DE952404C

DE952404C - Selbsttaetige Steuerungsvorruchtung fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE952404C
Application number: DEB31052A
Authority: DE
Inventors: Charles Reginald Bell
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1953-05-18
Filing date: 1954-05-18
Publication date: 1956-11-15

Description

Selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugzeuge Bekanntlich bezweckt eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung in einem Flugkörper die Be@ibehaltung .der vorgeschriebenen Werte in betreff seines Kurses, seiner Längs- und Querneigung sowie seiner Höhe.
Bequemlichkeitshalber sind die .der hier oben angeführten Faktoren, deren Schwankungen keinerlei Veränderungen .des durch den Flugkörper der Horizontalebene gegenüber gebildeten Winkels verursachen, zusammengruppiert und durch die gemeinsame Benennung »Stellungsfaktoren« bezeichnet worden. Diese zwei Stellungsfaktoren sind: der Kurs und .die Höhe. Ihrerseits können die Längs- und Querneigungen durch den Ausdruck »Lagefaktoren« bezeichnet werden. Es ist leicht ersichtlich, .daß, indes die beiden Stellungsfaktoren voneinander unabhängig sind, ein jeder dieser Stellungsfaktoren, in einer genau bestimmten Art, in Abhängigkeit von einem der entsprechenden Lagefaktoren ist. Es isst wohlbekannt, daß eine jede Querneigung des Flugkörpers (Rollen) eine Bestrebung aufweist, denselben :in Richtung des nach unten stehenden Halbflügels zu kurven; desgleichen eine jede Längsneigung (Stampfen) natürlich eine Bestrebung aufweist, sich also ein Höhengewinn oder -verlust .des Flugkörpers auszuwirken.
Die selbsttätige Steuerungsvorrichtung ist für einen jeden der liier oben angeführten Flugfaktonen mit einem ,geeigneten Bezugsgerät versehen, welches die in jedem Augenblick zwischen dem vorhandenen tatsächlichen Wert eines dieser Faktoren und seinem vorgeschriebenen Wert bestehende Abweichung entdeckt und einen berichtigenden Steuerungsimpuls aussendet, der auf die Hilfsmotoren der entsprechenden Ruderflächen einwirkt, um genannte Faktoren auf ihren vorgeschriebenen Wert zurückzubringen. Genannte Bezugsinstrumente können insbesondere folgende sein: Ein Magnet- oder Erdinduktionskompaß (oder auch ein Richtungskreisel) für den Kurs; ein barometrisches Gerät für die Höhensteuerung und endlich ein Horizontkreisel sowohl für die Ouerals die Längsneigungen.
Durch die hier obenerwähnten gegenseitigen Abhängigkeiten der in Frage kommenden aerodynamischen Faktoren wird die Arbeitsweise der bisher bekannten selbsttätigen Steuerungsvorrichtungen gewissen Übelständen ausgesetzt. Tatsächlich bei einer Betrachtung der Kette der an die Höhenruder angelegten Steuerimpulse ist es ersichtlich, daß dieselbe gleichzeitig aus einem Längsneigungsimpulsgenerator, in Abhängigkeit vom Horizontkreisel; einem Höhenimpulsgenerator, in Abhängigkeit vom barometrischen Gerät; im allgemeinen, einem handbetätigten Längstrimmimpulsgenerator und schließlich einem Umwandlungsimpulsgenerator; in Anhängigkeit vom Winkel und etwaig von ,der Ausschlaggeschwindigkeit der Höhenruder, besteht. Somit ist die Möglichkeit gegeben, daß der durch den Höhenimpulsgenerator ausgesandte Impuls durch die Längsneigungs- und Längstrimmimpulse aufgehoben wird, so daß ein störender Gleichgewichtszustand entsteht, in welchem sich das Flugzeug weder in der vorgeschriebenen Höhe, noch eventuell in der vorgeschriebenen Längslage befindet, sondern irgendeine Zwischenhöhe oder -neigung innehält.
Es ist leicht er=sichtlich, daß eine ähnliche Wirkung auch bezüglich :der Richtungsimpulse entstehen kann, da ein störender Gleichgewichtszustand sich auch zwischen den Kurs-, Ouerneigungs- und Quertrimmimpulsen bilden kann, in welchem das Flugzeug nicht den vorgeschriebenen Kurs einhält und eventuell nicht die vorgeschriebene Neigung besitzt.
Ein erster Zweck der Erfindung besteht demgemäß darin, diesen schweren Übelstand in der Arbeitsweise der bisher bekannten selbsttätigen Steuerungsvorrichtungen zu beseitigen.
Andererseits ist es bemerkenswert, daß die Stellungsimpulserzeugungsvorrichtungen im allgemeinen so angeordnet sind, daß sie, unter gewissen Umständen, unwirksam gemacht werden können, beispielsweise durch .die Auskupplung einer zwischen dem beweglichen Teil des Impulserzeugers und dem beweglichen Teil des entsprechenden Bezugsgerätes angeordneten mechanischen Verbindung, so daß beispielsweise eine jede Betätigung des Wendeknopfes des Handbetätigungsgeräts der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung den Kursi.mpulsgenerator vom Richtungsbezugsgerät (das z. B. ein Erdinduktor sein kann) auskuppelt, und zwar dermaßen, tdaß der Richtungsimpuls sich der gewünschten Umsteuerung nicht widersetzen kann. Der Höhenimpulsgenerator kann ebenfalls jedesmal, wo nicht eine beständige Flughöhe beibehalten werden soll, vom barometrischen Gerät ausgekuppelt werden.
Wie es weiter unten erläutert ist, kann diese Notwendigkeit zu einem anderen Übelstand führen. Unter gewissen, nachträglich angeführten Bedingungen, insbesondere falls die Einkupplung in einem Augenblick erfolgt, in dem sich :der Flugkörper in einer geneigten Lage befindet, wird festgestellt, daß, nachdem der Flugkörper in seine vorgeschriebene Lage zurückgebracht worden ist, ein beharrlicher Fehlerimpuls in dem Stellungsimpulsgenerator bestehenbleibt. Die Erfindung bezweckt ebenfalls die Beseitigung dieses neuen Übelstandes.
Die Erfindung bezweckt ebenfalls das neue industrielle Erzeugnis, das durch eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugkörper gebildet ist, in welcher ein, eine gegebene Ruderfläche dieses Flugkörpers betätigender Hilfsmotor gleichzeitig durch einen Stellungsabweichungsirhpuls (d. h. Kurs oder Höhe) und einen Lageabweichungsimpuls (d. h. Quer- oder Längsneigung) gesteuert wird, sowie etwaig auch durch einen Handbetätigungsimpuls und einem Umwandlungsimpuls, indem eine solche selbsttätige Steuerungsvorrichtung insbesondere dadurch bemerkenswert ist, daß ein anderer, durch eine Integrierung in bezug -auf d.ie Zeit entweder des Stellungsabweichungsimpulses allein oder des Lagenabweichungsimpulses allein erzeugter Impuls ebenfalls an den Hilfsmotor genannter Ruderfläche angelegt wird, insbesondere, um die Bildung eines störenden Gleichgewichtszustandes zwischen den auf eine selbe Ruderfläche einwirkenden Stellungs- und Lageimpulsen zu vermeiden.
Vorzugsweise wind allein der Stellungsimpuls (Kurs- oder Höhenabweichung) integriert. Weitere Einzelheiten und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung und der ein Ausführungsbeispiel -darstellenden Zeichnung hervor.
'Es ist selbstverständlich, daß eine jede in der Zeichnung erscheinende bzw. in der Beschreibung erwähnte Einzelheit als zur Erfindung gehörend betrachtet werden muß, die Erfindung sich aber nicht auf die dargestellten oder beschriebenen Einzelheiten beschränkt.
