-
Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker
-
Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steueranordrung für Flugversuche
fernlenkbarer Fluggeräte Die Erfindung beieht sich auf eire Steueranordnung für
Flugver:uche eines ferngelenkten Fluggerätes, welches Stellglieder zur Flugsteuerung,
Flugzustandssensoren, einen Empfänger und eincn Sender zur drahtlosen Signalübertraung
der ensorsignale zu einem Empfänger einer Bodenstation aufweist, in der die Empfangssignale
Flugführungsgeräten zur Erzeugung von Ausgangssignalen zugeführt sind, die von einem
Sender der Bodenstation drahtlos zum Empfänger des Fluggerätes als Stcuersignalc
für die Stellglieder Ubertragen sind.
-
Die Entwicklung und Flugerprobung von Flugkörpern, insbesondere auch
von Flugzeugen, verlangt häufig eine äußerst genaue Ermittlung des Flugverhaltens
bei allen nur möglichen Flugzuständen. Bisher war es stets übleicht das Flugverhalten
mit einem verkleinerten maßstabsgerechten Modell im Windkanal zu untersuchen und
den dabei gewonnenen Erkenntnissen durch Modifikation gegebenenfalls Rechnung zu
tragen. Außerdem wurden die bei
der Flugsimulation im Windkanal
gewonnenen Daten später mit den Flugdaten des tatsächlichen Fluggerätes verglichen
und aus dem Vergleich Erkenntnisse zum Nachoptimieren des Fluggerätes und seiner
Steuerorgane gewonnen.
-
In jüngster Zeit ist jedoch ein anderer Weg zur Entwicklung und Flugerprobung
von Fluggeräten bekannt geworden, und zwar werden anstatt einer Flugsimulation im
Windkanal Flugversuche mit verkleinerten maßstabsgetreuen ferngelenkten Flugmodellen
durchgeführt. Die dabei in bezug auf das Flugverhalten gewinnbaren Daten und die
für die Flugftthrung notwendigen Daten werden mit Hilfe von Sensoren erfaßt und
von einem entsprechend geschalteten Sender drahtlos zu einer Bodenstation betragen.
In der Bodenstation werden die Empfangssignale von einem entsprechenden Empfänger
empfangen und zur Weiterverarbeitung den zugeordneten Geräten zugeleitet.
-
Die Weiterverarbeitungsgeräte der Bodenstation müssen mindestens einer
Signalgeber (Steuerknüppel), einen Flugregier und einen Sender umfassen, w3lchsr
die Ausgangssignale zu einem Empfänger der ferngelenkten Fluggeräte als Steuersignale
für die Stellglieder überträgt.
-
Diese Art der Entwicklung und Flugerprobung von Fluggeräten hat, insbesondere
bei Flugzeugen, den Vorteil, daß die gefährliche Anfangsphase der Flugerprobung
ohne Gefahr für Menschen (Pilot) durchgeführt werden kann. Außerdem können riskante
Flugmannöver, die wichtige Daten und Erkenntnisse über das gesamte Flugverhalten
eines Fluggerätes aussagen, ebenfalls ohne Gefahr für Menschen geflogen werden.
Trotz dieses Vorteils gilt dieses Verfahren noch als unbefriedigend, weil Modifikation
in den Flugführungsgeräten der Bodenstation aufgrund von Erkenntnissen der ausgewerteten
Empfangssignale erst nach erfolgten Flugversuchen durchgeführt werden können und
erneute Flugversuche zur Uberprüfung zur Folge haben.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung
für Flugversuche eines fernlenkbaren Fluggerätes so zu verbessern, daß sich Erkenntnisse
aufgrund ausgewerteter Flugdaten unmittelbar für die Flugführung verwerten lassen.
Gemäß der Erfindung wird dicse Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Bodenstation eine
durch die Empfangsdaten angesteuerte Einrichtung zur unnittelbaren Auswertung der
Empfangssignale vorgesehen ist und daß die Flugführungsgeräte Stellorganc zur Einstellung
von Parametern und Programmen insbesondere zur Optimierung missionsspezifiscller
Flugdaten aufweisen.
