DE1531407A1 - Flugregler - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Fluggerätewerk Bodenaee GmbH*, 777 Überlingen/Bodensee

Flugregler

Die Erfindung betrifft einen Flugregler mit wenigstens einem Kreisel, einem Kraftverstärker und einem Stellmotor und mit einer Rückführung

vom Stellmotor auf den Verstärkereingang. - "

Bs sind Flugregler bekannt, bei denen eine Stellungszuordnung zwischen Ruderausschlag (Stellmotorweg) und Fehlersignal besteht. Die Stellungszuordnung bezieht ihre Signale in erster Linie aus dem Lagefehler des Flugzeugs, dem die Ruderstellung zugeordnet wird. Das Maß dieser Zuordnung wird als die Verstärkung des Reglers bezeichnet. Da diese Signale schon bei einem statischen Lagefehler des Flugzeuges vom Kreisel gebildet werden, stehen sie bereits bei kleiner Ruderwirksamkeit und daher kleiner Stabilisierungsfreqtuenz voll zur Verfügung. Anders ist es dagegen bei den dynamischen Signalen (Wendegeschwindigkeit und Wendebeschleunigung). Ihre Amplituden wachsen linear bzw. «luadratisch mit der Frequenz. Sie erreichen ihre Wirkung | aber erst bei höheren Fluggeschwindigkeiten. Durch ihren Vorhalt gegenüber den Lagefehlern dienen sie sowohl der Dämpfung des Regelvorganges als auch der Kompensation gewollter oder ungewollter Verzögerungen der Stellmptorbewegung. Naturgemäß iat dieser Vorhalt im Bereich kleiner Ruderwirksamkeiten noch gering und läßt deshalb auch keine zusätzlichen Phasenverluete im Stellmotor zu. Solche Verluste können durch eine feste Stellungsgegenkopplung vermieden werden Bei höheren Fluggeschwindigkeiten ergibt sich dagegen mit einer Stellungezuordnung die Schwierigkeit, daß mit zunehmender Suderwirksankelt die zulässigen Ruderamplituden extrem klein werden und daher die Übertragungssicherheit durch die unvermeidliche lose und

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Elastizität des Steuergestänges ein Mehrfaches größer als die zu steuernde Ruderbewegung werden kann. Bei Hochleintungsflugzeugen wird daher das übliche Verfahren der SteXXungsssuordnung zum Steuersignal unbrauchbar, weil es sinnlos ist, den Stellmotor auf Bruchteile von Graden zu steuern, wenn die Übertragungsfehler zum Ruder eine Größenordnung höher liegen.

Bs ist daher bekannt, nicht die Stellung des Rudera sondern die Geschwindigkeit dem Pehlersignal auzuordnen (Stollgeschwindlgkeitszuordnung). Dieses Verfahren ist nicht nur äußerst unempfindlich gegen Änderungen der Ruderwirksamkeit. Durch die Integration der Steuersignale im Stellmotor werden selbst bei einer sehr kleinen dynamischen Verstärkung alle Übertragungsfehler voll ausgeglichen. Außerdem lassen sich mit der Differenzierung und damit feineren "Auflösung" der Stellmotorbewegung auch kleine Ruderamplltuden exakter regeln als mit der relativ groben Stellungszuordnung. Nachteilig ist dabei, daß bei einer Stellgeschwindigkoitszuordnung im unteren Pluggeschwindigkeitsbereich, wo der Vorhalt; von der Wendegeschwindigkeit und ffendebeschleunigung her noch gering ist, die Phasenverluste störend in Erscheinung treten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen .Flugregler su schaffen, der in einem sehr großen Bereich von Pluggeschwindigkeiten und Stabilisierungsfrequenzen optimal arbeitet.

Die Erfindung besteht darin, daß die Rückführung bei höheren Fluggeschwindigkeiten von lage auf Geschwindigkeitsrückführung umschaltbar let* Vorteilhaft ist es, wenn die Umschaltung auf Geschwindigkeit* rückführung gleichzeitig mit dem Einfahren der Landeklappen erfolgt.

