DE2051510A1 - Geschwindigkeitsuberwachungsein richtung fur Flugzeuge - Google Patents
Geschwindigkeitsuberwachungsein richtung fur FlugzeugeInfo
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Description
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| ¥ί | ||
| HOIjZES | ||
| S Π IJ H «J | ||
| Kt »137 J |
R. 787
Augsburg, den 20. Oktober 1970
Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England
Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung für Plugzeuge
Die Erfindung betrifft Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtungen
für Plugzeuge.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, mittels einer derartigen Geschv/indlgkeitsüberwachungseiririrmtung
während des Starts am Anfang bzw. während des
RolLvorganges anzeigen zu können, ob die für das Abheben vom Boden erforderliche Geschwindigkeit innerhalb einer
109819/12U
bestimmten Wegstrecke der Rollbahn erreicht werden kann.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
für Plugzeuge gemäß der Erfindung durch eine Geschwindigkeitssignalschaltung,
welche ein der jeweiligen tatsächlichen Flugzeuggeschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt, ferner durch eine
Wegstreckensignalschaltung, welche jeweils ein der vorn Flugzeug zurückgelegten Wegstrecke entsprechendes Signal
erzeugt, weiter durch einen Funktionsgeber zur Ableitung eines zweiten Geschwindigkeitssignals in Form einer bestimmten
Funktion des Wegstreckensignals, fernerhin durch Mittel zur Veränderung der mittleren Steilheit der genannten
Funktion zwecks Erzeugung eines modifizierten Funktionssignals, und endlich durch eine Vergleicherschaltung gekennzeichnet,
welche das erste Geschwind!gkeitssignal und das
modifizierte Funktionssignal miteinander vergleicht und
ein entsprechendes Vergleichssignal liefert.
Die genannte Funktion stellt ein bestimmtes Grundverhältnis zwischen der Flugzeuggeschwindigkeit und der
vom Flugzeug zurückgelegten Wegstrecke dar, bei welcher das Flugzeug in der Lage ist, einen normalen Start vollständig
durchzuführen. Die genannten Mittel zur Veränderung der
mittleren Steilheit der Funktion ermöglichen eine Änderung der den Startbedingungen entsprechenden Parameter, wobei
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zu diesen Bedingungen z.B. die jeweilige Flugzeuglast
und/oder die verfügbare Rollbahnlänge gehören.
Die genannte mittlere Steilheit ist vorzugsweise eine Funktion der für einen sicheren Start erforderlichen
Anfangsbeschleunigung. Hierbei kann die Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
einen Beschleunigungsmesser, ferner ein Beschleunigungsanzeigegerät mit zwei unabhängig voneinander
bewegbaren Anzeigeelementen, v.eiter Mittel zur Betätigung eines dieser Anzeigeelemente in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen des Beschleunigungsmessers und "
außerdem Mittel zur Einstellung des betreffenden anderen Anzeigeelementes aufweisen, wobei dieses Anzeigeelement
mit den genannten Mitteln zur Änderung der Steilheit der genannten Funktion verbunden sind, so daß diese Steilheit
jeweils in Abhängigkeit von der Einstellung des genannten anderen Anzeigeelements veränderbar ist.
Eine Ausführungsform einer Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
für Flugzeuge nach der Erfindung wird im fol- g
genden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein sehematisches Schaltbild .-Juer
besonderen Ausführungsform dei
Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung nach der Erfindung, und
169819/121
gO5151 θ
Pig. 2 ein Kurvendiagramm mit zwei ver
schiedene Geschwindigkeit/Wegstrecke-Verhältnlsse bei einem Flugzeugstart darstellenden Kurven.
Die in Pig. I dargestellte elektrische Schaltung der
erfindungsgemäßen Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung beinhaltet einen an sich bekannten Beschleunigungsmesser
mit einem elektrischen Ausgang 11, an welchem jeweils eine ψ Spannung in Millivolt je Beschleunigungseinheit ansteht.
