DE2203870C3 - Flugkontrollinstrument - Google Patents

Description

4. Flugkontrollinstrument nach einem der vor- Rollfeld fixiert.

hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Es ist auch bekannt (USA.-Patenteine solche räumliche Anordnung innerhalb der schrift 3 176 265), die Bewegungeines geometrischen Pilotenkanzel, daß die bei Abweichungen der zu Musters in beliebiger Richtung dadurch zu simuliekontrollierenden Größe beobachtbare Bewegung 55 ren. daß man das Bild eines rechtsgängigen Wendeides im Normalfall nicht wahrnehmbaren Teils (5) musters mit demjenigen eines linksgängjgen Wendeides Musters in eine Richtung geht, welche dem musters überlagert und damit ein kariertes Muster Piloten die Richtung einer notwendigen Koarck- erzeugt, welches je nach Richtung und Geschwindigturrtiäßnahme suggeriert. keit der Bewegung der beiden einzelnen Muster

5. Flugkontrollinstrument für Blindflug nach 60 scheinbar in jede beliebige Richtung bewegbar ist.
einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn- Bei allen diesen bekannten Kontrollinstrumenten zeichnet, daß das vom Rechner (18) gelieferte bedeutet eine Bewegung des Musters einen Befehl für Befehlssignal die Antwort auf eine gemessene den Piloten, eine bestimmte Korrekturmaßnahme Kursabweichung des Flugzeuges von einem Funk- durchzuführen. Das heißt die bekannten Anordnun- leitstrahl ist. 65 gen sind so getroffen, daß die im peripheren Ge-

6. Flugkontrollinstrument nach einem der vor- sichtsfeld befindlichen mit den Mustern versehenen hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Elemente immer dann in eine UmI auf bewegung vcr- net, daß sich das optische Muster (5,6) auf der setzt werden, wenn die zu kontrollierende Größe von

ihrem Normalwert abweicht. Die beweglichen EIe- werden kann, wodurch der Pilot erführt, in welcher

mente stehen demgegenüber still, wenn an den PiIo- Richtung er eine bestimmte Korrekturmaßnahme

ten kein Befehl gegeben werden soll, d, h, wenn das durchzuführen hat.

Flugzeug im normalen Flugzustand ist. Dies hat je- Vorzugsweise enthält das Mieter als ständig wahrdoch wesentliche Nachteile. Wenn ein vom Normal- 5 nehmbaren Teil in Bewegungsrichtung des beweglifal! abweichender Umstand eintritt, und über das dien Eiements verlaufende Union, während der bei Kontrollinstrument ein Befehl an den Piloten gege- hohen Umlaufgeschwindigkeiten nicht mehr wahrben werden soll, dann müssen die bis dahin stillste- nehmbare Teile des Musters aus Linien beüteht, die henden beweglichen ESemente erst in Gang gesetzt quer zu dieser Bewegungsrichtung verlaufen, \iich werden, w«s ohne eine gewisse Verzögerung nicht to kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung möglich ist. Ferner wird im Falle einer Sprung des das Kontrollinstrument räumlich so innerhalb der Pi-Kontrollinstruments das bewegliche Element auch lotenkanzel angeordnet sein, daß die bei Abweichung dann in Ruhe bleiben, wenn auf Grund einer mehr der zu kontrollierenden Größe beobachtbare Beweals zulässigen Abweichung der zu kontrollierenden gung des im Normalfall nicht wahrnehmbaren Teils Größe eigentlich ein Korrekturbefehl an den Piloten 15 des Musters in eine Richtung geht, welche dem PiIogegeben werden sollte. Eine solche Störung ist jedoch ten die Richtung einer notwendigen Korrekturmaßnicht erkennbar, vielmehr muß der Pilot infolge der nähme suggeriert. Dies ist zum Beispiel besonders Ruhelage des beweglichen Elements annehmen, das günstig, wenn es sich um ein KontrolHnstnument für Flugzeug befinde sich im normalen Flugzustand. Ein Blindflug handelt, wo das vom Rechner gelieferte solcher Irrtum kann jedoch katastrophale Folgen ha- 20 Befehlssignal die Antwort auf eine gemessene Kursben, abweichung des Flugzeuge, von einem Funkleitstrahl Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ist. Wenn man dann die Arvrdnung mit zwei gegenein durch peripheres Sehen vom Piloten beobachtba- sinnig umlaufenden rotierender. Flächen wählt, kann res Flugkontrollinstrument zu schaffen, welches das Flugkontroliinstrumeni in der Pilotenkanzel so schnell anspricht und dessen Ausfall sofort bemerkt 25 angeordnet werden, daß bei einer erforderlichen werden kann. Bei einem Flugkontrollinstrument der Kurskorrektur nach links das in diesem Fall wahreinsangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe er- nehmbare Muster nach links verläuft, während bei findungsgemäß gelöst durch eine solche Form des einer erforderlichen Kurskorrektur nach rechts das in Musters, daß ein Teil von ihm oberhalb einer kriti- diese Richtung laufende Muster wahrnehmbar wird, sehen Umlaufgeschwindigkeit des beweglichen Eic- 30 Vorzugsweise befindet sich das optische Muster jements nicht mehr wahrnehmbar ist, und durch eine weils auf der Mantelfläche einer drehbaren T romderartige Abhängigkeit der Steuereinrichtung von der mel. Es ist jedoch auch möglich, das optische Muster zu kontrollierenden Größe, daß sie das bewegliche auf einer drehbaren Scheibe anzuordnen.
Element im Normalfall über der kritischen Umlauf- Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsgeschwindigkeit hält und es bei Abweichung der zu 35 beispielen an Hand von Zeichnungen beschrieben, kontrollierenden Größe von einem Sollwert zur Darin zeigt