Ein Aueführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung aehernatisoh dargestellt und im folgenden beschrieben:

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Der Flugregler enthält einen PID-Kreisel 10 für die Gieraohse und einen PID-Kreisel 12 für die Rollachse. Jeder Kreisel enthält einen Momentengeber 14,16, durch welchen a^^aesXreiaeji ein Moment ausger übt werden kann, um eine Präzession des Kreisels 10 bzw. 12 einzuleiten. Jeder Kreisel enthält einen P-Abgriff 18 bzw. 20, dessen Signal der Kreiselauslenfcung proportional ist, und einen D-Abgriff 19 bzw. 21, dessen Signal der Zeitableitung der Auslenkung des Kreisels proportional ist. Die Auslenkung des Kreisels ist jeweils | proportional einer Linearkombination von Präzessionsmoment und Zeitintegral desselben. Ein Stellmotor 22 für das Seitenruder wird von einem Verstärker 24 gespeist. Bin Stellmotor 26 für die Querruder wird von einem Verstärker 28 gespeist.

Auf den Verstärker 24» der als Summierverstärker ausgebildet ist, wird das Signal von dem D-Abgriff .19 des PID-Kreisels 10 gegeben, ferner über einen Umschalter 30 in der Stellung "langsamflug" das Signal von dem P-Abgriff 18 des Kreisels 10 und über einen Schalter 32 in der Stellung "Schnellflug" desselben ein Signal von einem Querbeschleunigungsmesser 34 ο Der Verstärker 28, der ebenfalls ein Summierverstärker ist_t erhält ein Signal vom D-Abgriff 21 des PID-Kreisels 12 sowie ein Signal vom P-Abgriff 20 dieses Kreisels. Das letztere Signal geht über einen Schalter 36, Über welchen ein Widerstand 38 λ in den Signalkreis einschaltbar ist.

Auf den Momentengeber 16 des Roll-Kreisels 12 werden verschiedene Signale gegeben und zwar: ein durch den Kondensator 38 differenziertes Kurvenkommando, welches auch auf den Momentengeber 14 des Kreisels 10 gegeben wird, in der Schalt stellung "Schnellflug" des Umschalters 30 das Ausgangssignal des P-Abgriffes vom Gier-Kreisel 10, ebenfalls in der Schaltstellung "Schnellflug¹¹ des Umschalters 30 über einen zweiten Kontakt desselben das Signal des D-Abgriffes vom Kreisel 10 und in der Schaltstellung "langsamflug" des Schalters 32 das Signal des Querbeeehleunigungsmeaseie 34.

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Vom Stellmotor 22 erfolgt eine Rückführung auf den Summierverstärker 24» und zwar über einen Umschalter 40 entweder eine Stellungsrückführung oder eine Stellgeschwindigkeitsrückführung. Es wird dadurch also entweder der Seitenruderausschlag 5 dem am Verstärker 24 wirksamen Summensignal proportional gemacht oder aber die Stellgeschwindigkeit ψ. Man erhält somit in der einen Stellung des Schalters 40 eine Stellungszuordnung und in der anderen Stellung eine Stellgesehwindigkeitszuorclnung für das Seitenruder. Entsprechend wird durch einen Schalter 42 o3ne !Rückführung vom Stellmotor 26 der

Querruder auf den Verstärker 28 von einer Stellungszuordnung bei Langsamflug auf eine SteiJßßsahwindigkeitszuordnung umgeschaltet.

Im erstereri Fall ist der Querruderausschlag c dem aia verstärker 28 wirksamen ijummensignai prox»ort±oimX, im zweiten FaJl die Querruder™ Stellgeschwindigkeit f . In der dargestellten rechten Schaltstellung mit Stellungszuordnung befinden oich die Schalter 40 und 42 bei Langsamflug, während nie bei Sehnellflug in die linke Stellung mit Stellgeschwindigkeitsssuordnung umschalteno Die Umschaltung kann vorzugsweise gleichzeitig mit der Umschaltung der Schalter 3.0,32 und 36 erfolgen. Der geeignete Zeitpunkt für die Umschaltung ist das Ausfahren der Landeklappen _t und die Umschaltung kann automatisch damit gekuppelt werden.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

