DE2941950B1 - Anordnung zur Signaluebertragung innerhalb eines Luftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Signalübertragung innerhalb eines Luftfahrzeuges mit aus Kunststoff gefertigten Strukturteilen.

In der Luftfahrt tritt häufig die Forderung auf, innerhalb eines Luftfahrzeuges, z. B. innerhalb der Zelle eines Flugzeugs, Signale von einem Ort an einen anderen Ort zu übertragen.

Als Beispiel hierfür sei angeführt:

Steuersignale zu einem Avionikgerät in der Rumpfnase oder im Heck. Die übliche Technik verwendet dabei elektrische Geräte und elektrische Leiter. Diese Technik weist aber den Nachteil auf, daß Kabelbäume innerhalb der bereits mehr oder weniger fertiggestellten Zelle verlegt werden müssen. Dieses Verlegen bereitet öfter Schwierigkeiten, vor allem dann, wenn die Räume für das Montagepersonal schlecht zugängig sind. Diese Schwierigkeit tritt insbesondere dann auf, wenn zu einem späteren Zeitpunkt Modifikationen am Luftfahrzeug bzw. an dessen Ausrüstungsgeräten durchgeführt werden müssen und dabei eingebaute Kabelbäume ausgetauscht bzw. neu verlegt werden müssen.

Es ist auch aus der Praxis bekannt, anstelle von elektrischen Übertragungsleitern eine Übertragung mittels Lichtleitfasern zu verwenden. Dabei werden an Sende- und Empfangsstellen die Steuersignale oder Sensorsignale in entsprechende Lichtsignale umgesetzt und über die Lichtleitfasern übertragen. Dabei sind die Lichtleitfasern oder Faserbündel meist mit einer Ummantelung versehen, um Beschädigungen zu vermeiden. Auch diese Möglichkeit der Signalübertragung bietet Schwierigkeiten, da die Lichtleitfasern genauso wie elektrische Kabelbäume verlegt und eventuell ausgetauscht werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, das Austauschen von Kabelbäumen weitestgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe wird bei Luftfahrzeugen mit aus ίο Kunststoffen gefertigten Strukturteilen erfindungsgemäß gelöst durch in die aus Kunststoff gefertigten Strukturteile des Luftfahrzeugs integral eingebettete Lichtleitelemente mit Ein- und Auskoppelstellen für die zu übertragenden Signale. Dabei können sowohl Lichtleitfasern als auch Lichthohlleiter zur Anwendung kommen, die vorteilhafterweise in Beplankungsteile eingebettet sind.

Diese Erfindung bietet folgende Vorteile:

Nicht nur das Verlegen und Austauschen von Kabelbäumen wird vermieden, sondern das Gesamtgewicht wird verringert, da die Lichtleiter bereits Bestandteil der Zellenstruktur sind und mit zur mechanischen Festigkeit der Strukturteile beitragen. Außerdem besteht eine hohe Redundanz für die Signalübertragung, da eine größere Anzahl von Lichtleitern für Parallelübertragung zur Verfügung stehen. Das ist besonders dann von Bedeutung, wenn etwa durch Beschüß oder andere Beschädigung ein Teil der Lichtleiter ausfällt. Bei einem Treffer in elektrischen Leitern oder Kabelbäumen wäre ein vollständiger Signalausfall die Folge. Ein weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich in einer erheblichen Verringerung des Prüf- und Wartungsaufwandes.

Ist es erforderlich, nachträglich Modifikationen vorzunehmen oder zusätzliche Signalgeräte einzubauen, so stehen durch die erfindungsgemäße Ausbildung bereits Lichtleiter zur Verfügung und es bedarf lediglich einer Kopplung an Sende- und Empfangsgerät.

Selbstverständlich genießt die erfindungsgemäße Losung alle Vorteile der Lichtleitung an sich in uneingeschränktem Maße, wie etwa elektromagnetische Störunempfindlichkeit, eine hohe Informationsrate, geringes Gewicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Anordnung zur Signalübertragung in einem Flugzeug,

F i g. 2 die Ausbildung eines Strukturteiles im vergrößerten Ausschnitt,
F i g. 3 eine Abwandlung der F i g. 2,

