DE1774166A1 - Analogrechner - Google Patents

Description

Analogrechner

Es ist bekannt, zur Ausbildung von Flugzeugpiloten unbewegliche Simulatoren zu verwenden, die im allgemeinen als Link-Trainer bezeichnet werden. Die wachsende Größe und Kompliziertheit moderner flugzeuge haben die Entwicklung von Spezialtrainern beschleunigt, an denen Piloten, Navigatoren und ähnliches Flugpersonal für ihre jeweilige Tätigkeit in verschiedenen Plugzeug typen ausgebildet werden. In den letzten Jahren haben eigene Trainer für jede Flugzeugneuentwicklung stark an Bedeutung gewonnen, so dai3 die universell verwendbaren Flgtrainer für die Grundausbildung junger Piloten in den Hintergrund gerückt sind. Die Verbreitung von kleinen Flugzeugen und Geschäftsflugzeugen hat in den letzten Jahren zugenommen, und somit auch die Zahl der für diese Flugzeugtypen benötigten Piloten. Auf diese ,7eise hat sich ein Bedarf an kleinen, billigen, zuverlässigen und vielseitigen Flugtrainern herausgestellt. Einer der tiauptbestandteile und zugleich einer der teuersten Teile ei net; solchen Trainers ist der Flugrechner.

L-M umrechne!· sind deswegen entworfen worden, um die Fiugcharaktoristika entweder eines bestimmten Flugzeugtypes oder von verschiedenen Flugzeugen ähnlicher Art zu vereinigen.

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Ferner soll er die Signale der Steuerung aufnehmen, die vom Lernenden betätigt wird, und vielfach auch die Signale vom Lehrer, um daraus Ausgangssignale zu bilden, die eine korrekte Bewegung der Simulatorkanzel ergeben (falls der Trainer ein bewegliches System enthält) und die Instrumente im Trainer steuern, so daß die Rückkopplungsschleife geschlosoen wird, indem dem Lernenden das genaue Verhalten des Flugzeuges mitgeteilt wird. In der Vergangenheit waren die Flugrechner groß, aufwendig und teuer. Während vieler Jahre benutzte man als Flugrechner, die in Simulatoren arbeiteten, Analogrechner, die ^ eine Vielzahl von Servosystemen benötigten, um die verschiedenen Gleichungen, aus denen die Steuersignale gebildet werden, zu integrieren. Diese Servosysteme v/aren teuer, groß und schwer und benötigten Geräte zur Leistungsversorgung, die ebenfalls beachtlich groß und schwer v/aren. Aus diesen Gründen war die Konstruktion eines billigen, universellen, festmontierten Flugtrainers kaum möglich. Die vorliegende Erfindung v/endet sich nun von den früheren Geräten der beschriebenen Art ab, indem sie die Servosysteme vermeidet und in einem vereinfachten System einen' Flugrechner vorsieht, der die gewünschten Resultate liefert, dabei aber klein, leicht und billig ist.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein neuer und verbes- ψ serter Rechner.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung einen neuen und verbesserten Rechner für festmontierte Flugtrainer zu vermitteln.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein neuer und verbesserter Rechner für festmontierte Flugtrainer, der mit Festkörperbauteilen in vereinfachter Gestaltung arbeitet.

Außerdem soll dieser Rechner klein sein und zuverlässig arbeiten.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen der folgenden Beschreibung erläutert.

Fig. 1A und 1B zeigen ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Rechners;

Fig. 2A bis 2E zeigen schematische Schaltpläne des Rechners nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 zeigen, wie die Teile der Fig. 1 und 2 aneinandergelegt werden müssen, damit sich der G-esamtschaltplan ergibt.

Mit Ziffer 11 ist in Fig. 1 ein Potentiometer mit dem Schleifkontakt 25 bezeichnet. Der Schleifkontakt 25 ist mechanisch mit einem Hebel oder Rad in der Kanzel des Trainers verbunden und gibt; die Bewegung des Steuerorganes wieder, das in dem simulierten Flugzeug das Rollen bewirkt. In ähnlicher Weise ist mit 12 ein Potentiometer bezeichnet, dessen Schleifkontakt

26 mit den Seitenruderpedalen des simulierten Flugzeuges verbunden ist, und mit 13 ein Potentiometer, dessen Schleifkontakt

27 mit dem Hauptsteuer (Knüppel oder Rad) des simulierten Flugzeugs verbunden ist, und dessen Bewegung der Anstellsteuerung entspricht. Zusätzlich ist ein Kraftstoffgemisch-Potentiometer 14 mit dem Schleifer 28 über eine Schwellwertschaltung 15 mit einem Ende eines Potentiometers 16 verbunden, dessen Schleifkontakt 29 den Gashebel des simulierten Flugzeuges darstellt und mit ihm mechanisch verbunden ist. Der Schleifkontakt 29 bildet einen Eingang eines Schubgenerators 45. Das Potentiometer 17 liegt mit einem Ende an einer positiven Spannungsq.uelle und ist am anderen Ende geerdet, sein Schleifkontakt 30 liegt an einem weiteren Eingang des Schubgenerators 45 und repräsentiert die Wirkung der Steuerung für die Vergaoerheizung des simulierten Flugzeugs. Jedes der Poteniometer 11, 12 und 13 liegt an einer (xleichspannungsquelle. Ein -ünde der Serienschal-

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tung des Potentiometers 14, der Schwellwertschaltung 15 und des Potentiometers 16 ist mit einem Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, während das andere Ende der Serienschaltung an Erde liegt. Ein Widerstandspaar 18 und'19 entspricht den "beiden Klappenstellungen und liegt an den Kontakten 22, 23 und 24 des Klappenschalters 21. Der Widerstand

18 liegt zwischen den Kontakten 22 und 23, und der Widerstand

19 zwischen den Kontakten 23 und 24.

Die drei Bewegungsmomente werden in diesem Rechner

W in getrennten Teilen verarbeitet. Der Rollmomentgenerator 31 "besitzt eine Rückkopplungsschleife 32, ferner einen Eingang

33, der mit dem Schleifkontakt 25 verbunden ist, einen Eingang

34, der mit dem Schubgenerator 45 verbunden ist, einen Eingang 35, der den Staudruck widergibt, einen Eingang 36, der das seitliche Abrutschen des Plugzeugs wiedergibt, sowie einen Eingang, der den Sinus des Rollwinkels von Potentiometer 107 wiedergibt,und einen einzigen Ausgang 37. Der Querruderdrehmoment-Generator 41 schließt eine Rückkopplungsschleife 42 ein, ferner einen Eingang 43, der das Abrutschen wMergibt, einen Eingang 44, der den Staudruck wiedergibt, sowie einen Eingang 46, der mit dem Schleifkontakt 26 verbunden ist, und ^ einen einzigen Ausgang 47, der die Umkehrstufe 48 einschließt. Der Anstellmoment-Generator 51 schließt eine Rüökkopplungsschleife 52 ein, ferner einen Eingang 53, der den Staudruck wiedergibt, einen Eingang 54, der mit dem Anstellschleifkontakt 27 verbunden ist, einen Eingang 55, der mit dem Schleifkontakt 29 des Gashebels verbunden ist, einen Eingang 56, der mit dem Klappenschalter 21 verbunden ist, sowie einen Eingang 57, der den Auftriebsbeiwert wiedergibt, und einen einzigen Ausgang 58. Der Auftriebsbeiwert-Generator 61 hat einen Eingang 62, der mit dem Klappenschalter 21 verbunden ist, einen weiteren Eingang 63 der den Anströmwinkel wiedergibt, sowie einen Eingang 64, an dem ein konstantes Potential liegt, das

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einer Flugzeugkonstruktionskonstanten entspricht. Der Generator für den Auftriebsbeiwert 61 besitzt einen einzigen Ausgang 65» Der Anströmwinkel-Generator 71 besitzt einen Eingang 59» der mit dem Ausgang des Anstellmoment-Generators 51 verbunden ist, und einen Eingang 73, der die wahre luftgescliwindigkeit, das Gewicht und den Auftrieb wiedergibt.

Die betrachtete Anlage umfaßt auch ein bewegliches System mit wenigstens drei Freiheitsgraden, dem Rollen, Gieren und Stampfen. Ein Rollmotor 79 läßt den Trainer rollen, ein Giermotor 85 läßt ihn gieren und ein Stampfmotor 95 läßt ihn stampfen. Der Rollmotor 79 wird angetrieben über einen Leistungsverstärker 78, der über Verbindung 77 am Ausgang des Generators 75 für die Querlage liegt. Der Generator 75 erhält ein Eingangssignal 37 vom Aus_oang des Rollmoment-Generators 31 und weist einen weiteren Hingang 76 auf. Ähnlich wird der Giermotor 85 direkt über einen Leistungsverstärker 84 angetrieben, der mit einem Giergenerator 81 verbunden ist. Der Giergenerator 81 hat zwei Eingänge 82 und 83. Der Staaipfmotor 95 v.-ird über einen Leistungsverstärker 94 angetrieben, der seinerseits von einem Stampfgenerator 91 gesteuert wird. Stampfgenerator 91 hat ebenfalls zwei Eingänge. Der Rollmotor 79 bewegt einerseits den Trainer selbst, so daß dieser die Rollbewegung des simulierten Flugzeugs durchführt und bewegt andererseits die Potentiometer 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 und 108. Die beiden Enden der Potentiometer 101, 102 und 103 sind geerdet. Die Ivii tt el anzapfung des Potentiometers 101 ist mit dem Ausgang 47 des Querdrehungsgenerators 41 verbunden, und sein Schleifkontakt 111 mit dem Eingang 82 des Giergenerators 81. Die Mittelanzapfung des Potentiometers 102 liegt an einer Gleichspannungsiuelle, und sein Schleifkontakt 112 liegt über einen Verstärker (nicht eingezeichnet) an der Kittelanzapfung des Potentiometers 121, d· s vom Stampfmotor 95 verstellt wird. Die beiden Enden von Potentiometer 121 sind geerdet und sein Schleifkontakt 124 liefert Signale für die Berechnung des Anströinwin-

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kels. Die Mittelanzapfung des Potentiometers 103 ist mit dem Ausgang 74 des Anströmwinkel-Generators 71 verbunden. Dieser Ausgang 74 liegt zugleich als ein Eingang am Auftriebsbeiwert-Generator 61. Der Ausgang 58 des Stampfmoment-Generators 51 führt direkt auf das eine Ende des Potentiometers 104 und über eine Umkehrstufe 99 auf das andere, so daß dem einen Ende das. positive und dem anderen das negative Stampfmoment zugeführt werden. Der Schleifkontakt 114 des Potentiometers 104 ist mit dem anderen Eingang 83 des Giergenerators 81 verbunden. Die beiden Enden des Potentiometers 105 liegen an irde, seine 'Mittelanzapfung am Ausgang 58 des' Stampfmoment-Generators und sein Schleifkontakt 115 am Eingang 93 des Stampfgenerators Potentiometer 106 ist der Umkehrstufe 58·parallel geschaltet, so daß seinein einen Ende das negative und seinem anderen Ende das positive Giermoment zugeführt werden. Die Mittelanzapfung des Potentiometers 106 ist geerdet, und sein Schleifkontakt 116 mit dem anderen Eingang 92 des Stampfgenerators 91 verbunden. Die beiden Enden der Potentiometer 107 und 108 liegen an den entgegengesetzten Elen einer Gleichspannungsquelle und ihre Mittelanzapfungen an Erde.

