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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Luftfahrzeugmotor-Steuerungssystem.
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Es ist bekannt, dass Luftfahrzeugkonstrukteure
heutzutage immer häufiger
Familien von Luftfahrzeugen, spezieller von Flugzeugen anbieten,
die sich im wesentlichen durch unterschiedliche Transportkapazitäten und
Aktionsradien unterscheiden.
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Luftfahrzeuge ein und derselben Familie
sind im allgemeinen mit denselben Motoren ausgerüstet, unterliegen jedoch verschiedenen
Gesetzen der Schubkraftsteuerung. Schematisch gesehen ist der Hauptkennwert
eines Schubkraftsteuerungsgesetzes die vom Motor geforderte maximale
Schubkraft. Ein Flugzeug, das leichter als ein Bezugsflugzeug ist, wird
mit einem Motor (oder mehreren Motoren) ausgerüstet, der (die) ein Schubkraftsteuerungsgesetz verwendet
(verwenden), das (die) es ermöglicht
(ermöglichen),
weniger Schubkraft zu erzielen, was wirtschaftlich jedoch interessanter
ist.
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Jeder Flugzeugtyp muss für einen
Motorentyp, der sein eigenes Schubkraftsteuerungsgesetzes besitzt,
zertifiziert sein (das heißt,
dass es die für
seinen Betrieb erforderlichen gesetzlichen Zulassungen erhalten
muss).
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Will man eine neue Version eines
Flugzeug ein und derselben Familie, das heißt, ein Flugzeug herstellen,
das im wesentlichen mit einem bereits existierenden Flugzeug identisch
ist, aber eine Masseerhöhung
(in den festgelegten Grenzen) aufweist, so stellt die Wahl des Schubkraftsteuerungsgesetzes eines
der zu lösenden
Probleme dar.
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Es werden zwei Lösungen deutlich: Untersuchung
und Entwicklung eines neuen Schubkraftsteuerungsgesetzes oder gegebenenfalls
Anwendung des Schubkraftsteuerungsgesetzes des Flugzeugs mit der
unmittelbar größeren Masse
der betreffenden Flugzeugfamilie.
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Jedenfalls macht es jede dieser beiden
Lösungen
erforderlich, alle Zertifizierungsverfahren für das neue Flugzeug noch einmal
durchzuführen
und zwar für
den gesamten Flugbereich, was insbesondere sehr kostspielige Testserien
während
des Flugs notwendig macht.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
die Vermeidung dieses Nachteils.
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Dazu ist das Motorsteuerungssystem
für ein erstes
Luftfahrzeug, das zu einer Luftfahrzeugfamilie gehört, die
mehr oder weniger ein zweites Luftfahrzeug umfasst, wobei das genannte
erste Luftfahrzeug eine Höchstmasse
besitzt, die innerhalb eines vorher festgelegten Toleranzbereichs
größer als
die des genannten zweiten Luftfahrzeugs ist, das für jeden
Motor ein Schubkraftsteuerungsgesetz hat, erfindungsgemäß dahingehend
bemerkenswert, dass für jeden
Motor des genannten ersten Luftfahrzeugs ein erstes Steuerungsgesetz
für die
Schubkraft des Motors des genannten ersten Luftfahrzeugs, das spezifisch
für die
Startphase ist, und ein zweites Steuerungsgesetz für die Schubkraft
des genannten Motors vorgesehen ist, das dem Teil des genannten Schubkraftsteuerungsgesetzes
entspricht, der auf das genannte zweite Luftfahrzeug während aller
anderen Flugphasen anwendbar ist, wobei Mittel zur Erfassung des Übergangs
von einer Flugphase zu einer anderen vorgesehen sind, damit sie
dem genannten Motor zumindest ein Steuerungssignal liefern, das dem
einen oder dem anderen des genannten ersten und zweiten Gesetzes
entspricht.
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So können die Zertifizierungsverfahren
auf die Startphase reduziert werden, da das Luftfahrzeug (das vorstehend
als „erstes
Luftfahrzeug„ bezeichnet ist)
in allen anderen Flugphasen dasselbe „Verhaften„ zeigt wie das als „zweites
Luftfahrzeug„ bezeichnete
Luftfahrzeug, wobei dies zu entsprechenden Einsparungen an Zeit
und Kosten führt.
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Auf vorteilhafte Weise verwendet
das genannte System Signale, die im genannten ersten Luftfahrzeug
zur Verfügung
stehen und entweder mittels Datenverarbeitung oder elektronisch
verarbeitet werden.
