DE3200839C1

DE3200839C1 - Vorrichtung zum Trimmen von Flugzeugen

Info

Publication number: DE3200839C1
Application number: DE3200839A
Authority: DE
Inventors: Michael von Ing.(grad.) 8157 Dietramszell Gersdorff
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1983-08-25
Also published as: FR2530579A1; BR8300286A; FR2530579B1; US4758958A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trimmen und Stabilisieren von Luftfahrzeugen, deren Steuereingaben proportional zu den Drehgeschwindigkeiten des Luftfahrzeuges um seine Achsen sind, insbesondere für Hubschrauber, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Gefühles für die Steuerkraft, deren Nullstellung verschiebbar ist, wobei über einen Stellabgriff der Handsteuerung ein Signal für die Lage der Nullstellung erzeugbar ist.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. So haben z. B. Hubschrauber mit hydraulischer Kraftverstärkung in der Steuerung üblicherweise für die Längs- und Quersteuerung ein Trimmsystem, daß dem Piloten über vorgespannte Federn ein künstliches Steuerkraftgefühl erzeugt. Die Nullstellung dieser Steuerkraft kann entweder durch eine lösbare Magnetbremse oder durch einen elektrischen Trimmotor, der mit einem Wegeschalter angesteuert wird, verschoben werden.

Aus der DE-OS 26 34 890 ist ein System zum Einstellen der Lage einer Steuerfläche eines Luftfahrzeuges bekannt Auf den Seiten 12 ff. wird dort eine Trimmregelung beschrieben, mit der eine automatische Einhaltung der Steuerhebellage erfolgt, welche mit der Steuergefühlserhöhung und der Belastungsvorrichtung auf den Rotoren eines Hubschraubers verträglich sein soll. Diese Trimmregelung berücksichtigt nicht die jeweilige Fluglage bzw. Luftfahrzeug-Drehgeschwindigkeit, wobei die Trimmung halbautomatisch per Knopfdruck erfolgt. Außerdem ist das System nicht fähig, die jeweilige Fluglage zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der neben dem vollautomatischen Trimmen eines Luftfahrzeuges gleichzeitig eine Nullstellung-Verschiebung einer Einrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Steuergefühls erzielt werden kann und die mit geringem Handwareaufwand realisiert werden kann.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das Signal für die Lage der Nullstellung mit einem Signal für die Drehgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges um die betrachtete Achse verglichen wird, wobei das Vergleichssignal als Ansteuersignal für einen die Nullstellung-Verschiebung bewirkenden Trimmotor nutzbar ist

Im Gegensatz zu den bekannten Trimmvorrichtungen ist, unter ganz bedeutenden Kostenersparnissen, bei derjenigen gemäß der Erfindung die Trimmtätigkeit vollautomatisch, während bei den bekannten Trimmvorrichtungen die Trimmung iterativ zunächst um die Längs- und anschließend um die Quersteuerung erfolgt, zum Teil verbunden mit Wartezeiten zur Selbstzentrierung des Systems.

Bei der nicht nur für Hubschrauber, sondern auch für Flächenflugzeuge voll anwendbaren Trimmvorrichtung gemäß der Erfindung erfolgt beim Einsteuern einer neuen Fluglage, welche gehalten werden soll, etwa beim Übergang vom Horizontalflug zu einem Sinkflug mit 30°-Kurve, die Steuereingabe und Rücknahme des Steuerknüppels mit anschließender sofortiger Beendigung der Steuertätigkeit, da die Lage gehalten wird. Nach dem Stand der Technik dagegen erfolgt zwar auch die Steuereingabe und Rücknahme wie bisher, der neue Flugzustand muß jedoch ausgetrimmt werden, wobei zum Teil Trimmvorrichtungen verwendet werden, mit denen die neue Fluglage stabilisiert wird, zum Teil aber auch im überwiegenden Fall ständig Steuerangaben zur Lagehaltung notwendig sind.

Nach der Erfindung erfolgt das vollautomatische Halten einer bestimmten Fluglage allenfalls mit einer vernachlässigbar kleinen Drift (ca. l°/h). Nach dem Stand der Technik muß dagegen die Lage vom Piloten durch Steuereingaben ständig gehalten werden.

Der zusätzliche Hardwareaufwand ist gegenüber dem Stand der Technik vernachlässigbar klein. So entfallen zum Beispiel eigene Stellmotoren, wie sie bisher verwendet werden mußten.

Die Erfindung ist anhand der einzigen Figur näher erläutert Diese zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung für das Trimmen und Stabilisieren um die Nickachse eines Luftfahrzeuges.

