DE3638820C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge bestehend aus Seitenrudersteuerorganen, deren Steu­ ersignale über zwei elektro-hydraulische Steuerungskanäle zu je­ weils einem elektro-hydraulischen Stellsystem für das einteilige Seitenruder übertragen werden und bestehend aus einem den beiden Steuerungskanälen zugeordneten Autopilotcomputer.

Bei den bisher bekannten Lösungen der Seitenruderansteuerung und -betätigung wird das Seitenruder durch drei hydraulische Stell­ systeme mit mechanischer Wegrückführung angetrieben, die parallel aktiv und synchron von einem zum Teil ausfallsicher ausgeführten, Signalgestänge kommandiert werden. Die Signaleingabe erfolgt über eine mechanische Seilansteuerung von den Pedalen des Piloten über eine Kraftsimulationseinheit, die mit der Trimmverstellung in ei­ ner trimmbaren Kraftsimulationseinheit zusammengefaßt ist.

Das Verstellen dieser trimmbaren Kraftsimulationseinheit erfolgt mit zwei Motoren, die durch Rechner angesteuert und positionsge­ regelt werden. Diese Regelungs- (Positionierungs-) Funktion bein­ haltet sowohl die quasi-stationäre Trimmverstellung, als auch die Autopiloten-Verstellfunktion für das Seitenruder, wobei im kraft­ freien Zustand der Pedale (von den Piloten entlastet) diese mecha­ nisch dem Autopiloten- und Trimmsignal folgen. Dem so erzeugten mechanischen Signalweg wird differentiell über einen duplizierten hydraulischen Gierdämpfer-Eingriff das zur Gierstabilisierung ei­ nes Flugzeuges notwendige Seitenruder-Ausschlagsignal überlagert, welches von einem redundanten Rechnersystem erzeugt wird. Dieses Summensignal steuert über die drei unabhängigen hydraulischen Stellsysteme das Seitenruder. Zum Schutz der Struktur vor unzuläs­ sig hohen Seitenruderausschlägen im Hochgeschwindigkeitsbereich ist es bekannt, das Summensignal durch eine Ausschlagbegrenzerein­ heit zu begrenzen. Diese Ausschlagbegrenzerheit beinhaltet zwei Motoren, welche von zentralen Rechnern angesteuert werden und den möglichen mechanischen Signalweg durch Verstellung eines mechani­ schen Elementes begrenzen.

Zur Absicherung des Steuerungssystems gegen einfachen Bruch der Signalgestänge nach dem Steuersignalsummenpunkt ist eine Zentrier­ feder vorgesehen. Im genannten Bruchfall wird dadurch das Seiten­ ruder durch die Kraftzylinder in Mittellage zentriert und schwenkt nicht aus, was zu einer unzulässigen Gierstabilitätsverschlechte­ rung führen würde.

Wie aus der DE-OS 31 51 623 hervorgeht, ist es bekannt, die Steu­ erflächen eines Luftfahrzeuges mit einem von einem Steuerorgan be­ einflußbaren mechanischen und einem vom gleichen Steuerorgan be­ einflußbaren elektrischen Signalübertragungssystem zu verstellen, aber dazu müssen dort die Steuerflächen in zwei von jeweils einem Signalübertragungssystem ansteuerbare Teilflächen aufgeteilt sein. Unbefriedigend ist bei diesem Steuerungssystem, daß die Steuersi­ gnale von dem mechanischen Signalübertragungssystem sich durch die Steuersignale vom elektrischen Signalübertragungssystem nicht er­ setzen oder variieren lassen. Darüber hinaus stellen die von einem Flugsteuerungsautomat stammenden Steuersignale lediglich Zusatz­ signale dar und bei einem Ausfall des elektrischen Signalübertra­ gungssystems kann das mechanische als Notsteuersystem dessen Steu­ erungsaufgaben nicht übernehmen.