Der Beschleunigungsmesser 10 ist in einem Flugzeug A installiert, um dessen Beschleunigung zu messen. Der Ausgang
ist mit einem elektrischen Analogrechner 12 verbunden, in welchem das vom Beschleunigungsmesser 10 gelieferte Signal
zu einer Integrationsschaltung IJ gelangt, an deren Ausgang
14 zu jedem Zeitpunkt ein von der Beschleunigung abgeleitetes
Geschwindigkeitssignal ansteht. Der Ausgang 14 ist mit einer weiteren Integrationsschaltung 15 verbunden, an
deren Ausgang 16 zu jedem Zeitpunkt ein Signal ansteht, welches in Abhängigkeit von der Beschleunigung jeweils der vom
Flugzeug zurückgelegten Wegstrecke entspricht. An den Ausgang l6 ist ein Funktionsgeber 17 angeschlossen, welcher an
seinem Ausgang 18 jeweils ein Signal abgibt, welches derjenigen Geschwindigkeit entspricht, die das Flugzeug bei einem
charakteristischen Start nach einer bestimmten Wegstrecke erreicht.
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205151 G
Das am Punktionsgeberausgang 18 anstehende Signal versinnbildlicht
die "Start-Grundvorschrift". Diese Vorschrift, welche von konstanten Paktoren wie z.B. Maschinenverhalten
und Plugzeugaerodynamik abhängig ist, wird ex- . perimentell dadurch bestimmt, daß man einen charakteristischen
Startvorgang bei voller Motorleistung mit Normallast und unter so nahe wie möglich normalen Atmosphärenbedingungen
ausführt. Durch Berechnung werden dann noch geringfügige Einstellungen vorgenommen, um die genannte GrundVorschrift
einem "Normaltag" entsprechend festzulegen. Der Funktionsgeber 17 ist so konstruiert, daß er an seinem Ausgang 18
ein dieser Start-Grundvorschrift entsprechendes Signal liefert.
Fig. 2 zeigt in Form einer Kurve das am Funktionsgeberausgang
18 abgegebene Start-Grundvorschriftsslgnal vom Beginn
des Start-Rollvorgangs bei SO bis zu einer zurückgelegten Wegstrecke Sl, bei welcher das Flugzeug eine Geschwindigkeit Vl
erreicht hat, die zur Ausführung eines sicheren Starts erfor- i derlich ist. Wenn die Geschwindigkeit Vl nach der Wegstrecke Sl
nicht erreicht wird, so muß der Start abgebrochen werden. Die Wegstrecke Sl ist so festgelegt, daß auf der betreffenden
Rollbahn das Flugzeug noch sicher zum Halten gebracht werden kann, wenn der Start abgebrochen werden muß.
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Der Punktionsgeber 17 weist eine Vielzahl von Verstärkern 19 bis 22 mit progressiv höheren Schwellenspannungen auf,
so daß diese Verstärker, während das am Ausgang 16 anstehende
Wegstreckensignal von dem Wert Null bei Sl ansteigt, aufeinanderfolgend zur Wirkung kommen. Diese Verstärker I9 sind hinsichtlich
ihrer Verstärkungen so eingestellt, daß sie an ihren Ausgängen 23 aufeinanderfolgende Teile des am Ausgang 18 abgegebenen
Start-Grundvorschriftssignals liefern. Die Ausgänge 23 sind an eine Maximalwertdurchlaßschaltung 24 angeschlossen,
welche jeweils nur das Signal mit der größten Amplitude hindurchläßt, so daß am Ausgang l8 dieser Maximalwertdurchlaßschaltung
2h das richtige Start-Grundvorschriftssignal ansteht. Die Verstärkungen der Verstärker I9 bis 22 sind
linear und im folgenden wird angenommen, daß das am Ausgang 18 abgegebene Start-GrundVorschriftssignal einer Folge von
Linearfunktionen entspricht.
Die mittlere Steilheit des am Ausgang l8 abgegebenen Signals verändert sich mit bestimmten Umgebungsparametern,
z.B. der Länge der betreffenden Rollbahn. Für längere Rollbahnen kann demzufolge auch die zur Erreichung der
Geschwindigkeit Vl ausgenutzte Wegstrecke verlängert werden. Angenommen, daß wieder mit voller Motorleistung gestartet
wird, so kann bei einer entsprechend längeren Rollbahn mit einem größeren Gewicht, jedoch einer geringeren Beschleunigung
gestartet werden. Grundsätzlich ist die mittlere
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Steilheit des am Ausgang l8 anstehenden Signals eine Funktion der Beschleunigung, welche zur Ausführung eines
bestimmten Startvorgangs erforderlich ist.
