DE947594C

DE947594C - Selbsttaetige Steuerungsvorrichtung fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE947594C
Application number: DEB31186A
Authority: DE
Inventors: Alfred Bennett; Frank Joseph Gorzelany
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1953-06-05
Filing date: 1954-05-29
Publication date: 1956-08-16

Description

Selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugzeuge Es ist bekannt, daß ein Flugzeug, welches eine geneigte Kurve nach rechts oder nach links ausführt, einen Auftriebsverlust erleidet und. daß somit die Notwendigkeit besteht, den Höhenrudern einen Ausgleichsausschlag in die Höhe zu erteilen, um einen Höhenverlust zu vermeiden. Zudem kann sich der den Rudern zu erteilende Ausschlagwinkel je nach der Richtung der Kurve verändern, insbesondere wegen der Kreiselwirkung der Motoren und der Schrauben. So ist z. B. im Falle eines Flugzeugs, dessen Schrauben sich im Uhrzeigersinn drehen, der dem Höhenruder zu verleihende Aus--#:'-alagswinkel größer für eine Linkskurve als für eine Rechtskurve.
Demzufolge ist es bekannt, daß in der Kette der Höhenrudersteuerimpulse einer selbsttätigen Steue= rungsvorrichtung eine Vorrichtung vorgesehen werden muß, die, bei einer jeden Querneigung des Flugzeugs, sei es nach rechts oder nach links, in diese, Kette zum Zweck der Hochschlagung der Höhenruder einen Impuls einführt, dessen Summe unveränderlich ist, dessen Amplitude jedoch separat je nach dem Richtungssinn der Querneigung eingestellt werden kann.
Die Erfindung -bezweckt Verbesserungen an den Vorrichtungen der soeben beschriebenen Art.
Es ist erkannt; daß der den Höhenrudern zu erteilende Ausschlag, um den Äuftriebsverlust auszugleichen und den durch die Querneigung des Flugzeugs erzeugten Höhenverlust zu vermeiden, im wesentlichen im Verhältnis zu dem Neigungswinkel und der Zeitdauer der Neigung oder auch zur Integralen des Querneigungswinkels in Beziehung auf die Zeit sein muß. Daraus folgt namentlich, daß im Falle von Rollstößen oder von Kursänderungen schwacher Amplitude und kurzer Dauer die hieroben erwähnten, bisher benutzten Vorrichtungen zu einem Überausgleich führen, der ein Überziehen des Flugzeugs'zur Folge hat.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, ist gemäß der Haupteigenschaft der Erfindung der än die Hilfsmotoren der Höhenruder bei einer jeglichen Querneigung des Flugzeugs angelegte Ausgleichsimpuls nicht mehr von dem absoluten Wert des Querneigungswinkels abhängig, sondern auch von der Zeitdauer desselben.
Das durch eine erfindungsgemäß verbesserte selbsttätige Steuerungsvorrichtung gebildete neue industrielle Produkt kann in seinen Ausführungsarten entweder einzeln oder in jeder Betriebsverbindung betrachtet, folgende Einzelheiten aufweisen a) der Ausgleichsimpuls wird an den Hilfsmotor über eine thermische Verzögerungsvorrichtung angelegt; b) der Ausgleichsimpuls besteht aus der Unbalancierungsspannung einer Wheatstoneschen Brücke, deren einer Zweig eine fortwährende Änderung seines Widerstandes erfährt, immer im gleichen Sinn, und zwar durch den durch einen Strom, dessen Polarität (oder Phasenzustand) und Stärke dem Sinn und der Größe des Querneigungswinkels des Flugzeugs entsprechen, erzeugten Jouleeffekt; .
c) der Strom nach b) durchfließt einen Heizdraht, dessen Hitze an genannten Brückenzweig angelegt wird, um dessen Widerstand zu ändern; d) im Falle einer durch Wechselstromimpulse gesteuerten selbsttätigen Steuerungsvorrichtung erscheint der Ausgleichsimpuls als Wechselstromspanneng an einer der Diagonalen der Brücke, deren andere Diagonale durch die Wechselstromquelle gespeist wird, e) der nach b) oder c) zur Unbalancierung der Brücke dienende Strom wird durch einen Phasendiskriminator geliefert, dessen Eintritt durch einen Wechselstrom gespeist wird, der in Phasenzustand und Amplitude dem Sinn und der Größe des Querneigungswinkels, nach rechts oder nach links, entspricht; f) es sind Mittel vorgesehen, um die Amplitude des erhaltenen Austrittsimpulses unabhängig für einen gegebenen Wert des Rechts- oder Linksqnerneigungswinkels einzustellen; g) genannte Einstellungsmittel nach f) können insbesondere aus an die Eintritte des Phasendiskriminators nach e) zwischengeschalteten Potentiometern bestehen; h) der Querneigungswinkel wird sowohl betreffs seines Winkels als auch seiner Größe' durch einen Kreiselhorizont detektiert; ' i) der Ausgleichsausschlagimpuls wird zum Teil direkt an die Hilfsmotoren der Höhenruder angelegt- und zum Teil über eine Filtriervorrichtung, welche seine Komponenten langer Periode ausscheidet; j) dem Ausgleichsimpuls oder dem Teil des Aus gleichsimpulses, der nach i) über die Filtriervorrichteng angelegt wird, wird. ein im Verhältnis zu der Stampfgeschwindigkeit stehender Impuls (der z. B. durch einen Stampfkreiselmesser erzeugt wird) entgegengesetzt, der ebenfalls -vorzugsweise an die Hilfsmotoren der Höhenruder über genannte Filtriervorrichtung angelegt wird.