Fig. z ist ein Gesamtschema einer der Erfindung entsprechenden selbsttätigen Steuerungsvorrichtung; Fig. a ist ein ausführliches Schema des Hilfsverstärkers, des Hilfsmotors, der Generatoren der Stellungs- und Geschwindigkeitsimpulse, die in Fig. z als Rechtecke,dargestellt sind; Fig. 3 ist ein Vektordiagramm der Art und Weise, in welcher die Querneigungs- und Umwandlungsimpulse durch den Richtungsimpuls ausgeglichen werden; Fig. q. ist ein ausführliches Schema des in Fig. r als Rechteck dargestellten Integrators; Fig. 5 ist ein ausführliches Schema des laut Fig.4 angewendeten Verstärkers; Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die in A die Höhenflugbahn eines durch eine erfindungsgemäße selbsttätige Steuerungsvorrichtung gesteuerten Flugzeugs und in B die Höhenflugbahn eines Flugzeugs, das durch eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung gesteuert ist, die nicht mit den den Gegenstand der Erfindung bildenden Verbesserungen versehen ist.
Die in Fig. i dargestellte selbsttätige Steuerungsvorrichtung besitzt für ein jedes der Richtungs-, Ouerneigungs- und Höhensteuer einen durch die Kette der entsprechenden Impulse gespeisten Hilfsverstärker, der einen, mittels einer magnetischen Kupplung mit der entsprechenden Ruderfläche verbundenen Hilfsmotor erregt, indem. gemannter Hilfsmotor eine Stellungs- und Geschwindigkeitsumwandlungsvorrichtung mitreißt.
Die soeben erwähnten Bestandteile sind ausführlich in Fig.2 dargestellt, auf welche jetzt Bezug genommen wird.
Der Verstärker besteht aus einem Vorverstärker ii, einem Phasendiskrimcinator 13 und- einem magnetischen Verstärker 15. Der Hilfsmotor 17 kann ein Zweiphaseninduktrionsmotor sein.
Der Vorverstärker i i besteht aus einer zwei, Verstärkungsstufen bildenden Doppeltriodenröhre. Der an das Gitter 21 angelegte Impuls erfährt eine erste Verstärkungsstufe, und der von der Platte 23 herkommende Impuls wird über einen Blockkon-@den'sator 25 an Idas Gitter 29 angelegt, um eine zweite Verstärkungsstufe zu erfahren. Der von der Platte 3 i ausgehende Impuls wird über einen Leiter 33 an die zwei zusammengeschalteten Gitter 35 und 37 der zwei als klassischer Phasendiskriminator 13 angeordneten Röhren 39 und 41 angelegt. Die Aufgabe dieses Phasendiskriminators 13 ist, den Richtungssinn der diesen Impuls erzeugenden Faktorveränderung durch den Phasenzustand des Steuerungsimpulses zu entdecken. Zu diesem Zweck werden die Platten 43 und 45 durch die beiden Enden einer mit einer an die Masse eines Leistungstransformators 48 geschlossenen Zentralanzapfun:g versehenen Sekundärwicklung 47 gespeist. Somit werden die Platten 43 und 45 in Phasengegensatz gespeist, derweil die an die Gitter 35 und 37 angelegten Impulse in Phasenübereinstimmung- sind, da diese beiden Gitter durch den Leiter 33 zusammengeschaltet sind. Demgemäß ist nur eine dieser Röhren zugleich leitend, und ihre Identität wird durch den Phasenzustand des .an die beiden Gitter angelegten Impulses bestimmt. Der Phasendiskriminator 13 speist einen magnetischen Verstärker 15.
Dieser magnetische Verstärker 15 besteht aus zwei Transformatoren 51 und 53, von denen ein jeder drei durch die Wechselstromquelle gespeiste Primärwicklungen 55, eine an die Steuerwicklung des Hilfsmotors 17 angeschlossene Sekundärwicklung 56 und eine an den entsprechenden Plattenkreislauf des Phasendiskriminators 13 angeschlossene Steuerwicklung 59 besitzt. Die Sekundärwicklungen 57 sind in versetzter Reihenschaltung angeordnet, um normalerweise das elektrische Gleichgewicht der Vorrichtung zu sichern.
Solange kein Impuls an den Gittern des Phasendiskri.minators 13 erscheint, ist die Leistung des magnetischen Verstärkers gleich Null, @da die in die Sekundärwicklungen 57 induzierten Spannungen sieh gegenseitig zerstören. Jedoch sobald ein Impufs an .den Diskriminatoreintritt ängelegt wird, wird eine der beiden Steuerwicklungen 59 durch die Leistung der Platte 43 bzw. der Platte 45 des Diskriminators erregt und ist alsdann bestrebt, den entsprechenden Transformatorkern in einem der Amplitude ihrer Erregung entsprechenden Ausmaß zu sättigen. Demzufolge wird die in die Sekundärwicklung dieses Transformators durch den .in der Primärwicklung umlaufenden Strom induzierte Spannung in demselben Ausmaß verringert und zerstört somit das Gleichgewicht des Systems. In diesem Fall erhöht sich die Leistung desjenigen der beiden Transformatoren, dessen Steuerwicklung nicht erregt ist, und im Leiter 61 erscheint eine resultierende Spannung. Es ist augenscheinlich, ,daß der Phasenzustand des somit erzeugten Impulses von dem Phasenzustand .des an den Diskriminator .angelegten Impulses abhängig ist. Der resultierende Impuls wird an den Hilfsmotor 17 angelegt.
Dieser Hilfsmotor besitzt zwei Feldwicklungen, und zwar eine feststehende Feldwicklung 63, die durch die Wechselstromquelle gespeist wird, und eine Steuerfeldwicklung 65, deren Speisung .durch den Strom, der unter den soeben beschriebenen Bedingungen durch den magnetischen Verstärker geliefert wird, erfolgt.
Die durch die feststehende Wicklung 63 erzeugte Feldstärke wird mittels einem veränderlichen Transformators 47 geregelt, welcher ebenfalls erlaubt, den durch den Hilfsmotor erreichbaren Höchstdrehmoment zu regeln. Es ist natürlich wünschenswert, daß im Notfall der Luftschiffführer die Kraft .des Hilfsmotors zu überwinden mag, um die Ruderfläche durch seine auf das gewöhnliche Gestänge einwirkende Muskelkraft zu betätigen.
Die durch die beiden Wicklungen des Hilfsmotors erzeugten Felder sind um 9o° verschoben. Der. in dem Leiter 61 erscheinende Impuls erzeugt in der Tat durch die Steuerwicklung 65 ein Feld, das dem durch die andere feststehende Wicklung erzeugten Feld gegenüber um 9o° vor- oder nachsteht, je nachdem die eine oder -die andere der Steuerwicklungen des magnetischen Verstärkers erregt worden ist. Somit bestimmt der Phasenzustand- des durch den magnetischen Verstärker gelieferten Impulses den Drehsinn des Hilfsmotors 17. Der Hilfsmotor .erteilt der Ruderfläche über ein Zahnradgetriebe 70 den ,durch den Impuls vorgeschriebenen Ausschlag. In diesem Zahnradgetriebe ist eine Kupplung 71 eingeschaltet. Die Welle 75 gleitet bei einer Erregung eines Solenoiden 78 in gewünschter Richtung, um die zwei Elemente 73 und 75 der Kupplung einzukuppeln, und sobald das Solenoid nicht mehr erregt ist, wird die Kupplung durch eine Abreißfeder 8o ausgekuppelt. Zur Überwachung oder Sicherung ist ein Relais 82 in Parallelschaltung zu der Plattenspeisung des Vorverstärkers i i angeordnet. Im Falle einer fehlerhaften Speisung wird das Relais 82 nicht mehr gespeist, und die Kontaktarme 83 und 84 gehen in ihre iahe Stellung (gemäß der Abbildung) über, um. die Erregung des magnetischen Verstärkers 15 zu unterbrechen und gleichzeitig geeignete Alarmmittel, beispielsweise ein Glockenzeichen 85 oder eine Warnungslampe 86, zu betätigen.
