DE2348530B2 - Vorrichtung zur automatischen Flugbahnführung - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen FlugbahnführungInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
- G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
- G05D1/0615—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind
- G05D1/0638—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind by combined action on the pitch and on the motors
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Flugbahnführung von Flugzeugen längs einer
Flugbahn über Höhenruder und Triebwerk, mit einem Höhenruderstellglied und einem schubsteuernden
r> Triebwerkstellglied, einem Höhenfühler und einem Fühler für den aerodynamischen Strömungszustand,
einem Flugbahngeber zur Erzeugung einer Höhenführungsgröße, einem Sollwertgeber zur Erzeugung einer
Führungsgröße für den aerodynamischen Strömungszustand, einem ersten Vergleicher zur Erzeugung eines
ersten Regelabweichungssignals nach Maßgabe der Abweichung der von dem Höhenfühler gemessenen
Isthöhe von der Höhenführungsgröße und einem zweiten Vergleicher zur Erzeugung eines zweiten
■r> Regelabweichungssignals nach Maßgabe der Abweichung
des von dem Fühler gemessenen aerodynamischen Strömungszustandes von der durch den Sollwertgeber
gelieferten Führungsgröße, bei welcher das Höhenruderstellglied in Abhängigkeit von wenigstens
w dem ersten Regelabweichungssignal und das Triebwerkstellglied
in Abhängigkeit von wenigstens dem zweiten Regelabweichungssignal steuerbar ist.
Üblicherweise erfolgt die automatische Flugbahnführung von Flugzeugen mittels zweier unabhängig
voneinander arbeitender Einheiten: Ein Geschwindigkeits- oder Anstellwinkelregler regelt die Flugzeuggeschwindigkeit
gegenüber der umgebenden Luft durch Veränderung des Triebwerkschubes und ein Autopilot
führt das Flugzeug über z. B. das Höhenruder längs
bo eines gewünschten Gleitpfades, wobei von einem
Leitstrahlempfänger ein Signal nach Maßgabe der Abweichung von dem gewünschten Gleitpfad entweder
an einem Instrument angezeigt und über den Piloten in ein Lenkkommando umgesetzt wird oder unmittelbar
<r> als Lenkkommando auf den Autopiloten geschaltet ist.
Bei einem bekannten Fluggeschwindigkeitsregler wird der Sollwert der Fluggeschwindigkeit während des
Landeanfluees, wenn die Landeklappen mehr und mehr
ausgefahren werden, in Abhängigkeit von der Ladeklappensiellung
verändert und die Fluggeschwindigkeit dementsprechend bis zur Landegeschwindigkeit vermindert
(DE-OS 18 02 243).
Getrennte Reglereinheiten für Geschwindigkeitsund Flugbahnregelung führen zu Schwierigkeiten
insofern, als die beiden Regelkreise über die Regelstrekke miteinander verkoppelt sind: Eine Regelabweichung
und ein korrigierender Eingriff durch das Höhenruder im Bahnregelkreis führt z. B. zu einer Änderung der
Fluggeschwindigkeit, also zu einer Störung des Geschwindigkeitsregelkreises. Das führt dazu, daß mit
konventionellen Reglern der vorstehend geschilderien Art eine genaue Bahnführung nicht möglich ist, wie sie
insbesondere für STOL-Anflüge längs nichtgeradliniger
Flugbahnen erforderlich ist.
Es ist daher schon ein integrierter Flugregler vorgeschlagen worden, bei welchem ein System von
Zustandsvariablen des Flugzeuges, darunter Anstellwinkelabweichungen, Höhenabweichung, Winkelgeschwindigkeit
um die Nickachse und Längs- und Vertikalbeschleunigung, teils durch direkte Messung und teils
durch Verarbeitung gemessener Größen mittels geeigneter Filter, gebildet wird und über eine Matrixschaltung
alle diese Zustandsvariablen mit geeigneten Faktoren linearkombiniert sowohl auf das Schubstellglied
als auch auf das Höhenruderstellglied geschaltet sind. Die Zustandsvariablen und die Faktoren werden
dabei so gewählt, daß mit tragbarem Aufwand ein gewünschtes Führungs- und Störverhalten optimal
angenähert wird.
Um dabei kleine Regelabweichungen zu erhalten, müssen bei einer reinen Regelung mit geschlossenem
Regelkreis die Aufschaltfaktoren relativ groß gewählt werden. Das ist aber aus Gründen der Schubruhe und
insbesondere bei integral aufgeschalteten Signalen nicht immer wünschenswert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Flugbahnführung der eingangs erwähnten
Art eine genaue Bahnführung bei sicher stabilem Verhalten des Reglers zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das Triebwerkstellglied außerdem von einem aus dem
Flugbahngeber abgeleiteten, von dem kommandierten Flugbahnwinkel abhängigen Steuersignal zur Erzeugung
eines diesem Flugbahnwinkel flugmechanisch zugeordneten Schubs beaufschlagt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsschaltung
zur Aufschaltung beider Regelabweichungssignale mit Übertragungsfunktionen, die zur Erzielung optimalen
Führungsverhaltens ausgelegt sind, sowohl auf das Höhenruderstellglied als auch auf das Triebwerkstellglied.
Die Schaltung kann dabei so aufgebaut sein, daß die Verknüpfungsschaltung außer von den Regelabweichungssignalen
von Wendekreisel- und/oder Beschleunigungsgebersignalen als Eingangssignalen beaufschlagt
ist und Filter zur Erzeugung eines Satzes von Signalen aus den Eingangssignalen enthält, wobei jedes
dieser Signale einer Zustandsvariablen des Systems analog ist und daß die Verknüpfungsschaltung weiterhin
eine Matrixschaltung enthält zur Linearkombination aller Signale des Satzes sowohl an einem auf das
Höhenruderstellglied geschalteten Höhenruderausgang als auch an einem auf das Triebwerkstellglied
geschalteten Triebwerksausgang.
Es wird bei Anwendung der Erfindung der Schub einmal in Abhängigkeit von dem kommandierten
Bahnwinkel gesteuert, wobei vorzugsweise von der für den stationären Flugzustand gültigen Beziehung
s = a
(1)
Gebrauch gemacht werden kann, wobei gilt:
5 = Schub,
C = Flugzeuggewicht,
γ = Bahnwinkel,
Ch = Widerstandsbeiwert,
C\ = Auftriebsbeiwert.
Zu jedem Bahnwinkel γ und aerodynamischen
Strörriiingszustandi —— jgehört ein entsprechender
Schub. Sind nun γ und J —^- j als kommandierte
Sollwerte V^i/
bekannt, so läßt sich aus diesen Werten der erforderliche Schub S»,,//ermitteln.