Bevor auf die Funktion der Vorrichtung näher eingegangen wird, wird zunächst das Blockschaltbild erläutert Dieses Blockschaltbild entspricht der Anwendung in einem Hubschrauber. Für Flächenflugzeuge sind Einzelteile dieses Blockschaltbildes nicht erforderlich, hierauf wird beim entsprechenden Detail näher eingegangen.

Die Reihenschaltung der Blöcke 1,2 entspricht einer Nachbildung der Steuerungseigenschaften eines Hubschraubers im Frequenzbereich von etwa 0,2 bis 5 Hz. Dem Block 1 wird der Stellabgriff einer nicht dargestellten Trimmfeder zugeführt Die Stellung dieser Trimmfeder entspricht der Blattwinkelstellung. Das Ausgangssignal der Reihenschaltung aus den Blöcken 1, 2 gelangt zu einer Summierstelle 11, an der das Signal »q-Modell« entnehmbar ist Dieses Signal »q-Modell« entspricht der Drehgeschwindigkeit des Flugzeuges, welche durch die an der Trimmfeder eingegebenen Steuerungsausschläge entsteht

Einem Block 5, einer Differenzierschaltung, wird das beispielsweise mit einem Lotkreisel gemessene Nicklagesignal ϋ· zugeführt Im Blocks wird aus diesem Signal die Nickdrehgeschwindigkeitdes Flugzeuges berechnet Das Ausgangssignal wird einem Block 4 zugeführt, welcher ein Struktur-Filter gegen unerwünschte Nebeneffekte von Vibrationen darstellt Dieses Strukturfilter bewirkt als Bandsperre für die Haupterregungsfrequenz, in der Vibrationen störend auftreten. Block 4, bzw. das Strukturfilter können für die Anwendung in

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einem Flächenflugzeug entfallen.

Das Ausgangssignal des Blockes 5, das des Blockes 4 und der Summierstelle 11 werden einer weiteren Summierstelle 12 zugeführt. An der Summierstelle 12 ist ein Signal abnehmbar, welches gleichzeitig einem Block 7 und einem Block 9 aufgeschaltet wird. Block 7 stellt eine Differenzierschaltung dar, welche die im Trimmsystem entstehende Integration aller Ansteuersignale kompensiert. Block 9 ist der Verstärkungsfaktor für lageproportionale Verstärkungen. Das Nicklagesignal Φ ίο gelangt in einen Block 6, der eine Speicherschaltung für ein N achlauf system darstellt. Dort wird die letzte Nicklage gespeichert, die gemessen wurde, als der Steuerknüppel des Flugzeuges in die Trimmstellung gesteuert wurde. Aufgabe des Nachlauf systems ist es, die Langzeitstabilisierung des Lagewinkels herbeizuführen. Das Nicklagesignal # und das Ausgangssignal des Blocks 6 gelangen zu einer Summierstelle 13, deren Ausgangssignal zu einem Block 10 geschaltet ist. Dieser Block 10 ist der Verstärkungsfaktor für dem Integral der Lage proportionale Verstärkungen. Das Ausgangssignal des Blocks 7 gelangt zu einem Block 8, welcher den Verstärkungsfaktor für drehgeschwindigkeitsproportionale Verstärkungen darstellt. Die Ausgangssignale der Blöcke 8,9,10 werden auf eine weitere Summierstelle

14 geschaltet, deren Ausgangssignal or als dem Blattwinkel proportionales Signal einem Trimmotor 15 als Betätigungssignal zugeschaltet wird.

Mit der dargestellten Vorrichtung wird es möglich, daß der Trimmotor 15 die Steuerung so bewegt, daß eine Stabilisierung der Fluglagen erreicht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, den Trimmotor 15 ausreichend überzudimensionieren. In diesem Fall kann auf eine Wegrückführung verzichtet werden, da die Laufgeschwindigkeit dann nur noch von der angelegten Spannung abhängig ist. Der Trimmotor

15 wirkt dann wie ein Integrator. Wird der Trimmotor 15 über entsprechende Netzwerke angesteuert, so wird ein wegproportionales Verhalten erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

32 OO Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trimmen und Stabilisieren von Luftfahrzeugen, deren Steuereingaben proportional zu den Drehgeschwindigkeiten des Luftfahrzeuges um seine Achsen sind, insbesondere für Hubschrauber, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Gefühles für die Steuerkraft, deren Nullstellung verschiebbar ist, wobei über einen Stellabgriff der Handsteuerung ein Signal für die _!0 Lage der Nullstellung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für die Lage der Nullstellung mit einem Signal (#) für die Drehgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges um die betrachtete Achse verglichen wird, wobei das _!5 Vergleichssignal (or) als Ansteuersignal für einen die Nullstellung-Verschiebung bewirkenden Trimmotor (15) nutzbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trimmotor (15) so überdimensioniert ist, daß ein zum Vergleichssignal (or) wegproportionales Verhalten der Trimmung erzielbar ist.