Beispielsweise soll nun die Erfindung in ihrer Anwendung an eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung bekannter Art beschrieben werden.
Es ist selbstverständlich, daß jede in der Zeichnung erscheinende bzw. in der Beschreibung erwähnte Einzelheit als zur Erfindung gehörend betrachtet werden soll" die Erfindung sich aber nicht auf die dargestellten oder beschriebenen Einzel- . heiten beschränkt.
Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung der der Steuerung Vdes Höhenruders zog entsprechenden Organe einer selbsttätigen Steuerungsvorrichtung. So wie es bereits bekannt ist und wie es aus den hiernach folgenden Erläuterungen hervorgehen wird, wird der das Höhenruder rog steuernde Hilfsmotor icj3 durch den Verstärker 107 gespeist, der seinerseits durch den von den zwei voneinander unabhängigen Impulsketten herstammenden resultierenden Impuls gespeist wird.
Die eine dieser Ketten, die direkte, umfaßt den durch den Generator 3 des Kreiselhorizonts i gelieferten Längsneigungsimpuls, den durch den handgesteuerten Generator 25 gelieferten Längstrimmimpuls, den durch den. Generator 33 gelieferten Längstrimmimpuls, den durch das Höhenmeßgerät 49 gelieferten Höhenabweichungsirnpuls und schließlich den durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung 56 gelieferten Ausgleichsimpuls.
Die andere Kette umfaßt ihrerseits den Umwandlungsimpuls der Stellung und der Ausschlagsgeschwindigkeit des Ruders (Generatoren i23 und i21), den Stampfgeschwindigkeitsimpuls (mit dem Kreiselmesser 124 verbundene Generator 137), den Höhenabweichungsimpuls sowie -den Ausgleichsimpuls, die beide den zwei Ketten gemeinsam sind. Alle Impulse dieser zweiten Kette sind der Wirkung eines Filters 167 ausgesetzt, das aus ihnen die Komponenten langer Variationsperiode ausscheidet, bevor sie mit den Impulsen der zweiten Kette mittels einer isolierenden Triode toi und eines Kupplungstransformators 75 vereinigt werden. Es ist dieser resultierende Impuls, der durch den Leiter 74 in den Verstärker 77 eingeführt wird.
Nun soll das Gerät ausführlich beschrieben-werden. Dasselbe besitzt einen künstlichen Kreiselhorizont, dessen Drehachse X-X waagerecht ist und der in bekannter Weise frei um zwei waagerechte, zueinander senkrechte Achsen schwingt, d. h. um die mit der Stampfachse parallele Achse X-X und um die mit der Rollachse parallele Achse Y-Y. Mit diesem Kreisel ist ein induktiver Generator 3 verbunden, der aus einer durch eine Wechselstromquelle S gespeisten Einphasen-Rotorwicklung 5 und einer Dreiphasen-Ständerwicklung 7 besteht. Der Rotor 5 ist mit einem der Stampfachse Y-Y entsprechend gerichteten Kreiselzapfen solidarisch und dreht sich somit in Beziehung auf den Ständer 7, wenn der Kreisel um die Stampfachse schwingt. Die Ständerwcklung ist in Phaseneinklang mit der dreiphasigen Ständerwicklung 9 eines anderen induktiven Generators r geschaltet, indem dieser letztere außerdem eine mit der Achse eines Pendels solidarische einphasige Rotorwicklung 13 besitzt.
Der zwischen den Vorrichtungen 3 und z z bestehende Fehler- oder Abweichungsimpuls wird an einen Längsneigungsausgleichsverstärker, der einen Multivibrator bekannter Art enthalten kann, angelegt. Dieser Verstärker erzeugt Impulse, die an die Wicklung wechselnder Phase 17 eines Zweiphasen-Motors z9 angelegt werden, dessen Wicklung fester Phase 21 durch die Wechselstromquelle S gespeist wird. Dieser Motor ist angeordnet, um dem Kreisel ein Moment um die Rollachse zu erteilen und ihn somit zu zwingen, durch Präzession um die Stampfachse in seine Senkrechtstellung zurückzukehren. Die induktive Vorrichtung'3 liefert Impulse, die- der Längsneigung- des Flugzeugs in bezug zur Waagerechten entsprechen.