Es hat sich gezeigt, daß die mittlere Steilheit des am Ausgang 18 anstehenden Signals zumindest mit sehr
guter Näherung stets durch die Beschleunigung bestimmt wird, welche zu Beginn des Start-Rollvorgangs erforderlich
ist. Diese Anfangsbeschleunigung kann entweder jeweils errechnet oder Diagrammen entnommen werden.
Um die Steilheit des am Ausgang 18 anstehenden Signals der jeweils erforderlichen Anfangsbeschleunigung
entsprechend ändern zu können, ist dieses Signal an einen Verstärker 25 angelegt, dessen Verstärkung mittels eines
Potentiometers 26 einstellbar ist. Das am Ausgang 27 dieses Verstärkers 25 auftretende Signal ist demzufolge
proportional zu dem am Ausgang 18 auftretenden Start-Grund Vorschriftssignal, jedoch hat es eine von der jeweiligen
Einstellung des Potentiometers 26 abhängige Steilheit. Das am Ausgang 27 anstehende Signal kann auch als das
"modifizierte Start-Grund Vorschriftssignal" bezeichnet, werden.
Das Potentiometer 26 ist mittels eines Knopfes 2v
einstellbar, der an einem Anzeigeinstrument 29 ange-
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bracht ist, welch letzteres ein mittels des Knopfes 28 mit Bezug auf eine Skala 31 drehbares Anzeigeelement 3°
aufweist. Das Anzeigeinstrument 29 enthält ein weiteres Anzeigeelement 32, welches zwecks unmittelbarer Anzeige der
Beschleunigung durch das am Ausgang 11 des Beschleunigungsmessers 10 abgegebene Signal mit Bezug auf die Skala Jl
drehbar ist. Mittel zum Antreiben eines Anzeigeelementes, z.B. des Anzeigeelements 32, durch elektrische Signale
sind an sich bekannt, so daß in Pig. I zu diesem Zweck lediglich ein Verstärker 45 dargestellt ist.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß für konstante Maximalgeschwindigkeit
die mittlere Steilheit der genannten Funktion proportional zur zurückgelegten Wegstrecke
und proportional zur Anfangsbeschleunigung ist. Das Einstellen der genannten Steilheit kann demzufolge ohne
weiteres durch Ablesen der Beschleunigung erfolgen.
Der Zweck der Erzeugung des modifizierten Start-Grundvorschriftssignals
am Ausgang 27 ist der, eine Überwachung des Start-RollVorgangs zu ermöglichen, um zu sehen,
ob die tatsächliche Geschwindigkeit der durch das modifizierte Start-GrundVorschriftssignal am Ausgang 27geforderten
Geschwindigkeit entspricht. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge 14 und 27 an eine Vergleicherschaltung
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angeschlossen, an deren Ausgang 34 jeweils ein Signal
auftritt, welches sich je nach Größe der Summe der beiden von den Ausgängen 14 und 27 empfangenen Signale ändert.
Der Ausgang 34 ist über Dioden 37 und 38 mit zwei Lampen 35 und 36 verbunden, wobei die Lampe 35 z.B.
dann aufleuchtet, wenn das am Ausgang 14 abgegebene Signal eine größere Amplitude aufweist als das am Ausgang 27
abgegebene Signal, wodurch angezeigt wird, daß der Start auf normale Weise vervollständigt werden kann. Oder es wird
die Lampe 36 zum Leuchten gebracht, und dadurch angezeigt, daß die tatsächliche Flugzeuggeschwindigkeit unter dem
durch das am Ausgang 27 anstehende Signal bestimmten Sicherheitswert liegt, in welch letzterem Fall der Pilot den
Start abbrechen muß.
Zu Beginn des Rollvorganges sind normalerweise zunächst die Radbremsen des Flugzeugs zu lösen. Dies kann durch
Betätigung eines Schalters 39 erfolgen. Während der ersten Momente des Rollvorganges kann die Anzeige des Beschleunigungsmessers
10 ungenau sein, wenn das Flugzeug nach { dem Lösen der Bremsen stampft. Um zu verhindern, daß die
Lampe 36 unter diesen Umständen aufleuchtet, ist der Ausgang 34 der Vergleicherschaltung 33 über ein UND-Tor
geführt, an welches außerdem der Ausgang 41 einer Verzögerungsschaltung 42 angeschlossen ist, welche durch
Kontakte 43 des Schalters 39 in Tätigkeit gesetzt wird.