-
Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den großen Vorteil, die emplangenen
Flugdaten unmittelbar auswcrten zu können und Erkenntnisse durch Modifikation der
Flugführungsgeräte, insbesondere durch Optimierung von Parametern und Programmen
unmittelbar zu verwerten. Dadurch ist es möglich5 die r'lugerprobung und die frür:r
übliche Simulation in einem Vorgang zu vereinen und aerodynamische, flugmechanische,
regelungs- und steuerungstechnische sowie Missionsspezifisce Untersuchungen glei<'izeitig
und wirklichkeitungetreu rait unbemanntej: Fluggerät durchzuführen. Als Fluggeräte
werden zweckmäßigerweise meßstabsverkleinerte Flugkörper eingesetzt, deren Aufbau
und Ausrüstung auf das für Flugversuche notwendige Maß beschrinkt ist. Das hat den
Vorteilt daß der Aufbau eines solchen FluggerJtes nicht teuer wird, und daß ein
möglicher Absturz keinen großen Verlust darstellt.
-
Es ist zweckmäßig, die Flugführungsgeräte in der Bodenstation aus
Sicherheitsgründen redundant auszubilden und Kontrolleinrichtungen zur Überwachung
vorzusehen. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit eines Flugversuchs vornehmlich während
der kritischen Auslegungsphase und bei Flugversuchen von Flugkörperwaffen wesentlich
erköht. In der Bodenstation kann in vorteilhafter Weise zur Durchführung der Start-
und Landenmannöver eines Flugkörpers eine progammierbare Steuerstufe mit einem in
Notsituationen einschaltbaren Notsteuerprogramm vorgesehe n sein. Hierdurch läßt
sich z.B. bei Störungen eine Zwangslandung des Flugkörpers herbeiführen und Unfälle
verhüten.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Fluggerät 1 während
eine Flugversuchs, in dem zahlreiche Sensoren 2 angeordnet sind.
-
Diesc Sensoren liefern bestimmte Meßdaten, wie Staudruck (Geschwindigkeit),
Flughöhe, Fluglage, Positionen der Stellglieder usw. die in Datenaufbereitungsstufen
3 für eine nachfolgende drahtlose Übertragung ufbereitet und einem Sender 4 zugeführt
werden. Durch eine Sendeantenne 5 werden die Meßdaten anschließend zu einem Empfänger
11 einer Bodenstation 10 übertragen und dort von der zugeordneten Empfangsantenne
12 aufgenommen. Mit einer am Fluggerät 1 angeordneten Empfangsantenne 6 empfängt
dicses Steucrsignale für seine Stellglieder 9 von einem Sender 18 der Bodenstation
10. Die Empfangssignale gelangen von der Empfangsantenne 6 über einen Empfänger
7 zu Datenverarbeitungsstrick 8, welche die einzelnen Stellglieder 9 mit den zugeordneten
Steuersignalen versorgen. Es sei noch vermerkt, daß im Fluggerät 1 alle zur Flugführung
erforderlichen Sensoren 2 und Stel glieder 9 sowie alle l)atenaufbereitungsstufen
3 und Datenvertcilungsstufen 8 der Übersichtlichkeit halber nicht drgestellt wurden.
-
In der Bodenstation 10 werden die von der Antenne 12 aufgetangenen
Empfangssignale an einen Empfänger 11 und weiter an Datenvertcilungsstufen 13 gegeben.
