DE2826467A1

DE2826467A1 - Ueberwachte mehrkanal-selbststeueranlage

Info

Publication number: DE2826467A1
Application number: DE19782826467
Authority: DE
Inventors: Michael Paul Dewalt
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1979-01-11
Also published as: US4094481A; DE2826467C2; FR2396348B2; GB1600444A; IT7850052A0; FR2396348A2; IT1174313B; JPS5415299A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

if Dipl.-Ing. Günther Koch

2826467 Dipl--Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 - Telefon (0 89) 24 02 75 - Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16. Juni 1978

Unser Zeichen: 16 272 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation
New York, USA

Überwachte Mehrkanal-Selbststeueranlage

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Patentanwälte Dipl.-lng. Curt Wallach 5* Dipl.-lng. 6üntfc82ß46l7

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16. Juni 1978

Unser Zeichen: 16 272 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation New York, USA

Überwachte Mehrkanal-Selbststeueranlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine überwachte Mehrkanal-Selbststeueranlage für Luftfahrzeuge mit einer oder mehreren Fluglagensteuerflächen, die durch die Selbststeueranlage

gesteuert werden, gemäß dem deutschen Patent

(deutsche Patentanmeldung P 26 11 288.9).

Es ist bekannt, daß Luftfahrtbehörden Sicherheitsvorschriften für die Betriebseigenschaften von Selbststeueranlagen von Luftfahrzeugen festlegen. Beispielsweise muß bezüglich der Luftfahrzeug-Längsneigungsachse bei Auftreten einer Fehlfunktion die Änderung der Vertikalbeschleunigung des Luftfahrzeuges auf Werte begrenzt werden, die typischerweise im Bereich von plus oder minus 1 g beschränkt sind (wobei g die Beschleunigung auf Grund der Erdschwerkraft ist). Üblicherweise wird eine genaue Servomotor-Drehmomentbegrenzung verwendet, um das Servomotor-Drehmoment auf einen derartigen Wert zu begrenzen, daß die maximal zulässige Vertikalbeschleunigung oder der Lastfaktor im am stärksten

kritischen Flugzustand des Luftfahrzeuges nicht überschritten wird. Typischerweise wird die Begrenzung der Servowirksamkeit auf der Grundlage des Hochgeschwindigkeitsflugzustandes des Luftfahrzeuges mit einem hinten liegenden Schwerpunkt festgelegt. Heutige Forderungen sind in manchen Fällen noch schärfer und fordern, daß der maximale Lastfaktor selbst dann nicht überschritten wird, wenn eine zu einem Endanschlag in einer bestimmten Richtung führende fehlerhafte Funktion auftritt, während die Selbststeueranlage oder der Autopilot die Längsneigungslagen-Steuerfläche in ihrer maximalen Endstellung in der entgegengesetzten Richtung hält, wie dies auftretai kann, wenn das Luftfahrzeug falsch ausgetrimmt Ist. Weil die übliche Drehmomentbegrenzung für einen einzigen Flugzustand ausgelegt ist, beeinträchtigt diese bisherige Praxis in schwerwiegender Weise die Betriebseigenschaften bei anderen Flugzuständen. Im allgemeinen werden die Betriebseigenschaften bei den Bedingungen, die eine größere Servowirksamkeit erfordern, als die, die sich auf Grund der Drehmomentbegrenzung ergibt, in schwerwiegender Weise beeinträchtigt. Typischerweise würde sich ein derartiger beeinträchtigter Zustand bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten mit einem vorn liegenden Schwerpunkt ergeben, wie beispielsweise bei Landeanflugbedingungen. Obwohl Manöver mit übermäßigen Lastfaktoren verhindert werden, können die Betriebseigenschaften des Luftfahrzeuges über Teile des Flugverhaltens dieses Luftfahrzeuges in schwerwiegender Weise beeinträchtigt werden.

Die Betriebseigenschaften dieser bekannten Systeme sind daher von Änderungen der Luftfahrzeugkonfiguration, wie z.B. Änderungen der Fluggeschwindigkeit, der Lage des Schwerpunktes, der Klappen-VorflugeIsteilung, der Höhenflossenstellung oder von Änderungen der eine veränderliche Geometrie aufweisenden aerodynamischen Steuerflächen^onfigurationen abhängig. Manche bekannte Systeme verwenden Überwachungsschaltungen, um die Verwendung eines vergrößerten Drehmomentes zu ermöglichen; diese Systeme neigen jedoch zu Störabschal-

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tungen oder Fehlalarmen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung oder Abänderung der Selbststeueranlage gemäß dem deutschen Patent (deutsche Patentanmeldung P 26 11 288.9) dar, das eine Selbststeueranlage mit zwei Servokanälen beschreibt, deren mechanische Ausgänge über einen Differentialmechanismus gekoppelt werden, um eine Steuerfläche einzustellen. Diese bekannte.Selbststeueranlage spricht auf die Befehlsquelle der äußeren Schleife des Luftfahrzeuges durch Verarbeiten der getrennten Befehlssignale durch redundante Weg- und Geschwindigkeitsbegrenzungseinrichtungen ein. Für die Längsneigungsachse steuern getrennte Vertikalbeschleunigungsmesser den Befehlsratengrenzwert jedes Kanals, so daß übermäßige Längs neigungsmanöver auf Grund der Befehlsquelle verhindert werden. Redundante Polaritätsvergleicher sind zum Vergleich der Polarität oder des inkrementaien Lastfaktors mit der Polarität des Ausganges jedes Servokanals sowie zum Einrücken einer Bremse zum Festhalten des Ausganges eines ausgefallenen Servokanals vorgesehen, wenn die Polarität des inkrementaien Lastfaktors die gleiche Richtung wie die Servomotorrichtung aufweist, d.h. mit dieser übereinstimmt, und wenn der inkrementale Lastfaktor einen vorgegebenen Pegel überschreitet.