Sichtbarmachung des besagten Teils des Musters un- F i g. 1 die Anordnung zweier beweglicher EIe-

ter diese Geschwindigkeit verlangsamt. mente eines erfindungsgemäßen Flugkontrollinstru-

Das Prinzip der Erfindung besteht somit darin, im ments,

Normalfall, d. h. wenn kein Eingreifen des Pilots si- 40 F i g. 2 einen Schnitt entlang II-1I der Fig. 1,
gnalisiert werden soll, den vom Kontrollinstrument F i g. 3 das Erscheinungsbild der in F i g. 1 gezeigausgehenden optischen Reiz durch hohe Geschwin- ten Anordnung den Normalfall, d. h. wenn kein Sidigkeit des beweglichen Elements minimal zu halten gnal oder Befehl an den Piloten gegeben werden soll, und diesen Reiz im Falle eines notwendig werdenden Fig. 4 das Erscheinungsbild der in Fig. 1 geEingriffs dadurch zu verstärken, daß das besvegliche 45 zeigten Anordnung, wenn ein Befehl gegeben wird,
Element verlangsamt und somit das vorher nicht F i g. 5 eine andere Anordnung der in F i g. 4 gcwahrnehmbare Muster sichtbar wird. Die Erfindung zeigten Einrichtung,

hat somit gegenüber den weiter oben beschriebenen Fig. 6 ein Gesamtschema eines Flugkontrollin-

bekannten Anordnungen den Vorteil, daß jedes Ver- struments,

sagen des Kontrol'.instruments ebenfalls eine Erhö- 50 F i g. 7 die Anordnung von erfindungsgemäßen hung des optischen Reizes zur Folge hat, wodurch Flugkontrollinstrumenten in einer Flugzeugkanzel,
der Pilot automatisch gewarnt wird. In den F i g. 1 und 2 ist ein Bordinstrument 10 darin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind gestellt, welches zwei Trommeln 1 und 2 aufweist, die als bewegliche Elemente zwei gegensinnig rotierende beispielsweise einen Durchmesser von D 10 cm optisch gemusterte Flächen vorgesehen, deren An- 55 und eine Breite von E 3 ein aufweisen,
trieb über jeweils einen gesonderten Motor erfolgt. Die Trommeln I und 2 sind unabhängig voneinanwobei jeder Motor einen Geschwindigkeitsregler auf- der auf zwei Motoreinrichtungen angeordnet, die weist, der einen ersten Eingang für den Empfang schematisch bei 3 und 4 angedeutc sind, sind weitereines Steuersignals zur Aufrechterhaltung der über hin auf eine gemeinsame Achse x-y zentriert, und sie den kritischen Wert liegenden Umlaufgeschwindig- 60 werden durch die individuellen Motoren (nicht darkeit der betreffenden Fläche hat und einen zweiten gestellt) angetrieben.