Diese Datenverteilungsstufen 13 leiten die zur Aufwertung bestimmten Daten direkt
Auswerteeinrichtungen 14 zu, welchc z.B. aus Datenanzeigegeräten, Datenschreibgeräten
usw. bestehen. Damit ist eine sofortige Auswertung eler Empfangsdaten möglich. Neben
den zur Auswertung bestimmten Daten wird ein weiterer Teil der Empfangsdaten von
den Datenverteilungsstufen 13, den als Block angedeuteten Flugführungsgeräten 15
zugeführt. Diese Flugführungsgeräte 15 stehen mit der Auswertestufe 14 in einer
gegenseitigen Funktionsverbindung und umfassen z.B. die zur Flugführung erforderlichen
Steuerorgane (Steuerknüppel) und Avionikgeräte, wie z.B. einen Flugregler und einen
Autopilot. Aus Gründen der Ausfallsicherheit können die Geräte der Flugführung auch
redundant ausgebildet sein und durch Überwachungsgeräte überwacht werden. Die einzelnen
Stufen der Flugführungsgeräte 15 enthalten, wie
durch einen Pfeil
16 angedeutet, Stellglieder zur Veränderung von Parametern und Progranmteilen, so
daß Erkenntnissen aufgrund der unmittelbaren Auswertung der Empfangssignale mit
der Auswertestufe 14 sofort Rechnung getragen werden kann. Die Ausgangssignale der
Flugführungsgeräte 15 sind direkt Datenaufbereitungsstufen 17 zugeleitet, die, wie
im weitercn Verlauf noch näher erläutert wird, weitere Signale erhalten und diese
Signale zur Ansteuerung eines Senders 18 aufbereiten. Durch eine Sendeantenne 19
des Senders 18 werden die Ausgangssignale, welche im wesentlichen Steuersignale
für die Stellglieder 9 darstellen, zum Empfänger 7 des Flugkörpers 1 übertragen.
-
Mit einer weiteren, in der Bodenstation 10 angeordneten Programmierbaren
Steuerstufe 19 ist es möglich, bestimmte Mannöver, wie Starten und Landen, getrennt
von den übrigen Flugführungsgeräten zu steuert.
-
Diese Steuerstufe 19 wird über eisen Schalter 20 mit zugeordneter.
-
Daten von den Datenverteilungsstufen 13 versorgt und liefcrt ihre
Ausgangsdaten ebenfalls über einen Schalter 21 den Dat-enaufbereitung.-stufen 17.
Die Steuerstufe 19 die auch getrennt von der Bodenstation 10 mit einem eigewlen
Sendeempfangsgerät betrieben werden kann, enthält auch f.in Notprogram, das bei
Störungen, wie durch einen Schalter angedeutt, einscha?tbar ist. Hierdurch läßt
sich z.B. bei Fehlern in der Steuerung eine Zwangslandung herbeiführen, wodurch
Unfälle verhütet werden können.
-
In der Bodenstation 10 ist ein Speicher 22 vorgesehen, mit dem die
zur Auswertung bestimmten Empfangssignale für eine spätere genauere Auswertung gespeichert
werden können. Der Speicher 22 kann dazu über einen Schalter 23 mit der Auswertestufe
14 und über einen Schalter 24 mit den Flugführungsgeräten 15 in eine entsprechende
Funktionsverbindung gebracht werden. Die Verbindung mit den Flugführungsgeräten
15 ist notwendig, damit bei einer späteren Auswertung festgestellt werden kann,
welcher Paraeterwert in den Flugführungsgeräten für ein bestimmtes Flugverhalten
gilt. Die Art der drahtlosen Datenübertragung zwischen Flugkörper 1 und Bodenstation
10 stellt kein besonderes Problem dar und kann mit Hilfe bekannter Ubertragungsverfahren,
z.B. Pulscodemodulation durchgeführt werden. Ein für diesen Zweck besonders günstiges
tibertragungsverfahren
ist z.B. in der deutschen Patentanmeldung P 26 15 306.0 vorgeschlagen worden.
-
Die erfindungsgemäRe Steueranordnung bietet die Möglichkeit, die Entwicklung
und Flugerprobung von Fluggeräten wesentlich zu erleichte, weil durch die Modifikation
der Flugführungsgeräte während eines Flugversuchs gewonnene Erkenntnisse sofort
nutzbringend verwertet werden können. Dabei ist es zweckmäßig, naßstabsverkleinerte
Fluggeräte einzusetzen, deren Aufbau und Ausrüstung auf das für die Flugversuche
notwendige Maß beschränkt ist. Hierdurch läßt sich insbesondere der sonst zur Flugerprobung
erforderliche Aufwand verringern und kostengünstige Erprobungsergebnisse erzielen.
-
- Patentansprüche