Ein weiteres Fehlep-Verbindungssystem ist in der US-Patentschrift 3 462 662 beschrieben und bei diesem System ist eine Anzahl von Servokanälen über einen Differentialmechanismus in ähnlicher Weise wie bei der vorliegenden Erfindung gekoppelt, umeine Steuerfläche zu betätigen. Das Überwachungssystem dieses bekannten Systems spricht jedoch auf einen Fehler an, nachdem ein Kanal ausgefallen ist. Das heißt, daß ein Differenz-Schwellwertdetektor in Abhängigkeit von Signalen von den Servogeschwindigkeitsgeneratoren, die einen vorgegebenen Wert überschreiten, der dem oberen, während des Normalbetriebs erwarteten Signalgrenzwert entspricht, einen Satz von Relaiskontakten schließt, die ein Testsignal von einem Testsignal-

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generator an die Mehrfach-Servokanäle anlegen. Wenn sich ein Servoverstärker in einem Sättigungszustand befindet, ändert das seinem jeweiligen Kanal zugeführte Testsignal den Ausgangszustand des diesem zugeordneten Motors nicht. Das einem wirksamen Kanal zugeführte Testsignal wird jedoch dem Servoverstärker zugeführt, der auf dieses Signal anspricht, um die Ausgangsgeschwindigkeit des Servomotors entweder zu vergrößern oder zu verkleinern. Ratenschaltungen stellen die Rate der Änderung oder die finderungsgesehwindigkeit des Ausgangssignals von den Geschwindigkeitsgeneratoren auf Grund der Testsignale fest und ein Schwellwertdetektor, derauf einen vorgegebenen Wert eingestellt ist und mit jeder Ratenschaltung verbunden ist, stellt sicher, daß deren Ausgang kein Stor-Einschwingsignal ist. Die Schwellwertdetektoren werden dann über Größer-Gatter-Einrichtungen miteinander gekoppelt, um Bremseinrichtungen zu betätigen, die den ausgefallenen Kanal festhalten. Das Überwachungskonzept hängt von der Reaktion der Dualkanäle auf ein diesen zugeführtes Testsignal ab, wenn eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Servos festgestellt wird. Daher kann das Bremsen des ausgefallenen Kanals erst dann erfolgen, nachdem der Fehler festgestellt wurde, ein Testsignal angelegt wurde, der ausgefallene Kanal identifiziert wurde und ein Schwellwert überschritten wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine überwachte Mehrkanal-Selbststeueranlage der eingangs .genannten Art zu schaffen, bei der ein Ausfall während der Beschleunigung des jeweils zugeordneten Servomotors derart festgestellt wird, daß irgendein Einzelausfall keine erhebliche Bewegung oder Beschleunigung des Luftfahrzeuges in irgendeinem Flugzustand hervorruft.

Diese Aufgabe wird wausgehend von einer überwachten Mehrkanal-Selbststeueranlage für Luftfahrzeuge mit einer Steuerfläche, die durch öle Selbststeueranlage gesteuert wird, um

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die Fluglage und den Plugweg des Luftfahrzeuges zu steuern, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Selbststeueranlage erste und zweite im wesentlichen identische in geschlossener Schleife arbeitende S teuer kanal e", die auf Fluglagen- und Plugweg-Steuersignale ansprechen und erste und zweite Servomotoren einschließen, die normalerweise im wesentlichen identische Ausgänge zur Steuerung der Steuerfläche liefern, Differentia !einrichtungen mit ersten und zweiten Eingängen, die jeweils auf die Ausgänge der ersten bzw. zweiten Servomotoren ansprechen, und mit einem Ausgang, "der zum Antrieb der Steuerfläche zur Steuerung der Pluglage und das Plugweges des Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von den Steuersignalen angeschlossen ist, und Überwachungseinrichtungen aufweist, die kontinuierlich auf das Verhältnis der Absolutwerte der Beschleunigungen der ersten und zweiten Servomotoren und auf das Verhältnis der Absolutwerte der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Servomotor-Ausgangen sowie auf die Geschwindigkeit jedes der Servomotorausgänge ansprechen, um den Eingang an die Differentialeinrichtungen festzuhalten, der die höchste Beschleunigung aufweist, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Selbststeueranlage wird eine Selbststeueranlage geschaffen, die die Schwierigkeiten und die Langsamkeit der bekannten Selbststeueranlagen beseitigt und bei der sich eine sichere und wirksame Servowirksamkeit über den gesamten Plugbetriebsverlauf des Luftfahrzeuges ergibt, ohne daß eine Servodrehmomentbegrenzung, ein Manöver-Ansprechverhalten des Luftfahrzeuges oder die Anwendung von Testsignalen erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Überwachungstechnik ist für alle Arten von Fehlfunktionen passiv ausfallend, ohne daß die Betriebseigenschaften beeinträchtigt werden und die Selbststeueranlage neigt nicht zu Störwarnungen und Störabschaltungen als Ergebnis der Bremsung oder des Festhaltens des ausgefallenen Servoausganges, der durch die Geschwindigkeits-

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und BeschleunigungsVerhältnisse der Servomotoren in sehr schneller We.ise angezeigt wird, bevor irgendeine wesentliche Steuerflächenauslenkung erfolgen kann. Daher kann der verbleibende Servo die Stabilisierung und Flugwegsteuerung aufrechterhalten und irgendeine Trimmbelastung aushalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Zweikanal-Servosystem vorgesehen, wobei der duale Servomotorausgang dieses Systems in einem mechanischen Summierglied kombiniert wird, wie z.B. in einem Differentialgetriebe, das das Pluglagensteuerelement eines Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von beiden Kanälen zugeführten Befehlssignalen einstellt. Das Zweikanalsystem wird derart überwacht, daß eine Bewegung der Fluglagensteuerfläche, die durch einen Ausfall in einem der Kanäle hervorgerufen wird, im wesentlichen verhindert wird, um unerwünschte Fluglagen- oder Flugweg-Sprünge zu verhindern. Bei einem derartigen System erfordert es das Differentialgetriebe, dem die Eingänge der Servomotoren jedes Kanals zugeführt werden, daß die Servomotor-Geschwindigkeits-ZDrehmoment-Eigenschaften einander innerhalb einer vorgegebenen Grenze folgen und ähnlich sind. Die Überwachungsanordnung der bevorzugten Ausführungsform beruht auf dieser Forderung. Daher wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Fehler angezeigt, wenn das Verhältnis des Absolutwertes der Differenz zwischen den Motorgeschwindigkeiten zum Absolutwert der Geschwindigkeit jedes Motors plus einer kleinen Vorspannung zur Verringerung von Störauslösungen bei niedrigen Servogeschwindigkeiten einen vorgegebenen Wert überschreitet, der von Bauteil- und Herstellungstöleranzen abhängt. Der Ausfall oder eine Fehlfunktion wird weiterhin dadurch abgeschätzt, daß die Verhältnisse der Absolutwerte der Beschleunigung jedes Servomotors bezüglich des anderen festgestellt wird und wenn eines dieser Verhältnisse einen vorgegebenen Wert Überschreitet, der ebenfalls von Bauteil- und Herstellungstoleranzen abhängt (wobei ebenfalls eine kleine Vorspannung vorgesehen wird, um Störauslösungen bei niedrigen

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Beschleunigungen so weit wie möglich zu verringern), so betätigenlogikschaltungen, die auch auf die Geschwindigkeits-Verhältnis-Überwachung ansprechen, die Servomotorbremse des Servos, der die höhere Beschleunigung aufweist, so daß, irgendein Eingang von diesem Servomotor an das Differential und damit irgendeine Bewegung der sich daraus ergebenden Steuerfläche verhindert wird. Pilot-Warnlampen werden dann zum Aufleuchten gebracht, um den Pilot über die Ausfallsituation zu informieren.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. la und Ib zusammen ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der überwachten Mehrkanal-Selbststeueranlage;

Fig. 2 ein Diagramm, das den Zeitverlauf der Geschwindigkeit und Beschleunigung jedes Servomotors der Selbststeueranlage nach einem Endausschlag-Ausfall zeigt.

Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform der Selbststeueranlage wird ein Zweikanal-Servosystem verwendet, bei dem die Ausgänge jedes Kanals über ein Differential miteinander kombiniert werden, um die Pluglagensteuerfläche eines Luftfahrzeugs in Abhängigkeit von den beiden Kanälen zugeführten Befehlssignale einzustellen. Eine Eigenschaft des verwendeten Zweikanal-Servosystems besteht darin, daß eine Bewegung der Pluglagensteuerfläche, die durch einen Ausfall in einem Kanal hervorgerufen würde, durch eine Bewegung des

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anderen Kanals kompensiert wird, so daß das System in sicherer und passiver Weise ausfällt. Derartige Systeme können entweder reversible oder nichtreversible getrennte Servobetätigungseinrichtungen verwenden, deren Ausgänge durch einen Bewegungs-Summiermechanismus kombiniert werden. Die grundlegende Gesamtbetriebsweise eines derartigen Zweikanal-Servosystems ist in der US-Patentschrift 35 504 284 beschrieben.

Die im folgenden beschriebene Ausführungsform stellt eine Verbesserung eines ähnlichen Zweikanal-Servosystems dar, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Wie dies in der US-Patentschrift 3 504 248 sowie der letztgenannten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben ist, wird die Fehlerkompensationseigenschaft . bei derartigen Systemen von Natur aus dadurch erreicht, daß der Differentialgetriebemechanismus dieser Selbststeueranlage als reversibler Punkt in dem System verwendet wird, um die Bewegungen der beiden Servokanäle zu kombinieren und mit der Steuerfläche zu koppeln. Ein mechanisches Differential weist in einem reversiblen Mechanismus die Eigenschaft auf, daß es an ein«seiner Teile das schwächere der beiden Drehmomente zuführt, die an den beiden anderen Elementen zugeführt werden. Wenn beispielsweise zwei Elemente mit gleichen Drehmomenten von zwei Drehmomentquellen, wie z.B. elektrischen Servomotoren angetrieben werden, wird das dritte Element entsprechend der Summe der Drehmomente angetrieben. Wenn jedoch eine der beiden Drehmomentquellen schwächer ist als die andere Drehmomentquelle und das dritte oder Lastdrehmoment, so wird die eine Drehmomentquelle durch die Summe der Drehmomente der ersten Quelle und der Last rückwärts angetrieben. Wie dies in der letztgenannten deutschen Offenlegungsschrift beschrieben ist, wird der Ausfa11-Kompensationseffekt durch die elektrische S er ν ostellungs-Kleinschleifen-Rückführung um jeden Kanal und durch die Verwendung der oben erwähnten Differentialeigeneigenschaften erzielt, um eine Reaktion des einwandfreien Servokanals zu liefern, die die Bewegung

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des ausgefallenen Servokanals aufhebt.

Obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel mit Vorteil auf eine große Vielzahl von Steuerfunktionen anwendbar ist, wird die Erfindung im folgenden anhand der automatischen Steuerung der Längsneigungsachse eines Luftfahrzeuges beschrieben, weil ein Ausfall der Steuerung für diese Achse hinsichtlich der Flugsicherheit am stärksten kritisch ist.

Das in den Figuren la und Ib der Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel des Zweikanal-Servosystems ist ähnlich dem Servosystem, das in der deutschen Offenlegungsschrit't 26 11 288.9 beschrieben ist. Da der Aufbau und die Betriebsweise der grundsätzlichen Stabilisierung und Steuerung dieses Systems ausführlich in dieser Offenlegungsschrift beschrieben ist, werden diese Merkmale hier nur kurz erläutert. Das Zweikanal-Servosystem weist einen ersten Servokanal A und einen zweiten Servokanal B auf. Der A-Servokanal 10 spricht auf ein Befehlssignal A und ein Lagenbezugssignal von einem Vertikalkreisel 22 an, wobei diese Signale am Summierglied 12 summiert werden, die Wegverstärkung durch ein Element Ij5 eingestellt wird, worauf das so gewonnene Signal einem Summiernetzwerk 14 zugeführt wird, an dem ein Kurzzeit-Ratenstabilisierungssignal vom Fluglagen-Ratennetzwerk 2j5 und Servostellungs-Rückführungssignale von dem Wandler 41 hinzuaddiert werden und schließlich wird das resultierende Signal einem Servoverstärker I5 zugeführt, wobei die vorstehend beschriebenen Maßnahmen üblich sind. Der Servoverstärker 15 steuert einen Servomotor 16 an, der über eine Servo-Ausgangswelle 17 einen Eingang eines reversiblen mechanischen Differentials l8 antreibt. Die Bewegung der Servoausgangswelle 17 ist als S. bezeichnet. Ein Tachometergenerator 20 ist mit der Welle _#17 verbunden und mißt die Drehzahl oder Geschwindigkeit 0 des Ausganges des Servomotors 16, wie dies angezeigt ist und das Ausgangesignal dieses Tachometergenerators wird ebenfalls in üblicher Raten-Rück-

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führungsweise dem Summiernetzwerk l4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Tachometergenerators 20 wird weiterhin für Überwachungszwecke verwendet, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die Ausgangswelle YJ des A-Servokanals 10 kann durch eine Bremse 21 festgehalten werden und diese Bremse ist als elektrische Bremse von der Art ausgebildet, die durch eine Feder in die Klemmstellung gebracht wird, wenn die elektrische Betriebsleistung von der Magnetspule der Bremse entfernt wird, so daß sich eine ausfallsichere Bremse ergibt.

Der redundante B-Servokanal 11 ist identisch zum Α-Kanal und schließt Bauteile ein, die im wesentlichen identisch zu den Bauteilen 12 bis YJ und 20 bis 23 des Servokanals 10 sind, wobei diese Bauteile jeweils mit Bezugsziffern 24 bis 29 bzw. J)I bis 34 bezeichnet sind.

Das mechanische Differentialgetriebe 18 summiert algebraisch die Geschwindigkeiten der Servomotoren 16 und 28 und liefert die summierten oder resultierenden Geschwindigkeiten über Leistungsgetriebe 35, eine elektrische Kupplung 36 an eine Seiltrommel 37 zur Betätigung der Höhenruder-Steuerfläche 40 in der gleichen Weise, wie dies in den weiter oben angegebenen Patent- und Offenlegungsschriften beschrieben ist.