Als zusätzliche Sicherung wird die Speisung ebenfalls im Falle einer Überhitzung der Transformatoren mittels der Sicherungen 88 und 89 unterbrochen.-Um die Ausschläge .der Ruderflächen zu dämpfen und Schwankungseffekte oder ein »Pumpen« zu vermeiden, sind in wohnbekannter Weise eine, Stellungsumwandlungsvorridhtung 91 sowie eine Geschwindigkeitsumwandlungsvorrichtung 92 vorgesehen. Die erste dieser Vorrichtungen mißt den den Ausschlagwinkel der Ruderfläche und entwickele einen entsprechenden Impuls. Die zweite Umwandlungsvorrichtung besteht aus einem tachometrischen Generator 92, der eine zu der Drehgeschwindigkeit des Hilfsmotors 17 im Verhältnis stehende Spannung entwickelt. Der somit erzeugte Impuls bezweckt insbesondere die Überschreitung der vorgeschriebenen Stellung durch den Motor, unter der Einwirkung der sich in den sich in Bewegung befindlichen Teilen ansammelnden kinetischen Energie zu vermeiden.
Die Umwandlungsvornichtung 9i besteht aus einem induktiven Impulsgenerator, dessen Rotor 95 durch ,den Hilfsmotor 17 getrieben wird. Dieser Rotor befindet sich normalerweise in einer Mittelstellung im Verhältnis zu dem Ständer 93, der somit keinen Impuls erzeugt. Die Winkelverschiebung des Rotors 95 und demzufolge auch der durch den Ständer 93 abgegebene Impuls entsprechen dem Ausschlagwinkel .der Ruderfläche. Auf einen Steuerimpuls reagierend schlägt der Hilfsmotor die Ruderfläche aus, bis der durch den Generator des Stellungsu-mwandlungsimpulses erzeugte Impuls diesem Steuerimpuls gleichwertig und entgegen-. gesetzt ist und somit den Hilfsmotor abstellt. Die bewegliche Anzapfung 97 eines Potentiometers 99 ermöglicht es die entsprechende Amplitude des Umwandlungsimpulses so einzustellen, daß der gewünschte Steuereffekt zur Erzielung eines gegebenen Steuerimpulees erteilt wird. je schwächer die Amplitude des durch einen gegebenen Ausschlagwinkel der Ruderfläche erzeugten Umwandlungsimpulses ist, um so stärker wird der durch einen gegebenen Steuerimpuls an diese Ruderfläche erteilte Ausschlag, und umgekehrt, je stärker der' Umwandlungsimpuls, je schwächer der Ausschlag.
Der tachometrische Generator 92 ,einer wohlbekannten Art besitzt zwei Wicklungen: Die erste log ist dauernd gespeist, indes die zweite, 104, falls sich der Anker des Generators dreht, eine zu der Winkelgeschwindigkeit dieses Ankers im Verhältnis stehende Spannung entwickelt. Da derselbe mechanisch mit dem Hilfsmotor 17 verbunden ist, ist die durch die Wicklung 104 des Generators abgegebene Spannung im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Hilfsmotors und somit zu der Ausschlaggeschwindigkeit.
Die Wicklung 93 des Generators der Stellungsumwandlungsimpulse 91 und die Wicklung 104 des tachometrischen Generators 92 sind über einen Leiter loh in Reihe mit dem Potentiometer 99 geschaltet. Da das Eintrittsgitter 21 des Vorverstärkers i i die Masse als Bezugspotential hat, ist das eine Ende des Potentiometers 99 ebenfalls in lob an .die Masse geschaltet, derweil die bewegliche Anzapfung über einen Leiter log an die Kette der verschiedenen, weiter unten betrachteten Impulserzeugungsvorrichtungen angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Kette führt zu dem Gitter 21.
Die hier oben mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Gesamtvorrichtung ist ebenfalls füi jedwelche der drei Steaerimpulsketten: Richtung, Querneigung (Rollen) und Längsneigung (Stampfen) gültig.
Nun soll mit Bezug auf Fig. i die Kette der an die Quersteuerungsruderflächen angelegten Roll-oder Querneigungsimpulse ausführlicher beschrieben werden.
Diese Kette, beginnend mit dem Gitter 21 des Vorverstärkers, umfaßt die soeben betrachteten Stellungs- und Geschwind-igkentsumwandlungsvorrichtungen, eine Querneigungsimpulserzeugungsvorrichtung i i i, eine Quertnimmverstellungimpulserzeugungsvorrichtung 148, die ein Bestandteil des Handbetätigungsgerätes 113 ist, einen Richtungs-oder Kursimpulserzeuger 116 und schließlich eine Integrierungsvorrichtung 117.
In diesem Fall besteht,das Querneigungsbezugsgerät aus einem klassischen Kreiselhorizont 12o, dessen Rotor sich um eine kardanisch aufgehängte Senkrechtachse um zwei den Quer- und Längsachsen des Flugzeugs entsprechenden parallel angeordneten Achsen dreht.
Eine Aufrichtungsvorrichtung üblicher Art ist ebenfalls vorgesehen. Der Rotor 134 eines Impulsgenerators i i i ist mit der Rollachse des Kreiselhorizonts verbunden, und der Ständer 132 ,dieses Impulsgenerators liefert somit den in Phase und Amplitude der Richtung und der Größe der Querneigung des Flugzeugs entsprechenden Querneigungsimpuls. Der Ständer 132 ist einerseits durch einen Leiter 135 mit der Anzapfung 97 des Potentiometers verbunden, somit, wie es in Fig. 2 ersichtlich ist, den Stellungs- und Geschwindigkeitsumwamdlungsimpuls aufnehmend und andererseits durch den Leiter 136 mit einer, C, der zwei Austrittsklemmen der weiter unten betrachteten Integrierungsvorrichtung 117. Die andere Austrittsklemme D dieser Vorrichtung ist mit einem der Enden des Ständers 146 der einen Bestandteil des Handbetätigungsgeräts 113 bildenden Quertrimmverstellungsimpulserzeugungsvorrichturig verbunden. Wie es weiter unten ersichtlich ist, entsteht zwischen den Klemmen C und D keine Spannung, wenn der Integrator nicht arbeitet, so daß alsdann die bei-den Ständer 132 und 146 als direkt an .die Kette der Impulse angeschlossen betrachtet werden können.
Das Handbetätigungsgerät 113 erlaubt dem Flugzeugführer, sein Flugzeug mittels der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung zu steuern. Die Rotoren der drei dieses Handbetätigungsgerät bildende induktiven Generatoren stehen normalerweise in einer im Verhältnis zu deren Ständer neutralen Stellung, so daß sie keine Impulse in die entsprechende Kette einführen. Die beiden in der Richtungs- und in der Querneigungskette zwischengeschalteten Generatoren sind durch eine geeignete mechanische Vorrichtung verkuppelt und werden mit demselben Knopf 15o betätigt. Die Anordnung ist eine solche, daß die Drehung dieses Knopfs den Rotoren dieser beiden Vorrichtungen zwei Winkel erteilt, deren Verhältnis fest ist und die so bestimmt sind, daß sie an die beiden Ketten, Richtung und Querneigung, Impulse abgeben, die eine beigeordnete Kurve des Flugzeugs sichern.
Diese zwei Impulse betätigen einerseits die Hilfsmotoren der Querruder, um dem Flugzeug die zum Ansetzen der Kurve gewünschte Querneigung zu erteilen, und andererseits den Hilfsmotor des Seitenruders, um demselben den gewünschten Ausschlag, zu geben, der ein jedes Abrutschen über den Flügel oder Schieben des Flugzeugs in der Kurve vermeidet. In der Kette der Ouerneigungsimpulse ist der Ständer 146 einerseits über den Integrator 117 mit dem Generator 111 verbunden (wie bereits erwähnt) und andererseits durch den Leiter 151 mit dem Ständer 152 eines durch die Richtungs-oder Kurssteuerun.gsvorrichtung betätigten Impulsgenerators 115. Diese Richtungs- öder KursstEuErungsvorrichtung wird ihrerseits durch einen Erdinduktionskompaß gesteuert. Derselbe besteht in bekannter Art aus drei im Dreieck angeordneten magnetischen Kernen, von denen ein jeder eine Primär- oder Sättigungswicklung und eine Sekundär- oder Austrittswicklung besitzt. Die drei Sättigungswicklungen sind in Reihe an die Wechselstromquelle geschaltet; die drei Austrittswicklungen sind in Sternschaltung mit einem gemeinsamen Anschluß 157 verbunden, indem ihre freien Enden mit den drei Steuerwicklungen des Ständers 159 eines induktiven Generators verbunden sind. Der Induktor 155 ist in der Horizontalebene durch einen Kreisel 161 stabilisiert.
Somit wiederholt sich der Richtungsimpuls in dem Ständer 159 der induktiven Vorrichtung 155, deren Rotor 171 diesen Impuls an den Eintritt eines Verstärkers 177 anlegt. Der verstärkte Impuls speist die Wicklung wechselnder Phase 181 eines zweiphasigen Motors 183, dessen Wicklung fester Phase in bekannter Weise durch Wechselstrom gespeist wird. Unter der Einwirkung dieses Impulses reißt der Motor 183 die Achse 188 des Rotors 171 mit, um dieselbe in eine im Verhältnis zu .dem Stator 159 neutrale Stellung zu bringen und somit den vorgenannten Impuls aufzuheben. Gleichzeitig treibt der Motor 185 mittels einer magnetischen Kupplung 193 den Rotor 195 des bereits erwähnten Impulsgenerators 115, dessen Ständer 152 somit an die Kette der Querneigungsimpulse <einen ,der Winkelabweichung des Flugzeugs in bezug auf den vorgeschriebenen Kurs entsprechenden Impuls liefert.
Die Kupplung wird durch eine Wicklung 197 gesteuert, deren Erregung .dieselbe einkuppelt. Der Rotor 195 wird in seine im Verhältnis zu dem Ständer 152 neutrale Stellung durch zwei gelenkig auf zwei Achsen 203 angeordnete und gegeneinander durch eine Spannfeder 207 zurückgerufene Zentrierhebel 2o2 zurückgebracht. Ein mit der Achse 209 des Rotors 195 solidarisches Plättchen 2o8 trägt einen Finger 21o, :der zwischen diese beiden Hebel eindringt.
Die Steuerwicklung 197 der Kupplung 193 wird gleichzeitig mit der Wicklung 78, die, wie es schon in Fig.2 ersichtlich war, die Kupplung71 zwischen denn Hilfsmotor und :dem Ruder steuert, erregt, indem diese zwei Wicklungen zu diesem Zweck parallel mit einer Gleichstromquelle 21q. geschaltet sind. Der Erregungskreislauf dieser beiden Wicklungen wird durch die Betätigung :des auf dem Handsteuerungsgerät 113 angeordneten Handgriffs 216, der den Kontakt 217 schließt, hergestellt. Durch diese Betätigung wird die selbsttätige Steuerungsvorrichtung eingeschaltet, indem die Hilfsmotoren an die Ruder des Flugzeugs eingekuppelt werden, und gleichzeitig wird der Kursimpuls in die Impulsketten der Vorrichtung eingeführt. In der Tat, wenn die Kupplung 193 oingekuppelt ist, bringt eine jede Drehung der Welle 2o9 durch den Finger 21o die zwei Hebel 20:2 auseinander, den Widerstand der Feder 217 überwindend. Sobald die Kupplung ausgekuppelt wird, bringt diese Feder 207 :den Hebel sowie den Finger 210 in ,deren Mittelstellung zurück. Um diese Zurückrufungswirkung zu verhindern, solange die selbsttätige Steuerungsvorrichtung gespeist ist, ist ein weiteres Solenoid vorgesehen, welches nach der Einschaltung der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung die beiden Hebel auseinanderhält, solange die Wicklung 220 erregt ist.
Die Einwirkung .des Kompasses auf die selbsttätige Steuerungsvorrichtung muß während einer jeden Betätigung des Knopfs 15o ausgeschaltet werden, um die durchzuführende Kurve nicht zu stören. Zu diesem Zweck ist der Kontakt 222 vorgesehen, der durch ein mechanisches Mittel mit dem Knopf 150 verbunden ist, um den Speisungskreislauf der Wicklung 197 durch eine jede Drehung des Knopfs 15o zu unterbrechen. Somit wird die Kupplung ausgekuppelt, und der Rotor ,des Generators 115 bleibt unbeweglich, während der Kompaß die Kurve des Flugzeugs verfolgt. Der Kontakt 222 schließt sich wieder, sobald der Knopf 150 in seine Mittelstellung zurückgebracht ist und somit die Kupplung 193 wieder eingekuppelt ist. Alsdann behält die selbsttätige Steuerungsvorrichtung das Flugzeug auf dem neugewählten Kurs bei. Schließlich ist der Ständer i52 an das Gitter des entsprechenden Vorverstärkers angeschlossen. Die Wirkungsweise der Kette der Querneigungsimpulse ist folgende: Falls angenommen wird, daß dem Flugzeug durch eine äußere aerodynamische Kraft (beispielsweise einen Windstoß) eine Querneigung erteilt worden ist, erzeugt die Neigung des Rotors 134 in bezug auf den Ständer des Impulserzeugers i i i einen in Phase und in Amplitude der Richtung und der Amplitude der Neigung des Flugzeugs entsprechenden Impuls. Dieser Impuls wirkt über die bereits beschriebenen Verstärkungs- und Diskriminatorkreisläu.fe auf die Hilfsmotore der Querruder ein, die einen Ausschlag im gewünschten Sinn erhalten, um das Flugzeug aus der Schräglage herauszuholen.
Der Ausschlag der Querruder erzeugt einen Umwandlungs.impuls, der zunimmt, bis er .dem durch den Impulsgenerator i i i gelieferten Querneigungsimpuls gleichwertig und entgegengesetzt ist. In diesem Augenblick ist der an den Hilfsmotor angelegte resultierende Impuls gleich Null, und der Hilfsmotor steht. Alsdann, derweil die Herausholung des Flugzeugs aus seiner Schräglage, unter der Einwirkung des Ausschlags der Querruder, sich fortsetzt, überwiegt der Umwandlungsimpuls. Der sich im Gegensatz zu dem Phasenzustand des Neigungsimpulses befindliche Phasenzustand des Umwandlungsimpulses erwirkt die Drehung des Hilfsmotors in entgegengesetzter Richtung, um die Querruderin deren Mittelstellung zurückzubringen. Im Augenblick, wo die Waagerechtlage des Flugzeugs hergestellt ist, haben sich grundsätzlich die Umwandlungs- und die Querneigungsimpulse gegenseitig aufgehoben und die Querruder befinden sich in ihrer Mittelstellung.
Wie bereits erwähnt, wirkt die Querneigung eines Flugzeugs auf seinen Kurs ein, da das Flugzeug bestrebt ist, in Richtung des nach unten stehenden Halbflügels zu kurven. Falls angenommen wird, daß das Flugzeug von seinem Kurs durch einen Windstoß oder eine andere aerodynamische Störung abgelenkt worden ist, betätigt der im Impulsgenerator 115 entstandene Kursimpuls den Hilfsmotor der Querruder im gewünschten Sinn, um dem Flugzeug .die Querneigung zu verleihen, die bestrebt ist, dasselbe auf den vorgeschriebenen Kurs zurückzubringen. Demnach ist es ersichtlich, daß der durch die Kurssteuerungsvorrichtung i 15 erteilte Impuls und der durch die Neigungssteuerungsvorrichtung i i i erteilte Impuls im Gegensatz zueinander wirken: Der Kursimpuls ist bestrebt, das Flugzeug in die gewünschte Richtung zu neigen, um dasselbe auf den vorgeschriebenen Kurs zurückzubringen, indes die Neigungsvorrichtung bestrebt ist, sich einer jeden Änderung der Ouerneigung des Flugzeugs zu widersetzen. Dieser Neuralisierungseffckt zwischen dem Neigungs- und dem Kursimpuls soll ausführlicher in der nachfolgenden Betrachtung des Handbetätägungsgeräts erläutert werden.
