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Lastsimulationsanlage ie Erfindung bezieht sich auf eine Simulationsanlage
zum Steuern von beweglichen Organen zur Erzeugung von Kräften oder Momenten, deren
Verlauf von zeitlich veränderlichen Parametern abhängig sind.
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Es ist bekannt, Simulationsanlagen zur Erfassung der Kräfte und momente
an adern, Klappen usw. von Fluggeräten vorzusehen. 9hiermit lassen sich die Stellantriebe
hinsichtlich ihres stationären Verhaltens untersuchen.
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,ie bekannten Einrichtungen sind jedoch nicht frei von Iiickwirkungen,'die
den Funktionsablauf des Systems in kaum kontrollierbarer Neise beeinflüssen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sumilationsanlage vorzusehen, die
frei von Rückwirkungen eine Erfassung der Vorgänge gestattet. Erfindungsgemäß geschieht
das dadurch, daß ein Stellorgan vorgesehen ist, dessen Bewegung durch ein signal
eingeleitet wird und das über eine Feder mit einem Laststellorgan verbunden ist,
dessen Verschiebung durch ein elektrisches Signal, gebildet aus stationären und
variablen Größen erfolgt, so daß in der Feder eine Kraft durch die Negänderung infolge
der Relativbewegung zwischen den Ausgängen der Organe entsteht.
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i;as bietet den Vorteil, daß, bezogen auf die zu prüfenden Antriebe,
die Kräfte oder Momente nahezu masselos erzeugt verden. Außerdem lassen sich vorgegebene
Massen und Elastizitäten berücksichtigen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben In der Figur ist ein Modell zur Simulation
von Ruderkräften dargestellt. Derartige Ruderkräfte sind von verschiedenen Parametern
abhängig, so z.B. vom Staudruck, Machzahl, Klappenwinkel, Anstellwinkel und ampfungseffekt
der Luft.
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Es ist ein -Analogrechner 30 vorgesehen, in dem das Flugverhalten
eines angenommenen Flugzeuges nachgebildet wird und in dem die genannten Parameter
als analoge elektrische Spannung zur Verfügung stehen. klber dem Ausgangsteil 14
des Rechners 30 geht das zur Bewegung des puders eingeleitete elektrische Signal
18 auf einen Verstärker 8, dem die elektrische Rlekfihrung 20 des Stellorgans 2
in bekannter Weise gegengekoppelt wird. ;ie Rückführung 20 wird an ?otentiometer
6 abgegriffen. Jer Ausgang des Verstärkers 8 führt zum Servoventil 1 des Stellorgans
2, das eine dem Signal proportionale Bewegung am Ausgang 16 ausfithrt. Teil 15 des
Analogrechners 30 bildet gleichzeitig aus den stationären Größen und aus Variablen
der mm eingeleiteten 13ewegurlgsanderung des Flugzeuges eine Führungsgröße 19, die
als sogenanntes Lastsignal an den Verstärker 9 des Laststellmotors 5 geliefert wird.
aber in seiner Wirkung bekannte stellmotor 5 bildet am Ausgang 17 eine von der Führungsgröße
19 abhängige Verschiebung,
wodurch sich über die Feder 3 die Last
in der beschriebenen Weise einstellt.
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Das Prinzip beruht auf der Anwendung von Stellorganen, die über eine
Feder 3 mit bestimmter Elastizität gegeneinander wirken. Entsteht eine Relationsbewegung
zwischen den Ausgängen 16 und 17, so wird infolge der Wegänderung in der Feder 3
eine Kraft eingestellt, die der Belastung entspricht. rie beiden Stellorgane 2 und
5 können elektrohydraulische Stellglieder sein, wobei das eine 2 das zu belastende
und das andere 5 das die Kraft einstellende Organ bilden. Hiermit ist jede Bewegungskombination
zwischen den Ausgängen 16 und 17 möglich. Bleibt beispielsweise Teil 16 in Ruhe,
so kann der Ausgang 17 des Lastorgans 5 den elastischen Bereich der Feder voll durchführen
und umgekehrt. Es können aber auch beide Stellorgane gleichsinnig und gleich schnell
bewegt werden, womit in der Feder 3 keine Verschiebung entsteht. erden dagegen beide
Stellorgane zwar gegensinnig aber nicht gleich schnell bewegt, dann wird in der
Feder 3 eine zeitlich veränderbare Last erzeugt. IJnd schließlich wäre noch der
Fall zu betrachten, bei dem beide Stellorgane gleichsinnig und gleich schnell, jedoch
nicht gleich weit bewegt werden. Hierbei tritt eine zeitlich veränderbare Last auf,
die proportional zur Relativbewegung ist.