Die Ständerwicklung 7 des induktiven Generators 3 ist in Phaseneinklang mit der Ständerwicklung 23 eines induktiven Generators 25 verbunden, dessen einphasige ,Rotorwicklung 27 mittels eines Steuerungsknüppels 29 durch den Flugzeugführer bei Hand gesteuert werden kann. Somit verfügt der Flugzeugführer über ein Mittel, die Längsneigung des Flugzeugs zu ändern, und zwar durch eine Handbetätigung des Knüppels 29, der die Rotorwicklung 27 des induktiven Generators 25 in bezug auf seinen Ständer ändert.
Eine Längstrimmsynchronisierungsvorrichtung 31 besteht aus einem induktiven Generator 33, dessen einphasige Rotorwicklung 35 mit der Stromquelle S verbunden ist und der durch einen zweiphasigen Motor 37 getrieben wird. Seinewechselnde Phase 4i wird in der weiter unten beschriebenen Weise erregt. Der Generator 33 besitzt außerdem eine einphasige Ständerwicklung 43, die an die Enden eines Potentiometers 45 angeschlossen ist, dessen beweglicher Kontakt 47 an die Rotorwicklung 27 des Generators 25 angeschlossen ist.
Außerdem ist eine barometrische Vorrichtung 49 vorgesehen, die beispielsweise bekannter Art sein kann.
Diese den Höhenabweichungsimpuls erteilende Vorrichtung besitzt eine versiegelte Barometerdose 51) die mittels einer mit einer durch ein Solenoid 55 gesteuerten elektromagnetischen Kupplung 53 versehenen Achse mit der einphasigen Rotorwicklung 57 eines induktiven Generators 58 verbunden ist, der andererseits eine einphasige Ständerwicklung 59 besitzt. Der Rotor 57 wird durch die Wechselstromquelle S erregt und ist mittels einer Feder fortwährend in seine Mittelstellung zurückgerufen. Die Ständerwicklung 59 ist an die Klemmen der Primärwicklung eines Transformators 62 angeschlossen, der zwei Sekundärwicklungen 65 und 63 besitzt; an deren Klemmen entsprechend die Widerstände 67 und 165 zweier Potentiometer angeschlossen sind, die entsprechend zur Abnahme des an die erste und die zweite der bereits erwähnten Ketten angelegten Höhenimpulses dienen.
So wie es weiter unten ausführlich erläutert wird, erscheint der durch die insbesondere den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung 56 gelieferte Ausschlagsausgleichsimpuls gleichzeitig in den zwei Sekundärwicklungen des Transformators 25o. An diese zwei Wicklungen sind in Nebenschaltung zwei Widerstände 159 und 68 angeschlossen, die entsprechend der Abnahme des an die erste und die zweite der bereits erwähnten Ketten angelegten Ausgleichsimpuls dienen.
Um die erste oder direkte Kette zu bilden, ist der Rotor 27 des handgesteuerten Generators 25 einerseits an die Masse geschaltet, andererseits an den Potentiometer 45 des Synchronisators, dessen beweglicher Arm 47 - über einen Rückkoppler, dessen Nützlichkeit weiter unten ersichtlich ist und der normalerweise sich in der in der Zeichnung dargestellten Lage befindet - an den Potentiometer 67 der Höhenmessungsvorrichtung angeschlossen ist. Der bewegliche Arm dieses Potentiometers ist an den Widerstand 68 der Ausgleichsimpulserzeugungsvorrichtung geschaltet. Dieser Widerstand ist mit einem potentiometrischen Anschluß 70 versehen, der an die Sekundärwicklung 73 des bereits erwähnten Mischtransformators 75 angeschlossen %t, indes diese Wicklung ebenfalls über den Leiter 74 an den Eintritt des Verstärkers 77 angeschlossen ist.
Dieser Verstärker besteht aus zwei Verstärkungsstufen 79, 81 und einem Phasendiskriminator 83, der zwei elektronische Röhren 85, 87 besitzt, die bestimmt sind, den Phasenzustand der an den Verstärker angelegten Spannung zu detektieren. Diese Diskriminatorröhren speisen einen magnetischen Verstärker 89, der zwei Kerne 9z, 93 besitzt, von denen ein jeder drei Wicklungen trägt: eine Primärwicklung 95, eine Sekundärwicklung 97 und eine Steuerwicklung 99. Die Steuerwicklungen der beiden Kerne sind entsprechend mit den Anodenkreisläufen der beiden Röhren 85 bzw. 87 verbunden. Die Primärwicklungen in Reihenschaltung werden durch die Wechselstromquelle S erregt. Die in Reihe geschalteten, um einen Kern dem anderen entgegenzusetzen Sekundärwicklungen 97 sind über einen Schalter roz an die wechselnde Phase 41 des Motor,-, 37 des Längsneigungssynchronisators angeschlossen.