Eingang aufweist, dem von einem Rechner ein Be- Auf den zylindrischen Außenflächen der Tromfehlssignal zur Verlangsamung der Umlatifgeschwin- mein 1 und 2 ist eine karierte Konfiguration dunkler digkeit der betreffenden Fläche zuführbar ist. Eine Farbe auf hellem Hintergrund erkennbar, welche beisolche Ausführung hat den Vorteil, daß bei Abwei- 65 spielsweise Linien 5 aufweist, die parallel zu der Rochung der zu kontrollierenden Größe in der einen tationsachse x-y entlang der Erzeugenden des Zylin- oder der anderen Richtung die Umlaufgeschwindig- ders verlaufen und Kreise 6, die zu den Linien 5 keit der einen oder der anderen Fläche verlangsamt senkrecht stehen.

Wknn die Motoren abgeschaltet sind, stellen die Trommeln, die vom Piloten in der Richtung des Pfeils f, gesehen werden, ein kariertes Muster 5, 6 dar, welches sich von dem hellen Hintergrund gemäß der Darstellung in der F i g. I dunkel abhebt.

Weiterhin ist vorgesehen, daß in einem normalen Flugzustand die Trommeln 1 und 2 alle zwei in Drehung versetzt sind, beispielsweise gegenläufig zueinander, und zwar die Trommel 1 in Richtung des Pfeils /., und die Trommel 2 entgegengesetzt, wobei die Geschwindigkeit derart gewählt ist, daß durch die Drehung der Trommeln die Linien 5 für die Retina eines Beobachters durch den stroboskopischcn Effekt unsichtbar werden, während das Netz der Kreise 6, die in senkrecht zu der Rotationsachse x-y verlaufenden Ebenen liegen, wenn sie eine ausreichende Strichstärke oder eine ausreichende Punktmarkierung aufweisen, dem pcriphcrcn Sehen allein zugänglich sind und einen ausgezeichneten Stimulus für das periphere Sehen darstellen, und zwar für normale Flugzustände.

Die Fig. 6 stellt eine Steueranordnung der Einrichtung 10 dar, und zwar auf zwei Motoren 7 und 8. Diese Motoren treiben jeweils einen Zahnkranz 9, bzw. 11, in entgegengesetzter Richtung an. welche mit den Zahnkränzen 12 und 13 auf den kurzen Wellen 3 und 4 im Eingriff stellen.

Die Motoren 7 und 8 werden über zwei Übcrtragungsleilungen 14 und 15 über zwei Spannungswandler 16 und 17 gespeist.

In einer normalen Situation drehen sich die Motoren 7 und 8, wie es oben bereits erläutert wurde, entgegengesetzt zueinander, und ihre Geschwindigkeit ist so dimensioniert, wie sie erforderlich ist, um den beabsichtigten stroboskopischen Effekt zu erreichen, nach welchem der Pilot nur die parallel gezeichneten unbeweglichen kreisförmigen Linien 6 wahrnimmt.

Ein durch das Blickdiagramm 18 dargestellter Rechner vergleicht die vorgegebene Größe mit dem augenblicklichen Wert des Flugparameters, für welchen die Einrichtung 10 eine visuelle Information liefert, welche die auszuführende Handlung betrifft, beispielsweise zur Aufhebung einer Abweichung in bezug auf ein Funkstrahlenbündcl im Laufe der Annäherung auf eine Landeflächc. Der Rechner 18 gibl eventuell zum Verstärker 19 über die Leitung 20 ein Signal der Abweichung zwischen dem vorgegebenen Wert und dem augenblicklichen Wert, was zur Folge hat. daß über die Leitung 21 ein Befehlssignal gegeben wird, welches die Geschwindigkeit des Motors 7 über einen Spannungswandler 16 verlangsamt. Der Motor 7 dreht den Oberflächenteil der Trommel in der Richtung des Pfeils /₄, wobei die Verlangsamung, welche durch das Signal der Abweichung ausgelöst wird, die Wirkung hat, daß die bei der normalen Geschwindigkeit unsichtbaren Linien 5 wieder in Erscheinung treten und dann unter den Augen des Piloten in der Richtung des Pfeils /₄ (s. F i g. 4) vorbeilaufen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche beispielsweise umgekehrt proportional ist zu der Amplitude der erforderlichen auszuführenden Handlung.

Auch wenn die Leitung 22 in den Wandler 17 ein Signal »des Aufbäumens« einführt, wirkt sich die Spannungsveränderung in der Weise aus, daß der Motor 8 verlangsamt wird und folglich die Trommel 2 ebenfalls verlangsamt wird, welche sich in der Richtung des Pfeite /, dreht. Auf Grund dieser Verlangsamung erscheinen die Linien S des karierten Musters wieder und laufen unter den Augen des Piloten in der Richtung des Pfeils /_s mit einer Geschwindigkeit vorbei, welche umgekehrt proportional ist zu der Amplitude, welche für die Bewegung crforderlich ist, um »das Aufbäumen« zu korrigieren.

Wenn die Vorrichtung den Azimut-Winkel des Flugzeuges in bezug auf die Piste überwachen soll, wird vorteilhafterweise die Ausführungsform 110 der Fig. 5 gemäß der Erfindung angewandt. Die Trommcl 101. welche sich bei einem normalen Flug/.ustand in der Richtung des Pfeils /. dreht, hat eine ausrckhcndc Geschwindigkeit, damit die Linien 105 des karierten Musters vom Piloten nicht mehr gesehen werden können, wobei eine progressive Verlangsamung vorgesehen ist, und zwar durch Eingreifen eines Bcfehlsrcchners. welcher den Unterschied zwischen zwei Daten ermittelt, und zwar zwischen dem Azimut der Achse der Piste und dem augenblicklichen Azimut, und zwar derart, daß die Linien 105

ao wieder fortschreitend erscheinen, indem sie in der Richtung des Pfeils f_H laufen, wodurch dem Piloten angezeigt wird, daß er nach rechts kommen muß.

In gleicher Weise zeigt die Trommel 102 bei ihrer Vcrlaiigsamung an. daß er nach links kommen muß.

In (Irr Fig. 7 ist die Bordinstrumcntentafel 23 dargestellt, auf welcher sich die klassischen Instrumente der Flugzeugführung befinden, sowie die Windschutzscheibe 24. Die Anzeigeeinrichtung HO für seitliche Bewegungen und die zwei Anzeigecinrichtungen 10 für Bewegungen in der Höhenausdehnung sind im Bereich des periphcrcn Sehens des Piloten angeordnet. Befehlsrechner wie 18 sind in geeigneter Weise an Verstärker 19 angeschlossen und übertragen gemäß der Erfindung die Signale, welche Aktion auszuführen ist, und zwar durch geeignete Übcrtragitngslcitungcn 25, zu den Instrumenten 10 und 110 des ersten Piloten, wobei unter Umständen eine Verdopplung auf den bei 26 dargestellten Co-Pilotcnpiatz möglich ist.

Unabhängig von den Anzeigen, welche für ihn von dem aufmerksamen Ablesen der Skalen des Instrumenienbrcltcs 23 oder von der Untersuchung von externen natürlichen Bezugspunkten herrühren, ist der Pilot bei erhobenem Kopf der Reflcxwirkung des Stimulus des parafovealen Sehens ausgesetzt, und zwar der Anzeigen 10 und 110, welche die Reaktionswirkung in seitlicher und in Höhenrichtung bet.effcn.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für den Piloten, der nach Instrumenten fliegt, der Vorgang der Reflexaufrtahme Und der Interpretation somit dem Vorgang sehr ähnlich, wie er dem Sichtflug eigen ist.

Es sollen hauptsächlich bei schwacher oder überhaupt nicht vorhandener Sicht folgende Vorgänge erleichtert werden:

Die manuelle Annäherung und Landung, die Überwachung dieser Phasen bei automat!

schcm Flug,

das Rollen (automatisch oder nicht), das Starten und

der Übergang auf Handsteuerung, wenn die Automa tik infolge eines Unfalls oder aus einem andere! Grund abgeschaltet ist.
Die zwei Trommeln können auch getrennt ai

6s zwei verschiedene Achsen montiert sein, und die at Grund des stroboskopischen Effektes vanZ-'v Konf guration kann auf die ebene OberP.äc'ic eim Scheibe gezeichnet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. X 2

   MantelflUche einer drehbaren Trommel (I oder 2)

   Patentansprüche: befindet,

   7. Flugkonlrollinstnment nach einem der An-

   Iv Durch peripheres (parafoveales) Sehen vom sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, «Ja3 sich Piloten beobachtbares Flugkonlrollinstrument, 5 das optische Muster auf einer drehboren Scheibe bestehend aus mindestens einem beweglichen und befindet,
   mit einem optischen Muster versehenen Element,
   einer Antriebsvorrichtung zur Versetzung des beweglichen Elements in eine Umlaufbewegung,

   und einer Steuereinrichtung, welche in Abhängig- io
   keit von der zu kontrollierenden Größe diese