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Es liefert vorzugsweise ein Signal „Start„ und ein
Signal „kein
Start„,
wobei jedes Signal ausgehend von zwei Logiken und verschiedenen
Parametern erzeugt wird.
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Auf vorteilhafte Weise erfolgt die
Wahl der Schubkraft beim Start durch den Logikschaltkreis, wenn
Weiterhin wird das Ende der Startphase dadurch ermittelt, dass
- – die
Einschaltung des Rechners FADEC erfolgt,
ODER (Logikglied)
- – die
Schubkraftumkehrvorrichtung ausgefahren worden ist UND (Logikglied)
die Stellung des Gashebels unter einem gegebenen Wert liegt, der
anzeigt, dass die Schubumkehrvorrichtung angewählt worden ist,
ODER
- – der
Status „Boden„ über eine
bestimmte Zeit gehalten wird.
Weiterhin wird das Ende der Startphase
dadurch ermitteit, das
- – der
Motor über
eine definierte Zeitspanne auf die maximale Startschubkraft eingestellt
wird,
ODER
- – die
Machzahl Mn > 0,35
ist
UND der Gashebel zurückgezogen
wird.
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Im übrigen wird der Wert „Boden„, der
in der Logik zur Wahl der Startschubkraft verwendet wird, gewählt, wenn
mindestens zwei Quellen von den folgenden vier zur Verfügung stehenden
Quellen die gewünschten
Kriterien erfüllen,
wobei es sich bei diesen Quellen um folgende handelt:
- – ADC1Mn
(< 0,1 in Bezug
auf die Auswahlstrategie),
- – ADC2
Mn (< 0,1 in Bezug
auf die Auswahlstrategie),
- – FADEC
Mn (< 0,15 berechnet
durch seine eigenen Messfühler)
UND (Logikglied) FADEC Mn ist aktiv,
- – LGCIU
= Boden UND (Logikglied) LGCIU ist aktiv,
wobei ADC im allgemeinen
die Windmessungszentrale bezeichnet, FADEC einen Steuerungsrechner
des Motors und LGCIU die Steuerschnittstelleneinheit des Fahrwerks.
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Im übrigen beruht die Wahl der
Schubkraft einer anderen Flugphase nach Beendigung der Startphase
darauf, dass
- – der Motor über eine
bestimmte Zeit mit der Startschubkraft gelaufen ist
ODER
- – die
gewählte
Machzahl über
0,35 liegt
UND
- – der
Gashebel in einer bestimmten Zeit wieder nach hinten gezogen wird
[und die FLEX genannte Betriebsart (die der Tatsache entspricht,
dass bei bestimmten Temperaturen der Rechner FADEC mit Parametern
einer Temperatur gespeist wird, die sich von der tatsächlichen
Temperatur unterscheidet) abgewählt
wird].
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Im letztgenannten Fall umfasst der
Logikkreis folgendes:
- – einen Eingang TLA = MCT,
wobei MCT die maximale Dauerdrehzahl darstellt,
- – einen
FLEX genannten Betriebsarteneingang,
die beide mit einem Logikglied
UND verbunden sind, dessen Ausgang an ein Logikglied ODER angeschlossen
ist, das an seinem anderen Eingang das Signal TLA = MCT erhält; und
der Ausgang des Logikglieds ODER ist mit einem Logikglied UND verbunden,
dessen anderer Eingang das Signal erhält, das der Drehzahl des Motors entspricht.
Nach der Bestätigung,
dass der Motor über
eine bestimmte Zeitspanne mit der Startschubkraft gelaufen ist,
wird das entsprechende Signal zu einem ODER-Logikglied geleitet,
das an seinem anderen Eingang das Signal des Status „Flug„ erhält, wobei
der Ausgang des Logikglieds mit einem ersten Rechner verbunden ist,
und ein UND-Logikglied erhält
als Eingangswerte TLA ≤ MCT
und FLEX-Betriebsart, und sein Ausgang wird nach Bestätigung in
einer bestimmten Zeitspanne mit einem UND-Logikglied verbunden, dessen
anderer Eingang das Ausgangssignal des ersten Rechners erhält, der
wiederum als zweiten Eingangswert das Ausgangssignal erhält, das
der Wahl der Startschubkraft entspricht und ebenfalls als erster
Eingangswert zu einem zweiten Rechner geleitet wird, und dessen
zweiter Eingang mit dem Ausgang des Logikglieds verbunden ist, wobei
der Ausgangswert des zweiten Rechners der Wahl der Schubkraft einer
anderen Flugphase als der Startphase entspricht.