In der Stellung "Langsamflug" erfolgt die Stabilisierung um die Hoch« achse (Winkel "ψ~ ) mittels des Seitenruders, dessen Verstärker 24 die Signale von P- und D-Abgriff des Kreisels 10 zugeführt werden. Die Stabilisierung um die Längeachse (Winkel<f ) erfolgt durch das Querruder, dessen Verstärker 28 die Signale von P- und D-Abgriff des Kreisels 12 zugeführt werden. In beiden Fällen erfolgt eine Stellungszuordnung zwischen Signal und Ruderausschlag. Ein Kurvenkommando wird einmal auf den Momentengeber 14 des Gier-Kreisels 10 gegeben und gleichzeitig differenziert auf den Momentengeber 16 des Roll-Kreisels 12. Das differenzierte Signal bewirkt eine Eindrehung in eine Schräglage, während das Signal auf den Momentengeber 14 eine ständige Drehung ua di^ itochachse für die Dauer des Kurvenkanimandos

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einleitet. Wenn die dabei erhaltene Kurvenkoordinierung noch nicht vollständig ist, erfolgt durch den Beschleunigungsmesser 34 eine Korrektur über Schalter 32 (siehe deutsches Patent 1 196 969).

Bei Schnellflug wird über den Schalter 30 das Ausgangssignal des Kreisels 10 von P- und D-Abgriff 18 bzw., 19 desselben von dem Seitenruder-Verstärker 24 abgeschaltet und stattdessen auf den Momentengeber 16 des Roll-Kreisels 12 gegeben.

Ein durch das Kurvenkommando ausgelöstes Fehlersignal den Kreisels bewirkt daher zunächst ein Moment auf den Kx'eisel 12 und bewirkt eine Schräglage, Gleichzeitig wird das differenzierte Kurvenkommando über Kondensator 38 auch noch unmittelbar auf den Momentengeber gegeben. Dieses Steuerungsverfahren ist Gegenstand der älfceren Anmeldung F 51 425 Xl/62b vom 2.Februar 1967«

Das Seitenruder erhält weiterhin das Signal vom D-Abgrlff des Kreisel! 10 zur Stabilisierung. Bs erhält ferner über den Schalter 32 in der Stellung "Schnellflug" die Querbeschleunigung, so daß die genaue Kurvenkoordinierung jetzt über das Seitenruder erfolgt. Die P- und D-Abgriffe 20 bzw. 21 des Rollkreisels steuern nach wie vor die Querruder, jedoch wird der P-Abgriff über einen Widerstand 38 auf den * Verstärker 28 aufgeschaltet. Gleichzeitig erfolgt für Quer- und Sei- "

tenruder eine Umschaltung auf Stellgeschwindigkeitszuordnung. Dadurch, daß dabei der Proportionalteil des Signals in einem Pail über den Schalter 30 abgeschaltet, im anderenPall über den Schalter 36 und den Widerstand 38 geschwächt wird, wird bei der Stellgeschwindigkeitszuordnung die Gefahr einer Überregelung vermieden.

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Claims (3)

1. Patentansprüehe

   J) Flugregler mit wenigstens einem Kreisel, einem Kraftverstärker und einem Stellmotor und mit einer Rückfühi'ung vom Stellmotor auf den Verstärkoreingang, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung bei höhoren Fluggeschwindigkeiten von Lage auf Geocliwindigkeitsrückt führung umschaltbar 1st«
2. 2) Flugregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dl« Umschaltung auf Grijschwindigkeitsrtiekfiüirung gleiohßeLfcig mit dem Einfahren der Landeklappen erfolgt.
3. 3) Flugregler nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeIchnet,

   daß auf den Verstärker (24,28) ein Signal von öinem P-Abgrlff (18, 20) und von einem D-Abgriff (19,21) des KrelBels (!0,12) aufschaltbar 1st, und

   daß bei Umschaltung auf Geschwindigkeitsrückführung das Signal des P.Abgriffs (18,20) abgeschaltet oder geschwächt aufgeochaltet k, wird.

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