Das Flugzeug kann mittels .des Knüppels 240 und der Seitensteuerpedaden 243 in klassischer Art handgesteuert werden nach Auskupplung der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung. Obwohl alsdann die selbsttätige Steuerungsvorrichtung von den Rudern ausgekuppelt .ist, erfährt sie dauernd einen Beschaffenheitseffekt, ,der gewährleistet, daß sie das Flugzeug in der im Augenblick ihrer Wiedereinkupplung bestehenden Stellung und Lage beibehalten wird. Um das Flugzeug mittels Handsteuerung zu steuern, wird der den Kontakt 217 öffnende Handhebel 216 betätigt, um somit die Kupplung 71 auszukuppeln. Die Hilfsmotoren der Querruder können alsdann frei laufen, ohne die Querruder zu betätigen. Falls dann dem Flugzeug mittels des Knüppels 24o eine Querneigung erteilt wird, erzeugt der Impulsgenerator i i i einen entsprechend,-n Neigungsimpuls, der die Hilfsmotoren treibt, bis die Umwandlungsvorrichtung einen dem vorgenannten Neigungsimpuls gleichwertigen und entgegengesetzten Impuls entwickelt hat. Alsdann ist der an den Hilfsmotor angelegte resultierende Impuls aufgehoben, und der Hilfsmotor bleibt stehen, indem der Rotor der Umwandlungsvorrichtung aus seiner Mittelstellung verschoben wird. Da die Kupplung 193 der Richtungssteuerungsvorrichtung in diesem Augenblick ebenfalls ausgekuppelt ist, wird !der Rotor 195 des Impulsgenerators i 15 durch den Motor 183 nicht verstellt, derweil dieser jedoch den Rotor 171, je nach den Richtungsänderungen des Flugzeugs, in seine Mittelstellung in bezug auf den Stator 159 zurückbringt.
Die selbsttätige Steuerungsvorrichtung kann in jedem Augenblick durch die Betätigung des Hebels 216, der den Kontakt 217 schließt, eingeschaltet werden, sogar falls das Flugzeug in diesem Augenblick eine Querneigung aufweist. Diese Einschaltung erregt die Wicklungen 78 und 197. Die Erregung der ersten Wicklung 78 kuppelt die Hilfsmotoren an die Ruder ein, die Erregung der zweiten Wicklung 197 kuppelt die Achse 2o9 der Kurssteuerung an die Steuerungswelle 188 ein. Angenommen, daß in diesem Augenblick das Flugzeug eine Querneigung besitzt, so daß es kurvt und den vorgeschriebenen Kurs verläßt, erwirkt der alsdann durch den Impulserzeuger 115 erteilte Kursfehlerimpuls ein Ausschlagen der Querruder. Das Flugzeug holt sich aus der Schräglage heraus und wird durch die selbsttätige Steuerung auf einem festen Kurs beibehalten.
Gemäß .der Erfindung beseitigt der Integrator 117 die hier oben erläuterte Notwendigkeit, einen dauernden Fehlerimpuls in der Kurssteuerungsvorrichtung beizubehalten, um die Höhen und Umwandlungsimpulse auszugleichen. Die Eintrittsklemmen A und B des Integrators sind an die Klemmen des in Nebenschluß auf die Kette der Querneigungsimpulse geschalteten Ständers 152 des Kursimpulsgenerators angeschlossen, so daß der Kursimpuls in den Integrator eingeführt wird, der demselben einen .in Abhängigkeit vom ursprünglichen Fehlerimpuls stehenden integrierten Impuls entnimmt. Dieser integrierte Impuls sichert eine automatische Verstellung des Trimms, und alsdann kann die selbsttätige Steuerungsvorrichtung sofort und genau den vorgeschriebenen Kurs beibehalten, sogar falls sie in einem Augenblick eingeschaltet worden ist, wo das Flugzeug geneigt war oder in einer Kurve lag. Der Kurs wird ebenfalls beibehalten, sogar im Fall, wo der Trimm im Flug eine wesentliche Änderung erfahren hätte, z. B. durch ein Flattern des Propellers.
Der Integrator 117 ist in Fig. 4 dargestellt und besteht aus einem elektrischen System 300 und einem mechanischen System 301. Das erste besitzt einen Eintrittkupplungstransformator 305, einen Vorverstärker 307, einen Phasendiskriminator 309, einen magnetischen Verstärker 311. Das mechanische System besitzt einen Motor 315, eine Kupplung 317, eine Zentriervorrichtung 3r9, einen induktiven Generator 32r und einen tacbometrischen Generator 323. Der in A-B an die Primärwicklung 331 .des Transformators 3ö5 angelegte Impuls induziert in .der Sekundärwicklung 333 eine Spannung, die an das Gitter 337 einer doppelten Triode 307 angelegt wird, wo sie zuerst eine erste Verstärkungsstufe erfährt, alsdann wird der der Platte 339 entnommene Impuls über einen Blockkondensator 343 an das Gitter 345 angelegt, um eine zweite Verstärkungsstufe zu erfahren. Der der Platte 347 entnommene Impuls durchsetzt einen Blockkondensator 348. Ein Bruchteil dieses Impulses wird alsdann an einen.Leiter 351 angelegt, derweil ein anderer, durch den entsprechenden Wert der Widerstände 353 und 357 bestimmte Bruchteil an die Kathode 349 zurückgesandt wird, um eine negative Rückwirkung zu erzeugen, die dem Vorverstärker eine im wesentlichen beständige Verstärkung sichert.
Der Leiter 351 verbindet die zwei Gitter 363 und 365 einer als Phaserndiskriminator angeordneten doppelten Triode 3o9. Die Polarisierung .dieser beiden Gitter ist eine solche, daß normalerweise gleichwertige Ströme in den zwei Leitern 371 und 372 ,umlaufen. Diese Leiter sind an die Enden der Sekundärwicklung 373, deren Mittelanzapfung an die Masse geschlossen ist, eines Speisungstransformators 374 angeschlossen. Sobald ein Fehlerimpuls an die Gitter 363 und 365 angelegt wird, ist das normalerweise zwischen den Strömen dieser beiden Platten bestehende Gleichgewicht zerstört, und zwar in einem von der Amplitude des Impulses abhängigen Ausmaß und einem von dem Phasenzustand abhängigen Richtungsinn. In den Leitern 371 und 372 sind die Steuerwicklungen 376 und 377 des magnetischen Verstärkers 311 zwischengeschaltet.
Dieser magnetische Verstärker 311 besteht aus zwei dreisäuligen Transformatorkernen (Fig. 5). Die mittlere Säule trägt eine durch Gleichstrom gespeiste Steuerwicklung, die zwei äußere Säulen tragen eine jede eine durch Wechselstrom gespeiste Wicklung. Eine jede der vier Außenwicklungen bildet die Zweige einer balancierten Brücke 380. Die Außenwicklungen 382 und 384 des mit der Steuerwicklung 376 verbundenen Kernes bilden ein erstes Paar entgegengesetzter Brückenzweige, derweil die mit der Steuerwicklung 377 verbundene Außenwicklungen 386 und 388 das andere Paar bilden.