Der resultierende Ausgang des Doppelservo von dem Differentialgetriebe 18 ist proportional zur Steuerflächenstellung und wird redundant durch Servostellungs-Meßfühler 41 und 42 (wie z.B. Synehro-Wandler) gemessen, die mit dem Ausgang des Differentialgetriebes 18 über eine geeignete mechanische Zahnradkupplung gekoppelt sind. Der Ausgang jedes der Meßfühler 41 und 42 stellt die algebraische Summe der Bewegungen der beiden Servomotoren 16 und 28 dar, wie dies durch die Beschriftung S _A + £„ in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Signale werden als unabhängige Servostellungs-Rückführungs-

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signale an die Servokanäle 10 und 11 über die jeweiligen Summiernetzwerke 14 und 26 verwendet.

Die wesentliche Eigenschaft des reversiblen mechanischen Differentialgetriebes 18 mit den zwei seinen Eingängen zugeführten Drehmomenten von den Servoausgangswellen 17 und 29 besteht darin, daß das Differentialgetriebe 18 das resultierende Ausgangsdrehmoment ausgleicht, so daß jeder der Servomotoren 16 und 28 nahezu identische Drehmomentwerte an den Eingängen des Differentialgetriebes 18 erzeugen muß. Sollte ein Servomotor versuchen, ein größeres Drehmoment als der andere zu erzeugen, so bewirkt das Differentialgetriebe 18, daß die Servomotoren 16 und 28 mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen. Bei dem System, das in der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 beschrieben ist, führt ein aktiver Ausfall, beispielsweise ein Endausschlag-Fehler in einem der redundanten Elemente des Steuersystems zu einer erheblichen Bewegung der Steuerfläche 40. Dieser Ausgang ist das Ergebnis der Kleinschleifen-Servostellungsrückführung des einwandfreien Kanals von dem zugehörigen Meßfühler 41 oder 42, wodurch die Servobewegung des ausgefallenen Kanals sehr schnell aufgehoben wird, so daß die Servomotoren 16 und 28 in entgegengesetzten Richtungen rotieren. Ein Ausfall in einem der redundanten Elemente des Systems, der dazu führt, daß ein Motor keine Antriebsleistung mehr liefert, ergibt einen richtigen jedoch stark verringerten Servoausgang auf Grund der Betriebsweise des einwandfreien Kanals, der den ausgefallenen Servomotor gegen seine Reaktionslast rückwärts antreibt, die durch Paktoren, wie z.B. Gegen-EMK,· Spaltreibung und Reibung hervorgerufen wird. Daher wird bei dem System nach der genannten Offenlegungsschrift ein Kanalausfall durch die Feststellung einer Luftfahrzeugbewegung kompensiert, die sieh aus dem vorstehenden Vorgang ergibt; es ist also eine Steuerflächenbewegung erforderlich.

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Die vorstehend beschriebenen vorgegebenen Drehmomentausgleichseigenschaften der Dual-Servoanordnung der bekannten Systeme können gleiche und entgegengesetzte Drehungen der Motoren 16 und 28 bei Vorhandensein von normalerweise zu erwartenden Störsignalen auf Grund von Servoverstärker-Unsymmetrien und Unterschieden in den Gradienten und Nullpunkten der Stabilitäts- und PlugwegbefehlsSignaIe der beiden Kanäle hervorrufen. Das Ausmaß der normalerweise erwarteten Unsymmetrie kann eine derartige Größe aufweisen, daß sich eine Ausgangsleistung der Motoren 16 und 28 mit voller Drehzahl in entgegengesetzten Richtungen zueinander ergibt, so daß sich ein vollständiger Verlust der Steuerwirksamkeit des Systems ergibt. Es wird daher eine elektrische Symmetrierung zwischen den beiden Kanälen derart verwendet, daß die Motoren 16 und 28 einander innerhalb von Symmetriegrenzen bezüglich der Drehzahl und Richtungtiachfolgen müssen, so daß sich eine ausreichende Steuerwirksamkeit ergibt. Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 werden die Ausgänge der Tachometergenerator 20 und 31 als Eingänge an redundante Symmetrier- oder Ausgleichs Integratoren 43 und 44 derart angelegt, daß zwei Signale geliefert werden, die das Integral der Differenz zwischen den Signalen o. und £_ß darstellen. Die Ausgänge der Symmetrierintegratoren 43 und 44 liefern jeweils getrennte Symmetriersignale an Symmetrierbegrenzer 45 bzw. 46, deren Ausgänge den Summiernetzwerken 14 bzw. 26 zugeführt werden. Die Polaritäten derdsn Summiernetzwerken 14 und 26 zugeführten Symmetriersignale sind derart bezüglich der Polarität der durch die an den Symmetrierintegratoren 43 und 44 gebildeten Differenz gewählt, daß die Drehzahlen und Drehrichtungen der Motoren 16 und 28 gezwungen sind, einander nachzufolgen, solange die Symmetriersignale innerhalb festgelegter Grenzen liegen, die durch die beiden unabhängigen Begrenzer 45 und 46 bestimmt sind, wobei diese Werte der beiden Begrenzer so eingestellt sind, daß normale Toleranzen in den beiden redundanten Kanälen berücksichtigt werden.

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Die Betriebsweise des so weit beschriebenen Steuersystems entspricht allgemein der Betriebsweise gemäß der deutschen Offenlegungsschrift P 26 11 288 und diese Betriebsweise ist in gewisser Weise ähnlich der Betriebsweise gemäß der US-Patentschrift j5 462 662. Das Überwachungsprinzip der hier beschriebenen Ausführungsform weicht jedoch sehr stark von den bekannten Überwachungsprinzipien ab. Beim Gegenstand der US-Patentschrift 3 462 662 beruht das Überwachungsprinzip auf dem Ansprechverhalten der beiden Kanäle auf einem willkürlichen Testsignal, das nur dann angelegt wird, wenn ein Fehler festgestellt wurde, während bei dem Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 das Überwachungsprinzip auf dem Ansprechverhalten des Luftfahrzeuges selbst bei Ausfall eines Kanals beruht. Bei dem im folgenden beschriebenen Überwachungssystem werden die Verhältnisse der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Servomotoren kontinuierlich berechnet und wenn sie von vorgegebenen Voreinstellwerten abweichen, wird der fehlerhafte Kanal im wesentlichen momentan identifiziert und die Motorbremsen werden eingerückt, so daß keine wesentliche Steuerflächenbewegung und damit keine resultierende Bewegung des Luftfahrzeuges erfolgt. Dies ist während eines Instrumentenlandeanfluges äußerst wichtig, bei dem selbst kleine Abweichungen von dem gewünschten Flugweg kritisch sein können. Bei fast allen Arten von Ausfallzuständen hält die Überwachungseinrichtung unmittelbar den fehlerhaften Kanal fest, so daß der einwandfreie Kanal weiterhin seinen Betrieb fortsetzen kann und das Luftfahrzeug stabilisieren und es auf dem Flugweg halten kann, und zwar während der Periode, die auf die Fehleranzeige an den Piloten und das Ausrücken der Selbststeueranlage durch den Piloten folgt, das durch die Instrumenten-Landeanflugvorschriften gefordert wird.

Das hier beschriebene überwachte Zweikanal-Servosystem schließt eine Meßfühlerschaltung und eine Logikschaltung 50 (Fig. Ib) ein, die momentan einen Ausfallzustand erkennt,

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die entsprechende Bremse 21 oder 32 anlegt und den Piloten alarmiert, so daß er die Selbststeueranlage ausschalten kann und von Hand weiterfliegen kann. Die Logikschaltung 50 weist eine Servomotor-Ausgangsdrehzahl-Verhältnisdetektoreinrichtung 51, eine Servomotor-Ausgangsbeschleunigungs-Verhältnisdetektoreinrichtung 52 und zugehörige logische Verknüpfungsglieder auf, um die Bremse 21 oder 32 zu betätigen und den Piloten über den Fehler oder den Ausfall über Pi lot-Warneinrichtung en 53 zu alarmieren. Die Geschwindigkeitsverhältnis-Detektoreinrichtung 51 weist Absolutwert-Detektorelemente 54 und 55 auf, die mit den Ausgängen der Tachometer 20 bzw. 3I gekoppelt sind, und ein Geschwind igte itsdifferenz-Absolutwertdetektorelement 56 auf, das mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 57 gekoppelt ist, dessen Eingänge mit den Tachometern 20 und ^l mit den in der Zeichnung dargestellten Polaritäten gekoppelt sind. Entsprechend sind die Ausgänge der Absolutwertelemente 54, 55 und 56gleich\i>. , Xi_xA bzw. I L· - ^L · Die Ausgänge der Absolutwertelemente 5^ und 56 sind mit einer Verhältnisdetektorschaltung 60 verbunden während die Ausgänge der Absolutwertelemente 55 und 56 mit einer Verhältnisdetektorschaltung 63 verbunden sind. Verhältnis-VorspannsignaIe 61 und 64 werden weiterhin den Verhältnisdetektoren 60 bzw. 63 zugeführt, wodurch Bauteil- und Herstellungstoleranzen zugelassen und fehlerhafte Abschaltungen bei einen niedrigen Pegel aufweisenden Signalen verhindert werden. Die Vorspannungspegel können in der Größenordnung von 10 % des Vollausschlagwertes der Generatorausgänge sein. Wenndas Verhältnis des Absolutwertes der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der Motoren 16 und 28 zum Absolutwert eines der Motorgeschwindigkeiten einen vorgegebenen Wert überschreitet, so nimmt der Ausgang des Detektors 60 (oder 63) einen hohen Pegel an. Dieser vorgegebene Wert betrug bei einem praktisch ausgeführten Beispiel ungefähr 0,40, d.h. wenn der Absolutwert der Gesehwindigkeitsdifferenz 4o % einer Motorgeschwindigkeit betrug, nahm der Detektor-

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ausgang einen hohen Pegel an. Die einen hohen Pegel aufweisenden Ausgangssignale der Verhältnisdetektoren J>0 und 63 sind mit den Eingängen eines ODER-Gliedes 62 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gliedes 62 ist mit dem S-Anschluß einer üblichen Flipflop-Schaltung 65 verbunden, deren Q-Ausgang mit ODER-Gliedern 66, 67 und 68 verbunden ist, deren Ausgänge mit den Pilot-Warneinrichtungen 53 gekoppelt sind, d.h. die ODER-Glieder 66, 67 und 68 sind mit einem Warnelement 70 für den Kanal A, mit einem Warnelement 7I für den Kanal B bzw. mit einem Warnelement 72 für die Selbststeueranlage in der dargestellten Weise verbunden.

Die Servomotor-Beschleunigungs-Verhältnisdetektoreinrichtungen 52 weisen Ratenbildungselemente 80 und 81 auf, die auf die Ausgänge der Tachometer 20 bzw. Jl ansprechen und Ausgangssignale erzeugen, die der Beschleunigung der jeweiligen Servomotoren 16 und 28 entsprechen. Die Absolutwerte der Ausgänge der Ratenbildungselemente 80 und 81 werden durch Absolutwertdetektoren 82 und 85 geliefert, deren AusgangsSignaIe jedem der beiden Verhältnisdetektoren 84 und 85 zugeführt werden. Damit sind die Ausgänge der Absolutwertdetektoren 82 und 83 gleich jS.j bzw. j 5_β|. Den Verhältnisdetektoren 84 und 85 werden jeweilige Eingangsvorspannsignale 86 bzw. 87 au^den gleichen Gründen wie die oben erwähnten Vorspannungssignale 61 und 64 zugeführt. Der Ausgang des Verhältnisdetektors 84 wird einem Eingang eines UND-Gliedes 90 zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 62 der Geschwindigkeitsdetektoreinrichtung 51 gekoppelt ist. In ähnlicher Weise ist der Ausgang des Verhältnisdetektors 85 mit einem Eingang eines UND-Gliedes 9I verbunden, dessen anderer Eingang in ähnlicher Weise mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 62 gekoppelt ist. Die Ausgänge der UND-Glieder 90 und 91 sind mit den S-Anschlüssen üblicher Flipflop-Schaltungen 92 bzw. 93 verbunden, deren Q-Ausgänge die Bremsen 21 bzw. 32 steuern. Der Q-Ausgang der Flipflop-Schaltung 92 ist mit einem Eingang des ODER-Gliedes 66 und mit einem Ein-

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gang des ODER-Gliedes 68 verbunden und in gleicher Weise ist der Q-Ausgang der Flipflop-Schaltung 93 mit einem Eingang des ODER-Gliedes 67 und einem Eingang des ODER-Gliedes 68 verbunden.