•S\„» = (i
(2)
Die Regelung in dem geschlossenen Regelkreis hat dann nur noch die Störungen herauszuregeln, so daß die
Aufschaltfaktoren für die Zustandsvariablen bei gleicher Genauigkeit der Bahnführung kleiner gewählt
werden können und somit bessere Stabilität und Schubruhe möglich sind.
Zur Verbesserung der Steuerung kann bei höheren Anforderungen (sehr langsame oder schnelle Flugzeuge)
vorgesehen sein, daß zusätzliche Steuekommandos direkt sowohl auf das Höhenruderstellglied als auch auf
das Triebwerkstellglied aufschaltbar sind und daß jedes Steuersignal eine zeitunabhängige Kombination von
Signalen ist, die aus Höhenführungsgröße und Führungsgröße des aerodynamischen Strömungszustandes
entsprechend der inversen Übertragungsmatrix des Flugzeuges abgeleitet sind.
Weiterhin kann der Flugbahngeber von einem Signal von einem Leitstrahlsender nach Maßgabe des Schrägabstandes
(z. B. Abstand vom Aufsetzpunkt) beaufschlagt und als Rechner einmal zur Bildung der
Höhenführungsgröße und zum anderen des besagten Steuersignals als Funktion dieses Schrägabstandssignals
eingerichtet sein.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Führungsgröße für den aerodynamischen Strömungszustand bei
Annäherung an den Leitstrahlsender bis zu einer vorgegebenen Schrägentfernung oder Flughöhe einen
konstanten Auftriebsbeiwert und im Abfangbereich unterhalb dieser vorgegebenen Schrägentfernung oder
Flughöhe einen Anstieg auf einen erhöhten Auftriebsbeiwert kommandiert.
Es kann so in der Abfangphase mit großem Anstellwinkel geflogen werden, so daß das Flugzeug mit
geringer Landegeschwindigkeit aufsetzen kann, ohne daß andererseits während des übrigen Landeanfluges
die mit dem erhöhten Anstellwinkel verbundene Verschlechterung der Sicherheit und des Regelverhaltens
in Kauf genommen werden muß.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert:
F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei der die Erfindung verwendet wird; ι
Fig. 2 ist ein Diagramm und zeigt den Zusammenhang
zwischen Bahnwinkel und Schub im stationären Zustand;
Fig. 3 ist ein Diagramm und zeigt übereinander in Abhängigkeit von der Schrägentfernung R den Bahn- in
verlauf, den zugehörigen Bahnwinkelverlauf und den Schubverlauf;
F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform des Flugbahngebers mit einem Funktionsgeber zur Erzeugung eines
bahnwinkelabhängigen Steuersignals für das Triebwerk ι > als Funktion der Schrägentfernung;
Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Funktionsgebers bei der Ausführung von F i g. 4;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des Regelsystems in seiner allgemeinsten Form bestehend aus Regelung und :n
Steuerung;
Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit des den aerodynamischen Strömungszustand charakterisierenden Verhältnisses
cwIca von c.i;
F i g. 8 zeigt den Verlauf des kommandierten Anstell- r> winkeis oder Auftriebsbeiwertes in Abhängigkeit von
der Schrägentfernung;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung und zeigt die Aufschaltung der Bahnwinkel- und Auftriebsbeiwertsignale
auf Triebwerk und Höhenruder: m
Fig. 10 zeigt eine technische Realisierung des Blockdiagramms von F i g. 9;
Fig. 11 zeigt eine Ausführung eines Sollwertgebers
für den Auftriebsbeiwert;
Fig. 12 zeigt den mit der Anordnung von Fig. 11 r>
erhaltenen Verlauf von Ca s„ii:
Fig. 13 zeigt eine andere Ausführung eines Sollwertgebers
für den Auftriebsbeiwert und
Fig. 14 zeigt den mit der Anordnung von Fig. 13
erhaltenen Verlauf von c.i *..* -»o
In F i g. I wird von einem Flugbahngeber IO eine
Höhenführungsgröße hwu in Abhängigkeit vom Schrägabstand
von einem Leitstrahlsender geliefert. Die Höhenführungsgröße Λ,,,« wird an einem Vergleicher 12
mit einem Höhenistwert h verglichen, der über eine -ti
Logikschaltung 14 je nach Betriebsart und Höhenbereich entweder als barometrische Höhe hh von einem
barometrischen Höhenmesser 16, als vom Leitstrahl abgeleiteter Höhenmeßwert hi von einem Leitstrahlempfänger
18 oder als Radarhöhe hr von einem m
Radarhöhenmesser 20 geliefert wird. Der Vergleicher 12 bildet das Regelabweichungssignal Ah für die Höhe.
Das Regelabweichungssignal h für die Höhe wird von einer Filteranordnung 22 differenziert, proportional und
integriert auf drei Ausgänge 24,26,28 geschaltet j >
Von einem Sollwertgeber 30 wird eine Führungsgröße für den aerodynamischen Strömungszustand, und
zwar bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Führungsgröße ««,// für den Anstellwinkel oc geliefert.
Der Anstellwinkel « wird von einem Anstellwinkelmes- t,o
ser 32 gemessen und in einem Vergleicher 34 zur Bildung des Regelabweichungssignals Δ mit der
Führungsgröße α«,;/verglichen. Das Regelabweichungssignal Δα wird auf eine Filteranordnung 36 geschaltet,
die zwei Ausgangssignale proportional zu Δα. und ti
J Δα. di an Ausgängen 38 bzw. 40 liefert.
Weitere Sensoren sind ein Wendekreisel 42, der die Nickwinkelgeschwindigkeit ω, liefert und Beschleunigungsmesser
44 zur Erzeugung von Signalen nach Maßgabe der Vertikalbeschleunigung ζ und der
Längsbeschleunigung x.
Das Signal ω, von dem Wendekreisel 42 wird auf eine
Filteranordnung 46 geschaltet, die das Signal von drei Ausgängen 48, 50, 52 differenziert als Winkelbeschleunigung,
proportional Und pseudointegriert als Lagewinkel überträgt. An einem vierten Ausgang 53 der
Filteranordnung erscheint ein Signal, das der zweifach differenzierten Nickwinkelgeschwindigkeit ώ, proportional
ist. Die Nickwinkelbeschleunigung ώ, ist näherungsweise proportional dem tatsächlichen Höhenruderausschlag,
und die Höhenruderlaufgeschwindigkeit ή ist proportional ω,. Dieses oiy-Signal am Ausgang
53 bewirkt somit eine Geschwindigkeitsrückführung für die Höhenruderbewegung. Es ist dabei zu beachten, daß
zwar die Bewegung des Höhenruderstellmotors mit üblichen Mitteln bequem meßbar ist, daß aber die
daraus resultierende tatsächliche Höhenruderbewegung damit keineswegs übereinstimmt und direkt praktisch
nicht gemessen werden kann. Die Signale χ und 2'von
den Beschleunigungsmessern werden auf Filteranordnungen 54 bzw. 56 gegeben. Das Signal V wird von der
Filteranordnung einmal pseudointegriert zur Bildung eines Längsgeschwindigkeitssignals und einmal im
wesentlichen proportional aus Ausgängen 58 bzw. 60 übertragen. Das Vertikalbeschleunigungssignal ζ wird
über das Filterglied 56 pseudointegriert und bei 62 mit dem durch Differentiation des Höhenabweichungssignal
am Ausgang 24 erhaltenen Vertikalgeschwindigkeilssignal kombiniert. Auf diese Weise wird an einem
Ausgang 64 über einen weiten Frequenzbereich hinweg ein brauchbares Vertikalgeschwindigkeitssignal gewonnen
(komplementäre Filterung).