Die Aufgabe der Erfindung ist, für redundant ausgelegte Stellan­ triebssysteme zur Betätigung eines Seitenruders von Luftfahrzeu­ gen, insbesondere von Flugzeugen, eine gegenüber bisher bekannten Konstruktionen vorteilhaftere Lösung zu finden, die neben der Ein­ sparung von Systemkomponenten eine Gewichtsreduzierung der Seiten­ ruder-Steuerungsanordnung erlaubt, welche mindestens die gleiche Betriebssicherheit wie bekannte Lösungen aufweist, gleichzeitig aber die Vorteile einer konsequenten Systemauslegung auf die "Fly- by-wire"-Möglichkeiten (Flugzeugsteuerung mit elektrischer Si­ gnalübertragung von der Pilotenkanzel zu den jeweils anzusteuernden Stellgliedern) mit einer Seitenruderansteuerung durch vereinfachte mechanische Signalübertragung für den Fall des elektrischen Total­ ausfalls verbindet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe läßt sich anhand der Zeichnungen erläutern. Ihre kennzeichnenden Merkmale sind dem Hauptanspruch, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen den Unteransprüchen zu entnehmen.

Wie Fig. 1 zeigt, wird das Seitenruder primär angetrieben von zwei Steuerungskanälen 9 und 10, bestehend aus jeweils einem (oder umschaltbar, mehreren) Computern 8 bis 8 c und einem elektro-hy­ draulichem Stellsystem 2, 3, das von dem jeweils zugeordneten Com­ puter 8-8 c angesteuert und überwacht wird. Alternativ oder nach Ausfall beider Steuerungskanäle 9, 10 wird das Seitenruder 1 durch ein hydro-mechanisches Stellsystem 4 betätigt, dessen mechanisches Eingangssignal in gewohnter Weise von Piloten über Seitenruder­ steuerorgane 15 erzeugt wird.

Die elektro-hydraulischen Stellsysteme 2, 3 arbeiten nach dem "aktiv/stand-by Prinzip" (By-Pass-Prinzip), bei dem jeweils nur ein Stellsystem 2, 3, 4 aktiv ist (geregelt und die Seitenruderkraft aufbringend), während das andere, ebenso wie das hydro-mechanische Stellsystem 4, auch im fehlerfreien Zustand zwar überwacht wird, aber im By-Pass-Betrieb ist, wobei die hydraulische Druckflüssig­ keit kraftlos von einer Zylinderkammer 48 in die andere strömt.

Wenn beispielsweise der Steuerungskanal 9 als zunächst aktiver Kanal fungierte, wird nach einem ersten Fehler in diesem Kanal (Computer oder Hydrauliksystem oder Stellsystem) auf das zweite elektro-hydraulische Stellsystem 3 umgeschaltet. Der Kanal 10 übernimmt jetzt die Ruderkontrolle. Nach einem weiteren Fehler in dem nun aktiven zweiten Steuerungskanal 10 oder elektro-hydrau­ lischen Stellsystem 3 wird das hydro-mechanische Stellsystem 4 aufgeschaltet. Durch die Reduktion der mechanischen Ansteuerung von drei Stellsystemen auf nur ein Stellsystem 4 entfällt die aus Sicherheitsgründen notwendige ausfallsichere Ausführung des Si­ gnalgestänges und der mechanischen Signalzentriereinheit.

Jeder der elektro-hydraulischen Stellantriebe 2, 3 führt die aus einzelnen Stellsystemsignalen wie Piloten-, Trimm-, Autopilot- und Gierdämpfungssignal zusammengesetzten Seitenruder-Ausschlagsignale gleichzeitig aus, die in dem jeweils ansteuernden Computer 8-8 c erzeugt werden. Hierdurch entfallen Teile der seriell hintereinan­ der geschalteten und mit mechanischen Mischgliedern versehenen Stellsysteme und Signalwege.

Jedes der elektro-hydraulischen Stellsysteme 2, 3 und das hydro-me­ chanische Stellsystem 4 sind kraftmäßig so ausgelegt, daß die maximal mögliche Kraft kleiner oder gleich ist der im Hochge­ schwindigkeitsflug auftretenden Ausschlagkraft bei Erreichen des maximal zulässigen Ruderausschlagwinkels, aber hinreichend groß für alle Niedergeschwindigkeits-Steuerfälle, einschließlich anzu­ nehmenden Triebwerksausfall und Seitenwind-Flug in der Start- und Landephase.

Hierdurch entfällt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik eine spezielle, unabhängige Vorrichtung zur Ausschlagbegrenzung, und das Steuerungssystem kann auch im Fehlerfall, z. B. Klemmen des Steuerventils keinen Ruderausschlag mit katastrophaler Folge be­ wirken. Die Computer 8-8 c begrenzen darüber hinaus von sich aus das kommandierte Ausschlag-Sollsignal der Stellysteme 2, 3 auf einen entsprechenden zulässigen Wert.