F i g. 4 eine schematische Draufsicht auf ein Strukturteil und

F i g. 5 ein Anwendungsbeispiel zur Ermittlung der Lage von Beschädigungen des Strukturteiles.
In der F i g. 1 ist ein Flugzeug 1 schematisch dargestellt, dessen Tragflügel zumindest teilweise mit Kunststoffstrukturteilen 2 versehen sind. Als Beispiel für eine Signalübertragung innerhalb des Flugzeuges sei angenommen, daß von einem an der Flügelspitze angeordneten Sensor 7 Signale zu einem im Rimpf befindlichen Empfänger 8 übertragen werden müssen. Die dazwischenliegenden Strukturteile, z. B. die Beplankung 2 des Tragflügels, sind mit den schematisch eingezeichneten Lichtleiterelementen 3a, 36 bzw. 3c versehen. Die vom Sensor 7 aufgenommenen Signale werden in an sich bekannter und hier nicht näher erläuterter Weise umgesetzt und für eine Lichtübertragung bereitgestellt. Am Abschluß des Strukturteiles,

d. h. an der durch eine strichpunktierte Linie dargestellten Flügelwurzel, befinden sich Kopplungsstellen 4 für die Lichtübertragung. Das umgesetzte Signal wird am Flügelende durch die dort befindliche Koppelstelle 4 auf das Bündel der Lichtleitfasern 3b gegeben und zur Kopplungsstelle 4 an der Flügelwurzel übertragen. An dieser Stelle kann z. B. wieder eine Rückumsetzung der Lichtsignale erfolgen und die Signale zur eigentlichen Empfangseinrichtung 8 im Flugzeugrumpf in anderer Weise weiter übertragen werden. Wenn das Struktur- ι ο teil, nämlich die Beplankung 2 des Tragflügels, nicht in einem Stück vom Flügelende bis zur Flügelwurzel reichen sollte, kann an einer oder mehreren Stellen an den Stoßstellen der aneinandergrenzenden Strukturteile eine Zwischenkopplung 4' vorgesehen werden.

Als anderes Ausführungsbeispiel sei z. B. eine Kommandoübertragung von einem Geber 5 im Flugzeugrumpf über Kopplungsstelle 4 an der Flügelwurzel und Lichtleitfasern 3a zum Befehlsempfänger 6 an einer Außenlast 9 angenommen. Auch hier kann vor bzw. hinter den das Strukturteil abschließenden Kopplungsstellen eine Signalumsetzung erfolgen. Beispielsweise kann auf diesem Weg der Abwurfbefehl vom Cockpit des Flugzeugs zum Abwurfbehälter 9 gegeben werden.

Je nach Ausdehnung des Strukturteils können mehrere Lichtleitstrecken vorgesehen werden. Hier in der F i g. 1 ist z. B. noch angedeutet, daß über eine weitere Lichtleitstrecke 3c Befehle oder Signale zwischen Flugzeugrumpf und der inneren Außenlast 9 Ober tragen werden sollen. Auch eine Signalübertragung in Beplankungsteilen des Flugzeugrumpfes selbst ist möglich, z. B. vom Rmpf über die Lichtleitstrecke 3d zum Rumpfheck.

Es ist also möglich, wahlweise verschiedene Lichtleit-Übertragungsstrecken nebeneinander einzusetzen. Dabei besteht für jede Übertragungsstrecke 3a bis 3d eine Redundanz, da in jeder Strecke eine größere Anzahl nebeneinander eingebetteter Lichtleiter in der Beplankung zur Verfügung stehen. Die Vielzahl der Übertragungsfasern ist in der Zeichnung durch einige wenige parallel verlaufende Striche angedeutet.

In der Fig.2 ist schematisch und vergrößert die Anordnung von Lichtleitfasern im Kunststoffstrukturteil angedeutet. Die Lichtleitfasern 3 sind hier zwischen zwei Grundgewebe 10 des Kunststoffstrukturteiles eingebettet und durch ein Harz 11 miteinander und mit den Grundgeweben verharzt. Ergänzend sei noch erwähnt, daß die Lichtleitfasern 3 nicht nur in der Mitte der Struktur verlaufen können, sondern daß sie auch mehr oder weniger zur Oberfläche des Strukturteiles hin angeordnet sein können. Eine analoge Ausbildung zeigt die Fig.3, bei der zwischen den beiden Grundgeweben 10 anstelle von Lichtleitfasern Lichthohlleiter 12 eingesetzt sind, wobei diese Hohlleiter innen eine Schwärzung 12' aufweisen.