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Im Besonderen wird der Wert „Flug„ gewählt, wenn
mindestens zwei Quellen von den drei folgenden zur Verfügung stehenden
Quellen die gewünschten
Kriterien erfüllen,
wobei es sich bei den genannten Quellen um folgende handelt:
- – ADC1
Mn (> 0,35),
- – ADC2
Mn (> 0,35),
- – FADEC
Mn (> 0,35) UND (Logikglied)
FADEC Mn ist aktiv.
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Die Figuren der beigefügten Zeichnung
machen gut verständlich,
wie die Endung ausgeführt werden
kann. Auf diesen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche
Elemente.
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1 veranschaulicht
ein erstes Prinzipbeispiel zur Unterscheidung zwischen zwei Flugphasen eines
erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs.
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2,
die der 1 ähnelt, veranschaulicht ein
zweites Prinzipbeispiel zur Unterscheidung zwischen zwei Flugphasen
eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs
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3 ist
ein Logikkreis, der das Prinzip der Wahl der Startschubkraft im
Rahmen der Erfindung veranschaulicht.
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4 ist
ein Logikkreis, der zu dem der 3 gehört und diesen
präzisiert.
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5 ist
ein Logikkreis, der das Prinzip der Wahl der Gasdrosselungsschubkraft
im Rahmen der Erfindung veranschaulicht.
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6 ist
ein Logikkreis, der zu dem der 5 gehört und diesen
präzisiert.
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Wie bereits angegeben, sieht das
Motorsteuerungssystem für
ein erstes Luftfahrzeug 1, das zu einer Luftfahrzeugfamilie
gehört,
die mehr oder weniger ein zweites Luftfahrzeug umfasst, wobei das
erste Luftfahrzeug eine maximale Masse besitzt, die in einem vorher
ermittelten Toleranzbereich größer ist als
die des genannten ersten Luftfahrzeugs, das für jeden Motor ein Schubkraftsteuerungsgesetz
besitzt, im allgemeinen für
jeden Motor des genannten Luftfahrzeugs ein erstes Steuerungsgesetz
für die Schubkraft
des genannten Motors, das für
das genannte erste Luftfahrzeug 1 in der Startphase T spezifisch
ist, und ein zweites Steuerungsgesetz für die Schubkraft des genannten
Motors vor, das dem Teil des genannten Schubkraftsteuerungsgesetzes
entspricht, der während
aller anderen Flugphasen R auf das genannte zweite Luftfahrzeug
anwendbar ist, wobei Mittel 2, 22 zur Erfassung
des Übergangs
von einer Flugphase zu einer anderen vorgesehen sind, damit sie
dem genannten Motor zumindest ein Steuerungssignal liefern, das
dem einen oder dem anderen des genannten ersten und zweiten Gesetzes
entspricht.
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Außerdem verwendet das System
im Luftfahrzeug zur Verfügung
stehende Signale, die entweder auf dem Wege der Datenverarbeitung
(Algorithmen) oder elektronisch (Logikglieder, Wippen u. a.) verarbeitet
werden.
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Im übrigen liefert das System als
Gründen der
Zuverlässigkeit
ein Signal „Start„ und ein
Signal „kein
Start„,
wobei jedes Signal ausgehend von zwei Logiken und verschiedenen
Parametern erzeugt wird. Es ist dabei zu beachten, dass jedes gleichzeitige
Auftreten der beiden Signale nur durch mindestens einen doppelten
Ausfall des Systems verursacht sein könnte.
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1,
die ein erstes Prinzipbeispiel der Unterscheidung zwischen zwei
Flugphasen eines Luftfahrzeugs (Start T und Gasdrosselung R) veranschaulicht,
gibt eine bestimmte Anzahl von Punkten an, die repräsentativ
für die
Unterscheidung Startphase T/andere Phase (Gasrücknahme) R sind:
- – A:
Beginn der Startsequenz der Motoren ( Einschalten des Rechners FADEC),
- – B:
Start der Motoren,
- – C:
Gashebel in Startstellung,
- – D:
TLA s MCT und keine Betriebsart FLEX in einer bestimmten Zeit t1
(die beispielsweise 20 Sekunden beträgt) (TLA = Drosselhebelwinkel
und MCT = Max. Dauerbetrieb, wobei die Betriebsart FLEX der Tatsache
entspricht, dass bei bestimmten Temperaturen der Rechner FADEC mit
Parametern einer Temperatur gespeist wird, die sich von der tatsächlichen
Temperatur unterscheidet).