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Das Laststellorgan 5 besitzt ein elektrisch ansteuerbares Stellglied
4 und ist mit einem Po-tentiometer 7 ausgerüstet. Von diesem Potentiometer wird
eine Rickf;lhrspannung dem Verstärker 9 additiv zugeführt. Zweckmäßig wird die Zeitkonstante
des Laststellorgans 5 um einen bestimmten Betrag kleiner sein als die des Stellorgans
2.
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Die Feder 3 kann linear oder nichtlinear ausgeführt werden. Ebenso
können Federkombinationen verwendet werden.
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Besteht zwischen den Organen eine große räumliche Trennung, so daß
die Relationsbewegung zwischen ihren Ausgängen nicht darstellbar ist, so tritt an
die Stelle der Feder 3 ein Ililfszylinder, in dem die irucklast abhängig über ein
tuckregelventil eingestellt wird.
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die zu bewegende Federmasse oder auch die Masse des Hilfszylinders
ist sehr klein gehalten gegenüber den Massen, die das Stellorgan anzutreiben hat.
Es ist daher vorgesehen, fehlende Massen, z.B. durch auf den Kolbenweg reduzierte
Ersatzmassen 25, zu ergänzen.
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Ist das Stellorgan 2 nicht steif, sondern elastisch aufgehängt, kann
die Elastizität der Feder 27 nicht mehr vernachlässigt werden, da die Einfederung
der Feder 27 zu der der Feder 3 hinzukommt. iias hat zur Folge, daß diebrechnete
Last nicht erreicht wird.
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Jieser Vorgang muß als geläufig gelten, da alle vornehmlich in Leichtbau
ausgeführten Strukturteile eines Flugzeuges eine meßbare Elastizität haben. Umgekehrt
könnte natürlich auch eine ungewollte Elastizität am Laststellmotor ähnliche Wirkung
haben. Für eine Eingriffsmöglichkeit in diese Vorgänge ist eine elastizitätsabhängige
Lastkorrektur notwendig, gleichgültig, ob nun eine in der Simulationsanlage unerwünschte
Elastizität ausgeregelt oder eine später im Flugzeug zu erwartende Elastizität der
Zelle berücksichtigt werden soll. Zu diesem Zweck wifl die tatsächlich vorhandene
Last zwischen den Stellorganen 2,5 mit einem Meßgeber 10 erfaßt und über ein Anpassungsglied
11 dem Regler 13 zugeführt. Gleichzeitig wird die F'.Jhrungsgröße 19 des Laststellmotors
über ein
Anpassungglied 26 auf den Regler 13 gelegt, der einen Soll-Istwertvergleich
durchführt und dessen Signal 24 der Führungsgröße 19 im Verstärker 9 additiv überlagert
wird. sie infolge von Elastizitäten auftretenden Last abweichungen können durch
Änderung der Aufschaltung des Reglers 13 ausgeregelt werden, wobei noch eine zusätzliche
Abhängigkeit durch funktionelle Verbindung des Lastverlaufs und des Anpassungsgliedes
26 denkbar ist.
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er Meßgeber 10 kann z.B. eine Meßdose sein. Ebenso ist auch eine :'ifferenzmessung
des Federweges 3 möglich.
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In diesem Falle wird der Meßwert mit dem Meßgeber 28 aufgenommen und
über den tlleßverstärker 12 dem Regler 13 zugeführt. Für den Fall, daß die Last
über Hilfszylinder und ruckregler aufgebaut werden soll, ist der Meßgeber 10 ein
J;ruckmeß.wertwandler im Ililfszylinder und das Servoventil 4 ist ein :ruckregelventil.