Die Betriebsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels wird zunächst für den Normalbetrieb und dann bei Auftreten von zwei Ausfällen unter typischen Flugbedingungen beschrieben: Ein Endausschlag-Ausfall eines der Kanäle, wenn sich das Luftfahrzeug im ausgetrimmten Zustand befindet und die Selbststeueranlage nicht auf einen Eingangsbefehl anspricht. Ein derartiger Fehler kann sich auf Grund einer Fehlfunktion eines Servoverstärkers ergeben, so daß dieser ein unkontrolliertes maximales Ausgangs signal liefert, eijkann durch einen torkelnden Vertikalkreisel oder durch ein ungesteuertes maximales oder Null-Ausgangssignal von einem Rückführungswandler hervorgerufen werden. Weiterhin kann ein Kanal-Ausfall auf einen Ausgang von 0 auftreten, was beispielsweise durch einen ausgefallenen Servomotor oder -verstärker hervorgerufen werden kann, wobei sich das Luftfahrzeug in einem nicht ausgetrimmten Zustand befindet und das Höhenruder eine Kompensationslast trägt, oder unter Bedingungen, bei denen die Servos auf einen Befehl ansprechen.

Im Normalbetrieb müssen, wie dies in der obengenannten deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 beschrieben ist, die sich im eingeschwungenen Zustand befindenden Drehmomente, d ie den Wellen VJ und 29 des Differentialgetriebes 18 zugeführt werden, gleich und entgegengesetzt sein. Normale Eingangsbefehle an jeden Kanal führen zu im wesentlichen gleichen Geschwindigkeits-/Beschleunigungs-/Drehmoment-Eingangsänderungen an das Differentialgetriebe 18 Über die Differentialausgangsrückführungen von den Wandlern 41 und 42. Diese Geschwindig keits-/Beschleunigungsänderungen werden durch die Tachometer 20 und 351 gemessen und zur Geschwindigkeitsstabilisation der in geschlossener Schleife arbeitenden Kanäle und außerdem

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an die Schaltung 50 zugeführt. Weil die Mptorgeschwindigkeiten

im wesentlichen gleich sind, ist J S. - £„ Null, so daß die Werte der Verhältnisse

im wesentlichen

und

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die durch die Verhältnisdetektoren 60 und 6j> gemessen werden, jeweils niedrig, d.h. entsprechend dem Wert der "Niedriggeschwind igke its" -Vorspannung. Es ist zu erkennen, daß, weil die getrennten Verhältnisse der Absolutwerte der Motorgeschwindigkeitsdifferenz mit den Absolutwerten der Geschwindigkeiten jedes Motors verglichen wird, die Empfindlichkeit der Verhältnisdetektoren sehr hoch ist und in keiner Weise über den gesamten Normalbetriebs-Geschwindigkeitsbereich der Servoschleifen beeinträchtigt ist. Weil weiterhin die Motorbe-

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schleunigungen im wesentlichen gleich sind, sind o. und i V \ IAi

Jig J ebenfalls im wesentlichen gleich und ihre Verhältnisse, die durch die Verhältnisdetektoren 84 und 85 festgestellt werden, sind im wesentlichen 1 oder etwas kleiner auf Grund der "Niedriggeschwindigkeits"-Vorspannungssignale 86, 87 und die Ausgänge der Detektoren 84 und 85 weisen daher einen niedrigen Pegel auf. Daher verfolgen im Normalbetrieb die Verhältnisdetektoren 60, 63 und 84, 85 kontinuierlich die Motorgeschwindigkeiten und Motorbeschleunigungen jedes der Kanäle über den Systembetriebsbereich.

In dem ersten oben erwähnten Fehlerzustand sei angenommen, daß der Servoverstärker I5 so ausgefallen ist, daß sich ein Endausschlag ergibt, d.h. der Verstärker liefert sein volles elektrisches Ausgangssignal an den Motor 16. Der Motor 28 steht still, seine Rückführungsschleife ist im eingesohwungenen erfüllten Zustand. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, müssen im normalen Betrieb mit eingeschwungenem Zustand die Drehmomente, die von den Motoren 16 und 28 auf das Differentialgetriebe 18 ausgeübt werden, gleich und ent-

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gegengesetzt sein. Im folgenden sei auf Fig. 2 bezug genommen, die den Zeitverlauf der Servomotor-Geschwindigkeiten und -beschleunigungen nach einem Endausschlag-Ausfall zeigt. Die gestrichelten Linien zeigen einen Verlauf, wie es beispielsweise bei der Selbststeueranlage nach der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 auftritt, während die voll durchgezogenen Linien den zeitlichen Verlauf bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigen. Bei Auftreten des Endausschlag-Ausfalls beginnt der Motor 16 stark zu beschleunigen und seine Geschwindigkeit stägt in gleicher Weise auf Grund des ungesteuerten hohen EingangesignaIs sehr schnell an, weil die Anfangslast des Getriebes 35 und der "Feder"-Effekt der Steuerfläche 4o sehr niedrig sind. Wie es in der oben erwähnten US-Patentschrift 3 504 248 und der deutschen Offenlegungsschrift 26 11 288 beschrieben ist (und ohne Betrachtung der vorliegenden Erfindung) wird das Drehmoment, das zur Beschleunigung der Welle YJ erforderlich ist, bei Ansteigen der Getriebe- und Steuerflächenbelastung am Servomotor 28 wiedergegeben, so daß dieser beginnt, in entgegengesetzter Richtung zu beschleunigen, d.h. der Motor 16versucht, den Motor 28 auf Grund der ansteigenden mechanischen Last des Getriebes 35 und der Steuerfläche 40 rückwärts zu drehen. Auf Grund der Kopplungsart des Motors 28 wird jedoch jedes Reaktionsdrehmoment der Welle 29 zum Differentialgetriebeausgang und damit zum Rückführungswandler 42 weitergeleitet, der ein Signal an dem Verstärker 27 liefert, das im Sinne einer Vergrößerung der Drehgeschwindigkeit des Motors 28 und der Welle 29 wirkt, d.h. die Welle in einer Richtung beschleunigt, die entgegengesetzt zu der Drehung des Motors 16 des ausgefallenen Kanals ist, was zur Verringerung des Reaktionsdrehmomentes am Differentialausgang dient, wobei der Wert des Reaktionsdrehmomentes sehr klein ist und sich nur auf Grund des Signalgradienten des Tachometers 1 und der Gegen-EMK, der Spaltreibung und der Reibung des Motors 28 ergibt. Daher ergibt sich bei den genannten bekannten Selbststeueranlagen eine erhebliche Bewegung der Steuerflächen.

