöhe anzusteuern und dann in einem fließenden übergang die Endhöhe einzuregeln.The most recently applied control display is decisive for the final height reached, completely independently from the previous display values. In the event of a temporary emigration, the control display remains the favorable tax behavior exist, and it will only be the duration of the descent somewhat to change. This also gives you the option of initially setting a safety height without special care and then adjust the final height in a flowing transition.

In Fig. 2 ist der Einfluß der Konstanten k_{ und k₂ auf das Zeitverhalten gezeigt. /1 bedeutet die Sinkgeschwindigkeit. Für jeden Funktionswert istThe influence of the constants k _{ and k ₂ on the time behavior is shown in FIG. / 1 means the rate of descent. For each function value is

1 6231 623

der Abschnitt auf der f-Achse, der durch das Lot und die Tangente von diesem Funktionswert. begrenzt wird,.konstant und hat die Größe ^k_x. Diese Größe wird auch Zeitfaktor genannt, da sie die zeitliche Erstreckung des Funktionsablaufes kennzeichnet. Je,kleiner also der Zeitfaktor fcj/fc, ist, je größer ist die Sinkgeschwindigkeit, mit der der Landevorgang eingeleitet wird, und um so rascher wird die Endhöhe erreicht.the section on the f-axis that passes through the perpendicular and the tangent of this function value. is limited, .constant and has the size ^ k _x . This variable is also called the time factor, as it characterizes the temporal extension of the functional sequence. The smaller the time factor fcj / fc, the greater the rate of descent at which the landing process is initiated and the faster the final altitude is reached.

Die F i g. 3 gibt einen Überblick über den gesamten Regelkreis mit manueller Höhenregelung und Kontrollanzeige für das Beispiel des Senkrechtstarters. Es ist in diesem Fall eine visuelle Anzeige S dargestellt, die etwa dadurch erhalten werden kann, daß das Kontrollsignal α die Auslenkung einer Markierung gegenüber einer feststehenden Skala S steuert. F ist die Regelstrecke, d. h. also das Flugzeug, dessen Höhe geregelt werden soll. H ist ein Höhenmesser, V ein Variometer. Gestrichelt ist angedeutet, wie sich der konventionelle Regelkreis über den Regler RG, das Stellglied ST und die Triebwerke T mit vertikaler Schubkomponente schließt.The F i g. 3 gives an overview of the entire control loop with manual height control and control display for the vertical take-off vehicle as an example. In this case, a visual display S is shown, which can be obtained, for example, in that the control signal α controls the deflection of a marking relative to a fixed scale S. F is the controlled system, ie the aircraft whose altitude is to be controlled. H is an altimeter, V is a variometer. The dashed lines indicate how the conventional control loop closes via the controller RG, the actuator ST and the engines T with a vertical thrust component.

Der willkürliche Regelkreis mit dem Piloten P ; als Bedienungsperson kann dem automatischen Regelkreis als Zweitsystem parallel geschaltet sein, «benso kann dieser aber auch "als alleiniger Regelkreis zur Höhenregelung dienen. Die Drosseleinrichtung D für die vertikale Gesamtschubkomponente wird vom^ Piloten P derart bedient, daß die Anzeigemädte der Skala S des Anzeigegerätes A auf dem gewünschten Kontrollwert α konstant anliegt. Der Kontrollwert a wird mit Hilfe des Rechners RE ermittelt, in den die . fortlaufend ermittelte Höhe h und Sinkgeschwindigkeit h eingeht, sowie die im allgemeinen konstant bleibenden Werte ic, und k₂, die im Kommandowertgeber K eingestellt werden.The arbitrary control loop with the pilot P; as operator can be connected in parallel as a second system the automatic control loop, "benso but this can serve for height control as" the sole control loop. The throttle device D for the overall vertical thrust component is operated in such a way from the ^ pilots P that the Anzeigemädte the scale S of the display device A to the desired control value α constant is applied. the control value a is determined with the aid of the computer RE, h in the. amount continuously determined and enters settling velocity h, and ic which generally remains constant values, and k _2, which is set in the command value generator K will.

I Ist die einzuregelnde Sollhöhe die Landefeldhöhe und wird ein Radarhöhenmesser oder sonst ein Höhenmesser verwendet, der unmittelbar den Höhenabstand A vom Landefeld angibt, so vereinfacht sich die Beziehung (I) zuI Is the target height to be regulated the landing field height and if a radar altimeter or some other altimeter is used, which directly determines the altitude distance A from the landing field, the relationship (I) is simplified to

a = /ί,/ι + k₂h. a = / ί, / ι + k ₂ h.

Das dem Kontrollwert α entsprechende Signal -wird dem Anzeigegerät A zugeführt. Im. Beispiel wurde eine visuelle Anzeige gewählt, ebenso kann das Kontrollsignal α aber auch als akustisches oder sonst sinnlich wahrnehmbar gemachtes und mit einem Bezugsnullpunkt verglichenes Signal dem Piloten vorgegeben werden.The signal corresponding to the control value α is fed to the display device A. In the example, a visual display was selected, but the control signal α can also be given to the pilot as an acoustic or otherwise sensually perceptible signal that is compared with a reference zero point.

