DE948029C - Geraet zur Belastung von nachgebildeten Flugzeugsteuerungen in Fluguebungsgeraeten - Google Patents

Geraet zur Belastung von nachgebildeten Flugzeugsteuerungen in Fluguebungsgeraeten

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DE948029C
DE948029C DED17976A DED0017976A DE948029C DE 948029 C DE948029 C DE 948029C DE D17976 A DED17976 A DE D17976A DE D0017976 A DED0017976 A DE D0017976A DE 948029 C DE948029 C DE 948029C
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Description

  • Gerät zur Belastung von nachgebildeten Flugzeugsteuerungen in Flugübungsgeräten Die Erfindung betrifft Flugübungsgeräte und bezieht sich insbesondere auf Einrichtungen zur wirklichkeitsgetreuen Nachbildung von aerodynamischen Kräften, die auf die Steuerungen eines Flugzeuges unter verschiedenen Flugbedingungen einwirken.
  • Es ist vorgeschlagen worden, auf die verschiedenen nachgebildeten Flugzeugsteuerungssysteme eines an der Erde befindlichen Flugii rungsgerätes Kräfte einwirken zu lassen, die sich in Abhängigkeit von der vorgetäuschten Fluggeschwindigkeit und dem Steuerausschlag ändern; eine solche Einrichtung besteht z. B. aus einer von einem Motor gespannten Federanordnung, die dem von dem Flugschüler ausgeübten Steuerdruck entgegenwirkt. Bei dieserAnordnung nimmt der Federdruck zu, wenn die Eigengeschwindigkeit wächst, und bei einer gegebenen Eigengeschwindigkeit ist die Zunahme des Steuerdruckes verhältnismäßig linear zum Steuerausschlag, während der Steuerdruck sich in der Praxis nach einer nicht 1:inearen Funktion ändern kann, die auch bei verschiedenen Eigengeschwindigkeiten verschieden ist. Die auf diese Weise belasteten Steuerungen sollen beim Betrieb das Verhalten der wirklichen Flugzeugsteuerungen nachahmen, und zwar der Seiten-, Queruni Höhenruder, welche infolge des Luftwiderstandes, der auf die Steuerflächen wirkt, die INTeigung haben, sich in die Mittellage einzustellen, wobei dieser Widerstand in erster Linie eine Funktion der Eigengeschwindigkeit ist. Im allgemeinen sind die bisher benutzten Einrichtungen kompliziert und arbeiten nicht genügend genau über den gesamten Arbeitsbereich, um,das »Gefühl« für die Steuerung bei bestimmten Flugzeugtypen wirklichkeitsgetreu wiederzugeben, und zwar besonders bei Flugzeugen hoher Geschwindigkeit, bei denen größere Anforderungen an die Treue der Nachbildung der Steuerbelastung innerhalb eines engen Bereiches in der Nähe der neutralen Stellung der Steuerung gestellt werden. Im Falqe eines Flugzeuges hoher Geschwindigkeit kann die Belastung durch den Luftwiderstand bei' verhältnismäßig kleinen Steuerausschlägen beträchtlich sein, und der normale Bereich der Steuerbewegung ist im Vergleich mit denjenigen bei Flugzeugen niedriger Geschwindigkeit beschränkt.
  • Je mehr die Geschwindigkeit der Flugzeuge zunimmt, um so wichtiger ist es bei der Ausbildung von Piloten, das »Gefühl« für die Steuerung bei der Ausführung von vorgetäuschten Flugmanövern zu vermitteln, bei denen veränderliche Faktoren, wie z. B. schnelle Änderungen der Steuerausschläge, veränderliche Luftgeschwindigkeit und Flugzeuglage, beteiligt sind.
  • Ein Hauptziel der Erfindung ist es daher, für alle Arten von Flugübungsgeräten eine verbesserte Einrichtung zur Steuerungsbelastung zu schaffen, die eine genaue Nachtbildung zier aerodynamischen Steuerbelastung über den gesamten Bereich der Steuerbewegung ergibt und die einfach, unmittelbar wirksam und unempfindlich im Aufbau ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung .einer Steuerbelastungseinrichtung, die einen Motor zur Erzeugung eins Drehmomentes enthält, der entsprechend der ermittelten aerodynamischen Steuerbelastung erregt wird und un= mittelbar mit der betreffenden Steuereinrichtung gekuppelt ist, um den Luftwiderstand, der auf die Steuerung_ einwkkt, nachzuahmen.
  • Ferner soll durch die Erfindung eine Steuerbelastungseinrichtung geschaffen wenden, die eine elektrische Vorrichtung enthält, die sowohl durch die nachgebildeten Flugbedingungen als auch durch die Steuerbewegungen gesteuert wird und einen elektrischen Motor zur Erzeugung eines Drehmoments erregt, der über ein Untersetzungsgetriebe unmittelbar, mit der Steuerung verbunden ist.
  • Gemäß der Erfindung soll ferner die Vorrichtung den Steuerdruckänderungen angepaßt und der Maßstab des Steuerdruckbereiches leicht geändert werden können, wenn z. B. von einer Knüppelsteuerung auf eine Handradsteuerung übergegangen wird, oder wenn die Ein- oder Abschaltung eines zusätzlichen Antriebes (boost) nachgeahmt wird, oder wenn Steuereigenschaften usw. im Anpassung an die Flugzeuggröße oder Type verändert werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit -den Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere Eigenschaften und Merkmale des Erfindungsgegenstandes deutlich werden. In den Zeichnungen ist Fig: i ein Blockschaltbild, welches schematisch-.die Teile eines Steuerbelastungssystems für am Boden befindliche Flugübungsgeräte gemäß der Erfindung darstellt, Fi,g. a ein Schaltbild der elektrischen Anlage, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung benutzt wird, Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht, welche teilweise dm Schnitt die mechanische Anordnung einer Nachbildung der Flugzeugsteuerung und das Steuerbelastungsgerät zeigt.
  • In der schematischen Abbildung der Fig. i ist ein Flugrechengerät dargestellt, welches Steuergrößen, z. B. Spannungen, erzeugt, die in dem Ermittlungsgerät für die Steuerkräfte oder Belastung benutzt werden. Die Flugrechenanlage, die in der Zeichnung als »Flügrechner« (flight computer) bezeichnet ist, wird je nach der Betätigung d 'er verschiedenen nachgebildeten Steuergeräte durch den Flugschüler gesteuert, und auch in Übereinstimmung mit den charakteristischen Eigenschaften des nachgebildeten Flugzeuges beeinflußt, um aerodynamische Steuergrößen für die Belastung der Steuerung zu erzeugen und um die nachgebildeten Fluginstrumente auf der Instrumententafel des übungsgerätes zu betätigen.
  • Der Flugrechner ist ein elektronisches Gerät und enthält eine Anzahl von elektrischen miteinander verbundenen Servosystemen, von denen jedes eine nachgebildete Flugeigenschaft, wie z. B. Luftgeschwindigkeit, hTeigungsänderung, Neigungslage, Anstellwinkel, Rollen, seitliches Abrutschen, Scherzeng usw., darstellt. Die Servosysteme sind elektrisch miteinander verbunden, so daß sie auf Steuerspannungen ansprechen, die durch die Betätigung der betreffenden nachgebildeten Flugzeugsteuerungen, nämlich von dem Höhensteuer, Querruder, Seitenruder, Drossel, Lastverteilung usw: entsprechend der Grundgleichung des Fluges erveugt werden. In jedem Servogerät werden Funktionspotentiometer von dem betreffenden Motor eingestellt, um Funktionsspannungen zur Flugberechnung, zur Instrumentenanzeige usw. zu erhalten; so kann z. B. ein Potentiometer des Fluggeschwinddgkeitsservosystems mit einer festen Spannung gespeist und von dein Fluggeschwindigkeitsservornotor eingestellt werden, um eine Spannung abzuleiten, die der nachgebildeten Fluggesch-windigkeit entspricht, oder die je nach der Ausbildung des Potentiometers eine Funktion derselben, wie z. B. das Quadrat der Fluggeschwindigkeit, darstellt. Diese abgeleitete Spannung kann ihrerseits ein Potentiorneter des Anstellwinkelservosystems speisen, so daß die an diesem Potenbiometer abgeleitete Spannung eine kombinierte Funktion der Fluggeschwindigkeit und des Anstellwinkels ist. Auf diese Weise können mittels des Flugrechners Steuerspannungen erhalten werden, welche d'ie Flugbedingungen und aerodynamische Faktoren für verschiedene Zwecke wiedergeben, wie z. Bauch für die Ermittlung der Steuerbelastung nach der Erfindung. Der Flugrechner an sich ist nicht Gegenstand der Erfindung.
  • Das Steuerbelastungssystem zur Ermittlung und Ausübung einer Belastungskraft auf die betreffenden Flugsteuerungen ist beispielsweise in Verbindung'mit dem Höhensteuerknüppel io am Platz des Piloten dargestellt. Die Steuerbelastungsanordnung, die weiter unten ausführlich beschrieben ist, kann für die Querruder- und Seitenrudersteuerung im wesentlichen genauso noch einmal vorhanden sein, so daß eine einzige Beschreibung derselben genügt.
  • In Fig. 3 ist .ein typisches am Baden befindliches Flugül>ungsgerät für einen Flugschüler dargestellt, wobei die nachgebildete Knüppel- und Seitenrudersteuerung io und i i auf einer Grundplatte oder einer Plattform i2 in der üblichen Weise beweglich gelagert ist. Im Interesse der Einfachheit ist nur eine einzige Seitensteuerung gezeigt, wobei es jedoch klar ist, daß die Seitensteuer wie im praktischen Fall miteinander verbunden sind. Der Sitz 13 des Piloten ist auch auf der Plattform 12 in richtigem Abstand von den Steuernachbildungen angeordnet.
  • Der Knüppel io, der das Höhensteuer und das Quersteuer in einem einzigen Steuerorgan verkörpert, ist in üblicher Weise mittels eine Joches 14 nach allen Seiten beweglich gelagert. Das Joch 14 trägt einen Querstab 15, auf dem der Knüppel io nach vorn und rückwärts schwenkbar gelagert ist, so daß hierdurch die Höhensteuerung nachgeahmt wird. Das Joch 14 ist seinerseits mit einem zentral angeordneten Stab 16 verbunden, der in einem Lager 17 drehbar ist, welches von der Plattform 12 so getragen wird, daß der Knüppel auch in Querrichtung nach rechts oder links geschwenkt werden kann, um die Quersteuerung nachzubilden. Das Seitenruder ii ist mit einem Stab i8 verbunden, der auf der Plattform 12 in dem Lager ig nach vorn oder hinten geschwenkt werden kann, so daß sich eine Nachbildung des Seitenruders ergibt.
  • Gemäß der Erfindung wird die zur Nachbildung der Steuerbelastung auf ein bestimmtes Steuergerät ausgeübte Kraft durch eine Drehmomentvorrichtung erzeugt, die unmittelbar über mechanische oder äquivalente, nicht nachgiebige Verbindungen mit der erwähnten Steuereinrichtung verbunden ist. Wie sich aus dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 ergibt, besteht die Drehmomentvorrichtung im Fall jedes Steuergerätes aus einem Motor, der über geeignete Drehmomentwandler, z. B. ein Untersetzungsgetriebe und Ver-. bi_ndungs'glieder, mit der betreffenden Steuerung verbunden ist. Wenn z. B. der Steuerknüppel vom Piloten aus der neutralen Lage herausbewegt wird, erzeugt der Motor. ein Drehmoment, welches den Knüppel in die neutrale Stellung zurückzubewegen versucht. Der Motor, und das Getriebe können jeweils in gemeinsamen Einheiten 20, 21 und 22 für das Querruder, das Höhensteuer und das Seitensteuer zusammengefaßt werden. Die Querruderanordnung z. B. sieht ein Untersetzungsgetriebe2oQ vor, ferner ein Aggregat 2ov, das einen Motor und einen oder mehrere Generatoren umfaßt, sowie ein Potentiometer2o, für die Höhensteuerlage(0). Ein Kurbelhebel 25, der an der Jochwelle 16 befestigt ist, ist mittels einer Verbindungsstange 26 mit der Kurbel 27 verbunden, die ihrerseits mit dem Untersetzungsgetriebe in dem Getriebekasten 2o" in Verbindung steht, so daß eine Kraft direkt zwischen dem Motor zur Erzeugung des Drehmoments und dem Steuerknüppel io übertragen werden kann, wenn die Quersteuerung nachgeahmt wird. Um eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen der Drehmomenteingangsspannung und dem an der Steuerung tatsächlich fühlbaren Drehmoment zu schaffen, wird gewöhnlich ein geeignetes Verbindungselement, z. B. in Form der dargestellten Parallelogrammanordnung, benutzt. Die Drehmomenteinheiten 21 und 22 ähneln der Anordnung 2o 'und sind in ähnlicher Weise mit dem Höhen-und dem Seitensteuer mit Hilfe von Verbindungsgliedern 28 und 29 verbunden.
  • Eine Nachahmung der Trimmsteuerung 30 ist in der Nähe des Pilotensitzes angebracht und enthält die Teile 31, 32 und 33, die schwenkbar in dem Gerät gelagert sind, um die Trimmsteuerung für das Höhensteuer, Quersteuer und Seitensteuer nachzuahmen. Der Trimmhebel 31 ist z. B. mit einem Schleifkontakt 3.4 eines Potentiometers 35 der Fig. 2 verbunden, das weiter unten beschrieben wird, und an dem eine Spannung erzeugt wird, die nach Richtung und Größe,der beabsichtigten Trimmung entspricht.
  • Die bei der Erregung der Drehmomentvorrichtung oder des Motors beteiligten Faktoren sind in Fig. -i schematisch angedeutet, wobei die Verbindungsleitungen für die Eingänge und Ausgänge der elektrischen Steuergrößen durch ausgezogene und die mechanischen Verbindungen durch gestrichelte Linien wiedergegeben sind. Der Knüppel io ist daher, wenn er als Höhensteuer benutzt wird, direkt über einen Getriebekasten 21" mit der Drehmomentvorrichtung 21v verbunden. Die mechanische Ausgangsverbindung dieser Vorrichtung 21v kann, falls erwünscht, eine geeignete MeßvorrichtUng 21d zur Bestimmung des Drehmomentes betätigen, um eine Rückführungsgröße für die Drehmomentvorrichtung zu erzeugen, so daß eine lineare Beziehung der Drehmomentvorrichtung mit Bezug auf ihre Steuereingangsgröße erhalten wird. Wenn die charakteristischen Eigenschaften der Drehmomentvorrichtung so gewählt sind, daß die Ausgangsverbindung eine lineare Beziehung zu der Steuergröße oder Eingangsspannung hat, dann braucht die Meßvorrichtung nicht benutzt zu werden.
  • Die Drehmomentvorrichtung wird im vorliegenden Fall von einer Spannung gesteuert, die von dem Höhensteuerrechner 8o abgeleitet ist: Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden dem Gerät 8o Eingangswerte zugeführt, welche in erster Linie Funktionen der Fluggeschwindigkeit (aus dem Flugrechengerät), derTrimmung und dertatsächlichenSteuerverstellung durch den Piloten (,die von dem Lagepotentiometer 21, abgeleitet sind, das mechanisch vom Knüppel aus verstellt wird) darstellen, wobei diese Steuergrößen durch sekundäre dynamische Faktoren abgeändert sind, welche Funktionen der Geschwindigkeit (co) und der Beschleunigung '(a) der Ausgangswelle der Drehmomentvorriehtung sind, die durch die mechanische Verbindung oder Welle 23 angedeutet ist. Die Geschwindigkeits-und Beschleunigungsrückführungsvorrichtungen 65 und 68 sind mechanisch mit der Welle 23 verbunden und werden durch sie angetrieben.
  • Der Flugrechner erzeugt auch Steuerspannungen, die Funktionen der Fluggeschwindigkeit für in ähnlicher Weise ausgebildete Quer- und Seitenruderrechner sind, sowie eine Spannung, die eine Funktion der Fluggeschwindigkeit für die Lagepotentiometer der Höhen-, Quer- und bzw: Seitensteuerung ist; die Zeichnung zeigt, wie das Höhenstenerpotentiometer 2r, mit einer solchen Spannung gespeist wird.
  • In Fig.2 sind .die verschiedenen Eingangsspannungen für den »Kräfteadditionsverstärker.< 55 für das Höhensteuer ,dargestellt. Sie werden über geeignete Widerstände einem gemeinsamen Verbindungspunkt zugeführt, .der seinerseits in bekannter Weise mit den Röhrenkreisen des additiven Verstärkers verbunden ist. Die von dem Flugrechner kommenden Eingangsspannungen sind ebenso wie alle Eingangsspannungen, die dem Additionsverstärker zugeführt werden, Wechselspannungen, deren Phase von .dem Richtungssinn der betreffenden Steuerspannung abhängt. Die Eingangsspannungen des Höhensteuerkräfterechners, die von dem Flugrechner 56 herkommen, können z. B. eine kombinierte Funktion des nachgebildeten Anstellwinkels und des Quadrates der Fluggeschwindigkeit sein. Es ist ersichtlich,. daß der Anstellwinkel in Kombination mit der Fluggeschwindigkeit ein wichtiger Faktor zur Bestimmung des Luftwiderstandes ist, der auf die Steuerflächen einwirkt. Die Ermittlung der Höhensteuerkräfte kann, falls es gewünscht.wird, noch genauer .gemacht werden, indem weitere Eingangsspannungen bei 57 zugeführt werden, die z. B. Funktionen der Machzahl usw. sind. Im allgemeinen gehören zu den Faktoren zux Ermittlung der Höhensteuerbelastungskräfte der Leistungseffekt, die Höhenstenerablenkung, die Anstellwinkel, dieNeigungsgeschwindigkeit, dieTrimmereinstellung und die Klappensiellung. Alle oder mindestens die wichtigsten dieser Faktoren können je nach dem Grad der -erforderlichen Genauigkeit bei der Ermittlung der Belastungskräfte benutzt werden. Die Seitensteuerfaktorem sind in erster Linie seitliches Abrutschen, Seitenruderverstellung und Trimmung, und die Querruderfaktoren sind in erster Linie Rolländerung, Querruderverstellung, Trimmung und Anstellwinkel. Jeder Faktor kann in Farm eines Koeffizienten benutzt. werden, der ,mit einer Konstanten und mit dem Quadrat der angezeigten Fluggeschwindigkeit multipliziert ist.
  • Die Trimmeingangsspannung 58 wird von dem Trimmpotentiometer 35 über einen Leiter 58' mit Hilfedes von Hand einst; ll,baren Gleitkontaktes 34 abgegriffen. Wie schon oben erwähnt, verstellt der Pilot die Trimmvorrichtung 31 um die gewünschte Höhensteuertrimmung nachzuahmen. Das Trimmpotentiometer wird von dem Flugrechner an einander gegenüberliegenden Endpunkten durch gegenphasige Wechselspannungen gespeist, welche das Quadrat der angezeigten Fluggeschwindigkeit darstellen, und ist in der Mitte geerdet, so daß die am Kontakt 34 abgegriffene Spannung sowohl in Richtung als auch in der Größe geändert werden kann, um positive oder negative Trimmung darzustellen.
  • Die Eingangsseite 59 des Höhensteuerlagepotentiometers 21, ist durch eine Leitung 59' mit dem Schleifkontakt 77 verbunden. Dieses Potentiometer wird wie das Trimmpotentiometer an seinen beiden entgegengesetzten Enden von gegenphasigen Spannungen gespeist, welche :dem Quadrat der angezeigten. Fluggeschwindigkeit entsprechen, und ist in der -Mitte geerdet, so d@aß die abgegriffene Spannung verschiedene Richtung und veränderliche Größe haben kann, um eine positive und negative Verstellung des Höhensteuers aus der neutralen Lage wiederzugeben.
  • Die bisher- beschriebenen Eingangsspannungen werden von dem Kräfteadditüonsverstärker 55 algebraisch summiert und sind in der Lage, eine stetige Belastungskraft wiederzugeben, die auf den Steuerknüppel ro' in umgekehrter Richtung einwirkt, wie der Steuerdruck des Piloten. Das »Gefühl« an dein Steuerknüppel entspricht jedoch nicht der Wirklichkeit, und zwar besonders bei schnellen und starken Steuerverstellungen. Diebin Fig. 2 dargestellte Schaltung liefert sowohl eine nachgiebige (viskose) Dämpfung als auch Trägheitsfaktoren, um das Steuer-»Gefühl« wirklichkeitsgetreu naclizuahmen.
  • Die algebraisch summierten und verstärkten Ausgangsspannungen des Kräfte:ad.ditionsverst.'-irkers werden der Drehmomentvorrichtung erb z-,.geführt. DieAusganghspannungspeist dieSteuerwicklung 62 eines zweiphasigen Motors 63, wobei die Sekun-därwiclclung 6q. des Motors von einer Wechselspannungsquelle E" gespeist wird. Der Motor 63 ist. -mit seiner Welle direkt mit der Welle 23 des Getriebekastens gekuppelt, der seinerseits unmittelbar mit dem Steuerknüppel verbunden ist. Dieser Motor hat eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen Eingangsspannung und Ausgangsdrehmoment innerhalb der praktischen Betriebsgrenzen.
  • Um die obengenannten dynamischen Faktoren bei der Ermittlung der Belastungskräfte einzuführen, sind zwei Generatoren 65 und 68 vorgesehen, die unmittelbar von dem Motor 63 angetrieben wenden und eine Geschwindigkeits- und Beschleunigungsrückkopplung erzeugen: Der Generator 65 ist ein zweiphasiger Wechselstromgenerator mit einer Wicklung66, der eineWeohselspannung E", zugeführt wird ünd mit einer Ausgangswicklung 67, die über eine Leitung 6o' mit dem Verstärkereingang 6o verbunden ist. Diese Eingangsspannung Ew stellt die Geschwindigkeitsrückkopplungd 'ar umddient-dazu, einenDämpfungsfaktor für den Motor 63 zu liefern. Die Phase der in der Ausgangswicklung 67 erzeugten Spannung ist entgegengesetzt wie -die der Steuerspannungen des Flugrechners, so daß die Dämpfungskraft abnimmt, wenn die Generatorgeschwindigkeit abnimmt.
  • Die Beschleunigungsrückkopplung wird durch eine Vorrichtung erzeugt, die im vorliegenden Fall einen Gleichstromgenerator 68 und eine differenzierende Schaltung sowie einen Modulator aufweist. Die Generatorausgangsspannung wird einem Tiefpaßfilter 78 und dann der R-C-Schaltung und dem Modulator zugeführt, wo sie in eine Wechselspannung zurVerwendung in dem Kräfteadditionsverstärker umgewandelt wird: Diese ganze Schaltung ist allgemein bei 68" in Fig. i und 2 angedeutet. Der Ausgang des Tiefpaßfilters ist an die Differenzierschaltung angeschlossen, die einenAusgangswiderstand 7o enthält, der über einen Kondensator 69 an ein Filter 78 angeschlossen ist. Der Ausgang dieses Differenzierkreises ist mit dem beweglichen Kontakt 72 eines Zerhackers verbunden, der eine Spule 71 enthält, die periodisch von der Bezugswechselspannung erregt wird, um den beweglichen Kontakt 72 zwischen Kontakten 73 und 74 hin- und herschwingen zu lassen. Die Kontakte 73 und 74 sind ihrerseits mit den beiden entgegengesetzten Enden der Primärwicklung 75 eines Transformators verbunden. Die Sekundärwicklung 76 des Transformators steht über eine Leitung 61' mit dem Verstärkereingang 61 in Verbindung, der die Beschleunigungsrückführung E a darstellt.
  • Die Phase dieser Beschleunigungsspannung steht in Beziehung zu derjenigen der Steuerspannungen des Flugrechners, so daß große Trägheitskräfte denjenigen des wirklichen Flugzeuges angepaßt sind. Der Differentialkreis mit dem Kondensator 69 und dem Widerstand 70 ist mit einem genügend großen Belastungswiderstand verbunden, so daß er keine wesentliche Belastungs-,virkung auf die Ausgangsspannung des Differentialkreises hat. Diese Beziehung hängt davon ab, :daß die Eingangsreaktanz 75 des Transformators wesentlich größer ist als die Impedanz des Widerstandes 70.
  • Die mechanische Trägheit des Systems, welches die Rotoren des Motors und der Generatoren, die Wellen, Zahnräder usw. umfaßt, kann dadurch kompensiert werden, daß die Ausgangsspannung des Beschleunigungsrückführungsgenerators 68 entsprechend eingestellt wird. Die Trägheitswirkung kann z. B. auf einen kleinen Wert gebracht werden, -wenn die Steuerungen eines kleinen leichten Flugzeuges nachgeahmt werden. sollen. EineEinstellung für größere Trägheit kann in entsprechender Weise vorgenommen werden, wenn die Steuerungen von schweren Flugzeugen nachgeahmt werden sollen, indem die Polarität der Beschleunigungsrückkopplung umgekehrt wird.
  • Der Betrieb der Anordnung gestaltet sich wie folgt: Angenommen, der Flugrechner ist so eingestellt, daß er Steuerspannungen erzeugt, die dem Quadrat der eingestellten Fluggeschwindigkeit entsprechen, und der Flugschüler hat die Trimmsteuerung 31 der Fig. 2 so eingestellt, d-aß die Kopf-oder Schwanzlastigkeit des nachgebildeten Flugzeuges kompensiert ist, dann befindet sich der Anker des Motors 63 normalerweise in einer neutralen Stellung, die der Trimmlage entspricht, so daß hierdurch die neutrale Lage des Knüppels io gegeben ist. Wenn der Knüppel sich in dieser neutralen Lage befindet, dann ist der Strom in der Steuerwicklung 62 des Motors 63 gleich Null (da die Spannungen am Punkt 56 und 57 des Flugrechners durch die Spannungen am Punkt 58 und 59 der Trimmung und der Steu.erknüppellage ausgeglichen sind) und der Motor 63 ist stromlos, so daß er kein Drehmoment auf den Knüppel ausübt.
  • Es sei z. B. angenommen, daß die Trimmung weiter verstellt wird, so daß der Schleifkontakt 34 in Fig. 2 nach rechts bewegt wird. Die resultierende abgeleitete Spannung am Eingang 58 bringt die Eingangsspannungen aus dem Gleichgewicht, so daß ein resultierender Steuerstrom durch die Motorwicklung 62 fließt, wobei die Phasenbeziehung der Spun:nun@g in diesem Fall bewirkt, daß der Motor 63 eine Kraft auf den Knüppel io ausübt, die ihn entgegen -dem Uhrzeigersinn zu bewegen versucht. Wenn der Knüppel nicht festgehalten wird, dann betätigt er beim Aufsuchen einer neuen Gleichgewichtslage denSchleifkontakt77 des Lagepotentiometers 21" so daß die neue abgeleitete Spannung dieses Potentiometers als eine »Ansprech«-Spannung dient, um das Gleichgewicht am Eingang des Kräfteverstärkers wiederherzustellen und das Servosystem in der neuen Gleichgewichtslage stromlos zu machen.
  • Wenn nun der Steuerknüppel durch den Piloten z. B. in Fig. 2 nach rechts für den Steigflug eingestellt worden ist, dann wird die Flugrechnerspannung 59 am Lagepotentiometer 21, erhöht, wobei .die Größe dieser Spannung auch von der angezeigten nachgebildeten Fluggeschwindigkeit abhängt. Wenn die Höhensteuerstellung geändert wird, ändert sich auch der Anstellwinkel des Flugzeuges; hierdurch wird die Eingangsspannung bei 56 geändert, um die Steuerbelastungskraft nach aerodynamischen Prinzipien zu verändern. Die Ausgangsspannung des Verstärkers betätigt nun den Motor 63 so, daß er in die neutrale Lage entgegen der vom Piloten auf den Knüppel ausgeübten Druckkraft zu kommen versucht, wobei die Größe dieser Rückstellkraft, wie sich aus der Darstellung ergibt, von der nachgeahmten Fluggeschwindigkeit und dem Betrag der Verstellung abhängt, d. h. also von der am Potentiometer 21, abgegriffenen, Spannung. Wenn also der Pilot versucht, den Knüppel io um einen großen Winkel 0 für einen steilen Anstieg bei einer verhältnismäßig hohen nachgeahmten Fluggeschwindigkeit zurückzuziehen, dann sind die kombinierten Eingangsspannungen hauptsächlich an den Stellen 58 und 59 so groß, daß die von dem Motor 63 übertragene resultierende Kraft einen sehr großen Wert annimmt Die gleichen Überlegungen gelten nicht nur im Fall einer umgekehrten Verstellung des Steuerknüppels für den Abwärtsflug, sondern auch, wie oben erwähnt, im Fall einer Quer- und Seitensteuerung. Wenn die Steuerung' die neutrale Stellung durchschreitet, dann wird die Phasenbeziehung der Lage- oder O-Potentiometerspannungen umgekehrt, so daß der Motor 63 wieder eine Rückstellungskraft auf die Steuerung ausübt, die dem von dem Piloten erzeugten Druck entgegengesetzt ist: Das elektrische Servosystem spricht - daher schon auf kleine Verstellungen der Steuerung in empfindlicher Weise an, und zwar. besonders bei hohen nachgeahmten Fluggeschwindigkeiten, so daß sich ein wirklichkeitsgetreues Steuerungs-»Gefühl« schon bei verhältnismäßig kleinen Ablenkbewegungen um -die neutrale Stellung ergibt.
  • Wenn der Pilot die Steuerungen »quält«, d. h. sie schnell und heftig bewegt, dann wird ebenfalls das Steuer-»Gefühl« erzeugt, da die Generatoren 65 und 68 für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung in der oben beschriebenen Weise -arbeiten, um ein Überschießen.oder »Pendeln« sowie ein übermäßiges Trägheits-»Gefühl« in dem Servosystem zu unterdrücken._Wenn der Pilot nach einer Verstellung der Steuerung plötzlich losläßt,-führt der Motor 63 den Knüppel in die neutrale Lage zurück, und zwar mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit und mntniehtmehr »Pendelungen«, als dies bei der nachgeahmten Steuerung der Fall ist, da dieser Teil der Steuerung von dem Geschwindigkeitsspannungsgenerator 65 abhängt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gerät zur Belastung von nachgebildeten Flugzeugsteuerungen in an der Erde befindlichen Flugübungsgeräten, die einen Flugrechner zur Erzeugung von Steuergrößen aufweisen, welche von der Bedienung der Steuerungen abhängen, wobei eine der Steuergrößen eine Funktion der Eigengeschwindigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein aerodynamischer Kräfterechner vorgesehen ist, der auf die Verstellung der betreffenden Steuerung, auf die von derEigengeschwindigkeit abhängige Größe und andere Steuergrößen in Form elektrischer Wechselspannungen anspricht, die von dem Flugrechner erzeugt werden, um ein resultierendes elektrisches Steuersignal zu bilden, welche die Resultierende der auf die Steuerung einwirkenden aerodynamischenKräfte darstellt, und daß ein Motor zur Erzeugung eines Drehmoments mit der Steuerung verbunden ist und von dem resultierenden elektrischen Steuersignal gespeist wird, derart, daß der Verstellung der Steuerung aus ihrer neutralen Lage unter den nachgebildeten Flugbedingungen ein Widerstand entgegengesetzt wird,
  2. 2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Signale Spannungen und als Motor zur Erzeugung des Drehmoments .eine elektromechanische Einrichtung vorgesehen sind.
  3. 3. Gerät nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmomentwandler vorgesehen ist, welcher den Motor zur Erzeugung des Drehmoments find die zugehörige nachgebildete Flugzeugsteuerung verbindet. q..
  4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler als direkte mechanische Verbindung mit einem Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
  5. 5. Gerät nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß eine nachgebildete Trimmsteuervorrichtung vorgesehen ist, um eine Vorspannungssteuergröße zu erzeugen, die die resultierende Steuergröße verändert, welche die Resultierende der aerodynamischen auf die Flugzeugsteuerung einwirkenden Kräfte darstellt, so daß der Motor zur Erzeugung des Drehmoments. das Bestreben hat, einer Verstellung dieser Steuerung aus der neutralen durch Trimmung eingestellten Lage Widerstand zu leisten.
  6. 6..-Gerät nach den Ansprüchen i bis -5, dadurch gekennzeichnet, daß der aerodynamische Kräfterechner eine Vorrichtung enthält, die von einer Steuergröße gespeist wird, welche eine Funktion der Eigengeschwindigkeit ist, um eineKräftesteuergröße zu erzeugen, die von der Bewegung der Steuerung abhängt, wobei die Kräftesteuergröße die gemeinsame Wirkung der Steuerverstellung und der nachgeahmten Eigengeschwindigkeit darstellt, und daß eine Additionsvorrichtung vorgesehen ist, die sowohl auf diese Kräftesteuergröße als auch auf andere von dem Flugrechner erzeugte Steuergrößen anspricht.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Ableitung der Kräftesteuergröße einen Spannungsteiler, wie z. B. ein Potentiometer, enthält und da.ß die Addiervorrichtung, die sowohl auf die Kräftestenergröße als- auch auf andere Steuergrößen anspricht, ein additiver Verstärker ist. B. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergrößen Wechselspannungen und als Motor zur Erzeugung des Drehmoments ein zweiphasiger Motor verwendet werden, dessen eine Wicklung von der resultierenden Steuerspannung und dessen andere Wicklung von einer Weöhselspannung entsprechender Phase gespeist wird. Zn Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 726 8o5:
DED17976A 1954-06-11 1954-06-11 Geraet zur Belastung von nachgebildeten Flugzeugsteuerungen in Fluguebungsgeraeten Expired DE948029C (de)

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Cited By (4)

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DE1013177B (de) * 1954-09-08 1957-08-01 Curtiss Wright Corp Geraet zur Nachahmung der Steuerbelastung und des Steuergefuehls von Flugzeugen bei FLuguebungsgeraeten
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