Der Stampfmotor 95 verstellt die Potentiometer 121,

122 und 123. Die "Verdrahtung des Potentiometers 121 wurde schon beschrieben. Potentiometer 122 liegt mit seinen beiden ■Enden an den beiden Polen einer Gleichspannungsuuelle, seine Mittelanzapfung ist geerdet. Eine Seite des Potentiometers

123 ist direkt, die andere über eine Umkehrstufe 127 mit dem Drehzahlmesser-Ausgang des Giergenerators 81 verbunden, seine Mittelanzapfung ist geerdet und sein Schleifkontakt 126 führt zum Eingang 75 des Querlagegenerators 75. Die Luft,₃esehwindigkeit wird von einem Luftgeschwindigkeitgenerator 131 erzeugt, der vier Singänge hat. Eingang I32 liegt am Schleifkontakt 125 des Potentiometers 122, Eingang 133 am Schleifkontakt 113 des Potentiometers 103, Eingang 134 am Gashebelschleifkontakt

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29 > und Eingang 135 schließlich ist so "beschältet, daß das an ihm liegende Signal die Größe des Staudruckes multipliziert mit dem· Quadrat des Auftriebskoeffizienten plus einem Profilwiderstandsbeiwert darstellt. Der Luftgeschwindigkeitsgenerator 131 hat einen einzigen Ausgang 136, der als ein Eingang an den Rückkopplungsschleixen 32, 42 und 52 des Rollmomentgenerators 31, des Giermomentgenerators 41 bzw. des Stampfmomentgenerators 51 liegt. Ein der Höhe und ein einer Konstanten entsprechendes Signal werden einem Substrahiernetzwerk 139 zugeführt. Die Differenz dieser beiden Signale gelangt an einen.Eingang des Multiplikators 138, während an seinem anderen Eingang das dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit entsprechende Signal von Quadriernetzwerk 137 liegt. Das Ausgangssignal des Multiplikators 138, das auf Leitung 53 erscheint, ist der Staudruck. Das Ausgangssignal des Auftriebsbeiwertgenerators 61 wird auf einen Eingang eines Multiplikators 141 gegeben, dessen anderes Eingangssignal der Staudruck vom Multiplikator 138 ist. Das Ausgangssignal des Auftriebsbeiwert-Generators 51 liegt zusätzlich noch am Quadriernetzwerk 144, wird dort quadriert und gelangt dann an einen Eingang des Multiplikators 142, dessen anderes Eingangssignal den Staudruck von Leitung 53 und einen dazu addierten Profilwiderstand G_D0 darstellt. Der Ausgang des Multiplikators 142 ist auf den Eingang 135 des Luftgeschwindigkeitgenerators geschaltet.

Außer dem Bewegungssystem und den drei Motoren 79> und 95, die die angemessenen Bewegungen verursachen, steuert der Iteclmer auch noch mehrere Anzeigeinstrumente. Ein Kursinstrument oder Kreiselkompaß 151 wird über die Leitung 86 vom Gier-Leistungsverstärker 84 gesteuert. Ein Steiggeschwindigkeits-Uultiplikator 161 erhält ein Eingangssignal vom Schleifkontakt 113 des Potentiometers 103 und ein weiteres Eingangssignal vom Schleifkontakt 125 des Potentiometers 122.

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Der Ausgang 162 des Steiggeschwindigkeits-Multiplikators liegt direkt am Eingang eines Variometers 152 und über einen Verstärker 163 am Eingang des Höhenmessers 153. Der Höhenmesser 153 verstellt zusätzlich ein Potentiometer, dessen Ausgang ein Höhensignal auf den Eingang einer Subtraktionsschaltung 139 liefert. Weiter liegt das Ausgangssignal des Höhenmessers 153 am Eingang einer Differenzschaltung 149, die aus ihm und einer Konstanten die Differenz bildet. Diese Differenz und das Ausgangssignal 136 des Luftgeschwindigkeits-Generators sind die Eingangs signale eines Multiplikators 164. Das Ausgangssignal 165 des Multiplikators 164 wird durch einen Luftgeschwindigkeitsmesser 154 angezeigt.

Der Staudruck und die Luftgeschwindigkeit werden auf eine Dividierschaltung 166 gegeben, die das Verhältnis von Staudruck zu Luftgeschwindigkeit bildet. Dieses Verhältnis wird gebraucht, um das seitliche Abrutschen und die Größe der Querlage zu berechnen. Der Ausgang der Dividierschaltung 166 liegt am Eingang eines Multiplikators 167 zusammen mit einem Signal vom Schleifkontakt 26 des Potentiometers 12, das die Pedalstellung wiedergibt, und einem Signal, das das seitliche Abrutschen wiedergibt. Das Produkt vom Multiplikator 167 gelangt auf einen der drei Eingänge einer Addier- und Integrierschaltung 168. Das Stampfmoment vom Stampfgenerator 41 und der Ausgang der Dividierschaltung 171 bilden die beiden anderen Eingänge der Schaltung 168. An den Eingängen der Dividierschaltung 171 liegen die Luftgeschwindigkeit und die/. Spannung vom Schleifkontakt 118 des Sinus-Potentiometers 108., Letztere Spannung repräsentiert den Sinus des Rollwinkels. Am Ausgang der Dividierschaltung 171 ergibt sich das Verhältnis vom Sinus des Rollwinkels zur Luftgeschwindigkeit, das auf einen Eingang der Addier- und Integrierschaltung 168 gegeben wird, die die Addition der Größen Sinus des Rollwinkels zur Luftgeschwindigkeit plus Querruderdrehmoment plus Staudruck zur Luftgeschwindigkeit mal Pedalstellung minus seitlichem Abrutschen bildet

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und die Summe integriert. Der Wert des seitlichen Abrutschens von der Schaltung 168 wird dann einer Addier- und Integrierschaltung 173 zugeführt zusammen mit der Pedalstellung, dem Staudruck und einer Rückkopplung vom Multiplikator 175_} der das Produkt aus der Ausgangsgröße der Schaltung 174 und dem Auftrieb bildet. Die Ausgangsgröße der Schaltung 174 wird vom Querlage-Anzeiger 156 angezeigt. Das Variometer 155 wird vom Querruderdrehmoment-G-enerator 41 gespeist. Ein Drehzahlmesser 157 zeigt direkt die Ausgangsgröße des Schubgenerators 45 an, und der Rollbalken 151 des Höhenkreisels 158 zeigt die Ausgangsgröße eines Drehmelders (nicht gezeichnet) an, der vom Rollmotor 79 verstellt wird. An den Eingang des Anstellbalkens 159 gelangt über eine Dämpfungsschaltung 146 die Ausgangsgröße für den Drehzahlmesser vom G-iergenerator 81.

Wird im normalen Flug die Steuerung in einem Plugzeug bestätigt, um dieses eine bestimmte Bewegung vollführen zu lassen, so verändert sich in der Regel auch eine andere Bewegung des Flugzeuges. Das Rollen eines Flugzeuges verursacht nicht nur eine Querlage, sondern auch eine Wende, und durch die Zusammenarbeit von Seiten- und Querruder wird dem flugzeug eine neue Richtung gegeben, und es fliegt in gleicher Höhe weiter dahin. Eine Erhöhung der Drehzahl der Motoren wird ein Steigen erzeugen, eine Veiminderung der Drehzahl ein Absinken. Beim Simulieren dieser Vorgänge müssen sowohl die Bewegung der Simulatorkanzel, als auch die Instrumente in dieser sich gleich verhalten wie im richtigen Flugzeug. Bei der Entwicklung eines Simulators, der genau das Verhalten eines Fahrzeuges nachvollzieht, ist eine große Anzahl von Reaktionen, die einander beeinflussen, zu berücksichtigen. In einem Rechner, der sowohl die ßev^egung, als auch die Instrumente steuert, gibt es demzufolge viele Querverbindungen zwischen den verschiedenen Eingangssteuersignalen und ansprechenden Elementen, die Rückkopplungsschleifen besitzen, in denen das geänderte Ausgangssignal

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einer Baugruppe rückgekoppelt wird, um eine weitere Änderung in derselben Baugaappe zu bewirken. Das Blockschaltbild der Fig. 1 soll diese Querverbindungen aufzeigen, ohne deshalb bis ins einzelne die Arbeitsweise der Baugruppen darzustellen.

Die Baugruppen, die mit den wichtigstens Steuerorgarien des Flugzeuges verbunden sind, befinden sich in J?ig. 1A links am Rand. Es sinddie Potentiometer 11, 12, 13, 14, 16 und 17 sowie der Klappenschalter 21 mit den dazugehörigen Widerständen 18 und 19· Im eigentlichen Flugzeug sind die Steuerhebel, Räder, Pedale und Schalter mechanisch mit den verschiedenen Steuerflächen des Flugzeuges selbst verbunden. Da'es sich bei dieser Erfindung um ein voll-elektrisches System handelt, sind die gleichen Steuerelemente, Hebel, Räder, Pedale und Schalter im Simulator mit elektrischen Bauteilen verbunden. Zur Erklä-. rung sei angenommen, daß das simulierte Flugzeug ein Steuerrad enthält, das gedreht und nach vomund hinten geschoben werden kann. Jede der beiden Bewegungen müssen nun getrennt und unabhängig voneinander elektrische Signale erzeugen, die diesen Bewegungen genau entsprechen. Das Potentiometer 11 mit Schleifkontakt 25 liegt parallel zu einer ßleichspannungsq.uelle. Die ungefähre Mittelstellung des Potentiometers 11 mag als neutrale oder Ruhe-Stellung angenommen werden. V/enn nun, wie in Fig. 1A gezeigt, ein Ende des Potentiometers an +15 Volt liegt und das andere Ende an -15 ToIt, dann sollte sich für die Mittelstellung am Schleifkontakt die Spannung 0 Volt ergeben. Die Mittelstellung entspräche dann genau der Ruhestellung. Der Schleifkontakt 25 ist nun mit dem Rad mechanisch verbunden, so daß er sich, wenn das Rad in einer bestimmten Richtung gedreht wird, auch in einer Richtung bewegt, und wenn das Rad in die andere Richtung gedreht wird, er sich ebenfalls in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Deshalb ist der Schleifkontakt 25 in seiner Ruhestellung, wenn er sich in der Mitte des Potentiometers 11 befindet. Die Span-

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nungen, die am Kontakt 25 erscheinen sobald das Rad gedreht wird, gehen also nicht nur die Größe der Verdrehung an, sondern durch ihre Polarität auch die Richtung der Verdrehung. Die oben für Potentiometer 11 und Schleifkontakt 25 gegebene Erläuterung gilt analog auch für die Potentiometer 12, 13, 14, 16 und 17 und deren Schleifkontakte.

Die untenstehenden Ausdrücke werden in den folgenden Erklärungen von Zeit zu Zeit gebraucht und auch in den Zeichnungen verwendet.