Das mechanisch angesteuerte, hydro-mechanische Stellsystem 4, als Steuerungshilfe nach einem zweiten Fehler in den Primärkanälen 9, 10 vorgesehen, erhält als Signaleingangskommando die Pedalstel­ lung. Diese ist im pedalkraftfreien Zustand gleich dem über die trimmbare Kraftsimulationseinheit 6 eingespeisten Trimmkommando, in belasteter, pilotenkraftbewegter Pedalstellung gleich dieser Pedalstellung. Diese trimmbare Kraftsimulationseinheit 6 kann so­ wohl am Heck, vor dem Signaleingang zum hydro-mechanischen Stell­ system 4 angeordnet sein (Fig. 1), als auch direkt an den Seiten­ rudersteuerorganen 15 im Cockpit (Fig. 2). Im letzteren Fall las­ sen sich Gewichtseinsparungen erzielen durch die vorschriftsgemäße Dimensionierung der Signalübertragung von den Seitenrudersteueror­ ganen 15, im folgenden Pedale 15 genannt zum Stellsystem.

Die elektro-hydraulischen Stellsysteme 2, 3 enthalten in bekannter Ausführung je ein Einschaltmagnetventil, welches, wenn der Magnet erregt ist, das entsprechende Stellsystem aktiviert. Im entregten Zustand dieses Ventils ist der Zylinder im By-Pass geschaltet, das heißt, es findet ein kraftloses Umströmen der Hydraulik-Flüssig­ keit zwischen den Zylinderkammern 48 statt. Die entspechenden Aufschaltsignale zu diesen besagten Einschaltventilen sind in Fig. 1, neben den elektrischen Signalen zur Servoventilansteuerung, Stellsystemüberwachung und Zylinderpositionssensoren als Signale 11 und 12 von den Computern 8-8 c zu den zugeordneten Stellsyste­ men 1, 2 angedeutet.

Das mechanisch angesteuerte Stellystem 4 enthält eine elektro/ hydro-mechanische Abschaltlogik 5 (siehe Fig. 1), deren Funktion und Ausführung noch beschrieben wird. Diese Abschaltlogik 5 wird von den kontrollierenden Computern 8-8 c der elektro-hydrauli­ schen Steuerungskanäle 9, 10 angesteuert durch Abschaltsignale 13 sowie 14, und führt eine logische UND-Funktion aus.

Jedes der Abschaltsignale 13 oder 14 ist, wenn es erregt ist, in der Lage, die Abschaltlogik 5 zu aktivieren. Nur wenn beide Ab­ schaltsignale 13 und 14 entregt sind, führt dies zu einer Passi­ vierung der Abschaltlogik 5 und zu einer Aktivierung des hydro-me­ chanischen Stellsystems 4. Bei einer aktivierten Abschaltlogik 5 wird das hydro-mechanische Stellsystem 4 in By-Pass geschaltet und gehalten (auch bei vorhandenem hydraulischem Systemdruck des zuge­ ordneten Hydrauliksystems 4 a), und der mechanische Signalstrang 7 von den Pedalen 15 zum Steuerventil 24 des Stellsystems 4 aufge­ trennt. In diesem Zustand ist das Stellsystem 4 kraftlos und sein Kolben folgt dem Ruderausschlag infolge Betätigung durch einen der primären Steuerungskanäle 9 oder 10.

Bei beiden fehlenden, das heißt entregten Abschaltsignalen 13 und 14, ist der Signalsummenpunkt zum Steuerventil 24 geschlossen und die By-Pass-Stellung aufgehoben, womit die Abschaltlogik 5 passi­ viert ist. In diesem Fall ist der mechanische Signalweg von den Pedalen 15 zum Steuerventil 24 geschlossen. Bei vorhandenem hy­ raulischen Systemdruck läßt sich das Seitenruder 1 in diesem Fall durch das hydro-mechanische Stellsystem 4 betätigen.

Jeder Computer 8-8 c eines aktiven und damit fehlerfrei arbeiten­ den Steuerungskanals 9 bzw. 10 sendet also, solange dieser Steue­ rungskanal 9, 10 und Stellsystem 2, 3 aufgeschaltet ist, ein positi­ ves und damit erregendes Abschaltsignal 13 bzw. 14 zur Abschaltlo­ gik 5 des hydro-mechanischen Stellsystems 4.