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2,
die ein zweites Prinzipbeispiel der Unterscheidung zwischen zwei
Flugphasen (R und T) eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs veranschaulicht,
gibt bestimmte Punkte an, die repräsentativ für diese Unterscheidung sind:
- – E:
Boden (LGCIU = Landing Gear Control Interface Unit oder Schnittstelleneinheit
der Fahrwerksteuerung),
- – F:
Mn (Machzahl) = 0,15 (FADEC) während
einer bestimmten Zeit t2, beispielsweise 30 Sekunden, für den Übergang
von der Phase R zur Phase T (Start) (2 unten),
wenn LGCIU und Mn FADEC verfügbar
sind, aber T/R (Thrust Reverser = Schubumkehrvorrichtung) nicht
aktiv ist,
- – G:
Mn = 0,1 während
einer bestimmten Zeit t3, beispielsweise 30 Sekunden, für den Übergang von
der Phase R zur Phase T (Start) (2 oben),
wenn LGCIU und Mn FADEC nicht verfügbar sind und T/R nicht aktiv
ist.
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Es ist zu beachten, dass in genannten
Fall die Startschubkraft gewählt
wird, wenn die Schubumkehrvorrichtung gewählt und vollständig ausgefahren ist.
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Die Wahl der Startschubkraft, die
durch den Logikkreis 2 der 3 veranschaulicht
wird, erfolgt, wenn:
- – das Einschalten 3 des
Rechners FADEC (in dem die Gesetze der Schubkraftsteuerung eingespeichert
sind) erfolgt, ODER (Logikglied 4)
- – die
Schubumkehrvorrichtung ausgefahren ist 5 UND (Logikglied 6)
die Stellung des Gashebels (TLA = Throttle Lever Angle) 7 unter
einem gegebenen Wert liegt, der beispielsweise kleiner oder gleich
4,3° ist,
ODER
- – der
Status „Boden„ 8 [auf
der Grundlage der der Schnittstelleneinheit der Fahrwerksteuerung
(LGCIU = Landing Gear Control Interface Unit) und der Machzahl (Mn)]
beispielsweise länger
als 30 Sekunden gehalten wird.
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Bezüglich der 3 ist zu beachten, dass der Ausgang des
Logikglieds 4 mit einem Rechner 9 verbunden ist,
der an seinem Ausgang 10 das Signal zur Auswahl der Startschubkraft
liefert und im übrigen
von 11 das einer anderen Flugphase (insbesondere der Gasdrosselung)
entsprechende Signal erhält.
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Diese Logik ermöglicht es, „Start„
- – nach dem
Landen,
- – nach
einem abgelehnten „Start„, wenn
die „Gasdrosselung„ gewählt war,
- – nach
einer Motorpanne oder vor einem Motorstart zu wählen.
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Das Ende der Startphase wird dadurch
bestimmt, dass
- – der Motor (beispielsweise)
20 Sekunden lang auf die maximale Startschubkraft eingestellt wird
ODER
- – Mn > 0,35
UND der
Gashebel zurückgezogen
wird, wobei innerhalb von 20 Sekunden bestätigt wird, dass die Stellung
des Gashebels einem Wert unter oder gleich der verwendeten Motordrehzahl
entspricht, wenn der andere Motor ausgefallen ist (MCT = Max Continuous).
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Zu diesem Zeitpunkt wird die Gasdrosselungsschubkraft
gewählt.
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Bezüglich der Bestimmung „Boden„ (4) für die Wahl der Startschubkraft
stehen vier Quellen zur Verfügung:
- – ADC1
Mn (< 0,1 in Bezug
auf die Auswahlstrategie) 12,
- – ADC2
Mn (< 0,1 in Bezug
auf die Auswahlstrategie) 13,
- – FADEC
Mn (< 0,15 berechnet
durch seine eigenen Messfühler)
UND (Logikglied 15) FADEC Mn ist aktiv (16),
- – LGCIU
= Boden (17) UND (Logikglied 18) LGCIU ist aktiv
(19).
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[ADC (Air Data Computer – Luftdatenrechner)
bezeichnet im allgemeinen die Windmessungszentrale, die insbesondere
den Druck, die Temperatur und die Machzahl liefert].