J Radanschlag, seitlich für Hollen sa

J, Radausschlag, axial für Anstellen C'pr Pedalausschlag, Ruder

P Rollmoment a

R Querruderdrehmoment

Q Anstellmoment

/x Gashebel

β seitliches Abrutschen

q. Staudruck

V wahre Luftgeschwindigkeit

d„ Tragflächenklappen

C_x Auftriebsbeiwert

ac Anströmwinkel

h Höhe

R/G Steiggeschwindigkeit

' h„ Platzhöhe

T Temperatur der äußeren Luft oa

g Schwerkraft

0 Rollwinkel

θ Ans aellwinkel

Ψ Kurs

/^v Querlagewinkel

</qtt Vergaserwärme

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Das Rollmoment errechnet sich aus der folgenden Gleichung:

dt

In der BeschreilDung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gerätes werden Konstanten, wie die in der obigen Gleichung mit K- bis K,- bezeichneten, nicht berücksichtigt. Da der Rechner dieser Erfindung mit Potentialen arbeitet, können Konstanten auf simple Weise als festes Potential über einen Widerstand eingegeben werden. Aus diesem Grunde werden nur die Variablen erläutert und wird angenommen, daß jede der Variablen durch eine geeignete Konstante geändert wird, ohne daß das Wo und Wie gezeigt wird. Da das Blockdiagramm der Pig. 1A und 1B nur eine grobe Gesamtdarstellung des vollständigen Systems ist, ist der Rollmomentgenerator 31 nur als Kästchen mit den für die Berechnung des Rollmomentes nötigen Eingängen gezeichnet. Die Rückkopplungsschleife 32 dient der Stabilisierung des Betriebes des Rollmomentgenerators 31 und bildet eine Rückführung um eine Division zu ermöglichen. In dem beschriebenen Gerät wird, wie weiter unten erklärt wird, die Division in den Rückkopplungsschleifen der verschiedenen Generatoren durchgeführt. Die Gleichung des Rollmoments enthält den Staudruck, geteilt durch die wahre Luftgeschwindigkeit (^•/V ). Die Eingänge zum Generator 31 sind so angeordnet, daß der Staudruck an einem rückgekoppelten Eingang liegt, und die Luftgeschwindigkeit an dieser Rückkopplung. Das ergibt den gewünschten Quotienten. An früherer Stelle wurde schon erwähnt, daß beim Flugzeug das Rollen gleichzeitig eine Vende bewirkt. Rollen und V/enden stehen also in einer Wechselbeziehung zueinander. Die Information, aus der das Rollmoment berechnet wird, ergibt sich aus der Stellung des Schleifkontaktes 25 des Potentiometers 11, um eine Spannung zu erzeugen, die der Verdrehung des Rades proportional ist (seitlicher Ausschlag). Die Stellung des Gashebels ist durch die Stellung des Schleifkontaktes 29 des Potentiometers 16 gegeben,

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der eine Spannung abgibt, die über den Schubgenerator 45 am Eingang 34 des Rollmomentgenerators liegt. Der Staudruck wird aus der Luftgeschwindigkeit und der Höhe vom Multiplika-. tor 138 errechnet und auf den Eingang 35 gegeben. Schließlich gibt die Addier- und Integrierschaltung 168 den Wert des seitlichen Abrutschens auf den Eingang 36. Der Ro-Llmomentgenerator 31 muß nun von dem Potential </ » das der Schleifkontakt 25 liefert, das seitliche Abrutschen P abziehen, und die sich ergebende Differenz mit dem Staudruck q. multiplizieren. Er muß zusätzlich den Staudruck q. durch die Luftgeschwindigkeit Y dividieren (wie oben beschrieben) und den Quotienten daraus mit der Differenz R -P des Rollmomentes und Querruderdrehmomentes multiplizieren. Der Rollwert selbst kommt vom Schleifkontakt 117 des Potentiometers 107. Der Schleifkontakt 117 wird vom Rollmotor 79 bewegt, so daß seine Stellung im Potentiometer 107 in Bezug auf dessen glitte dem Rollwert, der vom Rollmotor 79 erzeugt wird, proportional ist. Zusätzlich muß der Rollmomentgenerator 31 die Summe der obigen Größen integrieren, um das eigentliche Rollmoment zu erzeugen. Das Rollmoment gelangt über Verbindung 37 auf den Eingang des Querlagegenerators 75 und ändert dessen Ausgangssignal um zu bestimmen, mit welcher Leistung und in welcher Richtung der Leistungsverstärker 78 den Rollmotor 79 steuert. Die obi^e Erklärung des Rollmomentgenerators zeigt, wie man in diesem System geschlossene Schleifen erhält. Das Ausgangssignal des hollmomentgenerators 31 wird über die Rückkopplungsschleife 32 rückgeführt, in der es durch andere Größen geändert wird, um mit zur Steuerung des Rechnerausgangs beizutragen. Außerdem hilft das Ausgangssignal des Rollmomentgenerators 31 mit, die Größe des Rollens durch den i-Jotar 79 zu erhalten, und stammt ein Eingangssignal des ftollmomentgenerators vom Potentiometer 107, dessen Schleifkontakt 117 vom Rollmotor bey/egt wird. Auf diese Weise wird eine zweite Schleife gebildet, um dic^Jchaltung zu schließen und zu stabilisieren.

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Der Querruderdrehmoment-G-enerator arbeitet ähnlich dem Rollmomentgenerator. Das Querruderdrehmoment wird nach folgender Formel gebildet:

Um das zu erreichen, erhält der Querruderdrehmoment-G-enerator 41 an seinem Eingang 44 ein dem Staudruck proportionales Signal, das über Draht 53 vom Ausgang des Multiplikators 138 kommt. Die Pedalstellung wird über Verbindung 46 vom Schleif kontakt 26 des Pedalpotentiometers 12 eingegeben. Diese Größen ergeben einen Ausdruck. Eine Rückkopplung 42 macht aus dem Querruderdrehmoment vom Ausgang des Generators 41, dem Rollmoment vom Ausgang des Generators 31 und der wahren Luftgeschwindigkeit, die über Leitung 136 vom Ausgang des Luftgeschwindigkeitsgenerators 131 eingespeist wird, ein Eingangssignal für den Querruderdrehmoment-G-enerator 41, das dem

Quotienten ^/V proportional ist. Diese Größen ergeben zusammen mit dem Staudruck am Eingang 44 den zweiten Ausdruck. Das Ausgangssignal des Querruderdrehmoment-Generators 41 gelangt über die Verbindung 47 auf den Eingang der Umkehrstufe 48. Am Umkehrstufeneingang liegt das positive Querruderdrehmoment P und am Umkehrstufenausgang das negative. Beide Momente finden später in der Gerätebeschreibung noch Verwendung.

Der Anstellmoment-Generator 51 erzeugt das Anstellmoment durch die Verbindung von vier Ausdrücken entsprechend der folgenden Gleichung:

(Der mit * bezeichnete Ausdruck wird nur benutzt, wenn Flugzeug am Boden).

Zur Erlangung dieses Zieles wird auf den Eingang 53 des Anstellmomentgenerators der Staudruck q gegeben. Vom

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Schleifkontakt 29 des Gashebelpotentiometers 61 wird die Pedalstellung über den Schubgenerator 45 auf den Eingang 55 gegeben. Der axiale Radausschlag wird vom Schleifkontakt 27 des Anstellpotentiometers 13 auf den Eingang 54 gegeben, und vom Klappenschalter 21 gelangt ein Signal, das der Klappenstellung entspricht, auf den Eingang 56. Der Auftriebsbeiwert vom Generator 61 liegt am Eingang 57. Die Rückkopplung 52 erhält als Eingangssignale die wahre Luftgesehwindigkeit vom Luftgeschwindigkeitsgenerator 131 und das Anstellmoment vom Generator 51· So werden dem Anstellmomentgenerator 51 alle erforderlichen Größen zugeführt, um auf Leitung 58 ein Ausgangssignal zu erhalten.

Der Auftriebsbeiwert entsteht im Generator 61 der ein Eingangssignal proportional der Klappenstellung von Schalter 21 auf 62 erhält und ein anderes auf 63, das dem Anströmwinkel vom Generator 71 proportional ist. Der Auftriebsbeiwert ist die Summe dieser beiden Größen plus einer Konstanten. Das Ausgangssignal des Auftriebsbeiwertgenerators 61 gelangt mit einem weiteren Signal, das den Staudruck repräsentiert, auf den Eingang des Multiplikators 141, der ein dem wirklichen Auftrieb proportionales Signal liefert. Letzteres Signal wird zu dem Produkt aus dem Cosinus des Rollwinkels mal dem Cosinus des Einstellwinkels addiert und das ganze in der Dividierschaltung 143 durch die Luftgeschwindigkeit dividiert.

Das Ausgangssignal der Dividierschaltung 143 liegt am Eingang 73 des Anströmwinkelgenerators 171, während dem Eingang 59 das Signal vom Anstellwinkelgenerator 51 zugeführt wird. Der Anströmwinkel errechnet sich nach folgender Formel:

ρ cosjZi cosö

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Die Cosini des Anstellwinkels bzw. Rollwinkels stammen von den Potentiometern 121 bzw. 102. Die beiden Enden dieser-Potentiometer liegen an Erde, und die Mittelanzapfung des Potentiometers 102 liegt an negativem Potential. Dementsprechend fließen von der Mittelanzapfung entgegengesetzte Ströme zu den Enden des Potentiometers 102. Vom Schleifkontakt 112 wird am Potentiometer 102 eine Spannung abgegriffen und der Mittelanzapfung des Potentiometers 121 zugeführt. Die Stellung des Schleifkontaktes 112 ist durch die Stellung des Rollmotors 79 gegeben, da dieser ihn bewegt. !Demzufolge ist die Spannung, die an der Mittelanzapfung des Potentiometers 121 liegt, proportional der wirklichen Querlage. Schleifkontakt 124 des Potentiometers 121 wird vom Anstellmotor verstellt. Da beide Potentiometer 102 und 121 als Cosinuspotentiometer ausgeführt sind, sind ihre Ausgangspotentiale dem Cosinus der Stellung ihrer Schleifkontakte proportional. Der Cosinus des Rollwinkels liegt an der Mittelanzapfung des Potentiometers, das den Cosinus des Anstellwinkels erzeugt und das Signal am Schleifkontakt 124, das mit dem Auftrieb zusammen dem Eingang der Dividierschaltung 143 zugeführt wird, ist proportional dem Produkt aus dem Cosinus des Rollwinkels mal dem Cosinus des Anstellwinkels. ■

In dem Rechner ergibt sich die wahre Luftgeschwindigkeit als Integral über der Summe von vier Ausdrücken gemäß der folgenden Gleichung:

sin

An den Eingang 134 des Luftgeschwindigkeitsgenerators 131 gelangt über den Schubgenerator 45 ein Signal vom Schleifkontakt 29 des Potentiometers 16, das die G-ashebelstellung wiedergibt. Ein Multiplikator 142 errechnet das Produkt des Staudruckes mal der Summe aus Klappenstellung, Profilwiderstand G-QQ und dem Quadrat des Auftriebbeiwertes. Das Quadrat des Auftriebbeiwertes wird in der Quadrierschaltung 144

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Der Ausgang des Multiplikators 142 ist mit dem Eingang 155 des Luftgeschwindigkeitsgenerators 131 verbunden. Strenggenommen sollte zur Berechnung der Luftgeschwindigkeit ein Ausdruck verwendet werden, der die algebraische Summe aus dem Sinus des Anstellwinkels minus dem Anströmwinkel mal dem Cosinus des Anstellwinkels mal dem Cosinus des Rollwinkels ist. Da wir jedoch von der Annahme ausgehen können, daß in den meisten Simulatoren, die einen Computer, wie den hler beschriebenen,verwenden, der Anstellwinkel begrenzt ist auf 30 oder weniger, können v.lr mit genügender Genauigkeit als iiäherungswert für den Cosinus des Anstellwinkels 1 einsetzen. Um also den obigen Ausdruck zu errechnen, wird der Cosinus des Anstellwinkels gleich 1 gesetzt, und der Ausdruck wird zu: Sinus des Anstellwinkels minus Anströmwinkel mal Cosinus des Eollwinkels. Im Gerät gemäß Fig. 1 wird das erreicht, indem ein Sinuspotentlomter 122 den sin θ und ein Cosinuspotentiometer 103 den cos 0 erzeugt. Die beiden Enden des Potentiometers 103 sind geerdet und seine Mittelanzapfung erhält das Ausgangssignal des Anströmwinkelgenerators 71. Da der Schleifkontakt 113 vom Rollmotor eingestellt wird, greift er eine dem Ausdruck ex. cos 0 proportionale Spannung ab und gibt sie auf den Eingang 133 des Luftgeschwindigkeitsgenerators 131. An dem einen Ende des Potentiometers 122 liegt eine positive Gleichspannung, an dem anderen eine negative und an seiner Mittelanzapfung Erdpotential. Der Schleifkontakt 125 wird vom Anstellmotor 95 verstellt und greift vom Potentiometer eine Spannung ab, die dem sin θ proportional ist und dem Eingang 132 des Luftgeschwindigkeitsgenerators 131 zugeführt wird. Sollte die obige Nahrung nicht möglich sein wegen eines zu großen Anstellwinkels, dann wird ein weiteres Potentiometer zur Erzeugung des cos θ benötigt. Das Signal am Eingang 135 des LuftgeüChwindigkeitsgenerators 131 kommt vom Multiplikator 142, der das Produkt aus dem Staudruck mal der Summe aus Klappenstellung gemäß Schalter 21 und dem Quadrat des Auftriebsbeiwerteo bildet. Das Signal aus der Gashebel3tellung wird am

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Schleifkontakt 29 abgegriffen und über den Schubgenerator 45 dem Eingang 134 zugeführt. Die Integration der Summe all dieser Ausdrücke wird im Luftgeschwindigkeitsgenerator 131 durchgeführt.