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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jedoch zu erkennen, daß die relativen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Motorwellen I7 und I9 durch die Generatoren 20 bzw. J)I gemessen und der Meßfühler- und Logikschaltung 50 zugeführt werden. Diese Schaltung stellt einen Ausfall so schnell dar, wie dies an den voll durchgezogenen Kurven nach Fig. 2 zu erkennen ist, daß praktisch keine Bewegung der Steuerfläche 40 und damit des Luftfahrzeuges in der Praxis auftritt. In der Schaltung 50 wird der Absolutwert der Differenz zwischen den Drehzahlen der Motoren 16 und 28 bestimmt und jedem der Verhältnisdetektoren 60 und 61 zugeführt. Es ist zu erkennen, daß sich der Wert dieses Signals oder Ausdruckes wesentlich schneller ändert, als der Wert irgendeines der Einzelsignale. Gleichzeitig wird der Absolutwert der einzelnen Geschwindigkeiten der Motore 16 und 28 ebenfalls bestimmt und den jeweiligen Verhältnisdetektoren 60 und 63 zugeführt. Bei dem hier betrachteten Endausschlag-Aus fallzustand beschleunigt der Motor 16 sehr schnell, so daß seine Geschwindigkeit sehr schnell vergrößert wird. (Fig. 2) Daher ergibt sich selbst vor dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerflächenlast über das Getriebe 35 wirksam wird, um den Motor 28 in wesentlichem Ausmaß rückwärts anzutreiben, eine erhebliche Differenz der relativen Geschwindigkeiten der Motore 16 und 28. Weil der momentane Wert der Geschwindigkeit des Motors 28 verglichen mit der Geschwindigkeit des Motors 16 sehr niedrig ist, steigt das Verhältnis dieses Wertes zur Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Motoren sehr schnell an. Das Verhältnis erreicht den vorgegebenen Grenzwert sehr schnell und der Ausgang des Detektors 63 nimmt einen hohen Pegel an, so daß ein Logiksignal an die UND-Glieder 90, PA geliefert wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung waren die Grenzwerte der Detektoren 60, 63 so eingestellt, daß ihre Ausgangssignale einen hohen Pegel annahmen, wenn die Differenz zwischen den Absolutwerten der Motorgeschwindigkeiten 40 % des niedrigsten Absolutwertes eines der Motore l6 und 28 erreichte und in Endausschlag-Fallen wurde dieser Grenzwert

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in 10 bis j50 Millisekunden erreicht, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Vor der Beendigung des gerade beschriebenen Vorganges wurden die Absolutwerte der Beschleunigungen der Motore 16 und 28 bereits gewonnen und in den Verhältnisdetektoren 84 und 85 verglichen. Bei den oben erwähnten Eigenschaften der Dual-Servo-/Differential-Kombination ist der Motor mit der höchsten Beschleunigung der Motor des ausgefallenen Kanals und muß festgehalten und gebremst werden. Weil der Absolutwert der Beschleunigung des Motors l6 wesentlich größer als der Absolutwert der Beschleunigung des Motors 28 ist (der letztere wurde noch nicht in wesentlicher Weise durch den Motor 16 beeinflußt) nimmt der Ausgang des Verhältnisdetektors 84 einen hohen Pegel an, während der Ausgangspegel des Detektors 85 niedrig bleibt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Beschleunigungsdetektor-Verhältnisgrenzwerte so eingestellt, daß ihre Ausgänge einen hohen Pegel annahmen, wenn die Verhältnisse 1,4 überschritten, d.h. wenn die Beschleunigung eines Motors die Beschleunigung des anderen um 40 $ überstieg. Weil die Schaltbedingungen für das UND-Glied 90 dann erfüllt sind, nimmt der Q-Ausgang der Flipflop-Schaltung 92 einen hohen Pegel an, wodurch die Pilot-Warnlampen betätigt werden, während der Q-Ausgang einen niedrigen Pegel annimmt, so daß die Bremse 21 abgeschaltet wird und die Welle 17 abbremst und festhält. Die festgehaltene Welle 17 bildet nun eine Last für den zugehörigen Differentialeingang, so daß der Servomotor 28 weiterhin das Höhenruder (d.h. die Steuerfläche 40) in Abhängigkeit von Eingangsbefehlen an seinem Verstärker 27 steuern kann, so daß eine vollständige automatische Steuerung des Luftfahrzeuges während der Zeit ermöglicht wird, die der Pilot benötigt, umdas Selbststeuersystem abzuschalten und den Flug manuell weiterzuführen.

Im folgenden soll nunmehr der zweite der oben erwähnten Ausfallzustände betrachtet werden, bei d em ein Kanal so ausfällt, daß das Ausgangssignal im wesentlichen momentan auf 0 abfällt,

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während beide Motore 16 und 28 gleiche Drehmomente an das Differentialgetriebe 18 liefern, um das vollständig außer Trimmung befindliche Luftfahrzeug in einer Bezugsfluglage zu halten. Es sei wiederum angenommen, daß der Kanal A derart ausfällt, daß der Servomotor 16 nicht angesteuert ist. Weil vorher beide Motore 16 und 28 gleiche Drehmomente liefern, um dem aerodynamischen Druck auf der Steuerfläche 40 vor dem Ausfall zu widerstehen, waren die Differentialdrehmomente ausgeglichen. Wenn jedoch nunmehr der Motor 16 seinen Drehmomentbeitrag nicht mehr liefert, jedoch der Motor 28 weiter sein Drehmoment liefert, ist das Differentialgetriebe 18 nicht mehr ausgeglichen und das Steuerflächen-Lastdrehmoment, das durch das Untersetzungsgetriebe 55 zurückgeführt wird, bewirkt eine sehr schnelle Beschleunigung der Motorwelle und d es Motors 16 mit einem entsprechenden Gesehwind igkeitsanstieg. Weil die Beschleunigung des Motors 28 und der Welle 29 im wesentlichen gleich 0 ist (die geschlossene Schleife des Kanals B hatte wiederum noch nicht genügend Zeit, um zu reagieren) vergrößert sich das Verhältnis des Absolutwertes der Beschleunigung der Welle 17 bezüglich der Welle 29 sehr schnell, so daß sich ein hoher Pegel am Ausgang des Verhältnisdetektors 84 ergibt, der dem UND-Glied 90 zugeführt wird. Weiterhin bewirkt die zugehörige schnelle Geschwindigkeitsvergrößerung der Welle I7 gegenüber der Geschwindigkeit der Welle 28, daß die Absolutwerte der Differenz dieser Geschwindigkeiten sehr schnell ansteigen. Weil der Absolutwert der Geschwindigkeit der Motorwelle 29 sich noch nicht wesentlich geändert hat, werden die Grenzwerte des Verhältnisdetektors 60 sehr schnell erreicht und überschritten, so daß sich ein hoher Pegel am Ausgang des UND-Gliedes 90 ergibt, so daß die Logikbedingungen erfüllt sind und die Flipflop-Schaltung 92 angesteuert wird, so daß die Bremse 21 abgeschaltet wird und die Motorwelle I7 gegen eine weitere Bewegung festhält. Wie in dem ersten Beispiel kann der einwandfreie Kanal B nach dem Festklemmen der Motorwelle 17 das Luftfahrzeug weiter stabilisieren und es auf dem

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Flugweg während der Perlode halten, während der der Pilot den Autopilot auf Grund der nun eingeschalteten Warnanzeigen 53 abschaltet.