Mit 66 ist eine Matrixschaltung bezeichnet, mittels derer die an den verschiedenen Ausgängen der
Filteranordnungen gewonnenen Signale mit Faktoren, die so gewählt sind, daß ein bestmöglicher Kompromiß
aus
Bahnführungsgenauigkeit,
Einhaltung des aerodynamischen Strömungszustandes,
Passagierkomfort und
Schubruhe
Schubruhe
erreicht wird, auf die Stellglieder für Höhenruder 68 und Triebwerk 70 aufgeschaltet werden. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel werden die Ausgänge 38, 40 der Filteranordnung 36, die Ausgänge 58, 60 der
Filteranordnung 54 und 64, 26 und 28 der Filteranordnung 22 sowohl auf das Höhenruder 68 als auch auf das
Triebwerk 70 aufgeschaltet.
Die Ausgänge der Filteranordnung 46 sind hier nur auf das Höhenruder geschaltet.
Der Flugbahngeber 10 liefert eine Höhenführungsgröße hsoii in Abhängigkeit von der Schrägentfernung R
des Flugzeuges von einem Leitstrahlsender. Diese Schrägentfernung R wird von einem Leitstrahlempfänger
in bekannter Weise geliefert, und der Flugbahnrechner enthält Funktionsgeber, welche aus diesem Signal
die Höhenführungsgröße A50//als Funktion von R liefern.
Die von dem Flugbahngeber vorgegebene Flugbahn hsoii(R) '.λππ, wie in Fig.3 oben dargestellt, aus
Geraden- und Parabelstücken zusammengesetzt sein. Bei einer solchen Flugbahn ist der Verlauf des
kommandierten Bahnwinkels γΜη als Funktion der
Schrägentfernung R, wie im mittleren Teil von F i g. 3 dargestellt aus Geradenstücken zusammengesetzt
Im stationären Zustand hängt der für einen Bahnwinkel γ erforderliche Schub 51 nach der oben
angegebenen Beziehung und gemäß Fig. 2 linear vom Bahnwinkel γ ab. Unter diesen Bedingungen müßte also
der Schub S nach der im unteren Teil von Fig. 3 dargestellten Funktion in Abhängigkeit von der
Schrägentfemung R verändert werden, um die im oberen Teil von F i g. 3 dargestellte Bahn zu fliegen.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung gibt der Flugbahngeber 10 außer dem Höhenführungssignal hsuii
ein Schubsteuersignal S{ysoi) z.B. nach der in Fig. 3
dargestellten Funktion von R ab, welches unmittelbar auf das Triebwerkstellglied geschaltet ist und dem
Regelsignal von der Mat.rixschaltung 66 im Punkt 72 überlagert wird.
In ähnlicher Weise gibt der Sollwertgeber 30 z. B. in
Abhängigkeit von der Schrägentfemung R einen Anstellwinkel a5O//bzw. einen kommandierten Auftriebsbeiwert
casoii vor, der in größerem Abstand vom
Leitstrahlsender einen konstanten, für das Führungsverhalten des Flugzeuges günstigen konstanten Wert
besitzt. In der Abfangphase (F i g. 3) wird ein erhöhter Auftriebsbeiwert kommandiert, was eine Landung mit
verminderter Landegeschwindigkeit ermöglicht. Natürlich muß der erhöhte Anstellwinkel noch sicher unter
dem Abreißwinkel liegen. Auch diese Änderung der Führungsgröße kann im Sinne einer Steuerung unmittelbar
auf Höhenruder und Triebwerk aufgeschaltet werden.
Der Flugbahngeber 10 ist in Fig.4 als Blockdiagramm dargestellt.
Ein Leitstrahlempfänger 74 bekannter Bauart empfängt über eine Antenne 76 Signale von einem
Leitstrahlsender, nämlich einmal ein erstes Signal nach Maßgabe des Elevationswinkels γι, unter dem das
Flugzeug vom Leitstrahlsender gesehen wird, ein zweites Signal Ra entsprechend der mit einer DME
gemessenen Schrägentfemung von einem Leitstrahlsender und ein drittes Signal Rl entsprechend der
Landebahnlänge, d.h. dem Abstand des besagten am Ende der Landebahn angeordneten Leitstrahlsenders
vom Aufsetzpunkt. Die Signale Ra und Rl werden zur
Bildung eines mit guter Näherung der Schrägentfemung des Flugzeuges vom Aufsetzpunkt entsprechenden
Signals R subtrahiert.
Ein Multiplizierer 78 bildet das Produkt der Signale y*.
und R, welches der Isthöhe Λ über Grund entspricht: Jh=YlR Diese Anordnung entspricht der Einheit 18 in
F i g. 1. Der so gewonnene Wert Λ/ liegt zusammen mit Signalen A^ und ΛΓνοη dem barometrischen Höhenmesser
16 bzw. dem Radarhöhenmesser 20 an einer Logik 14 an, welche je nach Meßbereich eines der Signale als
Isthöhensignal h ausgibt.
Der Fiugbahngeber 10 enthält einen Funktionsgeber 80, der eine Sollhöhe Λ«,//als Funktion der Schrägentfernung
liefert Dieser Funktionsgeber kann einen Funktionsgeber enthalten, der den Soll-Elevationswinkel
γL so« als Funktion der Schrägentfemung R liefert,
und dieser Soll-Elevationswinkel }>/.«,//kann mittels eines
Multiplizierers mit der Schrägentfemung R multipliziert
werden, um ein Signal proportional Λ»;/zu erzeugen. Ein
Funktionsgeber für den Soll-Elevationswinkel läßt sich besonders einfach aufbauen, da bei einer aus Parabelstücken
zusammengesetzten kommandierten Flugbahn die Funktion yLsoU=f(R) aus Geradenstücken zusammengesetzt
ist Der Ausgang /?«,// des Funktionsgebers
80 wird über eine Ajo/rLogik 82 auf eine Vergleicherstelle
84 gegeben und mit der Isthöhe h verglichen, und es wird das Regelabweichungssignal Ah auf das Beobachtungsfiiter
22 (F i g. 1) gegeben.