Wie schon früher bei der Aufzählung der Verbindungen zwischen den einzelnen Bauelementen erwähnt, braucht das System dieser Erfindung einen Anstell- und Rollmotor sowie einen Motor für die Querdrehung, um den Trainer selbst zu bewegen. Zusätzlich verstellen die Lotoren Potentiometer, von denen

Jk die für die Berechnung in diesem System nötigen Größen stammen. Aus diesem Grunde sind die Motoren 79» 85 und 95 symbolisch als Teile der Rechnerschaltung eingezeichnet. Die eigentlichen Steuerschaltungen für die Motoren selbst, die hier aus den Verstärkern 78, 84 und 94 bestehen, sind in der Anmeldung nicht genau beschrieben, da sie Gegenstand einer anderen Anmeldung sind. Zur Steuerung des Rollmotors beispielsweise dient der Querlagegenerator 75. An diesem liegt das Ausgangssignal des Rollmomentgenerators 31 und ein Signal vom Potentiometer 123, das dem Sinus des Anstellwinkels proportional ist. Das Signal vom Potentiometer 123 ist nötig, um die Rollinformation von der Längsachse des simulierten Flugzeuges auf eine zur Erde waagerechte Achse zu übertragen. Da die Anstellung

™ die Beziehung dieser Achsen zueinander verändert, v/ird die Anstellinformation ebenfalls dem Querlagegenerator 75 eingespeist. Der Rollmotor 79 verstellt die Schleifkontakte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 und 118 der Potentiometer 101 bis 108, um die Spannungen an diesen Kontakten gemäß dem Rollwinkel des Simulators zu ändern. Der Querlagewinkel eines Flugzeuges hat sowohl auf die Anstellung als auch auf die Drehung durch das querruder Einfluß. Aus diesem Grunde liegen am Eingang des Generators für die Drehung durch das Querruder die Signale von den Schleifkontakten 111 und 114 der Potentiometer 101 bzw. 104. Den beiden Enden des Potentiometers 104 wird das positive

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bzw. negative Anstellmoment zugeführt. Jas Potential am Schleifkontakt 114, das dem Eingang des Generators 81 für die Drehung durch das Querruder zugeführt wird, ist also proportional dem Anstellmoment mal dem Cosinus des Rollwinkels. Das andere Signal am Eingang 82 ist dem Querruderdrehmoment mal dem Sinus des Rollwinkels proportional. Ähnlich liegt am Eingang 92 des Anstellgenerators 91 die Spannung vom Schleifkontakt 116. Den beiden ünden des Potentiometers 106 wird das positive bzw. negative Querruderdrehmoment zugeführt. Die Spannung am Schleifkontakt 116 ist also dem Querruderdrehmoment mal den Sinus des Rollwinkels proportional. Das Eingangssignal für Eingang 93 des Anstellgenerators 91 kommt vom Schleifkontakt 115 des Potentiometers 105, dessen beide Enden geerdet sind, und dessen Littelanzapfung das Anstellmoment zugeführt erhält. Das Signal am Schleifkontakt 115 ist dem Anstellmoment mal dem Cosinus des ^ollwinkels proportional. Die Schleifkontakte 124, 125 und 126 der Potentiometer 121, 122 und 125 werden vom Anstellmotor 95 verstellt. Auf diese Weise werden Signale erzeugt, die dem Sinus und Cosinus des Anstellwinkels proportional sind.

Wie schon früher erwähnt, hat der Rechner in einem Fahrzeugsimulator vor allem die Aufgabe, die Instrumente, die auch im richtigen Fahrzeug vorhanden sind, so zu steuern, daß sie die Vorgänge im simulierten Fahrzeug naturgetreu nachahmen. Zur Simulation eines kleinen Flugzeuges zum Beispiel müssen vernünftigerweise folgende Instrumente vorhanden sein: ein Kurskreisel 151, ein Variometer 152, ein Höhenmesser 153, ein Geschwindigkeitsmesser 154» V/ende- und Querlageanzeiger 155 und 156, ein Drehzahlmesser 157 und ein Höhenkreisel 158 mit einem Horizontalbalken 159 und einem Querlagebalken 151. Jedes dieser Instrumente wird von einem geeigneten Teil der Schaltung gesteuert. Der Kurskreisel 151 wird direkt vom Leistungsverstärker für die Querdrehung über Verbindung 86 gesteuert. Wenn also der Motor 85 für die Querdrehung veranlaßt wird den Kurs des Simulators selbst zu ändern, dann wird auch der Kurskreisel 151 entsprechend gesteuert.

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Ein Steiggescliwindigkeitsmultiplikator 161 erhält drei Eingangssignale, darunter ein Signal für die Luftgeschwindigkeit vom Luftgeschwindigkeitsgenerator 151 über die Leitung 136. Das zweite Eingangssignal kommt vom Schleifkontakt 113 des Potentiometers 103 und stellt den Anströmwinkel mal dem Cosinus des Rollwinkels dar. Die beiden Enden von Potentiometer 103 sind geerdet und an seiner Mittelanzapfung liegt das Ausgangssignal des Anströmwinkelgenerators 71. Potentiometer 103 ist als Sinuspotentiomter ausgeführt, so daß sich aus der Verstellung seines Schleifkontaktes 113 durch den Rollmotor 79 eine Sinusfuntkion ergibt. Das dritte Eingangssignal zum Steiggeschwindigkeitsmultiplikator 161 kommt vom Schleifkontakt 125 des Potentiometers 122, der eine dem Simus des Anstellwinkels proportionfale Spannung abgreift. Das Ausgangssignal des Steiggeschwindigkeitsmultiplikators 161 auf Leitung 162 entspricht der Gleichung:

R/C = V (sin θ -oCcos j6)

Da tei einer bestimmten Gashebelstellung und Schubbedingung des Motors sowohl Anstell- als auch Rollwinkel die Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit eines Flugzeuges beeinflussen, müssen alle diese Faktoren berücksichtigt werden. Das Ausgangssignal des Steiggeschwindigkeitmultiplikators 161 wird direkt auf das Variometer 152 gegeben und über einen Verstärker 163 auf den Höhenmesser 153, der es integriert. Das Hqhensignal vom Potentiometer des Höhenmessers wird auf eine Substrahierschaltung 139 gegeben, in der die Differenz zwischen ihm und einer Konstanten gebildet wird. Diese Differenz wird dann im Multiplikator 138 mit dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit multipliziert, um den Wert des Staudruckes auszurechnen, der in* Draht 53 eingespeist wird.

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Da die von einem Luftgeschwindigkeitsmesser angezeigte Luftgeschwindigkeit von der Höhe abhängig ist, in der das Flugzeug fliegt, wird sie zusammen mit der Differenz einer Konstanten und der vom Potentiometer des Höhenmessers angegebenen Höhe auf einen Luftgeschwindigkeitsmultiplikator 164 gegeben. Das an seinem Ausgang erscheinende Produkt der beiden Größen gelangt über die Verbindung 165 im Geschwindigkeitsmesser 154 zur Anzeige. Der Querlage- und Wendeanzeiger besteht in Wirklichkeit aus zwei getrennten Anzeigern, dem für die uende 155 und dem für die Querlage 156. Der Wendeanzeiger 155 wird direkt über die Leitung 48 vom negativen Ausgangssignal des Querruderdrehmoment-Generators gesteuert. Ferner wird dieses Signal auch auf einen Eingang der Addier- und Integrierschaltung 168 gegeben. Ein weiteres Eingangssignal des Integrators 168 kommt vom Multiplikator 167 an dessen einem Ein-ang das Potential vom Schleifkontakt 118 des Potentiometers 108 liegt. Die beiden Enden des Potentiometers 108 liegen an positiven bzw. negativen Potential und seine Mittelanzapfung liegt an Erde. Das vom Schleifkontakt 118 abgegriffene Potential ist daher dem Sirius des Rollwinkels proportional. Ein anderes Eingangssignal des Multiplikators 167 stammt vom Schleifkontakt 26 des Kuderpotentiometers 12. Sein drittes Eingangssignal lieiert die Dividierschaltung 166, die aus der Luftgeschwindigkeit .von Leitung 136 und dem Staudruck von Leitung 53 den Quotienten ^/V bildet. Das dritte Eingangssignal der Addier- und Integrierschaltung 168 kommt von der Dividierschaltung 171. An dieser liegen zwei iingangssignale, das eine ist dem Sinus des Rollwinkel3 proportional und kommt vom Schleifkontakt 117 des Potentiometers 107, und das andere repräsentiert die Luftgerjchwindigkeit von Verbindung 136. Das Ausgangssignal der Addier- und Integrierschaltung 168 wird auf Leitung 169 gegeben. Es gibt die Größe des seitlichen Abrutschens an und wird gebraucht, um die Roll- und Querruderdrehmomente zu berechnen. Es bildet ein Eingangssignal einer weiteren Addier- und IntegriernchaLtung 173, auf deren zweiten Eingang über Leitung 53 der

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Staudruck gegeben wird, und deren drittes Eingangssignal von der Kückkopplungsschleife 174 kommt. Die Schleife enthält einen Multiplikator 175, dem das Ausgangssignal der Addier- und Integrierschaltung 173 und der Auftrieb von -Leitung 141 zugeführt werden. Das Ausgan-seignal der Addier- und Integrierschaltung wird auf den Querlageanzeiger 156 gegeben.

Der Drehzahlmesser 157 zeigt die Tourenzahl der Haschine an und wird vom Schubgenerator 45 gesteuert. Der Höhenkreisel 158 wird in der Zeichnung symbolisch direkt vom EoIl-Iieistungsverstärker 78 und der Horizontalbalken 159 vom Anstell-Leistungsverstärker 94 gesteuert.

Die Blockschaltbilder der Fig. 1A und 1ß dienen zur Illustration der grundlegenden Zusammenhäng in dem erfindungsgemäßen Analogrechner, und die darin gezeichneten Blöcke stellen Verallgemeinerungen der speziellen Baugruppen des Kechners dar. Das Blockschaltbild ist im Hinblick auf möglichst leicht verständliche L'rklärun_o der Zusammenhänge im Rechner stark vereinfacht, und alle Details, die für die grundsätzliche Erklärung nicht nötig sind, sind fortgelassen worden. Aus diesem Grunde werden sich von Zeit zu Zeit Unterschiede zwischen Einzelheiten der Fig. 1A und 1B und Einzelheiten der Pig. 2A bis 2B ergeben. Um das Verständnis der Schaltpläne zu erleichtern, zei^t i*ig. 4, wie die einzelnen Blätter mit den Pig. 2A bis 2E aneinandergelegt werden müssen, um einen Gesamtschaltplan zu ergeben. Sind die Blätter richtig aneinandergelegt, so sollten/die Leitungen des einen Blattes im daneben oder darunterliegenden Blatt fortsetzen, so daß die Gesamtschaltung leicht zu ersehen ist.