Die Gesamtsystem-Verschaltung von den Pedalen 15 des Piloten bzw. den Computern 8-8 c der Steuerungskanäle 9 und 10 zu den zugeord­ neten Stellsystemen 2, 3, 4 und die Um- bzw. Abschaltvorrichtungen in dem Steuerungssystem sind in Fig. 2 im Zusammenhang darge­ stellt und im folgenden beschrieben:

Im normalen, fehlerfreien Zustand wird das Seitenruder 1 über ei­ nen aktiven Steuerungskanal 9 bzw. 10 angesteuert, während das Stellsystem des zweiten Steuerungskanals in By-Pass-Betrieb ist. Die Steuerungs- (Ruderausschlag-) Signale werden durch die Compu­ ter 8-8 c aus den Signalen der automatischen Flugführung (Autopi­ lot 19) sowie den Trimmsignalen oder, bei abgeschalteten Autopilo­ ten 19, aus den Pedalausschlägen, durch Positionssensoren 20 ge­ messen, gebildet. Der aktive Steuerungskanal 9 oder 10 sendet ein positives Aufschaltsignal 11 oder 12 zu dem ihm zugeordneten Stellsystem 2, 3, während der stand-by-Steuerungskanal eine negati­ ve (d. h. stromlose) Verbindung der Aufschaltleitung zu dem ihm zu­ geordneten Stellsystem hat.

Beide Computer 8-8 c, sowohl der des aktiven Steuerungskanals 9, 10 als auch der des stand-by-Steuerungskanals 9, 10, senden, solan­ ge kein Fehler in diesen Steuerungskanälen 9, 10 vorliegt, ein po­ sitives, und damit erregtes Abschaltsignal 13 bzw. 14 zur Ab­ schaltlogik 5 des hydro-mechanischen Stellsystems 4. Dies passi­ viert, wie bereits beschrieben, das mechanisch angesteuerte Stell­ system 4 (By-Pass-Betrieb).

In dieser elektrischen Betriebsart werden die im übrigen vom Sei­ tenruder 1 entkoppelte Pedale 15 nur durch die Trimmsignale, er­ zeugt durch die Trimmknöpfe 17 oder automatischen Trimmsignalen aus den Computern 8-8 c über die trimmbare Kraftsimulationsein­ heit 6 dem aktuellen Rudertrimmzustand nachgeführt. Autopiloten- Ausschläge können ebenfalls in die Pedalausschläge geführt werden, nicht aber die Gierdämpfungs-Ausschläge.

Bei einem zweiten Fehler in den primären, elektro-hydraulischen Steuerungskanälen 9 und 10 sind beide Abschaltsignale 13 und 14 entregt. Damit kuppelt das hydro-mechanische Stellsystem 4 ein, wodurch der Pilot über die Pedale 15 die Ruderverstellung über­ nimmt.

Sowohl die Aufschaltsignale 11 und 12 zu den elektro-hydraulischen Stellsystemen 2, 3, als auch die Abschaltsignale 13 und 14 zum hy­ dro-mechanischen Stellsystem 4, sind über eine vom Piloten bedien­ bare Schalteinheit 18 geführt. Im Normalfall sind alle in dieser Schalteinheit befindlichen Leitungsschalter geschlossen. Im Feh­ lerfall und zu Testzwecken kann der Pilot diese Schalter öffnen und damit die Verbindung von den Stellsystemen 2, 3, 4 zu den Compu­ tern 8-8 c unterbrechen. Diese Unterbrechungsmöglichkeit kann einzelne und/oder alle Leitungsverbindungen enthalten.

Bei Unterbrechung der Leitungen für die Signale 13 und 14 wird automatisch das mechanisch signalisierte, hydro-mechanische Stell­ system 4 aufgeschaltet. Dies ist zum Beispiel als Testprozedur vor dem Start des Luftfahrzeuges zur Funktionsprüfung dieses Steue­ rungs-Betriebsmodes vorgesehen.