In F i g. 4 ist aufgezeigt, wie das Kontrollsignal a auf elektrischem Wege erhalten und in eine Sichtanzeige umgesetzt werden kann. Die vom Höhenmesser H und vom Variometer V gelieferten elektrischen Signale der Höhe A und der Sinkgeschwindigkeit h werden mit Hilfe der beiden einstellbaren Widerstände R_h und R^ gemäß ic, · A und k₂ · /1 modifiziert. Im Addierverstärker AV werden diese ■ Signale addiert, wodurch ein der Größe α proportionales elektrisches Signal erhalten wird. Bei diesem gezeigten Beispiel soll nicht die Größe a, sondern deren Abweichung von einer konstanten Anzeigegröße j angezeigt werden. Dies bringt den Vorteil, daß auch beim Nullwert von α ein deutlich sichtbarer Balken vorhanden ist. Dem Addierverstärker AV <>5 wird also noch ein mit Widerstand Rj cinjusticrtcs, der Größe/ proportionales Signal eingegeben und ein Signal j — α gebildet. Dieses wird dem elektrischen Multiplizierer EM zugeleitet. Hierin wird die Amplitude einer konstant vorgegebenen Wechselspannung mit dem Signal j — a multipliziert. Dieses Wechselstromsignal wird einem Oszillographen OS zugeleitet, der das Signal j — a als Balken 4 proportionaler Länge darstellt. Zwei Begrenzermarken 5, 6 werden so eingestellt, daß sie die Länge des Balkens 4 für a = 0 markieren.In Fig. 4 is shown, how to check a signal received by electrical means and converted into a visual display. The electrical signals of the altitude A and the rate of descent h supplied by the altimeter H and the variometer V are modified with the aid of the two adjustable resistors R _h and R ^ according to ic, · A and k ₂ · / 1. These signals are added in the adding amplifier AV , as a result of which an electrical signal proportional to the quantity α is obtained. In the example shown, it is not the size a, but its deviation from a constant display size j that is to be displayed. This has the advantage that a clearly visible bar is also present at the zero value of α. The adding amplifier AV <> 5 is also input with a resistance Rj cinjusticrtcs, the size / proportional signal and a signal j - α is formed. This is fed to the electrical multiplier EM. Here, the amplitude of a constant, predetermined alternating voltage is multiplied by the signal j - a. This alternating current signal is fed to an oscilloscope OS , which displays the signal j - a as a bar 4 of proportional length. Two delimiter marks 5, 6 are set so that they mark the length of the bar 4 for a = 0.

In Fig. 5 wird vom selben Anzeigesignal j — a ausgegangen, dessen beispielsweise Gewinnung in F i g. 4 gezeigt wurde. Mit Hilfe eines Stellmotors MO wird eine Walze W proportional der Größe j — a gedreht. Auf dieser Walze ist ein Markierungsfeld M mit dreieckigem Grundriß aufgewickelt. Die Walze W wird durch den Spalt SP einer Blende B vom Piloten P beobachtet. Der sichtbare Teil des Markierungsfeldes M in F i g. 5 entspricht der Balkenlänge in F ig. 4. Jeder konstant anliegenden von Null abweichenden Größe α entspricht eine bestimmte, von der Landefeldhöhe abweichende Höhe, die asymptotisch erreicht wird. Auf der Blende B kann die Balkenlänge direkt in Metern mittels Eichmarken SK geeicht werden. - f. In FIG. 5, the same display signal j-a is assumed, which is obtained, for example, in FIG. 4 was shown. With the aid of a servomotor MO , a roller W is rotated proportionally to the size j - a. A marking field M with a triangular plan is wound on this roller. The roller W is observed by the pilot P through the gap SP of a screen B. The visible part of the marking field M in FIG. 5 corresponds to the bar length in Fig. 4. Each constant applied variable α that deviates from zero corresponds to a certain height deviating from the landing field height, which is reached asymptotically. The bar length can be calibrated directly in meters on the faceplate B using calibration marks SK. - f.

Die . beschriebenen Sichtanzeigen des Kontroll- . ^ signals α können, wie hier nicht näher erläutert wird, in bekannter Weise mit Hilfe von Spiegelreflexein-richtungen in die normale Blickrichtung des Piloten ^. projiziert werden und eventuell mit anderen Anzeige-^ werten kombiniert dargestellt werden. -'„ "' The . described visual displays of the control. ^ signals α can, as will not be explained in more detail here, in a known manner with the help of mirror reflex devices in the normal direction of view of the pilot ^. projected and possibly combined with other display values. - '""'

Claims

Patent claims:

L. flight control device, especially for vertical take-off, with altimeter and climb and descent speed meter, characterized in that the altitude difference value (h - Ti) and its time derivative

as well as a set value door the time constant (& ₂ / ft,) are fed to a computer (RE) which generates a display value (a) according to the equation

_a = * i (A - R) + Ic ₂ -; - (A - Ä)

forms (h = actual height, Ti = target height).

2. Device according to claim 1, characterized in that in the electrical measuring circuits for the controlled variable (h) and its time derivative

the selectable constants
Setting resistors (K ,,; R ;,
dß

(k _{ ; k ₂ ) assigned are inserted and

that the setting resistors are followed by an adding amplifier (AV) .

3. Device according to claim 1 and 2. characterized by an optical display device with a scale part (S) and proportional to the display tang (a) movable Sichlmarkc.

4. Device according to claim 1 to 3.

is characterized by the representation of the display value (α) as a bar (4) on the screen (OS) of a cathode ray tube.

5. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the adding amplifier (AV) is preceded by an additional setting resistor (Rj) for a further constant value (/) influencing the display value (a) in the sense of forming a difference (/ - a).

6. Device according to claim 1 to 5, characterized

characterized in that a roller (W) with a wound triangle marking (M) can be rotated proportionally to the display value (a or j - α) , the roller being covered except for a gap (SP) extending over the entire length in the axial direction.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the deflection path of the display value (a) is calibrated in the visual display in setpoint units.

1 sheet of drawings