Um eine Schaltung wie die vorliegende, die die gewünschten mathematischen Ergebnisse liefern und sehr zuverlässig sein soll, wirtschaftlich zu realisieren, sind ihre einzelnen Elemente weitgehend vereinheitlicht. Wo es möglich ist, werden

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gleiche Elemente eingesetzt, um gleiche Rechnungen durchzuführen. Dadurch wird die Wartung vereinfacht und die Zahl der nötigen Ersatzteile verkleinert. Da die grundlegenden Zusammenhänge der Gesamtanlage anhand der Fig. 1A und 1B bereits erklärt wurden, ist die Erläuterung des Schaltbildes so knapp wie möglich gehalten. Das wird zum Teil dadurch erreicht, daß möglichst viele Baugruppen im Schaltbild der Fig. 2A bis 2E mit den gleichen Bezeichnungen versehen sind wie in den Fig. 1A und 1B. Da zusätzlich in diesem System ähnliche Aufgaben von ähnlichen Schaltkreisen gelöst werden, gilt, wenn möglich, fine einmalige Erklärung eines Schaltkreises auch für alle ähnlichen. Auf diese Weise wird eine vollständige Erklärung des Geaamt-Gerätes gegeben, ohne die Anmeldung durch überflüssige Wiederholungen unnötig zu vergrößern.

Der Rollmomentgenerator 31, der Querruderdrehmomentgenerator 41 und der Anstellmomentgenerator 51 sind schematisch in Fig. 2A gezeigt. Der Rollmomentgenerator 31 enthält einen Operationsverstärker 201, dessen einer Eingang 202 geerdet ist, und dessen anderer Eingang 203 mit einer Sammelleitung 204 verbunden ist. V/ie in Fig. 1A gezeigt ist, hat der Rollmomentgenerator mehrere Eingänge. Diese Eingänge sind über die Sammelleitung 204 auf den Operationsverstärker geschaltet. Das Eingangssignal vom Schleifkontakt 25 des Rollpotentiometers 11 gelangt über einen Eingangswiderstand 211 auf den Emitter eines Feldeffekttransistors 213» dessen Kollektor mit der Sammelleitung 204 verbunden ist. Das Gashebelsignal gelangt vom Schleifkontakt 215 des Potentiometers 214 über einen Eingangswiderstand 212 auf die Sammelleitung 204. Über einen Widerstand 209 liegt das Abrutschsignal vom Eingang 36 ebenfalls an dem Emitter des Feldeffekttransistors. Das Signal am Eingang 39» das dem Sinus des Rollwinkels entspricht, wird über den tilingangswiderstand 208 dem Emitter des Feldeffekttransistors 216 zugeführt, dessen Kollektor wiederum an

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die Sammelleitung 204 angeschlossen ist. Die Rückkopplung führ das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 201 teils über einen Integrierkondensator 217 direkt auf den Eingang des Verstärkers 201 und teils über einen Widerstand 206 auf den Emitter eines Feldeffekttransistors 205 zurück, dessen Kollektor auf die Sammelleitung 204 geschaltet ist. Das Rollmoment wird aus der Integration mehrerer Ausdrücke errechnet. Einer dieser Ausdrücke ist die Differenz aus Querruderdrehmoment und Rollmoment mal dem Quotienten aus Staudruck und Luftgeschwindigkeit. Die Division Staudruck durch Luftgeschwindigkeit wird von der Schaltung 221 in Fig. 20 ausgeführt. Diese Schaltung enthält einen Operationsverstärker 222 dessen einer Eingang über den Widerstand 223 mit dem Ausgang der Schaltung 224 verbunden ist, die den Staudruck ermittelt. Der Ausgang des Verstärkers 222 ist auf den Emitter eines Feldeffekttransistors geschaltet, dessen Basis über Leitung 226 das Ausgangssignal der Schaltung 227 in Fig. 2B erhält, die die Luftgeschwindigkeit ausrechnet.

Es hat sich herausgestellt, daß Feldeffekttransistoren zur Multiplikation und Division von Größen gebraucht werden können, wenn man eine Größe auf den Emitter und die andere auf die Basis gibt. Soll ein Feldeff ekttransistor_fleine Multiplikation oder Division durchführen, so darf aber keine konstante Spannung an seiner Basis liegen. Aus diesem Grund ist ein Dreieckswellen-Generator 228 in Fig. 2B vorgesehen. Der Ausgang dieses Generators 228 ist über Leitung 229 mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 231 verbunden, an dem ferner das Aue gangssignal der Schaltung zur Berechnung der Luftgeschwindigkeit liegt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 231 auf Draht 226 ist dann eine Zeitteilung der Spannung, die der Luftgeschwindigkeit proportional ist. In der * Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers 222 (Fig. 2G) liegt der Emitter-Kollektorkreis des Feldeffekttransistors 225, über den die dem Staudruck proportionale am Eingang

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liegende Spannung rückgekoppelt wird. Gibt man nun auf die Basis des Feldeffekttransistors 225 das Signal von Draht 226, dann entsteht der Quotient von Staudruck zu Luftgeschwindigkeit als Ausgangssignal dieser Schaltung. Dieses Signal und das Signal des Generators 228 bilden die Eingänge eines Verstärkers 232, dessen Ausgang über Leitung 233 mit der Basis des Feldeffekttransistors 205 verbunden ist. So lie_ot also am Feldeffekttransistor 205, der sich in der Rückkopplungsschleife des Rollmomentgenerators befindet, eine Größe, die dem Quotienten von Staudruck zu Luftgeschwindigkeit proportional ist. Über den Singangswiderstand 206 liegen das Rollmoment und Querruderdrehmoment am Emitter des Transistors 205 (31 in Fig. 2A). Vom Transistor 205 wird also die Größe Rollmoment minus Querruderdrehmoment mal Staudruck durch Luftgeschwindigkeit auf die Sammelleitung 204 gegeben. Die Größe des seitlichen Ausschlages des Rades wird am Schleifkontakt 25 des Potentiometers 11 entsprechend der vorangegangenen Erklärung abgegriffen und über einen Eingangswiderstand 211 auf den Emitter des Feldeffekttransistors 213 gegeben. Die Größe, die dem seitlichen Abrutschen proportional ist, liegt über den Eingangswiderstand 209 am Emitter des Feldeffekttransistors 213. La die Größe des Staudrucks an der Basis des Feldeffekttransistors 213 liegt, errechnet der Transistor den Ausdruck Radausschlag minus seitlichem Abrutschen mal Staudruck. Dieser Wert wird genau wie die Größe des Gashebelausschlages vom Schleifkontakt 215 des Gashebelpotentiometeis 214 direkt auf die Sammelleitung 204 gegeben. Der Feldeffekttransistor 216 errechnet einen komplizierten Ausdruck, der von vielen Größen bestimmt wird. Über den Eingangswiderstand 208 wird eine Größe, die dem Sinus des Rollwinkels proportional ist, vom Potentiometer 107 auf den Emitter des Transistors 216 gegeben. An der Basis des Feldei'fekttransistors 216 liegt ein Signal, das nur vorhanden ist, -nenn sich das simulierte Flugzeug am Boden befindet, und das den Transistor 216 leitend macht, ..enn es vorhanden ist. Erzeugt wird das Signal, wenn ertweder der Auftrieb geringer

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ist als das Gewicht oder, wenn die simulierte Höhe geringer ist als die eingesetzte Platzhöhe. Der Sammelleitung 204 wird also eine Größe zugeführt, die dem Produkt des kollwinkels und der Beziehung zwischen Auftrieb und Gewicht proportional ist. Diese vier Ausdrücke werden auf der.Sammelleitung 204 addiert und dem Eingang 203 des Operationsverstärkers 201 zugeführt. Der Operationsverstärker, der mit dem Kondensator zusammenarbeitet, integriert die Summe, dieser vier Ausdrücke und liefert ein Signal, das in jedem Augenblick dein üollraoment proportional ist.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 201 gelangt über Leitung 235 auf den iün^ang des Querlagegenerators 75. Das Ausgangssignal des Querlagegenerators 75 wiederum steuert den Leistungsverstärker 78, und der den Icollmotor 79 in i'ig. 2D. Da sich die bislang betrachteten Größen alle auf die ^lugzeugachse beziehen, sich xür eine korrekte Steuerung und L.eaktion aber auf den Horizont beziehen müssen, erhält der Querlagegenerator 75 das Rollmoment von Leitung 235, das sich auf die Plugzeugachse bezieht, und von Leitung 236 eine Größe, die vom Schleifkontakt 126 des Potentiometers 123 kommt, als üingangssignale. Der Schleifkontakt 126 wird vom Anstelluiotor 95 verstellt, und das abgegriffene Signal stammt vom Kursgenerator 81 und ist ein Maß für die vom flugzeug ausgeführte Wende. Mit diesem Signal an seinem anderen Eingang liefert der Querlagegenerator 75 ein Ausgangssignal, das dem auf die Erdachse bezogenen Rollmoment entspricht. Zwischen dem Ausgang des Leistung3verstärkers 78 und dem Rollmotor 79 befinden sich zwei Schalter, die so montiert sind, daß sie vom Lehrer bedient werden können. Schalter 237 verbindet den Rollmotor 79 mit dem Ausgang des Leistungsverstärker 78. Schalter 238 ver- :·■ bindet eine positive S pannungs quelle mit einer Zylinder spule 239-Diese Zylinderspule beinhaltet eine Federbremse {nichtge^- zeichnet), die auf den Motor 79 wirkt und unwirkaaia ist, wenn

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Spannung an der Zylinderspule liegt. Sind die Schalter 237 und 238 geöffnet, dann werden der Motor 79 und die Zylinderspule 239 stromlos. Der Motor dreht sich also nicht mehr, und die federbremse hält ihn in seiner Kühestellung.

Wie schon erwähnt, liegt ein Ziel der Erfindung darin, einen Analogrechner ohne Servomotore zu erstellen. Es ist nun an der Zeit zu erklären, wie die arithmetischen Aufgaben gelöst werden. Zur Addition werden in der Regel die einzelnen Signale auf .Widerstände gegeben, die an einem Ende alle miteinander veibunden sind. Im Falle des Rollinomentgenerators 31 wird die Addition über die vVideistände 211 und 209 bzw. 206 ™ und 207 ausgeführt. Die Subtraktion ergibt sich durch die Addition der zu subtrahierenden Größe nach ihrer Umkehrung. Die liultiplikation wird mit Feldeffekttransistoren durchgeführt. Eine bpannung, deren Amplitude einer der zu multiplizierenden Größen entspricht, wird an den Emitter eines Feldeffekttransistors gelegt. Eine Kechteckschwingung, deren Impulsbreite der anderen Größe entspricht, wird auf die Basis desselben Feldeffekttransistors gegeben. Die Rechteckschwingung macht den Transistor abwechselnd leitend und sperrend und moduliert so das Amplituden-Signal in dem Zeitrythmus, der dem anderen Signal entspricht. Das Ausgangssignal des Transistors ist also eine Rechteckschwingung, deren Impulsbreite dem einen M und deren Amplitude dem anderen Eingangssignal entspricht. V/ird nun die Rechteckschwingung integriert, so ist das Ergebnis, das der jj'läche der von der Schwingung gebildeten Rechtecke entspricht, proportional dem Produkt cer beiden Größen. Die Integration wird von einem Operationsverstärker durchgeführt. Sin Operationsverstärker, wie er in dieser Anmeldung Erwähnung findet, ist ein Verstärker, der eine Rückkopplung besitzt, die entsprechend der gewünschten Funtkion des Verstärkers dimensioniert wird. Generell beinhalten die Rückkopplungen der in dieser Anmeldung zur Integration gebrauchten Operationsverstärker einen einzelnen Kondensator. Um die gewünschten

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Resultate zu erzielen, können Operationsverstärker auch mehrere Rückkopplungszweige aufweise, von denen jedoch wenigstens einer zur Integration dient. Für die Division wird die gleiche Technik angewandt wie zur Multiplikation, mit dem Unterschied, daß der Feldeffekttransistor, deridie Multiplikation durchführt, nicht im Eingangskreis des Operationsverstärkers, sondern im Rückkopplungszweig liegt. Da die Rückkopplung als Gegenkopplung wirkt, verkleinert sie das Eingangssignal. Wenn die Verkleinerung durch Rechteckimpulse erreicht wird, und die Zeitspanne, während welcher der Feldeffekttransistor leitend ist, durch die Breite der Rechteckimpulse bestimmt werden kann, dann wird das Eingangssignal um einen Faktor verkleinert, der der Impulsbreite proportional ist. Das aber entspricht einer Division.