Eine Variante zur bekannten trimmbaren Kraftsimulationseinheit 6 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Hierbei hat die trimmbare Kraftsimulationseinheit 6′, die dem Piloten eine ruderausschlagab­ hängige Kraft abverlangt, keine redundante motorische Verstellung mehr, sondern wird über ein manuelles Piloten-Bedienelement 41 verstellt. Hierdurch entfallen die elektro-motorischen Antriebe der bekannten Lösungen für die Kraftsimulatoreinheit 6′, sowie die Verbindung zwischen dieser und dem Trimmknopf 17. Mögliche Fehler­ quellen werden zudem reduziert. Die Trimmsignaleingabe erfolgt bei dieser Variante über ein manuelles Bedienelement 41, das über ei­ nen Verstellstrang 44 auf ein Getriebe 43 wirkt, welches das Zen­ trierfederpaket 42 und damit die pedalkraftfreie Nullstellung der Pedale 15 verstellt. Hier erfolgt im elektrisch signalisierten Steuerungsmode weder eine Trimm- noch eine Autopilot-Signalnach­ stellung der Pedale 15, d. h. die Pedale 15 sind im elektrischen Autopilotenflug in Ruhestellung (Feder-Mittenzentrierung).

Eine zweite Variante zur trimmbaren Krafteinleitungseinheit 6 bzw. 6′ besteht aus einer Kombination der beiden Verstelleinrichtungen. Neben der elektrischen Pedalsynchronisation zum Seitenruderaus­ schlag entsprechend Trimm- und Autopilotsignalen durch Elektromo­ toren, ist ein mechanischer Verstellvorgang vom manuellen Bedien­ element für die Trimmeingabe 41, über den Verstellstrang 44 nach Getriebe 43 auf die trimmbare Kraftsimulationseinheit 6′ (Fig. 3) möglich. Dadurch wird es dem Piloten möglich, auch nach einem elektrischen Totalausfall und bei rein pedalgesteuertem und mecha­ nisch signalisiertem Seitenruderbetrieb das Seitenruder 1 pedal­ kraftfrei auf die gewünschte Trimmstellung einzustellen.

Lösungen für die Verschaltung bzw. Verknüpfung durch Umschaltvor­ richtungen 40 zwischen den Computern 8-8 c und elektrischen Stellsystemen 2, 3 gemäß Fig. 1 und 2, sind in Fig. 4a, 4b für ein Steuerungssystem mit redundanten Computern 8-8 c dargestellt. Fig. 4a zeigt, daß jedem der elektro-hydraulischen Stellsysteme 2, 3 mindestens ein eigener Computer 8-8 c zugeordnet ist. Bei zwei oder mehreren Computern 8-8 c je Stellsystem 2, 3 werden auf das zugehörige Stellsystem 2, 3 umschaltbare Computer 8-8 c glei­ chen Typs verwendet. Eine alternative Lösung geht davon aus, daß zwei Computertypen in jeweils redundanter Form zur Verfügung ste­ hen, die sequentiell, d. h. bei Ausfällen der jeweiligen Computer 8-8 c als Ersatzcomputer innerhalb ihres jeweiligen Computertyps aufgeschaltet werden können (Fig. 4b). Die hierbei, durch Um­ schaltung auf Ersatzcomputer im Fehlerfall, umzuschaltenden Si­ gnalleitungen zwischen Rechnern und zugeordneten Stellsystemen be­ inhalten sowohl die Summe der Ansteuerungs- und Überwachungs-Si­ gnalleitungen, als auch die Aufschaltungsleitungen 11 und 12 der zugeordneten Stellsysteme und insbesondere die Abschaltsignale 13 und 14 gemäß Fig. 2 zum mechanisch angesteuerten Stellsystem 4.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung des mechanisch angesteuerten Stellsystems 4 und der hydro-mechanischen Abschaltlogik 5 sowie deren Funktion (Fig. 5a, Fig. 5b). Das Stellsystem 4 wird durch die Abschaltsignale 13 und 14 angesteuert. Ist das der Fall, so ist der Steuerdruck auf Rücklaufdruckniveau, das By-Pass-Ventil 4 b in By-Pass-Stellung und die Kupplung am differentiellen Signalge­ stänge offen (Fig. 5a). In diesem passiven Zustand des hydro-me­ chanischen Stellsystems 4 bewegt eines der beiden elektro-hydrau­ lischen Stellsysteme 2, 3 das Seitenruder 1. Die mechanische Weg­ rückführung X des Kolbens wird am offenen Differential bei fest­ stehenden oder bewegten Pedalen 15 absorbiert (Stellweg X _c durch die trimmbare Kraftsimulationseinheit 6 kommandiert), ohne daß ein Ventilweg X _v kommandiert wird.

Der Übergang zum aktiven Stellsystemzustand ist anhand der Fig. 5b nachvollziehbar. Der bei einem konventionellen hydro-mechani­ schem Stellsystem 4 gehäusefest fixierte Drehpunkt C des Summen­ hebels 36 ist im passiven Stellsystemzustand durch die Federn 34 bei fehlendem Steuerdruck freigegeben und damit verschiebbar. Er wird erst durch positiven, dem Systemdruck entsprechenden Steuer­ druck fixiert, wenn beide Abschaltsignale 13 und 14 entregt sind. Im passiven Zustand dieses Stellsystems schwenkt bei beliebigen Verstellungen X des Seitenruders 1 daher der Summenhebel 36 um ei­ nen "gleitenden Fixpunkt" C, das heißt, um den Eingriffspunkt in den Hauptkontrollventil-Steuerschieber, so daß dem federzentrier­ ten Ventil kein Ventilweg kommandiert wird.

Diese Lösung für eine steuerdruckgeschaltete Kupplung mit der Wir­ kung, ein differentielles Summengestänge zu öffnen bzw. zu schließen, ist hier am Beispiel eines hydro-mechanischen Stell­ systems 4 mit stehendem Gehäuse und bewegtem Kolben erläutert. Für Stellsysteme mit strukturfest angelengtem Kolben und bewegtem Ge­ häuse sind die gleichen Prinzipien anwendbar, wenn auch nicht nä­ her erläutert.

Ein Merkmal der Lösung ist die Selbstsynchronisationsfähigkeit der oben beschriebenen Kupplung (Fig. 5b) bezogen auf die Pedalstel­ lung X _c bei beliebiger Seitenruderstellung X und beim Umschalten vom passiven auf den aktiven Systemzustand. Bei ausgeschwenktem Fixpunkt C im passiven Zustand und Umschalten (positiver Steuer­ druck) wird der Punkt C bei einer Abweichung X undX _c relativ zum Gehäuse verschoben und somit ein Ventilweg X _v kommandiert, der in­ folge gleichzeitigen Umschaltens des By-Pass-Ventiles 4 b auf die aktive Stellung (Steuerventil 24 mit Zylinderkammer 48 verbunden) zu einer Kolbenbewegung führt, die die Ruderposition, repräsen­ tiert durch X, mit dem anstehenden Signaleingangsweg X _c synchroni­ siert (C in fixierter Mittelstellung, X = X _c , X _v = Null).

Eine weitere Variante der Seitenruder-Steuerungsanordnung besteht darin, daß das mechanisch angesteuerte Stellsystem 4 so ausgelegt ist, daß die bei seiner Betätigung erzeugbaren Steuerkräfte größer sind als die eines einzelnen elektro-hydraulischen Stellsystems 2, 3. Hierdurch ist es möglich, daß bei Fehlern in den Steuerungska­ nälen 9, 10 der Pilot in der Lage ist, durch Abschalten der elek­ trisch signalisierten Höhenruderansteuerung 9, 10 und Aktivierung des mechanischen Stellsystems 4 aufgrund des größeren Kraftaus­ gangs das Seitenruder 1 entgegen der Kraft eines fehlerhaften und passivierten elektrischen Steuerungskanals 9, 10 in die gewünschte Position zu bringen. Dabei sprechen in dem fehlerhaften elektro- hydraulischen Stellsystem 2, 3 Überdruckventile an, die dieses be­ zogen auf die Ruderstellung zum Nachgeben zwingen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Überwa­ chung des mechanischen Steuerungssignal-Übertragungssystems gegen mechanische Fehler, insbesondere gegen Klemmfälle in dem kuppel­ baren, mechanischen und differentiellen Signalgestänge 31-36 (Fig. 5b). Ein solcher Klemmfall, der während des normalen elektri­ schen Steuerungsmodes nicht entdeckt wird (schlafender Fehler), würde im Fall der Nutzung des mechanischen Steuerungsmodes zu des­ sen Nichtbenutzbarkeit führen. Um diesen Fall nicht eintreten zu lassen, ist am Signaleingang von der Pilotenseite her zum mechani­ schen Stellsystem 4 eine definierte Federstrebe 25 vorgeschaltet, die folgende Funktion erfüllt (Fig. 6): Bei federzentrierter Pe­ dale 15 (zentriert durch Kraftsimulationseinheit 6) arbeitet die Wegrückführung X des Kolbens auf das offene Differential gemäß Fig. 5b und das Auge des Differentialhebels 31 aus Richtung des Pi­ loten (Signalweg X _c = Null) steht still. Liegt ein Klemmfall in diesem Kupplungsmechanismus vor, so führt ein Ruderausschlag bei blockiertem, fixiertem Differential rückwirkend auch zu einem Weg X _c . Da die Pedale 15 federzentriert sind, also keine Bewegung voll­ führen, erfolgt durch diesen Weg X _c am Signaleingang zum Stell­ system eine Verschiebung des Steuerstranges, die zu einem Kompri­ mieren der Feder 16 führt. Diese Federstrebe 25 hat zwei Schalter 45, 46, die im Falle einer Verschiebung des Signalabgriffpunktes ansprechen und ein Warngsignal auslösen. Liegt ein Klemmfall vor, so wird bei dem im Flug zu erwartenden Seitenruderbetätigungen eine Warnung erfolgen. Die Schalter 45, 46 sind selbstüberwachend ausgelegt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Überwachung, d. h. Fehlererkennung des hydro-mechanischen Stellsy­ stems 4 vor dem Start. Das By-Pass-Ventil 4 b des hydro-mechani­ schen Stellsystems 4 ist mit einem elektrischen Positionssensor 26 versehen, der in einem automatisierten Vorflug-Test dann ein Warn­ signal erzeugt, wenn das hydro-mechanische Stellsystem 4 nicht in der passiven (By-Pass-) Stellung ist (Fig. 5a).