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Hierdurch werden bei Betätigung des Schalters 39 die Lampen 35 und 36 so lange von dem sie betätigenden
Signal getrennt, bis die Verzögerungsschaltung 42 ein
entsprechendes Ausgangssignal abgibt. Während der Verzögerungsperiode liefert das Anzeigeelement 32 eine sofortige
Anzeige darüber, ob die tatsächliche Beschleunigung der von dem Anzeigeelement 30 gesetzten Beschleunigung entspricht.
Zuerst kann der Pilot ziemlich unabhängig von der genannten Verzögerung und auch unabhängig von dem
Rechner 12 unmittelbar an dem Anzeigegerät 29 sehen, ob der Start erfolgreich durchgeführt werden kann. Während
des übrigen Teils des Starts zeigen die Lampen 35 und 36
dem Pilot an, ob der einen erfolgreichen Start ermöglichende Zustand andauert.
Die Verwendung der Beschleunigung als den die Steilheit des Start-Grundvorschriftssignals bestimmenden
Parameter ist von besonderem Vorteil, da hieraus unmittelbar das für den Start erforderliche Verhalten des Flugzeuges
hervorgeht. Es ist z.B. nicht sehr vorteilhaft, die Motorleistung als den bestimmenden Parameter zu verwenden, obwohl
die Motorleistung der Beschleunigung proportional ist. Der Grund hierfür ist, daß selbst wenn die Motorleistung
genau gemessen werden kann, was sehr schwer ist, es immer noch möglich ist, daß man nicht den Tatsachen entsprechende
Ergebnisse erhält, da eine bestimmte Motorleistung auch auf-
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gebracht werden kann, ohne daß sich dabei notwendigerweise eine bestimmte Flugzeuggeschwindigkeit ergibt, wie dies
z.B. bei fehlerhaften Bremsen oder bei schmierigen, glatten oder verschmutzten Rollbahnen oder bei anderen den Fortbewegungswiderstand
des betreffenden Flugzeugs bestimmenden Umständen der Fall ist.
In der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß der Start bei voller Motorleistung ausgeführt wird und daß
das modifizierte Start-Grundvorschriftssignal am Ausgang den Vorgang anzeigt, welcher bei voller Motorleistung auszuführen
ist. Wenn demzufolge keine den Startvorgang beschränkenden Umstände vaAiegen, z.B. bei leichtem Ladegewicht
und/oder bei langen Rollbahnen, so ist die Ausnutzung der vollen Motorleistung unnötig.
Um dies zu berücksichtigen, kann der dem Rechner 12 eingegebene Beschleunigungswert derjenige sein, welcher der
MindestmotorleistAing entspricht, die für einen sicheren Start erforderlich ist. Diese erforderliche Minimalbeschleunigung
kann ebenfalls errechnet oder Diagrammen entnommen werden, jedoch ist selbstverständlich, stets
ein Sicherheitswert mit einzubeziehen. Der Pilot stellt jeweils zunächst die Maschine auf eine bestimmte Leistung
ein, normalerweise durch Einstellen einer bestimmten Ma-
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schinendrehzahl oder eines bestimmten Gesamt-Maschinendruckverhältnisses
im Falle von Strahltriebwerken oder eines bestimmten Drehmoments im Falle von Propellerantrieben,
wonach er zur Aufrechterhaltung der eingestellten Maschinenleistung seine Instrumente tiberwacht. Die erforderliche
Maschinenleistung kann selbstverständlich auch mittels eines Regelsystems automatisch auf dem eingestellten Wert
gehalten werden.
Die visuelle Anzeigeeinrichtung der Lampen 35, j56
kann Mittel zur Anzeige der Schriften "GOH und "STOP"
aufweisen, welch letztere je nach dem zur Anzeige kommen, ob die tatsächliche Plugzeuggeschwindigkeit über oder
unter der aus Sicherheitsgründen erforderlichen Mindestgeschwindigkeit liegt.