Ein zweiphasiger Hilfsmotor 103 betätigt mittels eines Übersetzungsgetriebes zo5 und einer handgesteuerten Kupplung 107 das Höhenruder zog des Flugzeugs. Die Kupplung wird mittels eines Handgriffs r r r, der über eine jede geeignete Übertragung wirkt, gesteuert. Wenn die Kupplung 107 ausgerückt ist, hat der Flugzeugführer die Möglichkeit, das Höhenruder durch Hand zu betätigen, unabhängig von der selbsttätigen Steuei ungsvorrichtung mittels eines Knüppels 113, der auf das Höhenruder mittels der Seile 115 einwirkt. Die Kupplung und der Handgriff 111 können bekannter Art sein.
Die Wicklung 117 fester Phase des Motors 103 ist an die Wechselstromquelle S geschaltet und die Wicklung wechselnder Phase 119 ist an die freien Enden der Sekundärwicklungen 97 des magnetischen Verstärkers 89 in Parallelschaltung mit der Wicklung 41 des Längsneigungssynchronisationsmotors 37 angeschlossen. Ein- tachometrischer Generator 121, d. h. der eine der Winkelgeschwindigkeit seines Triebmotors im wesentlichen entsprechende Spannung liefert, ist an den Hilfsmotor 103 eingekuppelt. Eine, 125, der zwei Wicklungen dieses Generators ist an die Stromquelle S geschaltet und die andere, 127, liefert eine der Drehgeschwindigkeit des Motors 103 entsprechende Spannung.
Andererseits ist eine Stellungsumwandlungsvorrichtung 123 vorgesehen, bestehend aus einer an die Stromquelle S angeschlossenen einphasigen Rotorwicklung 129 und einer einphasigen Statorwicklung, die in Reihenschaltung mit der Austrittswicklung 127 des Geschwindigkeitsgenerators 121 an die beiden Enden eines Potentiometers 133 geschaltet ist. Der Rotor der Umwandlungsvorrichtung 123 wird durch das Ruder betätigt, indem die Einstellung eine solche ist, daß die Mittelstellung des- Rotors, in welcher die Umwandlungsvorrichtung keinen Impuls liefert, mit der normalen Mittelstellung der Ruderfläche übereinstimmt. Die Umwandlungsvorrichtung ist stets mit dem Höhenruder 1o9 verbunden, ob dieses durch den Motor 1o3 mittels der Kupplung 107 gesteuert wird oder im Gegenteil, wenn die selbsttätige Steuerungsvorrichtung des Ruders ausgekuppelt ist, um dasselbe unter direkte Handsteuerung mittels des Knüppels 113 zu stellen. In dem einen sowie in dem anderen Fall liefert die Umwandlungsvorrichtung einen Impuls, der in Abhängigkeit des Ausschlagwinkels des Ruders ist.
Ein Kreisellängsneigungsgeschwindigkeitsunterschiedmesser treibt den Rotör 139 eines induktiven einphasigen Generators, der das Stampfen des Flugzeugs dämpfende Impulse liefert. Die Drehungsachse A-A des Kreisels ist ' senkrecht, und die Schwingungsachse seines Gestells B-B ist zu der Stampfachse parallel. Der Drehungssinn des Kreisels ist vorzugsweise im Gegenzeigersinn, laut Ab-Schwingungsachse B-B mitgerissen. Der Generator 137 ist durch. die Stromquelle S erregt und wird durch die Drehung des Kreiselgestells I35 um seine Schwingungsachse B-B mitgerissen. Der Generator 137 besitzt andererseits eine Ständerwicklung 141, die in Parallelschaltung mit einem Potentiometer 143 an den beweglichen Arm 145 des Pontentiometers 133 angeschlossen ist.
Der Kreiselhorizont 1 treibt außer dem die Längsneigungsimpulse liefernden Generator 3 einen zweiten induktiven Generator z47, dessen Rotor an einen der nach der Rollachse gerichteten Zapfen des Kreisels angeschlossen ist, um der Querneigung des Flugzeugs entsprechende Impulse zu liefern. Dieser Generator besteht aus einer durch die Stromquelle S erregten Rotorwicklung 1q:9 und einer an den Eintritt der insbesondere den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung 56 angeschlossenen einphasigen Ständerwick lang 151.