Der Oszillator, der in Fig. 2B als Kreis 228 dargestellt ist, erzeugt Dreiecksschwingungen. Diese Dreiecksschwingungen werden einer Vielzahl sogenannter Zeitteilerschaltungen zugeführt, die aus ihnen Rechteckschwingungen formen» deren Impulsbreite einer Information proportional ist. Als Beispiel sei der Verstärker 231 in Fig. 2B betrachtet. Der Verstärker 231 hat zwei Eingänge, von denen der eine über den¹ Widerstand 241 mit dem Ausgang des Luftgeschwindigkeitsgenerators und der andere über den Widerstand 242 mit dem Ausgang des Dreiecksschwingungs-G-enerators 228 verbunden ist. Verstärker 231 ist ein Differenzverstärker, der nur dann ein Ausgangesignal abgibt, wenn die Amplitude der Dreiecksschwingung gleich oder größer ist als die Amplitude des anderen Eingangssignales. Solange also die Amplitude der Dreiecksschwingung größer ist als die des Signals, das der Luftgeschwindigkeit entspricht, leitet Verstärker 231, sinkt jedoch die Amplitude der Dreiecksschwingung unter die Höhe der Amplitude des Jiuftgeschwindigkeitssignales, dann sperrt Verstärker 231 solange bis die

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Amplitude der Dreiecksschwingung wieder die Höhe der Amplitude des Luftgeschwindigkeitssignales erreicht. Das Ausgangssignal des Verstärkers 231 ist also eine Rechteckschwingung, die die Zeitintervalle wiedergibt, in denen der Verstärker sperrt bzw. leitet. Die Impulsbreite ist abhängig von der relativen Amplitude des Signals vom Luftgeschwindigkeitsgenerator 227. Im Ausgangskreis des Verstärkers 231 befindet sich eine Diode 243 und ein zu ihr paralleler Kondensator 244. Diese Bauelemente dienen der Stabilisation der Impulse am Verstärkerausgang. Dia Zeitteilungsimpulse, die einer bestimmten Größe, in diesem Falle der Luftgeschwindigkeit, entsprechen, werden dann auf die Basen einer Vielzahl von Feldeffekttransistoren gegeben, die im ganzen Rechner verteilt sind. Dieses Signal stellt den Divisor oder Multiplikator dar.

An früherer Stelle wurde erwähnt, daß das Blockschaltbild der Fig. 1A und 1B und der Schaltplan der Fig. 2A bis 2E zeigen, v/ie ein Rechner, der nach den Prinzipien dieser Erfindung arbeitet, aufgebaut werden kann, und daß Unterschiede zwischen den beiden Zeichnungen bestehen. Ein Vergleich der Fig. 1A und 2A zeigt diese Tatsache. Fig. 1A zeigt allgemein eine Möglichkeit, wie die Steuerorgane eines Flugzeuges oder anderen Fahrzeuges benutzt werden können, um elektrische oigna-Ie zu erzeugen, die die Grundlagen für einige Berechnungen in dieaem Rechner darstellen, is sind zum Beispiel das Rollpotentiometer 11, ituderpotentiometer 12 und Ans Gellpotentiometer 13 in Fig. 1A gezeichnet. Die gleichen Potentiomter sind unter den gleichen Nummern auch in Fig. 2A gezeigt. In Fig. 1A ist ferner ein Miuchpotentiometer 14 gezeigt, das ein Signal an die schwellwertschaltung 15 abgibt, die mit dem Gashebelpotentiometer 16 in Serie liegt. In Fig. 2A sind zwei Gashebelpotentiometer 214 und 271 gezeichnet, die zwischen einer 15 Volt Dpannun.^oquelle und Erde in Serie geschaltet sind. Diese 15 Volt liegen am ^irtjang 245 in Serie mit der Parallelschaltung der '.Viderutunde 246 und 247, die ihrerseits parallel zu

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den !Transistoren 248, 249 und 251 liegen. Biese Anordnung von Widerständen und Transistoren, die auch den Widerstand 252 einschließt, stellt ein Regelnetzwerk dar. Sollte sich die Spannung am Eingang 245 ändern, dann wird sich dar Strom durch die Widerstände 246 und 247 ebenfalls ändern. Dadurch ergibt sich eine Änderung des SpannungsaTafalles a:n diesen Widerständen und der Vorspannung der Transistoren 248 und 249, wodurch eine Veränderung der Leitfähigkeit dieses Schaltungs— teiles eintritt. Dadurch ?iird der Spannungsabfall am widerstand 252 geändert, und damit die Leitfähigkeit des Transistors 251. Die Anordnung ist so getroffen, daß Schwankungdri der angelegten Spannung entgegengewirkt wird. Ein Hauptschalter 253 an der Verbindung des Widerstandes 247 und des Transistors 251 verbindet diesen Punkt im geschlossenen Zustand mit einem Widerstand 254. Das andere Ende dieses Widerstandes ist mit dem Buhekontakt 255 des Schalters 256 verbunden. Dies ist die Startstellung des Zündungsschalters 256. Der Schalter 256 besitzt ferner die Kontakte 257, 258 und 259· In Serie alt Kontakt 257 liegt ein Widerstand 261, mit Kontakt 258 ein Widerstand 262 und mil^ontakt 259 ein Y/iderstand 263. Die andeien Enden der Widerstände 261, 262 und 263 sind gemeinsam auf den Verbindungspunkt des Widerstandes 252 und des Transistors 251 geführt. Diese Endender drei Widerstände 261 bis 263 liegen also über das erwähnte Regelnetzwerk an der opanmmgsquelie^-^i} die an Eingang 245 angeschlossen ist. ^{: T}'⁷

Schalter 256 ist der Zündungsschalter und besitzt vier Stellungen. V/enn sich der Schalter in Stellung 255 befindet, kann die Maschine gestartet werden. Dann wird er in Stellung 257 gebracht, diese entspricht dem linken Magneten, oder in Stellung 258» diese entspricht dem rechten Magneten, oder er wird in die beiden Magneten entsprechende Stellung 259 geschaltet. Die Widerstände 261 und 262 sollten den gleichen V.ert haben, der Widerstand 263 jedoch einen geringeren, oo daß ein

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größerer Strom durch ihn fließt, wenn der Schalter in der Stellung ist, die beiden Magneten entspricht. Schalter 256 ist mit einem ^nde des einen der beiden Gashebelpotentiometer 214 verbunden. Das Potentiometer 214 liegt mit den Widerständen 264 und 265 sowie der Emixter-Kollektor-Strecke des Transistors 266 und einem weiteren Widerstand 267 in Serie. Die Basis des Transistors 266 ist geerdet und das zweite iSnde des Widerstandes 267 mit der Basis eines Transistors 268 verbunden. Transistor 268 ist in Serie geschaltet mit dem zweiten Gashebelpotentiometer 271, dessen anderes .rinde an ürde liegt. Die Widerstände 264, 265 und 267 bilden mit den Transistoren 266 und 268 eine weitere Regelschaltung, die dafür sorgt, daß ein konstanter Strom durch die beiden Potentiometer 214 und 271 fließt. Die Basis des Transistors 266 ist geerdet, so daß er stets von einem konstanten Strom durchflossen wird, fließt durch die _>:iderstände 267 und 269 ein konstanter Strom, dann ist auch die spannung an der -^asis des Transistors 268 konstant, weshalb durch ihn ebenfalls ein konstanter Strom fließt. Diese Schaltung wirkt Einflüssen entgegen, die sich aus vorübergehenden Störungen, Alterung und anziehen Gründen ergeben. Zusätzlich liefert die schaltung eine entgegengesetzte Spannung an Potentiometer 271. Für Flugzeuge gilt allgemein die Hegel, date sich die Drehzahl der Maschine um ca. 100 Touren erhöht, wenn der Zündungsschalter von der Ein-Magnet- in die Zwei-Magneten-Stellung gebracht wird. Das ist der Grund, warum der Zündungsschalter mit seinen vier Schaltstellungen vorgesehen wurde. Daraus ergibt sich auch die Erklärung für die unterschiedlichen ..erte des Widerstandes 263 und der Y/iderütände 261 bzw. 262. Das Blockschaltbild der Fig. 1A zeigt ein einziges Gashebelpotentiometer 16, das auf den Eingang des Schubgenerators 45 geschaltet ist, während der Schaltplan der Fig. 2A eine andere Schaltung zeigt. Beide Schaltungen lassen sich -usamnen mit dem erfindun^sgeraäßen Rechner verwenden.

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Einige mathematische Ausdrücke werden in mehreren Teilen des Rechners gebraucht, um verschiedene Größen zu berechnen. Diese Ausdrücke können getrennt berechnet und unmittelbar eingegeben werden. Ein Beispiel ist der reziproke Yfert der Luftgeschwindigkeit. Zur Berechnung des Roll-, wuerruderdreh- und Anstellmomenta wird jeweils der Ausdruck Staudruck dividiert durch Luftgeschwindigkeit gebrauht. Zur Berechnung des seitlichen Abrutschens wird das Verhältnis von Staudruck zu Luftgeschwindigkeit und der reziproke Wert der Luftgeschwindigkeit selbst gebraucht. Da die Luftgeschwindigkeit an mehreren Stellen als Divisor gebraucht wird, wird ihr reziproker Wert in einem besonderen Schaltkreis 275 in Fig. 2B errechnet. Dieser Schaltkreis enthält einen Operationsverstärker 276, dessen einer Eingang geerdet ist, und an dessen anderem eingang über einen Widerstand 277 eine positive Spannung liegt. Die Kückkopplungsschliefe des Verstärkers 276 besitzt drei parallele Zweige. Einer davon enthält einen Widerstand 278 und einen Feldeffekttransistor 279. D«r Widerstand 278 verbindet den Emitter des Feldeffekttransistors 279 mit dem Ausgang des Verstärkers 276. An der Basis dee Transistor*. 279 liegt vom Verstärker 231 kommend die Rechteckschwingung, die der Luftgeschwindigkeit entspricht. Da das Eingangssignal des Verstärkers 276 eine konstante Spannung ist, und der Feldeffekttransistor 279 in der Rückkopplung des Verstärkers 276 liegt, wird in der Schaltung das konstante Eingangssignal durch die Luftgeschwindigkeit dividiert. Das Ausgangssignal ist also 1 durch Luftgeschwindigkeit. Da diese Große als Multiplikator verwendet werden soll, wird sie über einen Widerstand 282 dem Eingang eines Verstärkers 281 zugeführt, an dem ferner über den Widerstand 283 die Dreieckschwingung vom Generator 228 liegt. Daraus bildet Verstärker 281 eine Rechteckschwingung_t die dem Ausdruck 1 durch Luftgeschwindigkeit proportional ist.