Das Schrägentfernungssignal R wird außerdem auf einen zweiten Funktionsgeber 86 gegeben. Dieser
zweite Funktionsgeber 86 liefert den kommandierten Bahnwinkel ys„u als Funktion der Schrägentfemung R.
Da
)\ull
ist, ist bei einer aus Parabelstücken zusammengesetzten kommandierten Flugbahn die Funktion ywii=g(R)
ebenfalls aus Geradenstücken zusammengesetzt, wie in
ij F i g. 3 dargestellt ist und das gleiche gilt für das davon
nach F i g. 2 linear abhängige Schubsteuersignal.
F i g. 5 zeigt einen z. B. zur Darstellung der Funktion in der zweiten Zeile von F i g. 3 geeigneten Funktionsgeber.
Das Schrägentfernungssignal R von dem Leitstrahlempfänger 74 wird über einen (nicht dargestellten)
Vorverstärker verstärkt an ein Einstellpotentiometer 88 angelegt. Der Ausgang des Einstellpotentiometers 88
liegt über einen invertierenden Summierverstärker 90
2) am Eingang eines Summierverstärkers 94. Am Eingang
des Verstärkers 90 liegt weiter der Ausgang eines Potentiometers 92, das an einer konstanten Spannung
liegt. Am Eingang dieses Summierverstärkers 94 liegt über einen als Schalter wirkenden Feldeffekttransiscor
jo 96 einmal die Signalspannung vom Potentiometer 88
und zum anderen eine an einem Potentiometer 98 abgegriffene feste Spannung. Der Ausgang des Summierverstärkers
94 liegt über einen als Schalter wirkenden Feldeffekttransistor 100 und einem Sums';
mierverstärker 102 an einem Ausgang 104 des Funktionsgebers.
Das Signal R vom Vorverstärker liegt über ein Potentiometer 106 an einem invertierenden Verstärker
108. Der Ausgang des Verstärkers 108 liegt über einen Feldeffekttransistor 112 an dem Summierverstärker
102. An einem Potentiometer 114 kann eine feste Spannung eingestellt werden. Das Potentiometer 114
kann über einen Schalter 116 wahlweise an eine positive
oder eine negative Gleichspannung angelegt werden.
Die an dem Potentiometer abgegriffene feste Spannung liegt über den Feldeffekttransistor 112 ebenfalls am
Eingang des Summierverstärkers 102. An einem Potentiometer 118 wird eine Spannung entsprechend
der Schrägentfemung A(F i g. 3) eingestellt, bei welcher
der Übergang von dem Geradenstück 119 zu dem Geradenstück 121 erfolgen soll. An einem weiteren
Potentiometer 120 wird eine Spannung entsprechend der Schrägentfemung R\ eingestellt, bei welcher der
Übergang von dem mit wachsendem R abfallenden Geradenstück 123 zu dem horizontalen Geradenstück
119 erfolgt Das Potentiometer 118 liegt an einem Eingang eines !Comparators 122, an dessen anderem
Eingang das Schrägentfernungssignal R liegt und von welchem über eine Diode 124 der Feldeffekttransistor
96 gesteuert ist, und zwar derart, daß der Feldeffekttransistor
96 für R< Ro sperrt, und für R>Ro leitet Das
Potentiometer 120 liegt am Eingang eines zweiten !Comparators 125, dessen anderer Eingang ebenfalls mit
dem Schrägentfernungssignal R beaufschlagt ist Der Komparator 125 steuert über eine Diode 126 den
Feldeffekttransistor 100 und über eine Diode 128 den Feldeffekttransistor 112, und zwaj derart, daß für
Schrägentfernungen R< R\ (F i g. 3) der Feldeffekttran-
sistor 100 leitet und der Feldeffekttransistor 112 sperrt
und für Schrägentfernungen R> R\ der Feldeffekttransistor 100 sperrt und Feldeffekttransistor 112 leitend
wird.
Die Verstärker und Komparatoren sind mit geeignet beschalteten Operationsverstärkern aufgebaut. Die
Summierverstärker sind dabei so beschaltet, daß sich der Verstärkungsgrad eins ergibt. Der Aufbau und die
Beschattung der einzelnen Verstärkung und der Komparatoren ist übliche Technik und daher hier nicht
im einzelnen beschrieben.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Funktionsgenerators ist folgende:
Die Verstärker 90 und 94 mit dem Potentiometer 88 bestimmen das Geradenstück 119 (Fig.3). Das Potentiometer
98 bestimmt das horizontale Geradenstück 121 und der Verstärker 108 mit den Potentiometern 106 und
114 bestimmen das sich daran anschließende Geradenstück 123. Die Umschaltung von einem Geradenstück
zum nächsten in Abhängigkeit von der Schrägentfernung wird durch die Komparatoren 122, 125 über die
Feldeffekttransistoren 96,100 und 112 bewirkt.
Im einzelnen arbeitet die Schaltung in folgender Weise:
Für R<R0 ist Feldeffekttransistor % gesperrt,
Feldeffekttransistor 100 leitend und Feldeffekttransistor 112 gesperrt. Das Schrägentfernungssignal R wird über
das Potentiometer 88 und die Verstärker 90 und 94 proportional übertragen mit einem an dem Potentiometer
88 einstellbaren Proportionalitätsfaktor, der die Steigung des Geradenstücks 119 in Fig.3 bestimmt.
Durch das Potentiometer 92 wird diesem proportional übertragenen Schrägabstandssignal R eine konstante
Spannung überlagert, die den Wert γο (F i g. 3) bestimmt.
Diese von den Verstärkern 90 und 94 übertragene Summe gelangt über den leitenden Feldeffekttransistor
100 und Verstärker 102 zum Ausgang 104. Die Ausgangsspannung steigt gemäß Gerade 119 an.
Bei R= R0 wird Feldeffekttransistor % leitend. Damit
wird das am Potentiometer 88 abgegriffene Schrägentfernungssignal unter Umgehung des invertierenden
Summierverstärkers 90 unmittelbar auf den Eingang des Summierverstärkers 94 gegeben. Damit heben sich die
an dem Verstärker 94 anliegenden entfernungsabhängigen Signalanteile heraus, so daß die Steigung der
Funktion null wird. Die Höhe des am Ausgang erhaltenen Signals kann in diesem Bereich mittels des
Potentiometers 88 eingestellt werden, wobei diese Einstellung natürlich so gewählt werden muß, daß die
Geradenstücke sich bei Rc wenn der Komparator 122
schaltet, stetig aneinanderschließen.