Die Vorrichtung 56 besteht erstens aus einer Vorverstärkungstriode 211, dessen Gitter an den Generator 147 angeschlossen ist und dessen Austritt an die beiden Gitter eines Phasendiskrim;inators 212 über einen gemeinsamen Leiter z18 und die zwei Einstellungspotentiometer 23 r, 232 angeschlossen ist. -Die Platten -des Phasendiskriminators sind in Phasengegensatz durch die beiden Enden. der Sekundärwicldung`215 eines Speisungstransformators 217 gespeist. Demnach ist nur eine der Hälften des Diskriminators 212 in einem gegebenen Augenblick leitend, je nach dem Phasenzustand des gleichzeitig an die beiden Gitter des Diskriminators angelegten Impulses, anders ausgedrückt, je nachdem das Flugzeug eine Links- oder eine Rechtsneigung besitzt.
Zwischen. dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung 215 und dem kathodischen Anschluß des Phasendiskriminators 212 ist durch die Leiter 23q., 237 ein Heizwiderstand 235 eingeschaltet. Dieser ist in einer Röhre versiegelt, die ebenfalls einen geheizten Widerstand 240 enthält. Diese Gesamtvorrichtung bildet eine der bekannten thermischen Verzögerungsvorrichtungen. Der Widerstand 24o bildet einen der Zweige' einer Wheatstoneschen Brücke und ist zu diesem Zweck in geschlossener Masche mit einem Widerstand 2q.6 und einem potentiometrischen Widerstand 247 verbunden. Die Eintrittsdiagonale der Brücke ist zwischen, der Verbindung 26i- des geheizten Widerstandes 24o mit dem potentiometrischen Widerstand 247 einerseits und der Verbindung 262 dieses potentiometrischen Widerstands 247 mit dem Widerstand 246 andererseits eingeklemmt. Diese Diagonale ist an die Wechselstromspeisungsquelle angeschlossen.
Die Austrittsdiagonale ist zwischen dem einsteJlbaren Mittelpunkt 248 und dem den Widerständen 240, 246 gemeinsamen Massenanschluß 245 eingeklemmt. Die auf dieser Diagonale erscheinende Unbalancierungsspannung wird, wenn sich der Widerstand 24o durch seine Erhitzung verändert, in der Röhre 214 verstärkt und daraufhin über die beiden Sekundärwicklungen. eines Kupplungstransformators 25o an die beiden bereits erwähnten Widerstände 68 und 159 angelegt.
Der'Widerstand 159 ist einerseits mit dem beweglichen Arm des Potentiometers 143, der den Staxnpfgeschwindigkeitsimpuls liefert, wie bereits erwähnt, und andererseits an dem potentiometrischen Widerstand 165, der an die Klemmen der Sekundärwicklung 63 des Transformators 62 angeschlossen ist, verbunden. Der bewegliche Arm des Potentiometers 165 ist an das eine der Enden eines potentiometrischen Widerstandes 169 angeschlossen, dessen anderes Ende an das Gitter der Triode 2o1, das gleichzeitig eine Verstärkungs- und eine Scheidungsrolle spielt, angeschlossen ist. Somit erhält der Widerstand 169 die algebraische Summe der Umwandlungsimpulse (Widerstand i63), des Stampfgeschwindigkeitsimpulses (Widerstand 43), des Ausgleichsausschlagsimpulses (Widerstand 159) und des Höhenabweichungsimpulses (Widerstand z65), die die zweite der bereits erwähnten. Ketten bilden. Der resultierende Impuls wird in dem Filtrierkreislauf 167 einer Behandlung unterworfen, die bezweckt, dessen beharrlichen Komponenten auszuscheiden durch Dämpfung oder Abschaffung der Variationen. langer Periode, indem die Komponenten kürzerer Periode bestehenbleiben.
Der durch den einstellbaren. Anschluß 173 auf dem Widerstand 169 entnommene Impuls wird an das Gitter einer Verstärkungstriode 175 angelegt, und der verstärkte Impuls wird an die Gitter eines Phasendiskriminators 177 angelegt, dessen Platten in Phasengegensatz zueinander gespeist sind.
Der durch die eine oder die andere dieser Trioden des Phasendiskriminators je nach dem Phasenzustand des Impulses gelieferte-,Strom heizt durch einen Jouleeffekt den einen oder den anderen der in die Plattenkreisläufe des Phasendiskriminators zwischengeschalteten Widerstände 181, 183. Diese zwei Widerstände sind in einer versiegelten Röhre enthalten, gleichzeitig mit zwei Widerständen 183, und das Ganze bildet eine thermische Verzögerungsvorrichtung bekannter Art.