Viele Größen werden durch das Rollen und die Anstellung des Flugzeuges beeinflußt. Wenn sie in der Rechnung auftreten,

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wird immer der Sinus oder Cosinus des Roll- oder Anstellwinkels als Rechengröße benötigt. In Fig. 2D sind der KoIl-, der Anstell- und ^uerruderdrehungsmotor gezeigt, die die Potentiometer verstellen, die für die Rechnung gebraucht werden. Die vier Potentiometer 101, 102, 103 und 105 sind beidseitig geerdet. Das Signal an der Mittelanzapfung des Potentiometers 101 stammt vom Anstellmomentgenerator, und das an diesem Potentiometer abgegriffene Signal stellt den Cosinus des Anstellwinkels dar. Diese Potentiometer sind entsprechend iaathematischen funktionen geformt. Die Bewegung des Schleifkontaktes ist proportional dem Sinus oder Cosinus eines winkeis. Sind die beiden Enden des Potentiometers geerdet, dann handelt es sich um ein Cosinuspotentiometer. Maximale Spannung v;ird abgegriffen, wenn der Schleifkontakt in der uähe der idittelanzapfung steht, und minimale Spannung wird abgegriffen, wenn er in der iiähe eines der Enden steht. Die vier erwähnten Potentiometer 101, 102, 103 und 105 sind also Cosinuspotentiometer und die Signale an ihren Schleifkontakten stellen den Cosinus des Rollwinkels mal der Größe dar, die an der jeweiligen 'lit telanzapfung zugeführt wird. Das Signal am Schleifkontakt 111 ist dem Anstellmoment mal dem Cosinus des Itollwinkelö proportional, und das Signal am Schleifkontakt 115 dem .^uerruderdrehmoment mal dem Cosinus des Rollwinkels. An der Mit telanzapfung ues Potentiometers 102 liegt eine negative Spannung. Das Signal arn Ausgang dieses Potentiometers entspricht also lediglich dem Cosinus des Rollwinkels, Zwei Potentiometer 107 und 108 bekommen jeweils an ein Ende eine positive und an das andere Ende eine negative Spannung zugeführt. Diese Potentiometer sind entsprechend einer Sinusfunktion ausgebildet. Da die Enden dieser Potentiometer an festen Spannungen liegen und die Mittelanzapfungen geerdet bind, so daß die kitten der Potentiometer Nullpotential und die underlie maximale Spannung aufweisen, sind ihre Ausgangsüignale dem Sinuo des Rollwinkels proportional. Die Potentiometer 106 und 104 sind ähnlich angeschlossen, jedoch liegen an

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ihnen verschiedene Großen. An einem Ende des Potentiometers 104 lieii't der Kurswinkel direkt, am anderen Ende über eine dazwischen geschaltete Umkehrstufe. Seine Liittelanzapfung ist geerdet. Daraus folgt, daß dts Signal am SchleifKontakt 114 proportional ist plus oder minus dem Produkt aus Querdrehung und Sinus des Rollwinkels, ähnlich ist das Signal am Schleifkontakt 116 des Potentiometers 106 dem Anstcllmoment mal dem Sinus des kollwinkels proportional, da dem eirien Ende des Potentiometers der Anstellwinkel direkt und dem anderen Ende über eine Umkehrstufe zugeführt wird. Die vier Potentiometer, die vom Anstellmotor verdreht v/erden, arbeiten ähnlich wie die, die vom Rollmotor verstellt werden. In Übereinstimmung mit der obigen Erläuterung handelt es sich bei den Potentiometern 122 und 284 um Sinus-Potentiometer, die Signale liefern, die dem Sinus des Anstellwinkels proportional sind, kit 123 ist ein weiteres Sinus-Potentiometer bezeichnet, das ein dem Produkt aus Querdrehung und Sinus des Anstellwinkels proportionales Signal erzeugt. Potentiometer 121 ist ein Cosinus-Potentiometer und gibt ein Signal ab, das dem Produkt aus Information an der Mittelanzapfung mal dem Cosinus des Anstellwinkels proportional ist. Die Information an der uittelanzapfung ist der Cosinus des Rollwinkels. Daher entspricht das Signal am Sciibifkontakt 124 dem Produkt aus Cosinus des Rollwinkels mal Sinus des Anstellwinkels.

Am schwierigsten ist die luftgeachwindigkeit zu berechnen, da sie von vielen verschiedenen Faktoren abhängig ist. Der Luftgeschwindigkeitsgenerator ist unter Nummer 227 in Fig. 2B dargestellt. Er enthält einen einzigen Operationsverstärker 291» dessen einer Eingang geerdet ist, und an dessen anderem Eingang 292 Signale aus vielen quellen liegen. Eine vom Schleifkontakt 125 am Potentiometer 122 (Fig., 2Ώ) abgegriffene Spannung, die den Sinus des Anstellwinkels darstellt, wird über den Eingangswiderstand 294 zugeführt. Über den Ein-

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gangswiderstand 293 wird ein Signal vom Schleifkontakt 111 des Potentiometers 101 zugeführt, das den Sinus des Querruderdrehmomentes wiedergibt, und über den Widerstand 295 ein Signal vom Schleifkontakt des Gashebelpotentiometers 271. Diese drei signale werden hinter den widerständen 293» 294 und 295 addiert und liegen dann direkt am Eingang des Verstärkers 291. ferner wird die Summe aus einer weiteren Gruppe von bignalen gebildet. Ein Signal, das die Klappenstellung anzeigt, kommt vom Klappenschalter 305 (Pig. 2A), der die drei Stellungen 306, 307 und 308 hat. Zwischen die Punkte 307 und 3u8 ist ein Y/iderstand 309 geschaltet und zwischen die Punkte 306 und 3u7 ein 'Widerstand 311. An einem Ende des Widerstandes 311 liegt eine Spannung von plus 15 Volt und die gegenüberliegende Seite von Widerstand 309 ist geerdet. Über den Widerstand 297 wird eine konstante Spannung zugeführt, und über den Widerstand 298 ein Signal, das dem Quadrat des Auftriebsbeiwertes entspricht und vom Operationsverstärker stammt. Diese Signale werden nach den Widerständen 296 bis 298 addiert und auf den Emitter eines Feldeffekttransistors 304 gegeben. Ein Signal, das den Staudruck repräsentiert, liegt an der Basis des Transistors 304. Mit ihm wird die Summe der anderen oignale multipliziert. Dieses Produkt vom Transistor 304 wird dann sur Summe der Signale addiert, die über die Widerstände 293 bis 295 zugeführt werden, und die Gesamtsumme wird auf den Eingang des Verstärkers 291 gegeben. Der Ausgang des Verstärkers 291 wird über eine Schaltung rückgekoppelt, die einen Kondensator 315 und ein Paar gegeneinander gepolter Dioden 316 enthält. In dieser Schaltung wird also die Addition durchgeführt, indem die Signale jeweils auf ein Ende von Widerständen gegeben werden, die mit ihren anderen Enden zusammengeschaltet sind. Die Multiplikation wird vom Feldeffekttransistor 304 durchgeführt und die Integration vom Operationsverstärker 291 mit seiner integrierenden Rückkopplungsschleife, die den Integrierkondensator 315 enthält. Das Ausgangssignal des Luftgeöchwindi:;keitsgenerator 227 wird über .,iderstand 241 auf einen

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Eingang des Zeitteilungsverstärkers 231 gegeben, an dessen anderem Eingang über einen Widerstand 242 Dreieckschwingung vom Generator 228 liegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 231 wird allen jenen Schaltkreisen zugeleitet, in denen die Luftgeschwindigkeit als eine Rechengröße benötigt wird.

Sämtliche Instrumente werden unter den Nummern 151 bis 159 in Fig. 2E gezeigt. Der Kurskreisel 151, der Höhenkreisel 158 und die Anstellanzeige 159 sind gegenüber der Fig. 1B in Fig. 2Ξ ausführlicher dargestellt. In Fig. 2 D sind rechts zwei Drehmelder gezeichnet, der Hollmelder 317 und der Kursmelder 318. Der Rollmelder 317 enthält drei Spulen 321, 322 und 323, die zu einem Y zusammengeschaltet sind. Die äußeren Enden der Spulen sind mit A bzw. C bzw. B bezeichnet. Eine einzige Ankerspule 324 ist mechanisch mit den Potentiomtern 111 bis 118 verbunden. Entsprechend enthält der Kursmelder drei Statorspulen 325, 326 und 327, die ebenfalls zu einem Y zusammengeschaltet sind. Die äußeren Enden dieser Spulen sind mit D bzw. E bzw. P bezeichnet. Die Ankerspule 328 ist mit dem Motor für die muerdrehung 85 verbunden. In Fig. 2E ist der Kurskreisel 151 mit drei Statorwicklungen 331, 332 und 333 gezeichnet, die zu einem Y verbunden sind, und deren äußere Enden mit A bzw. C bzw. B bezeichnet sind, damit sie mit den äußeren Enden der Spulen 321, 322 und 323 des Rollgebers 317 übereinstimmen. Ferner ist ein Querlagebalken 334 in den Höhenkreisel 158 eingezeichnet. Um die ohnehin schon verwickelte Zeichnung nicht noch mehr zu komplizieren, sind die Verbindungslinien zwischen den Drehmelderspulen 321 bis 323 und den Kreiselspulen 331 bis 333nicht gezeichnet. Miteinander verbunden sind die jweils beiden Punkte A, B und C. Die Spannung an den Statorspulen wird von passenden Netzteilen geliefert, auf deren Einzeichnung ebenfalls verdichtet wurde. Der Anker 324 des Rollmelders ist mit dem Querlagebalken 334 dos Höhenkreises 158 verbunden. V/ird dor Anker 324

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vom Hollmotor 79 gedreht, dann induzieren die in den Spulen 521 bis 323 fließenden Ströme ϊ/echselspannun^en in der Ankerspule, die ihrerseits in dem Draht des Querlagebalkens 334 einen Stromfluß verursachen. Das durch diesen Stroinfluß aufgebaute Magnetfeld bewirkt zusammen mit dem Magnetfeld der zu einem Y verbundenen Spulen 331 bis 33 ein auf den Querlagebalken 334 wirkendes Drehmoment. Dadurch dreht sich der Querlagebalken 334 solange bis der vom Magnetfeld der drei Spulen 331 bis 33 in ihm induzierte Strom entgegengesetzt gleich ist dem Strom vom Anker des Drehmelders. Auf diese Weise nimmt derQuerlagebalken 324 relativ zu den Spulen 331 bis die gleiche Stellung ein, wie der Anker 324 relativ zu den opulen 321 bis 323. Der Kursmelder 318 und der Kurskreisel 351 arbeiten ähnlich. Zusätzlich ist ein Horizontbalken 159 vorgesehen, der vom Jchleifkontakt 285 des Potentiometers 284 eine Spannung erhält, die dem Sinus des Anstellwinkels proportional ist. Diese wird über einen Dämpfkreis 335 auf die Spule 336 des Horizontbalkens gegeben, deren andere xlnde geerdet ist. Gewöhnlich ist die Spule 336 des Horizontbalkens in einem Hagnetfeld drehbar gelagert. Dieses Magnetfeld kann zum üeispiel mit Permanentmagneten erzeugt werden. Der Stromfluß durch die Spule 336 erzeugt ein Magnetfeld, das mit dem der Permanentmagneten zusammenarbeitet und eine Drehung des Horizontbalkens in eine geeig^nte Stellung bewirkt.