Die Gipfel 391 und 393 der Brücke 38o werden durch Gleichstrom gespeist, jedoch erscheint normalerweise kein Strom zwischen den beiden anderen Gipfeln 395 und 379. In der Tat sättigen die die Steuerungswicklungen durchfließenden gleichwertigen Ströme die beiden Kerne in einem gleichen Grad, so .daß die Impedanz der Brückenzweige die gleiche ist, und die Brücke im Gleichgewichtszustand verbleibt.
Die Einführung eines Impulses an den Eintritt des Diskriminators 309 bewirkt eine Abweichung zwischen .den .die Steuerwicklung durchfließenden Strömen, so daß nun einer der Kerne mehr und der andere weniger gesättigt ist als der zuvor. Die Impedanz .des einen der beiden Paare entgegengesetzter Wicklungen nimmt ab, während die des anderen Paares zunimmt. Alsdann erscheint zwischen den Klemmen 395 und 379 eine uribalancierte Spannung, welche die Steuerwicklung 40o des Zweiphasenmotors 315 erregt.
Die Leistung des magnetischen Verstärkers wird andererseits mittels eines Kupplungstransformators 401 in negativer Rückkopplung an den Eintritt der zweiten - Stufe des Vorverstärkers 307 zurückbefördert, um das System zu stabilisieren und eine durch die Vera.lterung der Röhren und anderer Elemente des Kreislaufs erwirkte fortschreitendeAbweichung vom Gleichgewichtszustand zu vermeiden.
Die Primärwicklung des Kupplungstransformators 401 ist mit .den Klemmen 395 und 379 verbunden, in Parallelschaltung mit der Steuerungswicklung 400 des Hilfsmotors, während die Sekundärwicklung q.o6 über ein Phasenverschiebungsnetz 408 an das Gitter 345 des Vorverstärkers 307 angeschlossen ist.
Somit wird die Steuerwicklung 400 durch eine Spannung gespeist, deren Phasenzustand denn des Eintrittsimpulses entspricht und die den Motor 315 im entsprechenden Richtungssinn treibt. Der in Nebenschaltung mit der Steuerungswicklung 400 geschaltete Kondensator 413 sichert die Phasenquadratur; die zwischen den beiden Feldern des Motors bestehen muß, um eine einwandfreie Leistung zu gewährleisten.
Der tachometrische Generator 323 ;ist der bekannten Art, die eine,dauernd gespeiste Wicklung 415 und eine :zweite Wicklung 417, in der eine Spannung .erscheint, sobald sich der Generator dreht, besitzt. Diese Spannung ist im Verhältnis zu der Winkelgeschwindigkeit des Generators und demzufolge zu der Winkelgeschwindigkeit des diesen Generator mitreißenden Motors 315. Diese Spannung wird durch den Leiter q.19 entnommen. um sich algebraisch mit :dem am Transformator 3o5 erscheinenden Eintrittsimpuls zu addieren. Da die durch den tachometrischen Generator .gelieferte Spannung im wesentlichen im Verhältnis zu dessen Geschwindigkeit ist, ist es ersichtlich, daß die Geschwindigkeit :des Motors 315 im. wesentlichen im Verhältnis zu der an den Transformator 305 angelegten Spannung ist. Der induktive Generator besitzt einen mit dem Motor 3 i 5 durch eine magnetische Kupplung 3i7 verbundenen Rotor 320. Wenn diese magnetische Kupplung 3 17 ausgekuppelt ist, 'hält eine Zentriervorrichtung 3z9 den Rotor 320 in seiner Mittelstellung in bezug auf den Ständer 325. Die Kupplung wird durch de Erregung seiner Steuerwicklung mittels der Batterie 2r4 eingekuppelt, sobald ,der Kontakt 2217 (Fig. i) geschlossen wird, indem die Einzelheiten .dieses Stromkreises nicht .dargestellt sind. Da die durch den Generator 321 gelieferte Spannung im wesentlichen im Verhältnis zu dem Winkel, um den sich der Motor 315 gedreht hat, steht, entspricht diese Spannung dem Integral des Eintrittsimpulses in :bezug auf die Zeit. Wie bereits ersehen, ist die Ausgangsspannung des Generators 321 durch die Klemmen C, D in Reihe in ,die Kette der Impulse geschaltet.
Während der Ausführung :einer Kurve mittels des Handbetätigungsgeräts verhindert ein in Parallelschaltung auf dem Kupplungskreislauf 193 der Kurssteuerung angeordnetes Relais- 350 die Tätigkeit des Integrators. Inder Tat, wenn diese Kupplung eingekuppelt ;ist, ist der Kontakt 352 geschlossen und der Integrator 117 liefert eine :dem ihm angelegten Kursimpuls entsprechende Spannung. Im Gegenteil, wenn diese Kupplung ausgekuppelt ist, wie es der Fall ist, wenn der Wendeknopf i5o betätigt worden ist, ist das Relais 350 ebenfalls nicht gespeist; somit ist der Eintrittskreislauf an den Klemmen A und B unterbrochen und der Integrator untätig.
Nun soll die Kette der an das Seitenruder angelegten Gierungsimpulsebetrachtet werden. Der Hilfsmotor, der Hilfsverstärker, der Umwandlungsgenerator und der tachometrische Generator können den hier oben beschriebenen ähnlich sein. Von dem Anschluß an die Masse des Gitters des Hilfsverstärkers ausgehend, besitzt .diese Kette die zwei soeben erwähnten Umwandlungsvorrichtungen, einen Generator 44o, der einen Kurvendrehgeschwindigkeitsimpuls liefert (beispielsweise unter der Überwachung eines Kreiselmessers 43o), einen Kupplungstransformator 432, .den Generator des Handbetätigungsigerätes 113 und schließlich einen Generator 461, der unter der Überwachung einer Pendelvorrichtung 436 einen dem Winkel der dynamischen .Senkrechten entsprechenden Impuls liefert.
Der :dem beweglichen Anschluß des dem Richtungsruder entsprechenden Potentiometers 99 :entnommene Impuls wird an das eine Ende eines Potentiometers angelegt, der an den Ständer 441 des Generators 440 angeschlossen ist, dessen Rotor 438 in wohl!bekannter Weise mit dem Rahmen eines Kreiselmessers 430 verbunden ist.
Die somit erhaltene algebraische Summe der Umwandlungsimpulse und der Drehgeschwindigkeit :der Kurve wird an eine der Wicklungen 444 eines Kupplungstransformators 432 angelegt, :dessen andere Wicklung 445 durch den vom Generator 115 :herkommenden Kursimpuls gespeist wird. Die somit auf der Wicklung 444 erhaltene algebraische Summe der Impulse wird an den Ständer 449 des einen Bestandteil des Handbetätigungsgerätes 113 bildenden Generators 434 angelegt.
In der Tat, obwohl .der Kurs des Flugzeugs wegen der durch das Ansetzen einer Kurve durch eine Einwirkung auf die Querneigung des Flugzeugs bestehenden Vorteile vor allem mittels der Querruder gesteuert wird, ist es jedoch notwendig, gleichzeitig,den Ausschlag des Seitenruders vorzusehen, damit die in einer solchen Weise angesetzte Kurve beigeordnet sei. Zu diesem Zweck, wie es soeben ersehen wurde, wird der Kursimpuls durch den Kupplungstransformator 432 in die Kette der Richtungsimpulse eingeführt.
Der Rotor 447 des Generators 434 steht normalerweise in bezug zum Ständer 449 in seiner Mittelstellung. Durch die Betätigung des Knopfes i5o wird der Rotor gedreht, und dadurch entsteht an den Klemmen ides Ständers 449 ein Impuls, der somit in :die Kette der Seitenruderimpulse eingeführt wird, um die Kurve beizuordnen. Schließlich enthält diese Kette noch den Generator 46i, dessen Ständer mit dem Ständer 449 in Reihe geschaltet ist.
Der Zweck des die dynamische Senkrechte :detektierenden Generators 461 ist folgender: Das Ilandbetäfigungsgerät 113 ist, angesichts der Ausführung einer beigeordneten Kurve, mit einem genau bestimmten Wert der aerodynamischen Geschwindigkeit eingestellt. Falls das Flugzeug eine von diesem Wert abweichende Geschwindigkeit hat, ist die Kurve nicht mehr beigeordnet, und das Flugzeug ist alsdann bestrebt, über den Flügel abzurutschen. Um dies zu vermeiden, führt der Generator 461 einen Berichtigungsimpuls ein. Es ist bekannt, daß bei einer beigeordneten Kurve die dynamische Senkrechte sich mit der wahren Senkrechten deckt, andernfalls weicht sie davon ab. Die Vorrichtung 436, die wesentlich aus einem gedämpften Pendelbestehen kann, wirkt auf den Rotor 463 des Generators 46i ein, um einen im Verhältnis zu der Abweichung zwischen diesen beiden Senkrechten stehenden Impuls zu erzeugen.
Nun soll die Kette der an die Höhenruder angelegten Stampfimpulse betrachtet werden. Diese Kette besitzt die zwei bereits betrachtete Umwandlungsvorrichtungen, den Längsneigungsgenerator 5oo des Kreiselhorizonts, den ein Bestandteil des Handbetätigungsgerätes 113 bildenden Längstrimmgenerator 5oi, den unter der Höhenmess:ungsvorrichtung 5o2 stehenden Generator 536 und schließlich eine Integrierungs.vorrichtung 5o4. Die Anzapfung des Umwandlungspotentiometers ist an den Ständer 5o6 des Generators 5oo angeschlossen, dessen Rotor 5o8 mit :der Stampfachse des Kreiselhorizonts i2o solidarisch ist. Der Ständer 5o6, der somit einen der Längsneigung des Flugzeugs entsprechenden Impuls aussendet, ist mit dem Ständer 513 des Generators 512 des Handbetätigungsgerätes 113 in Reihe geschaltet.
Wenn das :ein wenig weiter unten hierin betrachtete Höhenmeßgerät nicht eingeschaltet ist, verursacht eine jede Drehung ,der Rädchen 5 i3 des Meßgerätes eine Drehung,des Rotors 5ro in bezug auf den Ständer 513, welcher einett Impuls erzeugt, der es erlaubt, die Längsneigungsanlage des Flugzeugs wunschgemäß -zu ändern. Zu diesem Zweck muß der die Speisung einer in das Meßgerät 5o2 eingeschalteten magnetischen Kupplung 516 abstellende Kontakt 514 geöffnet werden, tim diese Kupplung auszukuppeln und somit einen jeden Widerstand wies Gerätes gegen die gewünschte Abänderung :der Längsneigungslage zu vermeiden. Bekanntlich kann die Höhe eines Flugzeugs durch auf- oder absteigende Luftströmungen abgeändert werden, ohne daß sich dadurch die Längsneigung des Flugkörpers verändert. Wenn das Flugzeug in einer bestimmten Höhe beibehalten werden soll, wird ein auf dem Handbetätigungsgerät angeordneter Hebel 52o betätigt, um .den Kontakt 5I4 zu schließen und die magnetische Kupplung 516 einzukuppeln, die somit das Höhenmeßgerät 5o2 einschaltet. Von :diesem Augenblick ab sendet der Höhenimpulsgenerator 536 einen Berichtigungsimpuls aus, sobald das Flugzeug von der vorgeschriebenen Höhe abweicht. Das dargestellte Höhenmeßgerät besitzt eine Gruppe geschlossener Druckdosen 530, eine mit einem Rückschlagsolenoiden 534 versehene Zentriervorrichtung 532, einen induktiven Generator 536 und eine in Abhängigkeit der Volumenänderungen der Druckdosen stehende Achse 545, indem diese Achse mittels einer Kupplung 5i6 mit der den Rotor 345 tragenden Achse 543 solidarisch verbunden werden kann. Die Achse 543 erfährt die Einwirkung ,der Zentrierhebel über einen Mechanismus, der dem in der Betrachtung der Kurssteuerungsvorrichtung beschriebenen ähnlich ist. Wenn :der Hebel 520 sich in der Stellung befindet, in welcher der Kontakt 514 geöffnet ist, sind sowohl die Steuerwicklungen der Kupplung 5r6 als auch das Solenoid 534 alle beide nicht erregt. Die Achse 543 ist dann von der Achse 545 ausgekuppelt, und das barometrische Gerät `kann, der Höhe entsprechend, frei sein Volumen ändern. Falls jedoch der Hebel 52o betätigt wird, um den Kontakt 5r4 zu schließen, wird die Kupplung 516 an das barometrische Gerät 530 eingekuppelt; gleichzeitig bringt das Solenoild 534 die beiden Zentrierhebel auseinander, somit die Achse 543 freigebend, die sich nun frei drehen kann. Falls das Flugzeug von der vorgeschriebenen Höhe abweicht, betätigt das barometrische Organ, indem es sich ausdehnt oder sich zusammenzieht, den Rotor 545 des Generators 536, an dessen Austritt ein auf die Höhenruder einwirkender Impuls erscheint, :der das Flugzeug in seine vorgeschriebene Höhe zurückbringt. Im Augenblick, wo das Flugzeug diese Höhe erreicht hat, hebt sich dieser Impuls auf. Alsdann hat die Umwandlungsvorrichtung die Höhensteuer schon in ihre Mittelstellung zurückgebracht.
Es besteht :die Möglichkeit, daß, falls das Flugzeug eine Höhenänderung erfahren hat, ohne die entsprechende Längsneigung das Höhenmeß.gerät und der Längsimpulsgenenator des Kreiselhorizont im Gegensatz zueinander wirken. Der durch die Höhenänderung erzeugte und durch den Generator 536 abgegebene Impuls :betätigt die Hilfsmotore, die die Höhenruder ausschlagen. Dieses Ausschlagender Ruder dauert, bis der Umwandlurngsimpuls gleichwertig und entgegengesetzt :ist, woraufhin die Hilfsmotöre stehenbl.ei@ben. Das Ausschlagen der Ruder verleiht dem.Flugzeug eine kopf- oder schwanzlastige Neigung, so daß ein Neigungsimpuls an den Klemmendes Kreiselhorizontgenerators 5oo erscheint. Dieser Impuls widersetzt sich dem Höhenimpuls. Im Augenblick, wo der absolute Wert des Neigungsimpulses dem des Höhenimpulses gleich ist, betätigt der. Umwandlungsimpuls allein die Hilfsmotore, um die Ruder in ihre Mittelstellung zurückzubringen. Dadurch entsteht ein Gleichgewichtszustand, in welchem :die Län.gsneigungs- und Höhenfehler sich ausgleichen, trotzdem das Flugzeug weder die vorgeschriebene Höhe einhält noch die vorgeschriebene Neigung hat.
Solch ein falscher Gleichgewichtszustand kann ebenfalls eintreten, wenn das Höhenmeßgerät eingeschaltet wird, während die Höhe :des Flugzeugs nicht die des normalen Waagerechtfluges ist.
Es ist erwähnt worden, daß die selbsttätigen Steuerungsvorrichtungen der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildender Art :dank Ader während der Untätigkeitsperioden des selbsttätigen Steuerungsvorrichtung entstehenden Synchronisierung in einer jeden Lage des Flugzeugs eingeschaltet werden können. Es ist veranschaulicht worden, daß diese Synchronisierung hauptsächlich der Tatsache zu verdanken ist, daß der Umwandlungsgenerator mit dem Hilfsmotor verbunden bleibt, derweil dieser von den Ruderflächen ausgekuppelt ist. Somit vermag der Flugzeugführer die selbsttätige Steuerungsvorrichtung in jedem Augenblick nach dem Start .des Flugzeugs einzuschalten. Falls das Flugzeug in diesem Augenblick eine gewisse Längsneigung aufweist, betätigt der durch den dem Kreiselhorizont entsprechenden Generator erzeugte Impuls die Hilfsmotoren der Höhenruder, bis der Umwandlungsimpuls dem Neigungsimpuls gleichwertig und entgegengesetzt ist. Falls die selbsttätige Steuerungsvorrichtung durch eine Betätigung des Hebels 216 eingeschaltet worden ist,-,zwingt sie das Flugzeug, die Lage, die dasselbe in diesem Augeniblick hatte, beizubehalten.