   Umlaufbewegung derart steuert, daß aus der Die Erfindung betrifft ein durch peripheres (parabeobachtbaren Bewegung des Musters auf die zu fovcales) Sehen vom Piloten beobachtbares Flugkonkontrollierende Größe geschlossen werden kann, trollinstrument, bestehend aus mindestens einem bege kennzeich net durch eine solche Form 15 vveglichen und mit einem optischen Muster versehedes Musters (S, 6), daß ein Teil von ihm (S) ober- nen Element, einer Antriebsvorrichtung zur Versethalb einer kritischen Umlaufgeschwindigkeit des zung des beweglichen Elements in eine Umlaufbcwebeweglichen Elements (1 oder 2) nicht wahr- gung, und einer Steuereinrichtung, welche in Abhännehmbar ist, und durch eine derartige Abhängig- gijikc-ii von der zu kontrollierenden Größe diese Um- kcit der Steuereinrichtung (16 bis 19) von der zu 20 laufbewpgung derart steuert, daß aus der beobachtkontrollierenden Größe, ~daß sie das bewegliche baren Bewegung des Musters auf die zu kontrollie-Element im Normalfall über der kritischen Um- rende Größe geschlossen werden kann,
   laufgeschwindigkeit hält und es bei Abweichung Wenn ein Pilot beim Start oder bei der Landung der zu kontrollierenden Größe von einem Soll- eines Flugzeuges seinen Blick in bestimmter Richwert zur Sichtbarmachung des besagten Teils des 25 tung fixiert, so ist es ihm dennoch möglich, Bewe-Muster unter diese Geschwindigkeit verlang- gungen. die in seinem peripheren Gesichtsfeld auftresamt. ten," zu erkennen. Diese Bewegungen werden von
2. 2. Flugkontrollinstrument nach Anspruch 1, demjenigen Teil der Netzhaut des Auges aufgenomdadurch gekennzeichnet, daß als bewegliche E'.lc- men, welche die Zone des scharfen Sehens oder den mente zwei gegensinnig rotierende optisch gemu- 30 gelben Fleck (Fovea) umgibt. Das periphere oder sterte Flächen (1,2) vorgesehen sind, deren An- »parafovcale« Sehen wird bewußt registriert, und trieb über jeweils einen gesonderten Motor (7,8) Versuche haben gezeigt, daß ein Pilot augenblicklich erfolgt, und daß jeder Motor inen Geschwindig- auf jede Unregelmäßigkeit in seinem peripheren Gekeitsregler (16, 17) aufweist, der einen ersten sichtsfeld aufmerksam wird.

   Eingang (14 bzw. IS) für den Empfang eines 35 Diesen Umstand kann man sich zunutze machen.

   Steuersignals zur Aufrechterhaltung der über um einen Piloten während des Fluges eine größtmög-

   dem kritischen Wert liegenden Umlaufgeschv/in- liehe Menge an Informationen über den Flugzustand

   digkeit der betreffenden Fläche hat und einen gleichzeitig zu geben. So ist es aus der USA.-Patent-

   zweiten Eingang (21 bzw. 22) aufweist, dem von schrift 3 085 429 bekannt, als im peripheren Ge-

   einem Rechner (18) ein Befehlssignal zur Ver- 40 sichtsfeld wahrnehmbare Elemente wendelförmig ge-

   langsamung der Umlaufgeschwindigkeit der bs- streifte Zylinder vorzusehen, die bei Drehung um die

   treffenden Fläche zuführbar ist. Längsachse den Eindruck vermitteln, als bewegten
3. 3. Flugkontrollinstrument nach Anspruch i sich die Streifen in Richtung der Zylinderachse fort. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bei richtiger Anordnung dieser Elemente an beiden Muster als ständig wahrnehmbaren Teil in Bcwc- 45 Seiten und oben und unten im peripheren Gesichtsgungsrichtung des beweglichen Elements (1 feld des Piloten können diesem durch Rotation der oder 2) verlaufende Linien (6) aufweist und als Zylinder und durch die hiermit vorgespiegelte Streibei hoher Umlaufgeschwindigkeit nicht mehr fcnbewegung gleichzeitig Informationen über die wahrnehmbaren Teil quer zu dieser Bewegungs- Querlage und die Längsneigung des Flugzeuges verrichtungverlaufende Linien (5) enthält. 50 mittclt werden, während er seinen Blick z. B. auf das