Bei der Schrägentfernung R= R\, die am Potentiometer
120 eingestellt wird, schaltet der Komparator 125 und sperrt den Feldeffekttransistor 100. Damit wird der
gesamte Kanal mit den Verstärkern 90,94 vom Ausgang abgetrennt. Dafür wird über den leitend werdenden
Feldeffekttransistor 112 der Verstärker 108 angeschaltet, an dem ebenfalls das Schrägentfernungssignal
anliegt Es entsteht wieder ein dem Schrägentfernungssignal R proportionaler Signalanteil am Ausgang 104.
Diesem Signalanteil wird eine feste aber einstellbare Spannung vom Potentiometer 114 überlagert Diese
Spannung muß natürlich so eingestellt werden, daß das Ausgangssignal stetig ist, die Geradenstücke sich also
bei J?i aneinander anschließen.
In ähnlicher Weise kann ein Funktionsgeber für den Elevationswinkel yi_ in dem Funktionsgeber 80 aufgebaut
sein.
Der Flugbahngeber 10 kann auch — oder wahlweise — in anderer Weise aufgebaut sein, wie in Fig.4
ebenfalls dargestellt ist.
Durch einen vom Piloten betätigbaren Sinkgeschwin-) digkeitsgeber 130, z. B. in Form eines Potentiometers,
wird eine gewünschte Sinkgeschwindigkeit ΗΜιι vorgegeben.
Das /!«,//-Signal wird mittels eines Integrators 132
integriert und liegt an der /(„,//-Logik 82 an, über die
wahlweise dieses hsoii-S\gna\ oder der Ausgang des
in Funktionsgebers 86 auf die Vergleicherstelle 84
geschaltet werden kann. Durch die Logik wird erreicht, daß nur eine der beiden Betriebsarten (raumfeste
Bahnkurve oder Sinkgeschwindigkeitsvorgabe) eingeschaltet ist.
ir> Die vom Sinkgeschwindigkeitsgeber 130 vorgegebene
Sinkgeschwindigkeit /ι«,//wird eirierr. Quotientenbildner
134 zugeführt, der außerdem von einem Fartmesser oder Air Data Computer 136 mit der Fluggeschwindigkeit
u beaufschlagt ist. Der Quotientenbildner 134 bildet den kommandierten Flugbahn winkel ysun aus
(4)
Näherungsweise kann der Quotientenbildner 134 durch einen Verstärker mit festem Verstärkungsgrad
ersetzt werden. Dieser Verstärkungsgrad entspricht dem Reziprokwert der mittleren Fluggeschwindigkeit.
Über eine Logik 138 wird dieses Signal oder das Ausgangssignal des Funktionsgebers 86 auf ein Potentiometer
140 geschaltet. Das Potentiometer 140 ist nach Maßgabe des Fluggewichtes G gemäß der oben
angegebenen Beziehung (2) verstellbar, und der Ausgang des Potentiometers 188 ist als Steuersignal auf
das Triebwerk 70 aufgeschaltet und im Punkt 72 dem Schubregelsignal von der Matrixschaltung 66 (Fig. 1)
überlagert.
F i g. 6 zeigt das Regel- und Steuersystem in seiner allgemeinsten Form.
4(i Von den Führungsgrößengebern, die hier durch einen
Block 142 dargestellt sind, werden Führungsgrößen abgegeben, die man durch einen Führungsvektor
darstellen kann.
Das Flugzeug kann durch eine Matrix C (Flugzeug-Übertragungsmatrix) dargestellt werden, die angibt, wie sich die Bewegungsgrößen (h(t) und cA(t)) in Abhängigkeit von Stellgrößen (Höhenruderausschlag η, Schub S) ändern. Faßt man Höhenruderausschlag η und Schub S zu einem Steuervektor u(t) und die Bewegungsgrößen h(t) und cA(t) zu einem Bewegungsgrößenvektor y(t) zusammen, so wird
Das Flugzeug kann durch eine Matrix C (Flugzeug-Übertragungsmatrix) dargestellt werden, die angibt, wie sich die Bewegungsgrößen (h(t) und cA(t)) in Abhängigkeit von Stellgrößen (Höhenruderausschlag η, Schub S) ändern. Faßt man Höhenruderausschlag η und Schub S zu einem Steuervektor u(t) und die Bewegungsgrößen h(t) und cA(t) zu einem Bewegungsgrößenvektor y(t) zusammen, so wird
y = G ■ u .
Man kann G aus den Flugzeugeigenschaften bestimmen.
Zu der Flugzeugübertragungsmatrix G gibt es eine inverse Matrix G-'. Mit Hilfe dieser inversen
Flugzeugübertragungsmatrix G-' ist es möglich, den Steuervektor Usouzu bestimmen, der zur Erzielung eines
gewünschten, dem Fflhrungsvektor yMg entsprechenden
Bewegungsgrößenvektors erforderlich ist:
"«,a = G
Gemäß F i g. 6 wird der FOhrungsvektor ysouOber eine
Matrixschaltung 144, die der inversen Flugzeugübertragungsmatrix
C-1 entspricht, aufgeschaltet, so daß sich
der Steuervektor U50^t) ergibt.
Das Flugzeug, das durch den gestrichelten Block 146 dargestellt ist, ist außerdem Störungen ausgesetzt, die
durch einen Block 148 symbolisiert sind und durch einen Störungsvektor ζ dargestellt werden können. Auf die
Störungen z_ reagiert das Flugzeug 146 mit einer Änderung j« des Bewegungsgrößenvektors, die mit dem
Störungsvektor ζ über eine in F i g. 6 durch Block 150 symbolisierte Störungsübertragungsmatrix Gs1 verknüpft
ist
Regelabweichungssignale die Stabilität der Regelung nicht gefährdet und bei hoher Bahnführungsgenauigkeit
die Schubruhe grcß ist
Der Flugzustand ändert sich relativ langsam und damit erfährt auch die Steuerung nur eine relativ
langsame Änderung. Infolgedessen kann man auch die inverse Flugzeugübertragungsmatrix bei der Auslegung
der Steueranordnung auf den stationären Zustand zurückführen und alle Glieder höherer Ordnung wie
ίο Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung vernachlässigen.
Unter diesen Bedingungen ergibt sich aus den Bewegungsgleichungen des Flugzeuges:
Kräfte parallel zur Flugbahn: <8>
'"· O = S- W + G
(9)
Das Flugzeug 146 zeigt einen Flugzeugbewegungs- größenvektor^t), der sich zusammensetzt aus dem aus
dem Steuervektor u(t) resultierenden Bewegungsgrößenvektor y^t) und der durch die Störung z(t)
hervorgerufenen Änderung ys{t), die in dem Blockdiagramm
von F i g. 6 bei 152 überlagert werden.