Die Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung nach der Erfindung kann einen in den Zeichnungen nicht dargestellten,
bei den Lampen 55 und 36 angeordneten Luftgeschwindigkeitsmesser
aufweisen, so daß beim Erreichen einer der genannten Plugzeuggeschwindigkeit Vl entsprechenden
Luftgeschwindigkeit am Anzeigegerät die Schrift "Vl" erscheint, während die Schriften "GO" und "STOP"
nicht mehr erscheinen können. Der Pilot weiß dann, daß er den Start-Ro11Vorgang beenden und das Plugzeug von der
Rollbahn abheben kann.
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Claims (4)
1. Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung für Flugzeuge,
gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitssignalschaltung (10, 11, 13), welche ein der jeweiligen tatsächlichen
Plugzeuggeschwindigkeit entsprechendes Signal (14) erzeugt, ferner durch eine Wegstreckensignalschaltung (15)* welche
jeweils ein der. vorn Flugzeug zurückgelegten Wegstrecke entsprechendes Signal (bei 16) erzeugt, weiter durch einen
Funktionsgeber (17) zur Ableitung eines zweiten Geschwindigkeitssignals (bei 18) in Form einer bestimmten Funktion des
Wegstreckensignals (bei 16), fernerhin durch Mittel (25, 26) zur Veränderung der mittleren Steilheit der genannten Funktion
zwecks Erzeugung eines modifizierten Funktionssignals (bei 27), und endlich durch eine Vergleicherschaltung (J>~5), welche
das erste Geschwindigkeitssignal (bei 14) und das modifizierte Funktionssignal (bei 27) miteinander vergleicht und ein
entsprechendes Vergleichssignal (bei 32O liefert.
2. Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung nach Anspruch
1, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungsmesser (10), ferner durch ein Beschleunigungsanzeigegerät (29) mit zwei
unabhängig voneinander bewegbaren Anzeigeelementen (32, 30),
z.B. Zeigern, von welchen das eine Anzeigeelement (32) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Beschleunigungs-
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messers betätigt (über 45) wird, während zur Betätigung des betreffenden anderen Anzeigeelements (30) eine Einstellvorrichtung
(28) dient, welche mit den genannten Mitteln (25, 26) zur Veränderung der Steilheit der genannten Punktion
derart verbunden ist, daß diese Funktion durch Betätigung der Einstellvorrichtung veränderbar ist.
3. Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungs-
fc messer (10) vorgesehen ist, an dessen Ausgang (11) ein
Rechner (12) angeschlossen ist, welcher eine die genannte Geschwindigkeitssignalschaltung darstellende Integrationsschaltung (13) zur Erzeugung eines von dem Ausgangssignal
des Beschleunigungsmessers" abgeleiteten Geschwindigkeitssignals (bei 14) aufweist, und welcher eine weitere, die
genannte Wegstreckensignalschaltung darstellende Integrationsschaltung (15) zur Erzeugung des genannten Wegstreckensignals
in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal (bei 14) aufweist, und daß der das Geschwindigkeits-
™ signal liefernde Ausgang (14) der erstgenannten Integrationsschaltung (13) an die Vergleicherschaltung (33) angeschlossen
ist.
4. Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung für Plugzeuge,
gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung aus einem
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fs
Beschleunigungsmesser (10), einer Integrations schaltung (13),
einer weiteren Integrationsschaltung (15)$ einem Funktionsgeber (17) und einer von Hand betätigbaren Vorrichtung (25*
26, 28) zur Veränderung der mittleren Steilheit des Ausgangssignals (bei 18) des Funktionsgebers, ferner durch eine
Vergleieherschaltung (53), an welche sowohl der Ausgang (14)
der erstgenannten Integrationsschaltung (13) als auch der Ausgang (27) der von Hand" betätigbaren Vorrichtung angeschlossen
sind, weiter durch eine an diese Vergleicherschaltung angeschlossene Anzeigevorrichtung (40, 35 bis 38),
die jeweils anzeigt, welches der miteinander verglichenen Signale das Stärkere ist, und endlich durch ein an den Ausgang
(11) des Beschleunigungsmessers angeschlossenes Anzeigegerät (29) mit einer Beschleunigungswerte anzeigenden Skala
(31), wobei die von Hand betätigbare Vorrichtung mit Bezug auf diese Skala einstellbar ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |