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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.