Die Widerstände 185 bilden. zwei benachbarte Zweige einer Wheatstoneschen Brücke, deren, beide anderen Zweige durch die beiden Hälften eines potentiometrischen Widerstandes 189 gebildet sind. Eine der Brückendiagonalen ist durch Gleichstrom gespeist, während die andere dazu dient, die Unbalancierungsspannung aufzunehmen, die durch die Erhitzung des einen. oder des anderen der Sekundärwiderstände 185 infolge der Erhitzung des einen oder des anderen. der Primärwiderstände 181, 183 in Erscheinung tritt.
Die Unbalancierungsspannung, dessen Phasenzustand dem des an den Eintritt des Kreislaufs 167 angelegten Impuls entspricht, erfährt zwei neue Verstärkungsstufen in igi, 193 und wird alsdann in negativer Rückkopplung an die Primärwicklung 195 eines Transformators 197 angelegt, dessen Sekundärwicklung an die Enden des Widerstandes 169 angeschlossen ist.
Die Arbeitsweise dieses Kreislaufs ist bekannt, und zwar werden diejenigen Komponenten des Eintrittsimpulses, die eine lange Variationsperiode besitzen. (in bezug a-zf die Zeitkonstante der Verzögerungsvorrichtung 179), von diesem Impuls abgezogen, so daß die an den Klemmen des' Widerstandes 169 verbleibende Endspannung nur noch Variationen kurzer Perioden. in den sie bildenden Impulsen aufweist. In dieser Weise bleibt insbesondere der Längstrimm des Flugzeugs geregelt, ohne Rücksichtnahme auf die langsamen Verschiebungen, der Masse, so wie beispielsweise die durch den Verbrauch des Triebstoffs im Flug, verursachten.
Dieser resultierende filtrierte Impuls wird an das Gitter der Trennröhre toi angelegt. Im Verhältnis zu diesem filtrierten Impuls durchfließt der anodi.sche Strom dieser Trennröhre die Primärwicklung 203 des Mischtransformators 75, so daß die Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 73 desselben gleich der algebraischen. Summe dieses filtrierten Impulses und der in Reihe mit dieser Sekundärwicklung 73 angelegten Impulse der ersten Kette ist.
Nun soll die allgemeine Arbeitsweise der Gesamtvorrichtung erläutert werden, und zwar erstens im Falle einer Handbetätigung.
Wie bereits erwähnt, kann, das Flugzeug mittels der gewöhnlichen Knüppel 113 handgesteuert werden, sobald die Kupplung 107 durch den Handgriff i i i ausgerückt worden. ist. Die Betätigung des Handgriffs i i i zur Ausrückung der Kupplung 107 erwirkt gleichzeitig über eine nicht dargestellte Verbindung die Schließung des Schalters ioi, der den Synchronisierungsmotor 37 mit dem Austritt des Verstärkers 77 verbindet. Der Motor 37 reißt die induktive Vorrichtung 33 mit, um ihr die gewünschte Stellung zu verleihen, damit alle eventuell durch alle anderen induktiven Generatoren erzeugter Impulse aufgehoben werden. Dank dieser Anordnung bleibt während der Handsteuerung des Flugzeugs die selbsttätige Steuerungsvorrichtung ständig imstande, in einem jeden Augenblick die Steuerung des Flugzeugs zu übernehmen, und zwar sehr sanft und ohne ihm eine übermäßige Anstrengung aufzulegen.
Um auf die selbsttätige Steuerung überzugehen., genügt es, den Handgriff i i i zu betätigen, um die Kupplung 107 einzurücken, was die Steuerung des Ruders durch den Motor 103 sichert. Diese Betätigung des Handgriffs i i i öffnet gleichzeitig den Schalter ioi, somit die Verbindung der Steuerwicklung des Synchronisierungsrnotors 37 mit dem Austritt des Verstärkers 77 unterbrechend. Sobald somit der Übergang von der Handsteuerung auf die selbsttätige Steuerungsvorrichtung vollbracht worden. ist, verfolgt das Flugzeug seinen Flug in der Richtung, die es im Augenblick der Betätigung des Handgriffs hatte und ohne einer Veränderung des Trimms.
Wenn das Flugzeug mittels der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung gesteuert ist und die Kupplung 53 der Höhensteuerungsvorrichtmng ¢9 eingerückt ist, fliegt es genau auf seiner Bezugshöhe, trotz einer jeden eventuellen Änderung des Trimms, die durch eine Verschiebung der Masse oder eine jede andere Ursache entstehen. könnte. Der Filtrierkreislauf vermeidet die Beibehaltung einer beständigen Verschiebung in Beziehung auf -die Bezugslage, die notwendig sein könnte wegen einer falschen Einstellung der Umwandlungsvorrichtung in Beziehung auf das Ruder iog oder um einen eventuellen beharrlichem, aerodynamischen Gleichgewichtsmangel zu berichtigen.