Der Führungsvektor ysoy wird bei 154 mit dem
Bewegungsgrößenvektor y(t) verglichen. Die Abweichungen, die durch einen Vektor A dargestellt sind,
werden von einem Beobachter 156, der eine Übertragungsmatrix ß-' hat, in einen Zustandsvektor χ
umgesetzt, welcher etwa die Signale an den Ausgängen 38, 40, 48, 50, 52, 58, 60, 64, 26, 28 von Fig. 1
zusammenfaßt. Dieser Zustandsvektor ijwird über den
Regler 158 (entsprechend etwa Teil 66 von Fig. 1) mit
einer Übertragungsmatrix C in einen Steuervektor ur
des geschlossenen Regelkreises umgesetzt. Die Steuervektoren ο1ο;/ und ü£ werden zu dem resultierenden
Steuervektor^y überlagert.
Durch die Steuerung allein wird der Flugzeugbewegungsgrößenvektor^udem
Führungsvektor ysu;/nachgeführt,
so daß der geschlossene Regelkreis nur die Störungen ζherauszuregeln braucht. Es läßt sich zeigen,
daß dadurch die Übertragungsmatrix Cdes Reglers 158 regeltechnisch wesentlich günstiger gewählt werden
kann, so daß z. B. auch die integrale Aufschaltung der
Kräfte senkrecht | zur Flugbahn: | (10) |
O= G-A | ||
Nickmomente: | (11) | |
O- M„a '+ | M„n + My-S. | |
wobei gilt: | ||
A
S W G CK V |
= Auftrieb = Schub = Luftwiderstand = Gewicht = Anstellwinkel = Höhenruderausschlag |
|
Mol, Μη, M, = flugzeugabhängige Konstanten.
Die Auflösung dieser Gleichungen nach Schub und Höhenruderausschlag liefert
S = G
Ch- = Widerstandsbeiwert und
C.\ = Auftriebsbeiwert
C.\ = Auftriebsbeiwert
entsprechend Gleichung (1) und
C„„ G
C1,,,
Cm,,
(12)
Dabei sind bekanntermaßen (Luftfahrtnorm LN 9300)
Cm11 — Schubmomentenbeiwert
CM,, = Höhenrudermomentenbeiwert
Cmx — Anstellwinkelmomentenbeiwert
und Ca\ ist die Änderung des Auftriebsbeiwertes Ca mit
dem Anstellwinkel öl.
/"
/"
Der Ausdruck——ist bei fester Tragflächengestalt und
C ι
nicht zu großen Mach-Zahlen nur vom Auftriebsbeiwert C.\ der Anstellwinkel λ abhängig nach der in F i g. 7 dargestellten Funktion
nicht zu großen Mach-Zahlen nur vom Auftriebsbeiwert C.\ der Anstellwinkel λ abhängig nach der in F i g. 7 dargestellten Funktion
in oder Anstellwinkels oc ist. Umgekehrt folgt daraus, daß
eine kommandierte Flugbahn
/»„,„ = /ί (Λ)
V) und ein kommandierter aerodynamischer Strömungszustand
wobei Λ die P'lügelstreckung und Cn,,cinc Konstante ist.
Aus Gleichung (1) und Gleichung (12) folgt, daß der
erforderliche Schub und Höhenruderausschlag nur eine
Funktion des Flugbahnwinkels }■ und des O-Wertes
μ) mittels einer entsprechenden Verstellung des Höhenruders
und des Schubs S aufrechterhalten werden kann. Der Steuervektor Umi(t) besteht daher aus wenigstens
zwei Elementen
(14)
Für eine kommandierte Flugbahn ist der Flugbahnwinkel nach Gleichung (3) ebenfalls gegeben. Daher hat die
Steuerung mit offenem Kreis die Form:
iisoll —
oder nach Gleichung (1; und (12) und Gleichung (3):
"soll
(15)
dR
(G)
CjIf1, | Win | f | KlI |
C Mn C-Kr | CkIn | CA Mill | |
Gf | |||
(16)
wobei
r- Cw0 J_
■'
<"2 7 "
^ A soll
ΚΛ
Es ist, wie schon am Anfang erwähnt wurde, vorteilhaft, im Abfangbereich einen erhöhten Auftriebsbeiwert
zu kommandieren. F i g. 8 zeigt eine vorteilhafte Art der Abhängigkeit des kommandierten Auftriebsbeiwertes
Cyi sou vom Schrägabstand R. Der so ebenfalls
variable kommandierte Auftriebsbeiwert cA soil und der
kommandierte-Flugbahnwinkel otSoii werden in der in
F i g. 9 dargestellten Weise als Steuersignale Sson und
ijsow auf den Schub- und den Höhenruderstellmotor
aufgeschaltet.
Fig. 10 zeigt eine technische Realisierung der Aufschaltung von F i g. 9.
In Fig. 10 ist der Ausgang j>so//eines Flugbahngebers
10 (F i g. 1 und 4) über einen Summierwiderstand 160 auf einen Eingang eines Summierverstärkers 162 geschaltet.
Mit 164 ist ein Landeklappen-Sollwertgeber bezeichnet, der einen Landeklappen-Sollwert ηκίοΐι liefert. Der
Sollwertgeber 30 für den Auftriebsbeiwert Hefen ein Signal cAsoii. Das η*.«,//-Signal von dem Landeklappen-Sollwertgeber
ist über einen invertierenden Verstärker 166 mit einem Faktor multipliziert als — civo-Signal auf
den Zählereingang eines Quotientenbildners 168 geschaltet. Am Nennereingang des Quotientenbildners
168 liegt das cA «,//-Signal von dem Sollwertgeber 30.
Der Ausgang des Quotientenbildners 168 ist dann analog
_ C1,,,
modifiziert, so daß ein Steuersignal
vom Schleifer des Potentiometers 140 über einen
Widerstand 176 am Eingang eines Verstärkers 178 liegt, der den Triebwerkstellmotor steuert. Der Eingang des
Verstärkers 178 bildet den Summierpunkt 72 von Fig. 1.
Auf diesen Punkt sind über entsprechend bemessene
jo Widerstände 180, 182, 184, 186, 1«8, 190 und 192 die
Filterausgänge 28,26,64,60,58,40 und 48 geschaltet.
Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 172 liegt über einen Widerstand 194 am Eingang eines Summierverstärkers
196. An dem Eingang 198 des Summierver-
j> stärkers 1% liegt weiterhin der Schleifer 204 des
Potentiometers 140 über einen Widerstand 200. Die Widerstände 194 und 200 sind so bemessen, daß die
Signale
(·■ - mj
vom Punkt 204 und CAson vom Verstärker 172 mit
Faktoren proportional zu
C,
bzw.
Cw«
und liegt über einen Summierwiderstand 170 ebenfalls am Eingang des Summierverstärkers 162. Das cA So//-Signal
des Sollwertgebers 30 ist weiterhin über einen invertierenden Verstärker 172 als - cA .„,//-Signal und
über einen geeignet bemessenen Summierwiderstand 174 ebenfalls auf den Eingang des Summierverstärkers
162 geschaltet. Am Ausgang des Summierverstärkers 162 erscheint daher ein Signal proportional zu
C,<„„
τΑ J
π Λ
Y »,ii
oder, wegen Gleichung (13):
C11
C11
Dieses Signal wird mittels des Potentiometers 140 (vgl. Fig.4) nach Maßgabe des Flugzeuggewichtes C
multipliziert überlagert werden. Der Ausgang des Summierverstärkers 196 steuert den Höhenruder-Stellmotor.
Am Punkt 198 (vgl. auch F i g. 1 und 9) liegen weiter über Widerstände 206,208, 210,212, 214,216,218, 220,
222 und 226 die Filterausgänge 38, 40, 48,50,52,53, 58,
60, 64, 26 und 28 an. Die Widerstände 180 bis 192 und
206 bis 226 bilden die Matrixschaltung 66 von F i g. 1.
Der Sollwertgeber 30 (Fig. 1 und 10) für den Auftriebsbeiwert cA kann in verschiedener Weise
aufgebaut sein.
Eine Möglichkeit ist in Fi g. 11 dargestellt:
Der in der Abfangphase wirksame Radarhöhenmesser 20 (F i g. 1 und 4) liefert ein Signal hR an einem
Komparator 228, durch den ein Schalter 230 umschaltbar ist. In der Praxis ist der Schalter 230 natürlich
ähnlich F i g. 5 elektronisch aufgebaut. Der Komparator 228 vergleicht das Signal vom Radarhöhenmesser 20
mit einem Referenzsignal, das an einem Potentiometer 232 abgegriffen wird und durch das eine einstellbare
Schalthöhe vorgegeben werden kann. Bei der Schalthöhe durch den Schalter 230 erfolgt eine Umschaltung von
einem Geber 234 in Form eines Potentiometers, der ein erstes Signalniveau U\ abgibt, auf einen zweiten Geber
236 in Form eines Potentiometers, der ein zweites Signalniveau Ui abgibt Der Ausgang des Schalters 230
wird zur Glättung des Signalverlaufs über ein Zeitglied 238 geleitet, so daß bei der Umschaltung der in Fi g. 12
gezeigte Zeitverlauf des Ca sott Ausgangssignals entsteht.
Das Potentiometer 234 ist vom Piloten einstellbar. Es entspricht U\ dem c^-Wert im Anflug und Ui dem
Ca-Wert beim Aufsetzen.
Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 13. Der Leitstrahlempfänger
74 (F i g. 4) liefert ein Schrägabstandssignal R. Dieses wird einem Funktionsgeber 242 zur
Bildung des ^«,//-Signals zugeführt Der Funktionsgeber
242 kann nach Fig.5 ausgebildet und zur Erzeugung der in Fig. 14 dargestellten, aus Geraden-
stücken zusammengesetzten Funktion eingestellt sein.
Die Vorteile der einer Regelung überlagerten Steuerung sind:
1. höhere Bahnführungsgenauigkeit,
2. präzisere Einhaltung des aerodynamischen Strömungszustandes,
was kürzere Landebahnlängen und größere Hindernisfreiheit bei gleichem Sicherheitsabstand
ermöglicht
3. verbesserte Schubruhe,
4. schnelleres regeltechnisches Einschwingverhalten und
5. bessere Dämpfung.
Die erfindungsgemäße Steuerung ist auch verwendbar in Verbindung mit konventionellen getrennten
Autopiloten und Schubreglern und ggf. auch bei Handregelung durch den Piloten.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Vorrichtung zur automatischen Flugbahnführung von Flugzeugen längs einer Flugbahn über
Höhenruder und Triebwerk, mit einem Höhenruderstellglied und einem schubsteuernden Triebwerkstellglied,
einem Höhenfühler und einem Fühler für den aerodynamischen Strömungszustand, einem
Flugbahngeber zur Erzeugung einer Höhenführungsgröße, einem Sollwertgeber zur Erzeugung
einer Führungsgröße für den aerodynamischen Strömungszustand, einem ersten Vergleicher zur
Erzeugung eines ersten Regelabweichungssignals nach Maßgabe der Abweichung der von dem H
Höhenfühler gemessenen Isthöhe von der Höhenführungsgröße und einem zweiten Vergleicher zur
Erzeugung eines zweiten Regelabweichungssignals nach Maßgabe der Abweichung des von dem Fühler
gemessenen aerodynamischen Strömungszustandes von der durch den Sollwertgeber gelieferten
Führungsgröße, bei welcher das Höhenruderstellglied in Abhängigkeit von wenigstens dem ersten
Regelabweichungssignal und das Triebwerkstellglied in Abhängigkeit von wenigstens dem zweiten 2r>
Regelabweichungssignal steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerkstellglied
außerdem von einem aus dem Flugbahngeber (10) abgeleiteten, von dem kommandierten Flugbahnwinkel
(ysoil) abhängigen Steuersignal zur Erzeugung in
eines diesem Flugbahnwinkel (γ5Οιϊ) flugmechanisch
zugeordneten Schubs (S50Ii) beaufschlagt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsschaltung zur Aufschaltung
beider Regelabweichungssignale (Aol, Ah) mit Über- ir>
tragungsfunktionen, die zur Erzielung optimalen Führungsverhaltens ausgelegt sind, sowohl auf das
Höhenrudersteilglied als auch auf das Triebwerkstellglied (F ig. 1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung außer von
den Regelabweichungssignalen(Aot,Ah)von Wendekreisel-
und/oder Beschleunigungsgebersignalen (a>y
bzw. x, z) als Eingangssignalen beaufschlagt ist und
Filter (36, 46,54, 56,22) zur Erzeugung eines Satzes
von Signalen aus den Eingangssignalen enthält, wobei jedes dieser Signale einer Zustandsvariablen
des Systems analog ist, und daß die Verknüpfungsschaltung weiterhin eine Matrixschaltung (66)
enthält zur Linearkombination aller Signale des Satzes und daß Ausgangssignale der Matrixschaltung
sowohl an einem auf das Höhenruderstellglied geschalteten Höhenruderausgang (198) als auch an
einem auf das Triebwerkstellglied geschalteten Triebwerkausgang (72) anliegen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Steuerkommandos
direkt sowohl auf das Höhenruderstellglied als auch auf das Triebwerkstellglied aufschaltbar
sind und daß jedes Steuersignal eine Kombination von Signalen ist, die aus Bahnführungsgröße
(hioii) und Führungsgröße des aerodynamischen
Strömungszustandes (ca soil) entsprechend der stationären
inversen Übertragungsmatrix (C"') des Flugzeuges abgeleitet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuervektor (us_o//) mit dem
Führungsvektor (ysoi) durch die nachstehende
Matrix (G,„/;-') miteinander verknüpft sind:
».wll
dfl
(G)
wobei
ist.