Die F i g. 4 zeigt stark vereinfacht ein Strukturteil 2, dessen Umriß durch dick gestrichelte Linien dargestellt ist Die abschließenden Enden des Strukturteiles sind durch strichpunktierte Linien dargestellt. Dieses Strukturteil 2 kann beispielsweise ein Teil einer Beplankung sein. Im Strukturteil selbst verlaufen eine große Anzahl von Lichtleitelementen 3. Nur ein Teil dieser Lichtleitelement ist zwischen den Kopplungsstellen 4a für die Signalübertragung eines ersten Signalweges ausgenutzt. Für einen zweiten Signalweg wird eine Anzahl von Lichtleitelementen 3 zwischen den Kopplungsstellen 4b verwendet. Es ist aus der Zeichnung leicht zu ersehen, daß bei einer späteren Umrüstung oder Modifikation des Flugzeuges ohne weiteres ein weiterer Signalübertragungsweg in diesem Strukturteil 2 hergestellt werden kann. Der neue zusätzliche Signalübertragungsweg verwendet wiederum nur einen Teil der zur Verfügung stehenden Lichtleitfasern 3 und ist durch die gestrichelt eingezeichneten Kopplungsstellen 4c angedeutet. Dadurch, daß in der Praxis zwischen den zusammengehörigen Kopplungsstellen viel mehr Lichtleitfasern zur Verfügung stehen als in der Zeichnung durch Striche angedeutet ist, ist erkennbar, wie groß die Redundanz des Übertragungsweges ist und daß der Ausfall einer oder weniger Lichtleitfasern z. B. bei irgendeiner mechanischen Beschädigung des Strukturteiles noch nicht zum Ausfall des gesamten Signalübertragungsweges führt. Aus der Zeichnung ist weiter noch ersichtlich, daß noch eine Vielzahl von Lichtleitfasern tot liegen und für eine weitere zusätzliche Signalübertragungsstrecke gegebenenfalls zur Verfügung stehen.

In der F i g. 5 ist schematisch noch ein Anwendungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Lichtleitfasern in sich kreuzenden Richtungen im Strukturteil angeordnet sind. So verlaufen in der Zeichnung eine Anzahl von Lichtleitfasern 13a in horizontaler Richtung, wogegen eine andere Gruppe von Lichtleitfasern 14a senkrecht zu den enteren verlaufen. Die einzeln als Striche eingezeichneten Lichtleitfasern sollen wiederum aus einem einzelnen oder sogar aus einem Bündel von zusammengefaßten Fasern bestehen. Für jede der Faserrichtungen 13a bzw. 14a ist eine Lichtsendeeinrichtung, z. B. 136 und 14b vorgesehen. Am anderen Ende der Faserstrecke befinden sich Lichtempfangseinrichtungen 13c bzw. 14c Dabei ist zu bemerken, daß diese Lichtempfangseinrichtungen in eine größere Anzahl von Einzelempfangseinrichtungen aufgeteilt sind, die dicht aneinanderschließend angeordnet sind. Jede dieser Einzelempfangseinrichtungen dient zur Überwachung einer Lichtleitfaser bzw. Gruppe von Lichtleitfasern. Die Gesamtzahl der Lichtempfangseinrichtungen ist mit einem Koordinatenumsetzer 15 verbunden, an den eine Auswerte- bzw. Anzeigeeinrichtung 16 angeschlossen ist. Wird nun der Fall angenommen, daß im Strukturteil eine Beschädigung auftritt, z. B. durch Beschüß, so wird an der beschädigten Stelle der Lichtfluß sowohl in einer der Fasern bzw. Faserngruppen der Lichtleitelemente 13a als auch in einer oder mehreren der Lichtleitelemente 14a unterbrochen. Die den unterbrochenen Fasersträngen zugeordneten Lichtempfangseinrichtungen 13c bzw. 14c stellen diesen Fehler fest und ermöglichen über den Koordinatenumsetzer 15 eine Feststellung der genauen Lage der Beschädigungsstelle. Auf diese Weise kann nicht nur die Lage von Beschädigungen in der Struktur eines Flugzeuges festgestellt werden, sondern es ist z. B. möglich, einen Zielflugkörper mit solcherart aufgebauten Kunststoffplatten auszurüsten und auf diese Weise sofort die Lage von Treffern beim Beschüß festzustellen. Man erhält also praktisch eine Zielscheibe.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Signalübertragung innerhalb eines Luftfahrzeuges mit aus Kunststoff gefertigten Strukturteilen, gekennzeichnet durch in die aus Kunststoff gefertigten Strukturteile (2) des Luftfahrzeuges (1) integral eingebettete Lichtleitelemente (3,3a, 36, 3c, 12) mit Ein- und Auskoppelstellen (4) für die zu übertragenden Signale.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtleitfasern (3) in Beplankungsteile eingebettet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lichthohlleiter (12) in Beplankungsteile eingebettet sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitelemente (3) auf das den Kunststoffbauteil verstärkende Fasergrundgewebe (10) gelegt und gemeinsam mit ihm verharzt (11) sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 — 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abschlüssen der Strukturteile (2) Kopplungsstellen (4a, 46, Ac) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtleitelemente (13a, 14a in Fig.5) in zwei sich kreuzenden Richtungen angeordnet und für jede der Richtungen einerseits Lichtsendeeinrichtungen (136,14ty und andererseits abschnittsweise aneinandergrenzende Lichtempfangseinrichtungen (13c, 14ς) vorgesehen sind, wobei die Lichtempfangseinrichtungen (13c, \Ac) an einen Koordinatenumsetzer (15) mit nachfolgender Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung (16) angeschlossen sind.