In der Tat, falls die Ruderfläche ausgeschlagen ist und eine längere Zeit in dieser Ausschlagsstellung verbleibt, um einer Änderung des aerodynamischen Gleichgewichts Rechnung zu tragen, ist der durch die induktive Vorrichtung 123 erteilte Impuls ein beharrlicher Impuls, der durch den Filtrierkreislauf 167 ausgeschieden wird, somit die selbsttätige Einstellung des Trimms des Flugzeugs in seiner neuen Lage sichernd, indem er von den neuen Flugbedingungen, dem das Flugzeug ausgesetzt ist, Rechnung trägt.
Falls das Flugzeug durch eine Verschiebung des Trimms oder durch eine jegliche andere Ursache eine Neigungsveränderung erfährt, stellt sich der Trimm des Flugzeugs selbsttätig ein. In der Tat liefert der induktive Generator 3 des Kreiselhorizonts einen Längsneigungsimpuls, der dem. Hilfsmotor 103 betätigt, um das Flugzeug in seine waagerechte Flugstellung zurückzubringen. Sobald das Flugzeug bestrebt ist, in diese Stellung zurückzukehren, verringert sich der Längsneigungsimpuls bis zum Augenblick der nun überwiegende Umwandlungsimpuls den Hilfsmotor 1o3 in die entgegengesetzte Richtung dreht, um die Ruderfläche in ihre Mittelstellung zurückzubringen. Im Augenblick, wo sich der Gleichgewichtszustand zwischen der induktiven Längsneigungsvorrichtung 3 und der Umwandlungsvorrichtung 123 herstellt, ist die Ruderfläche aus ihrer Mittelstellung verschoben, und das Flugzeug würde alsdann seinen Flug im Auf- oder Abstieg verfolgen. Der von der Umwandlungsvorrichtung 123 herkommende beharrliche Impuls wird jedoch durch die Filtriervorrichtung 167 beseitigt, und da der durch die mit dem Kreiselhorizont verbundene Vorrichtung 3 gelieferte Impuls weiterhin wirkt, um das Ruder auszuschlagen., wird das Flugzeug in seine Waagerechtlage zurückgebracht.
Falls der Flugzeugführer wünscht, die Höhe des Flugzeugs zu ändern, betätigt er den Knüppel 29, um einen Höhenimpuls zu erzeugen, der das Ruder log ausschlägt, um ein Auf- oder Absteigen des Flugzeugs zu erwirken. Dieser Steuerknüppel ist normalerweise in seiner Mittelstellung durch einen (nicht dargestellten) Federdrücker beibehalten, der den Flugzeugführer zwingt, auf einen Knopf zu drücken, um den Knüppel auszulösen, und ihn aus seiner Mittelstellung verschieben zu können. Durch diese Betätigung öffnet er einen in Reihe mit dem Solenoid 55 der elektromagnetischen Kupplung 53 geschalteten Schalter 205, der somit eingerückt wird und die induktive Vorrichtung 58 von der Barometerdose 51 ausschaltet. Dadurch wird der Rotor 57 der induktiven Vorrichtung 58 durch seine Feder in seine Mittelstellung zurückgebracht. Sobald das Flugzeug die gewünschte Höhe erreicht hat, betätigt der Flugzeugführer den Knüppel 29, um denselben, in seine Mittelstellung zu bringen, und befreit den vorhin erwähnten Knopf, somit den Schalter 205 schließend, und verbindet mittels der Kupplung 55 den Rotor 57 der Vorrichtung 58 mit der Barometerdose 51. Von diesem Augenblick ab verfolgt das Flugzeug selbsttätig seinem Flug in seiner neuem. Höhe.
Im Notfall kann das Flugzeug, welches steigt oder sinkt, in die waagerechte Stellung zurückgebracht werden, und zwar durch die einfache Betätigung des Rückkopplers, um diesen in die punktiert angedeutete Stellung zu bringen, was den Generator 25 des Knüppels sowie den Generator 33 des Synchronisators 31 aus dem Kreislauf ausschaltet, und das Flugzeug fliegt alsdann, unabhängig vom Knüppel und vom Synchronisator.
Schließlich, jedesmal wenn das Flugzeug eine Querneigung hat, ob es gewollt ist, wie bei dem Ansetzen einer Kurve, oder durch eine jegliche andere Ursache, erzeugt der durch den. Generator 147 des Kreiselhorizonts gelieferte Querneigungsimpuls dank der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung 56 einen Ausgleichsimpuls, dessen Amplitude zugleich dem Wert der Querneigung und der Zeitdauer derselben entspricht. Die entsprechendeAmplitude dieses Impulses kann unabhängig für eine Rechts- oder eine Linksneigung eingestellt werden. Welches der Sinn der diesen Impuls erzeugenden Neigung auch sein mag, immer besitzt derselbe den, gewünschten Phasenzustand, um ein Hochschlagen der Höhenruder zu erwirken.