Bei einer Ausführungsformd er Erfindung war das Ansprechen der Überwachungssysteme äußerst schnell und die Brems- und Warnfunktion erfolgte innerhalb von 30 Millisekunden nach dem Ausfall. Bei dieser Ansprechgeschwindigkeit des Systems wird die Abbremsung des ausgefallenen Motors durchgeführt, bevor irgendeine wesentliche Bewegung der Steuerfläche auftreten kann, so daß das Luftfahrzeug keinen Pluglagensprung oder eine sich daraus ergebende Abweichung von dem Flugweg ergibt, auf dem es gesteuert wird.

Es ist zu erkennen, daß die vorstehend beschriebene überwachte Zweikanal-Selbststeueranlage ausfallsichere Betriebseigenschaften durch dauerndes Überwachen beider Servomotoreingänge an das Differentialgetriebe, das die Steuerfläche antreibt, derart ergibt, daß das Verhältnis der Absolutwerte der Beschleunigungen der Servomotorwellen kontinuierlich unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt und daß das Verhältnis der Absolutwerte der Differenz ihrer Geschwindigkeiten bezüglich des Absolutwertes jedes der Servomotoren ebenfalls kontinuierlich innerhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt und daß, wenn beide Grenzwerte überschritten werden, der Motor mit der höheren Absolutbeschleunigung festgehalten wird, so daß auf Grund des im wesentlichen momentanen Ansprechverhaltens des Systems im wesentlichen keine Steuerflächenbewegung auftritt und das Luftfahrzeug keine Fluglagen- oder Flugwegabweichung ausführt.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

2826467 Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16. Juni I978

Unser Zeichen: l6 272 - Fk/Ne

Patentansprüche

Überwachte Mehrkanal-Selbststeueranlage für Luftfahrzeuge mit einer Steuerfläche, die durch die Selbststeueranlage gesteuert wird, um die Pluglage und den Plugweg des Luftfahrzeuges zu steuern, gemäß deutschem Patent

(deutsche Patentanmeldung P 26 11 288.9) gekennzeichnet durch erste und zweite im wesentlichen identische in geschlossener Schleife arbeitende Steuerkanäle (10, 11), die auf Fluglagen- und Plugweg-Steuersignale (CMD-A, CMD B) ansprechen und erste und zweite Servomotoren (16, 28) einschließen, die normalerweise im wesentlichen identische Ausgänge zur Steuerung der Steuerfläche liefern, Differentialeinrichtungen (18) mit ersten und zweiten Eingängen, die jeweils auf die Ausgänge der ersten bzw. zweiten Servomotoren ansprechen, und mit einem Ausgang, der zum Antrieb der Steuerfläche zur Steuerung der Fluglage und des Flugweges des Luftfahrzeuges in Abhängigkeit von den Steuersignalen angeschlossen ist, und Überwachungseinrichtungen (50),die kontinuierlich auf das Verhältnis der Absolutwerte der Beschleunigungen der ersten und zweiten Servomotoren und auf das Verhältnis der Absolutwerte der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Servomotor-Ausgängen sowie auf die Geschwindigkeit jedes der Servomotorausgänge ansprechen, um den Eingang an die Differentialeinrichtungen festzuhalten, der die höchste Beschleunigung aufweist, wenn das Geschwin-

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digkeitsverhältnis einen vorgegebenen Wert überschreitet.
2. Selbststeueranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchGachometergeneratoreinrichtungen (20, 31), die auf die ersten und zweiten Servomotorausgänge ansprechen, um Signale zu liefern, die jeweils den Geschwindigkeiten dieser Servomotorausgänge proportional sind und Schaltungseinrichtungen (80, 8l), die auf die Geschwindigkeitssignale ansprechen und Signale liefern, die jeweils proportional zur Beschleunigung der Servomotoren sind.
3· Selbststeueranlage nach Anspruch 2,gekennzeichne t durch Klemmeinrichtung en (21,32) zum Pesthalten der jeweiligen Eingänge der Differentialeinrichtungen, und Logikeinrichtungen (62, 90, 91, 92, 93), die auf die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsverhältnisse ansprechen, um die Klemmeinrichtungen zu betätigen.
4. Selbststeueranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin auf die GeschwindigkE itssignale ansprechende Schaltungseinrichtungen (54, 55* 56, 57) zur Lieferung von jeweiligen zu den Absolutwerten dieser Signale proportionalen Geschwindigkeitswertsignalen sowie eines weiteren zu dem Absolutwert der Differenz zwischen diesen Signalen proportionalen Wertsignals und Verhältnisdetektoreinrichtungen (6o, 63) vorgesehen sind, die auf das weitere Wertsignal und auf jedes der jeweiligen Geschwindigkeitswertsignale ansprechen und Logiksignale an die Logikeinrichtungen liefern, wenn das Verhältnis des weiteren Wertsignals und eines der jeweiligen Geschwindigkeitswertsignale einen vorgegebenen Wert überschreitet.
5. Selbststeueranlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Schaltungseinrichtungen (82, 83),die auf die Beschleunigungssignale ansprechen und jeweils zu den Absolutwerten dieser Signale proportionale Signale liefern,

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und Verhältnisdetektoreinrichtungen (84, 85), die auf jedes der Absolutwertsignale ansprechen und Logiksignale an die Logikeinrichtungen liefern, v/enn das Verhältnis eines dieser Signale zum anderen einen vorgegebenen Wert überschreitet.
6. Selbststeueranlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Signa!einrichtungen (61, 64, 86, 87) zur Lieferung von Vorspannungssignalen an jede der Verhältnisdetektoreinrichtungen zur Vorspannung eines der den Verhältnisdetektoreinrichtungen zugeführten Absolutwertsignale zur Verhinderung von Störausgängen der Verhältnisdetektoreinrichtungen, wenn die Absolutgeschwindigkeit und die Absolutbeschleunigungen der Servomotor-Ausgänge niedrige Werte aufweisen.

7· Selbststeueranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 3* gekennzeichnet durch Flipflop-Einrichtungen (92, 93), die auf Ausgangssignale von den Logikeinrichtungen ansprechen und ein erstes Ausgangssignal zur Betätigung der Klemmeinrichtungen liefern, Pilot-Warneinrichtungen (53)* und weitere Logikeinrichtungen (66, 67, 68), die auf ein zweites Ausgangssignal von den Flipflop-Einrichtungen ansprechen, um die Pilot-Warneinrichtungen (53) zu betätigen.