Claims (20)

1. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge, ins­ besondere für Flugzeuge, bestehend aus Seitenrudersteuerorganen (15), deren Steuersignale über zwei elektro-hydraulische Steue­ rungskanäle (9, 10) zu jeweils einem elektro-hydraulischen Stell­ system (2, 3) für das einteilige Seitenruder (1) übertragen werden und bestehend aus einem den beiden Steuerungskanälen (9, 10) zuge­ ordneten Autopilotcomputer (19), dadurch gekenn­ zeichnet, daß in jedem der Steuerungskanäle (9, 10) zwischen den Seitenrudersteuerorganen (15) und dem Autopilotcomputer (19) einerseits, mindestens ein Computer (8 bis 8 c) eingeschaltet ist, der die elektro-hydraulischen Stellsysteme (2, 3) überwacht, daß das Seitenruder (1) über ein weiteres, hydro-mechanisches Stell­ system (4) von den Seitenrudersteuerorganen (15) nach Ausfall bei­ der elektro-hydraulischer Steuerungskanäle (9, 10) oder alternativ betätigbar ist, daß von den elektro-hydraulischen Stellsystemen (2, 3) sowie dem hydro-mechanischen Stellsystem (4) jeweils nur ein Stellsystem aktiv ist, daß bei einem Ausfall eines der Stellsyste­ me (2, 3, 4) das jeweils Prioritätsnächste eingeschaltet wird, wobei das hydro-mechanische Stellsystem (4) die niedrigste Einschalt­ priorität hat, daß die Stellung der Seitenrudersteuerorgane (15) im kraftfreien Zustand dem von einer trimmbaren Kraftsimulations­ einheit (6) eingespeisten Trimmkommando folgt, daß in piloten­ kraftbetätigter Stellung das Stellsystem (4) diese Stellung in der Ansteuerung des Seitenruders (1) berücksichtigt, daß das hydro-me­ chanische Stellsystem (4) eine Abschaltlogik beinhaltet, die von den Computern (8) der Steuerungskanäle (9, 10) mit Hilfe von Abschaltsignalen (13, 14) aktiviert wird, daß bei fehlenden Ab­ schaltsignalen (13, 14) die Abschaltlogik (5) passiviert wird, wo­ durch das hydro-mechanische Stellsystem (4) betätigbar wird, und daß alle Aufschaltsignale (11, 12) zu den elektro-hydraulischen Stellsystemen (2, 3) und die Abschaltsignale (13, 14) zum hydro-me­ chanischen Stellsystem (4) über eine von Piloten bedienbare Test- Schalteinheit (18) geführt sind.

2. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-hydraulischen Stellsysteme (2, 3) und das hydro-mechanische Stellsystem (4) so ausgelegt sind, daß ihre maximal mögliche Kraft kleiner oder gleich ist der im Hochgeschwindigkeitsflug auftreten­ den Ausschlagkraft bei Erreichung des maximal zulässigen und zur Steuerbarkeit erforderlichen Ruderausschlagwinkels, aber hinrei­ chend groß für alle Niedergeschwindigkeitssteuerfälle.

3. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trimmbare Kraftsimulationseinheit (6) oder (6′) im Heck oder an den Pedalen (15) im Cockpit angeordnet ist.

4. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-hydraulischen Stellsysteme (2, 3) durch ein magnetisch er­ regbares Einschaltventil aktiviert, und daß das hydro-mechanische Stellsystem (4) parallel durch magnetisch erregbare Ventile in der Abschaltlogik (5) passiviert werden.

5. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß im Normalfall die Schalter der vom Piloten bedienbaren Test-Schalteinheit (18) geschlossen sind, im Fehlerfall oder zu Testzwecken von dem Piloten geöffnet werden.

6. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsverbindungen für die Aufschaltsignale (11, 12) und die Ab­ schaltsignale (13, 14) einzeln oder gemeinsam unterbrechbar sind.

7. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trimmbare Kraftsimulationseinheit (6′) über ein manuelles Pi­ loten-Eingangssignal verstellbar ist.

8. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trimmsignaleingabe über ein manuelles Bedienelement (41) und einen Verstellstrang (44) auf ein Getriebe (43) wirkt, welches ein Zen­ trierfederpaket (42) und damit die kraftfreie Nullstellung der Seitenrudersteuerorgane (15) verstellt.

9. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, 7 und Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Kombination der trimmbaren Kraftsimula­ tionseinheiten (6) und (6′) derart vorgesehen ist, daß die trimm­ bare Kraftsimulationseinheit (6, 6′) motorisch oder manuell ein­ stellbar ist.

10. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der elektro-hydraulischen Stellsysteme (2, 3) ein einzelner oder mehrere Computer (8 bis 8 c) gleichen Typs zugeordnet sind.

11. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden elektro-hydraulischen Steuerungskanäle (9, 10) un­ terschiedliche Computertypen zugeordnet sind, die zu zweit oder zu mehreren die Abschaltlogik (5) des hydro-mechanischen Stellsystems (4) aktivieren.

12. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschaltlogik (5) im aktivierten Zustand die mechanische Wegrückführung (X) des Kolbens des Stellzylinders dieses Stellsystems (4) an einem offenen Differentialhebelgetriebe bei feststehenden oder bewegten Seitenruderorganen (15) absorbiert wird, ohne daß ein Ventilweg (Xv) auf das Steuerventil (24) des Stellzylinders übertragen wird und daß ein By-Pass-Ventil (4 b) des hydro-mechanischen Stellsystems (4) den Stellzylinder in By-Pass- Stellung schaltet.

13. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß einem der Anprüche 1 und 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehpunkt (C) eines Summenhebels (36) in der Abschaltlogik (5) im passiven Stellsystemzustand verschiebbar angeordnet ist, und im aktiven Zustand durch den hydraulischen Systemdruck fixiert wird.

14. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenhebel (36) bei fehlendem Systemdruck beidseitig ge­ gen Federn (36) abgestützt ist.

15. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, 12, 13 und 14, dadurch gekennzeich­ net, daß für das hydro-mechanische Stellsystem (4) Stellzylinder mit bewegtem Gehäuse und strukturfest angelenkte Kolben verwendet werden.

16. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, 12, 13, 14 und 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seitenrudersteuerorgane (15) während des Umschaltens vom elektrischen in den mechanisch signalisierten Steuerungsmode durch die Abschaltlogik (5) in die dem Seitenruder­ ausschlag (X) entsprechende Stellung (Xc) selbsttätig rückführbar sind.

17. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hydro-mechanische Stellsystem (4) größere Kolbenkräfte erzeugt als ein einzelnes elektro-hydraulisches Stellsystem (2, 3).

18. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1, 12, 13, 14 und 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kuppelbare Differentialhebelgetriebe des hydro-mechanischen Stellsystems (4) gegen mechanische Fehler (z. B. Klemmfälle) durch Schalter (45, 46) überwacht ist, die im Fehler­ fall ein Warnsignal erzeugen.

19. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das By-Pass-Ventil (4 b) durch einen Posi­ tionssensor (26) überwacht wird.

20. Seitenruder-Steuerungsanordnung für Luftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den elektro-hydraulischen Stellsystemen (2, 3) Überdruckventile angebracht sind.