Dieser Ausgleichsimpuls wird gleichzeitig durch die beiden Ketten an. die Hilfsmotoren angelegt. Diese Anordnung bietet insbesondere folgenden Vorteil.
Bekanntlich erfährt im Verlauf einer Kurve der Stampfkreisel 124 ein störendes Präzessionsmoment durch die Winkelbeschleunigung des Flugzeugs um seinen Flugbahnkrümmungsmittelpunkt. Dieser störenden Präzession zufolge liefert der Kreiselneigungsmesser 124 während seiner Kurve, sogar in Abwesenheit einer jeden Längsneigungsänderung des Flugzeugs, einen Impuls, der bestrebt ist, sich einem Höhenausschlag der Höhenruder zu widersetzen. Natürlich ist dieser störende Impuls, der beharrlich ist, zum größten Teil durch den Filtrierkreislauf 177 ausgeschieden. Zu diesem Zweck wird der Stampfgeschwindigkeitsimpuls der Einwirkung des Filtrierkreislaufs ausgesetzt. Jedoch gemäß _der Erfindung wird dasselbe Resultat in einer noch befriedigender Weise erreicht, indem ein Teil des Ausgleichsimpulses, der dem. Widerstand 159 entnommen wird, in Reihenschaltung in den Stampfgeschwindigkeitsimpuls und in Phasengegensatz zu demselben eingeführt wird. Die hier obenerwähnte störende Komponente dieses letzteren Impulses ist somit zum größten Teil durch den Ausgleichsimpuls selber aufgehoben. Die Erfahrung beweist, daß die Arbeitsweise der Gesamtvorrichtung somit beträchtlich verbessert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugzeuge, in welcher ein Ausgleichsimpuls angelegt wird, um die Höhenruder des Flugzeugs dann. auszuschlagen, wenn das Flugzeug sich auf die eine oder die andere Seite neigt, insbesondere während einer Kurve, um den dadurch entstehenden Auftriebsverlust auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Ausgleichsimpuls in Abhängigkeit von der Zeitdauer des Neigungszustandes und von dem absoluten Wert des Neigungswinkels ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls über eine thermische Verzögerungsvorrichtung (2i3) angelegt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom, der in Richtung und Amplitude-der Neigung des Flugzeugs entspricht, eine Wheatstonesche Brücke (2q.0, 246, 247) unbalanciert, immer in demselben Sinn, und zwar durch die Erhitzung eines Zweiges (24o) der Brücke.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß genannter Strom einen. den genannten Zweig (24o) der Brücke durch Wärmeübertragung erhitzenden Heizungswiderstand (235) durchfließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, in welcher der Hilfsmotor des Höhenruders durch Wechselstromimpulse betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diagonale (26i, 262) der Brücke durch die Wechselstromquelle gespeist wird und der Ausgleichsimpuls als ein Wechselstrom auf der anderen Diagonale erscheint (245-248), wenn die Brücke durch die Erhitzung des genannten Zweiges (24o) unbalanciert ist.
6. Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den genannten Zweig (24o) der Brücke erhitzende Strom am Austritt eines Phasendiskriminators (2i2) erhalten wird, dem ein Wechselstromimpuls angelegt wird, der in Phase und Amplitude dem Querneigungswinkel entspricht.
7. Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis 6, gekennzeichnet durch Mittel (23i, 232), die es erlauben, die Amplituden der Ausgleichsimpulse für eine gegebene Links-oder Rechtsneigung unabhängig einzustellen. B.
Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Einstellungsmittel (23i, 232), beispielsweise Potentiometer, in die zwei Zuleitungen des Phasendiskriminators zwischengeschaltet werden. g.
Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung und der Wert der Querneigung durch einen Kreiselhorizont (i) entdeckt werden. io.
Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsimpuls, wenigstens teilweise, durch einen im Verhältnis zur Neigungsgröße stehenden Impuls entgegengesetzt wird, der z. B. -durch einen Kreiselneigungsmesser (i24) erzeugt wird. ii.
Vorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsimpuls teilweise direkt an den Hilfsmotor (1o3) des Höhenruders angelegt wird und teilweise über eine Filtriervorrichtung (i67), welche die Komponenten langer Periode aus genanntem Impuls ausscheidet.
12. Vorrichtung nach Anspruch io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Querneigungsimpuls im Gegensatz zu dem entsprechenden Teil des Ausgleichsimpulses über die Filtriervorrichtung (i67) angelegt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dein Hilfsmotor der Höhenruder zusätzlich ein Umwandlungsimpuls angelegt wird, der die Filtriervorrichtung durchflossen hat, sowohl als Höhenabän.derungsimpuls, von dem wenigstens ein Teil die Filtriervorrichtung durchflossen hat, als auch als Stampfimpuls.