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Mindestens zwei mit dem Rechner 20 verbundene
Quellen müssen
die gewünschten
Kriterien so erfüllen,
dass der in der Auswahllogik für
die Startschubkraft verwendete Wert „Boden„ (21) gewählt wird.
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Die Wahl der Gasdrosselungsschubkraft
(die durch den Logikkreis 22 der 5 veranschaulicht wird) erfolgt nach
Beendigung der Startphase.
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Die Kriterien beruhen darauf, dass
- – der
Motor (beispielsweise) länger
als 20 Sekunden mit der Startschubkraft gelaufen ist,
ODER
- – die
gewählte
Machzahl über
0,35 liegt
UND
- – der
Gashebel länger
als 20 Sekunden auf MCT oder einen niedrigeren Wert zurückgezogen
wird [und die FLEX genannte Betriebsart (die der Tatsache entspricht,
dass bei bestimmten Temperaturen (heiß) der FADEC-Rechner mit Parametern einer
Temperatur gespeist wird, die sich von der tatsächlichen Temperatur unterscheidet)
abgewählt
wird].
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Genauer umfasst der in 5 veranschaulichte Logikkreis 22 folgendes:
- – einen
Eingang TLA = MCT 23,
- – einen
Eingang FLEX genannte Betriebsart 24, die beide mit einem
Logikglied UND 25 verbunden sind, dessen Ausgang mit einem
Logikglied ODER 26 verbunden ist, das an seinem anderen Eingang 27 das
Signal TLA = MCT erhält.
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Im übrigen ist der Ausgang des
Logikglieds ODER 26 mit einem Logikglied UND 28 verbunden, dessen
anderer Eingang von 29 ein Signal erhält, das der Drehzahl des Motors
entspricht und das anzeigen soll, dass sich der Motor auf Startleistung
befindet.
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Nach Bestätigung, dass der Motor länger als 20
Sekunden (30) mit der Startschubkraft gelaufen ist, wird
das entsprechende Signal zu einem Logikglied ODER 31 geleitet,
das an seinem anderen Eingang 32 das Signal des Status „Flug„ erhält, das
wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 angegeben
ermittelt wird. Der Ausgang des Logikglieds 31 ist mit
dem Rechner 33 verbunden.
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Außerdem erhält ein Logikglied UND 34 als Eingangswerte
TLA ≤ MCT 35 und
als FLEX bezeichnete Betriebsart 36, und sein Ausgang wird
nach Bestätigung
innerhalb von 20 Sekunden (38) mit einem Logikglied
UND 37 verbunden, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal
des Rechners 33 erhält, wobei
dieser als zweiten Eingangswert das Ausgangssignal (von 39)
erhält,
das der Wahl der Startschubkraft (Impuls 10 Sekunden) entspricht
und ebenfalls als erster Eingangswert zum Rechner 40 geleitet
wird, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Logikglieds 37 verbunden
ist. Der Ausgang 41 des Rechners 40 entspricht
der Auswahl der Drosselungsschubkraft (oder allgemeiner einer anderen Flugphase
als dem Start).
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Sobald die Drosselungsschubkraft
ausgewählt
ist, muss sie bis zur nächsten
Wahl der Startschubkraft verriegelt werden.
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Bezüglich der Bestimmung „Flug„ (6) für die Wahl der Drosselungsschubkraft
stehen drei Quellen zur Verfügung:
- – ADC1
Mn (> 0,35) 42,
- – ADC2
Mn (> 0,35) 43,
- – FADEC
Mn (> 0,35) 44 UND
(Logikglied 45) FADEC Mn ist aktiv (46).
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Mindestens zwei mit dem Rechner 47 verbundene
Quellen müssen
die gewünschten
Kriterien so erfüllen,
dass der in der Auswahllogik für
die Gasdrosselungsschubkraft verwendete Wert „Flug„ (48) gewählt wird.
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Die Bestimmung Flug/Boden durch ADC
Mn kann unter folgenden Bedingungen erfolgen:
- –für die Bedingung „Flug„:
der
Wert ADC muss aktiv sein
UND
Mn > 0,35
- –für die Bedingung „Boden„:
wenn
Mn des Luftfahrzeugs unter 0,1 liegt, wird die Anzeige ADC Mn mit
einem Nullwert zu den NCD (Non Computed Data – nicht berechneten Daten)
gesandt. Diese Bedingung wird verwendet um zu ermitteln, ob das
Flugzeug am Boden ist, vorausgesetzt, dass der letzte richtige Wert
unter 0,15 lag.