Das Eingangssignal des Drehzahlmessers stammt direkt vom Grashebelpotentiometer 214» und das Eingangssignal des Wendeanzeigers 155 ist daa Querruderdrehmoment vom Querruderdrehmoment-Generator 41. Das Signal, das dem Querlagewinkel entspricht und dem Anzeigegerät 156 zugeführt wird, wird im Querlagewinkelgenerator 341 aus mehreren Größen errechnet. Der Querlagewinkelgenerator 341 enthält einen Operationsverstärker 342. Ein Signal, das dem Auftrieb entspricht, wird vom Auftrieb3generator über einen Widerstand 343 direkt auf den Eingang von Verstärker 342 gegeben. Über die Widerstände

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344 ¹DZVi. 345 liegen zwei oignale, die das seitliche Abrutschen bzw. den .Ruderpedalausschlag wiedergeben, am Emitter eines Feldeffekttransistors 346, an dessen Basis das Signal für den Staudruck liegt. Die Summe der beiden Signale am Emitter wird mit dem Staudruck multipliziert und das Ergebnis zu dem Signal am Widerstand 343 addiert. Da ähnliche Vorgänge schon geschildert wurden, kann auf eine weitere Erklärung verzichtet werden. Die Luftgeschwindigkeit wird im Luftgeschwindigkeitsgenerator 227 in Fig. 2B errechnet, der schon eingehend beschrieben wurde. Sein Ausgangssignal wird im Geschwindigkeitsmesser 154 angezeigt. Die Steiggeschwindigkeit wurde schon im Zusammenhang mit dem Blockschaltbild der Fig. 1B erwähnt, jedoch wird ihre Berechnung genauer anhand von Fig. 2E erläutert. Der .uuftgeschwindigkeitsgenerator 351 ist in Fig. 2£ dargestellt. Er enthält einen Operationsverstärker, dessen einer Eingang geerdet ist. Sein anderer Eingang ist mit dem Kollektor eines Feldeffekttransistor 355 verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist über den Widerstand 353 mit dem Schleifkontakt 125 des Potentiometers 122 und über den Widerstand 354 mit dem Schleifkontakt 113 des Potentiometers 103 verbunden. Dadurch liegen an dem Emitter zwei Größen, der Anströmwinkel mal dem Cosinus des Rollwinkels und der Sinus des Anstellwinkels. Auf den Kollektor des Transistors 355 wird die Luftgeschwindigkeit gegeben, um die Steiggeschwindigkeit zu berechnen, die sich als Luftgeschwindigkeit mal Sinus des Anstellwinkels minus Anströmwinkel mal Cosinus des Rollwinkels darstellt. Das Höhensignal, das dem Höhenmesser 153 zugeführt wird, ist die integrierte Steiggeschwindigkeit, wobei die Integration von Höhenmesser selbst ausgeführt wird. Der Höhenmesser 155 verstellt ein Potentiometer 356 mit dem Schleifkontakt 357, der das Höhensignal abgibt, das an anderer Stelle der Schaltung gebraucht wird.

Zusätzlich mag der Rechner noch weitere Schaltkreise enthalten, die im Blockschaltbild der Fig. 1A und 1B nicht ent-

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halten sind. Ein Platz für den Lehrer kann vorgesehen sein, von dem aus zusätzliche Größen eingeführt werden können. Ein solcher Schaltkreis ist "beispielsweise in Pig. 2E gezeigt. Einer lotentiometerbrücke 261 mit den beiden Schleifkontakten 362 und 363 werden die Ausgangssignale der beiden in Kaskade geschalteten Verstärker 348 und 347 zugeleitet. Das Eingangssignal des einen Verstärkers 347 kommt von einem Potentiometer 349, das mit einem Ende an einer positiven Spannung und mit dem anderen Ende an Erde liegt, und dessen Schleifkontakt 350 auf den Eingang des Verstärkers 347 geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 347 liegt am Eingang des Λ

Verstärkers 348. Der Schleifkontakt 350 des Potentiometers 349 kann vom Lehrer verstellt werden. So führt also die eine Brüclrenseite eine positive Spannung, die die ~.<indgeschwindigkeit darstellt, und die andere Brückseite eine negative Spannung, die ebenfalls die 7t'indgeschwindigkeit darstellt. Die beiden Schleifkon-akte 362 und 363, die ebenfalls von Hand durch den hehrer verstellt werden können, markieren die Windrichtung. Die Spannungen an den Schleifkontakten 362 und 363 werden auf die Eingänge zweier Verstärker 371 und 372 gegeben, die die X- und Y-Position des Plugzeuges bei einem simulierten Auftrag errechnen, wenn das für navigatorische Zwecke gewünscht wird. Die anderen Eingangssignale der Verstärker 371 und 372 stammen von den Schleifkontakten 374 und 375 einer ™ weiteren Potentiometerbrücke 373 in Pig. 2D. Der Brücke werden Spannungen zugeführt, die der positiven bzw. negativen Luftgeschwindigkeit entsprechen. Die Schleifkontakte 374 und 375 v/erden vom Kursmotor 85 verstellt. Die X- und Y-Positionen des Flugzeuges \.erden also aus der Luftgeschwindigkeit, dem Kurs, der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung berechnet. Der Lehrer kann die simulierte Bewegung ändern, indem er die Potentiometer an eeinem Platz verstellt. Ein weiteres Potentiometer, das sich am Platz des Lehrers befinden kann, ist in Pig. 2G gezeigt, ^s ist ein Platzhöhepotentiumeter 381 mit dem Schleifkontakt 382, das vom Lehrer eingestellt werden

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kann, um eine Höhe zu markieren, unter der das simulierte Plugzeug nicht fliegen darf. Die am Schleifkontakt 382 abgegriffene Spannung wird auf einen Eingang des Verstärkers 312 gegeben, auf dessen anderen Eingang die simulierte Höhe des Flugzeuges gegeben wird. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers ist eine Rechengröße für die Schaltung, die die Bodenberührung feststellt.

Eine S chub se haltung, die den Block 45 der Fig. 1A ersetzen kann, ist in Fig. 5 dargestellt. Das Gashebelpotentiometer 16 wird wenigstens teilweise mit einem Widerstand 261 überbrückt, um von ihm ein Signal abgreifen zu können, das dem Schubverlauf entspricht. Der Schubverlauf steigt linear, hat aber einen Knick, an dem sich seine Steigung ändert. Ein Ende des Potentiometers 16 ist mit einer positiven Spannung verbunden, und am anderen Ende liegt die Luftgeschwindigkeit von Leitung 136. Das Ausgangssignal des Potentiometers 16 wird am Schleifkontakt 29 abgegriffen und über einen Widerstand 262 auf den Eingsng eines Verstärkers 263 mit dem Rückkopplungswiderstand 264 gegeben. Das Signal für positiven Schub stammt von diesem Verstärker. Ein zweiter Verstärker 266, der das signal für negativen Schub liefert, ist mit seinem Eingang über den Widerstand 265 auf den Ausgang des Verstärkers 263 geschaltet und hat einen Rückkopplungswiderstand 26?. Beide Verstärker habe die Verstärkung 1.

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Claims (12)

_41 . -- Patentansprüche

1. Rechenanlage zur Darstellung von gesteuerten Betriebsabläufen, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Eingangspotentialen die den Steuerbefehlen und/oder den Zuständen zur Herbeiführung der Betriebsabläufe als Eingabewerte entsprechen, sowie mindestens einer ersten Rechenabteilung (31) zur Bildung einer algebraischen Summe bestimmter Eingabewerte und des Produktes aus dieser Summe und einem weiteren Eingabewert.

2. Rechenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Abteilung (31) einen Integrator (201, 217) zur Integration des von ihr erzeugten Produktes enthält.

3. Rechenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Bildung der algebraischen Summe aus einer Vielzahl von Summierungswiderständen (206, 207 bzw. 209, 211) besteht, an deren einem Ende jeweils ein Potential liegt und deren andere Enden zusammengeführt sind.

4. Rechenanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zu subtrahierenden Potentiale am Eingang von Umkehrstufen liegen, die ausgangsseitig mit den offenen Enden von ™ Summierungswiderständen verbunden sind.

5. Rechenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltung zur Produktbildung eine Elektronenentladunösvorrichtung (205 bzw. 210 bzw. 213) mit wenigstens zwei üJingangselektroden enthält, an deren einer eine den Multiplikanden darstellende Spannung und an deren anderer eine den Multiplikator darstellende Spannung liegt, wobei der Wert des Multiplikanden durch eine Spannungsamplitude und der Wert d:;s Multiplikators durch die Impulsbreite einer Spannung gegeben ist.

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6. Rechenanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Dreieckswellengenerator (228) der ausgangs3eitig mit einem Differentialverstärker (231) verbunden ist, sowie Schaltmittel (241) zum Anlegen einer in ihrer Amplitude dem Multiplikator entsprechenden Spannung an den Differentialverstärker (231)) so daß dessen Ausgangssignal aus einer folge im allgemeinen rechtwinkliger Impulse besteht, deren Breite der Amplitude der Multiplikatorspannung entspricht.

7. Rechenanlage nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenentladungsvorrichtung (205 bzw. 210 bzw. 213) aus einem elektronischen Schalter besteht, dessen eine von zwei Eingangselektroden eine Steuerelektrode ist, die von den Multiplikatorimpulsen beaufschlagt ist und an dessen anderer Elektrode die den Jdultiplikanden darstellende Spannung liegt, wobei der Schalter durch die Multiplikatorimpulse geöffnet und geschlossen wird.

8. Rechenanlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Stufe (201, 217) aun Integrieren der Ausgangs-Signale des elektronischen Schalters, um eine der Impulsfläche der Schalterausgangssignale proportionale Spannung zu erhalten, die dem Produkt aus Impulsbreite und Impulshöhe entspricht.

9. Rechenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierstufe (201, 217) einen mit zwei Eingängen und einem Ausgang versehenen Operationsverstärker (201) umfaßt, dessen erster Eingang geerdet ist und dessen Ausgang über einen Integrierkondensator (217) mit dem zweiten Eingang verbunden ist.

10. Rechenanlage £ur Verarbeitung elektrischer Spannungssignale, die numerischen Größen entsprechen, wobei eine Größe durch eine andere Größe verändert wird, um eine Span-

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nung zu erhalten, die einem gewünschten mathematischen Ergebnis entspricht, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Hechenabteilungen (31, 41, 51), wobei eine erste Abteilung (31) von mehreren numerischen Größen darstellenden Spannungssignalen aufschlagbar ist und eine Stufe (209, 211) zur Erzeugung einer die algebraische Summe dieser Größen darstellenden Ausgangaspannung, ferner eine Stufe (213) zur Umformung dieser Summenspannung vermittels eines einer weiteren Größe entsprechenden Spannungssignals in eine Ausgangsspannung, die dem Produkt aus der Summe und der weiteren Größe entspricht, sowie eine Stufe für die Integration (201, 217) dieser Produktspannung zur Erzeugung einer dem mathematischen Integral des Produktes entsprechende Ausgangsspannung umfaßt, während eine zweite Abteilung (75) von der Integralspannung der ersten Abteilung (31) und von Spannungseingangssignalen (236) beaufschlagbar ist, die zu addierenden Größen entsprechen, und eine Stufe zur Erzeugung einer Spannung, die der Summe ihrer üingangsspannungen entspricht und eine weitere Stufe zur Integration der dieser Summe entsprechenden Spannung enthält.

11. Rechen- und Steuersystem, gekennzeichnet durch Generatoren (25 - 30) zur Darstellung elektrischer Spannungen, die bestimmten Steuermaßnahmen entsprechen, einer Vielzahl von Rechenabteilungen (31, 41, 51) zur Aufnahme dieser Spannungen und zur Transformierung einiger dieser Spannungen bezüglich anderer Spannungen, wobei die Ausgangsspannungen einzelner Rechenabteilungen an den Eingängen anderer Rechenabteilungen liegen, mindestens einer Rückführung (32, 42, 52) des Ausgangs jeder Rechenabteilung auf ihren Eingang, einer Verbindung des Ausgangs mindestens einer hechenabteilung (31) mit Steuerstufen (75), die ihrerseits in Abhängigkeit von den Iiechenergebni3sen dieser kechenstation (31) Geber (79) zur üereitstellun-; von Spannungen (101 - 108) steuern, die den

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Wirkungen bestimmter Steuermaßnahmen entsprechen, wobei die Ausgänge dieser Geber mit Eingängen mindestens einer Rechenabteilung verbunden sind.

12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Anzeigern (151 - 159)» deren jeder mit den Ausgängen jeweils einer Rechenabteilung verbunden ist und das Rechenergebnis dieser Abteilung anzeigt.

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