Cl πΛ
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem kommandierten Bahnwinkel
entsprechendes yIO/rSignal mit einem vom Anstellwinkel
oder Auftriebsbeiwert Ca abgeleiteten Signal -£j-(cw= Widerstandsbeiwert) kombiniert und das
kombinierte Signal nach Maßgabe des Flugzeuggewichtes zur Erzeugung eines Schubsteuersignals
multiplikativ modifiziert wird, und das besagte
'■'Ma
CAtt
(cMa = Anstellwinkelmonientanbeiwert,
*- Mn
Schubsteuersignal multipliziert mit dem Verhältnis
von Schubmomentenbeiwert (cm„) zu Höhenrudermomentenbeiwert
(cmv) einem dem kommandierten Auftriebsbeiwert {casoii) entsprechenden Signal
multipliziert mit
C\t = Höhenrudermomentanwert und r,„ -■ Verhältnis von AuCtriebswert zu Anstellwinkel)
f ■'■'
additiv zur Bildung eines Höhenrudersteuersignals b->
überlagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch :
(a) einen Flugbahngeber (10) in Form eines Bahnwinkel-Sollwertgebers,
(b) einen Auftriebsbeiwert-Sollwertgeber (30),
(c) einen Landeklappen-Sollwertgeber (164),
(d) einen Quotientenbildner (168) an dessen Zählereingang der Ausgang (ηκ soil) des Landeklappen-Sollwertgebers
(164) über einen invertierenden Verstärker (166) anliegt und dessen Nennereingang
mit dem Ausgang (c* so/;) des Auftriebsbeiwert-SolIwertgebers
(30) verbunden ist,
(e) einen ersten Summierversiärker, an dessen
Eingang über Widerstände (160, 170, 174) der Ausgang des Flugbahngebers (10). der Ausgang
des Quotientenbildners (168) sowie über einen invertierenden Verstärker (172) der Ausgang
des Auftriebsbeiwert-Sollwertgebers (30) anliegen und dessen Ausgang wiederum an einem
nach Maßgabe des Flugzeuggewichtes (G) einstellbaren Potentiometer (140) liegt,
(f) einen zweiten Summierverstärker (178) an dem über einen Widerstand der Potentiometerabgriff
(204) des Potentiometers (140) anliegt und auf dessen Eingang weiterhin Regelsignale
geschaltet sind,
(g) einen dritten Summierverstärker (196), an dem über einen Widerstand (200) der Potentiometerabgriff
(204) und über einen weiteren Widerstand (194) sowie einen invertierenden Verstärker
(172) der Ausgang (caso/;) des Auftriebsbeiwert-Sollwertgebers
(30) anliegt und auf dessen Eingang weiterhin Regelsignale geschaltet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprücne 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugbahngeber
(10) von einem Signal von einem Leitstrahlempfänger (74) nach Maßgabe des Schrägabstande;. (R)
(z. B. Abstandes vom Aufsetzpunkt) beaufschlagt ist und als Rechner einmal zur Bildung der Höhenführungsgröße
(hsoii) und zum anderen des besagten
Steuersignals als Funktionen dieses Schrägabstandssignals (7?,) eingerichtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugbahngeber (10) einen von dem
Schrägentfernungssignal (R) beaufschlagten Funktionsgebers (86) enthält, der als ein dem kommandierten
Bahnwinkel (yJO;/) entsprechendes Signal eine
aus Geradenstücken (F i g. 3) zusammengesetzte Funktion des Schrägabstandes liefert, und daß dieses
Signal auf ein nach Maßgabe des Flugzeuggewichtes (G) einstellbares Potentiometer (140) zur Bildung
eines Schub-Steuersignals geschaltet oder schaltbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugbahngeber (10) einen
vom Piloten einstellbaren Sinkgeschwindigkeitsgeber (130) enthält, der ein Signal proportional einer
kommandierten Sinkgeschwindigkeit (Λ'5Ο//) liefert,
daß das besagte Signal (Hsoi!) einmal über einen
Integrator (132) auf einen Höhensollwertausgang schaltbar ist und zum anderen als Zähler proportional
auf einen Quotientenbildner (134) geschaltet ist, der als Nenner von einem FluggesduvnKligkeitssignal
(u) beaufschlagt ist. und il.iH der
Ausgang (ysoi) des Quotientenbildners auf ein nach
Maßgabe des Flugzeuggewichtes (G) einstellbares Potentiometer (140) zur Bildung eines Schub-Steuersignals
schaltbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsgröße
für den aerodynamischen Strömungszustand beim Anflug einen konstanten Auftriebsbeiwert (ca) und
im Abfangbereich einen Anstieg auf einen erhöhten Auftriebsbeiwert kommandiert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet daß der Sollwertgeber (30) für den aerodynamischen Strömungszustand {cA) einen ersten
und einen zweiten Signalgeber (234, 235) enthält, die auf verschiedene Signalniveaus (Uh U2)
einstellbar sind und von denen über Umschaltmittel (230) jeweils einer über ein Zeitglied (238) auf einen
Führungssignal-Ausgang aufschaltbar ist, und daß die Umschaltmittel (230) von einem Komparator
(228) steuerbar sind, an dem einmal ein Signal (Λ«)
von einem Höhenmesser (20), z. B. einem Radarhöhenmesser, und zum anderen ein an einem Geber
(232) einstellbares Referenzsignal anliegt
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (30) für den
aerodynamischen Strömungszustand (ca) einen Funktionsgeber (242) enthält, von einem Signal (R)
von einem Leitstrahlempfänger (74) nach Maßgabe des Schrägabstandes beaufschlagt ist, der als ein dem
kommandierten Auftriebsbeiwert {casoiI) oder Anstellwinkel
(λ) entsprechendes Signal eine aus Geradenstücken (F i g. 14) zusammengesetzte Funktion
des Schrägabstandes (Abliefert.
Priority Applications (3)
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DE2348530A DE2348530C3 (de) | 1973-09-27 | 1973-09-27 | Vorrichtung zur automatischen Flugbahnführung |
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GB4090274A GB1477656A (en) | 1973-09-27 | 1974-09-19 | Aircraft flight path guidance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2348530A DE2348530C3 (de) | 1973-09-27 | 1973-09-27 | Vorrichtung zur automatischen Flugbahnführung |
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DE2348530B2 true DE2348530B2 (de) | 1981-05-21 |
DE2348530C3 DE2348530C3 (de) | 1982-01-28 |
Family
ID=5893766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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FR (1) | FR2245999B1 (de) |
GB (1) | GB1477656A (de) |
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FR2245999B1 (de) | 1977-10-14 |
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