Dank der Integrierungsvorrichtung 504 ist es möglich, .das Höhenmeß:gerät 5oz einzuschalten, -sobald :das Flugzeug die gewünschte Höhe erreicht hat, sogar falls das Flugzeug in diesem Augenblick auf dem Köpf oder auf dem iSchwanz :steht. Inder Tat liefert der Integrator .einen Impuls, der schnell und behutsam den Längstrimm des Flugzeugs in der vorgeschriebenen Höhe ausgleicht, so daß, beispielsweise falls das Flugzeug steigt, -im Augenblick, wo das Höhenmeß:gerät eingeschaltet wird, es weiter steigen wird, sogar über die vorgeschriebene Höhe 'hinaus, bis zum Augenblick, wo der durch den Generator .des Höhenmeßgeräts erzeugte Impuls den durch den Längsneigungsgenerator erzeugten Impuls und den Umwandlungs.impuls ausgeglichen hat. Da der Eintritt .des Integrators 504 in Nebenschaltung mit .dem Höhenmtßgerätgenerator geschaltet ist, reagiert er auch auf den durch diesen Generator abgegebenen Impuls, und sein Motor läuft, bis- daß der von dem durch diesen Motor mitgerissenen Generator abgegebenen Impuls das System in Gleichgewicht gebracht hat. So wie dieser Impuls stärker wird, wird der Neigungsimpuls schwächer und hebt sich auf, sobald das Flugzeug im Waagerechtflug ist. In diesem Augenblick ist der Höhenimpuls ebenfalls aufgehoben, da das Flugizeug auf seine vorgeschriebene Höhe zurückgekehrt ist. Der durch den Integrator abgegebene Impuls gleicht in diesem Augenblick den Umwandlungsimpuls aus, der 'bis dahin durch den Neigungsimpuls ausgeglichen war. Somit ist es möglich, die selbsttätige Steuerungsvorrichtung kurz nach dem Abflug einzuschalten und daraufhin das Hdhenmeßgerät einzuschalten, sobald das Flugzeug die gewünschte Höhe erreicht hat, wodurch das Flugzeug durch die selbsttätige Steuerungsvorrichtung in ;dieser Höhe beibehalten wird.
Die Beschaffenheit .des Integrators 504 kann der hieroben in !bezug rauf Fig.3 beschriebenen Art sein. Die Eintrittgklemmen sind über die Leiter 548 und 549 an den Höhennneßgerätgenerator in Parallelschaltung mit der Kette der Höhenimpulse geschaltet. Eine in Nebenschaltung mit der Steuerwicklung ;des Höhenmeßgeräts geschaltete Relaiswicklung ist vorgesehen. Dieses Relais steuert einen Kontakt 551, der, wie weiter unten ersichtlich, in den Eintrittskreislauf des Integrators zwischengeschaltet ist. Durch die Betätigung ,des Hebels 55o, um :das Höhenmeßgerät einzukuppeln, wird gleichzeitig ein Relais 550 erregt, und der Kontakt 55I schließt sich, somit .den Integrator in den Kreislauf schaltend. Falls das Höhenmeßgerät ausgekuppelt wird, öffnet sich der Kontakt 551, und der Kreislauf des Integrators wird unterbrochen.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Flugbahn in einer waagerechten Ebene eines durch eine hierin beschriebene selbsttätige Steuerungsvorrichtung gesteuerten Flugzeugs. In A ist :die Flugbahn eines Flugzeugs dargestellt, in welchem der mit den Höhenrudern verbundene Integrator arbeitet, in B idie Flugbahn eines Flugzeugs, dessen Höhensteuerung keinen Integrator besitzt oder in svelchem der Integrator nicht in Betrieb ist. Im ersten Fall, wenn das Höhenmeßgerät in einer gewissen Höhe eingekuppelt wird, beispielsweise 15 ooo Fuß, während das Flugzeug mit einem Winkel von 3° auf dem Kopf steht und eine Fluggeschwindigkeit von 5oo km/Std. besitzt, kehrt es auf seine Bezugshöhe in einer gewissen, endlichen Zeitspanne zurück (z. B. unter 35 Sekunden) ; im zweiten Fall bildet sich ein Gleichgewichtszustan.d, :bevor das Flugzeug auf seine vorgeschriebene Höhe zurückgekehrt ist und wird diese alsdann nie erreichen.
Die den Erfindungsgegenstand bildende selbsttätige Steuerungsvorrichtung weist ebenfalls große Vorteile für Landungen auf. Es ist bekannt, daß auf gewissen Flughäfen mit sehr starkem Verkehr, insbesondere bei unsichtigem Wetter, der Kontrollturm den - sich zur Landung vorbereitenden Flugzeugen befehlen muß, in verschiedenen, vom Kontrollturm genau bestimmten, übereinander stufenweise liegenden Höhen über dem Flughafen zu .kreisen. Jedesmal, wo das erste sich in der tiefsten Höhenstufe befindende Flugzeug gelandet ist, befiehlt der Kontrollturm den anderen, in größeren Höhen kreisenden Flugzeugen, die sofort unter ihnen liegende Höhenstufe .einzunehmen.
Um die den Erfindungsgegenstand bildende selbsttätige Steuerungsvorrichtung unter solchen Bedingungen höchstmöglichst auszunutzen, kann einige Zeit vor denn Anflug des Flughafens der Hebel 52o betätigt werden, um den das Höhenmeßgerät auskuppelnden Kontakt 514 zu öffnen. Daraufhin wird durch die Betätigung der Rädchen 512 ein Längsneigungsimpuls induziert, um ,dem Flugzeug einen geeigneten Landungswinkel zu verleihen. Nun wird der Hebel 520 nochmals betätigt, um den Integrator 5I4 zu schließen -und das Höhenmeßgerät einzukuppeln. Dadurch sinkt das Flugzeug tiefer als die somit gewählte Höhe. Das Höhenmeßgerät sendet einen Impuls aus, demzufolge der Integrator 504 einen integrierten Impuls liefert, der an Stelle des Höhenabweichungsimpulses tritt. Dieser letztere hebt sich auf im Augenblick, wo das Flugzeug sich in der vorgeschriebener Höhe,aibfängt. Alsdann gleicht der Integratorimpuls dem durch den Generator 501 abgegebenen Längsneigungs@iimp.uls, um dem Flugzeug einen Waagerechttrimm beizubehalten.
Falls .das Flugzeug alsdann den Befehl erhält, über dem Flughafen in einer tieferen Höhenstufe als seine derzeitige zu kreisen, genügt es, den Hebel 52o zu betätigen, um die Höhensteuerung auszukuppeln, und danach einen anderen, ebenfalls auf dem Han'dbetäbigungsgerät vorgesehenen Hebel 6oo zu betätigen. Dieser Hebel 6oo schaltet die Austrittsklemmendes Integrators im Gegensatz an seine Eintrittsklemmen, dank einem Doppelrückkoppler, der mit zwei zusammengekuppelten gelenkigen Armen 6o5 und 6o6 und vier Kontaktstücken 607, 6o8, 6o9 und 61o versehen ist.
Der Arm 6o5 ist mit der Eintrittsklemme A und der Arm 604 mit der Eintrittsklemme B verbunden. Die beiden Kontaktstücke 607 und 6o8 sind mit der Austrittsklemme C verbunden, das Kontaktstück 6o9 mit der Austrittsklemme D, und schließlich ist das Kontaktstück 61o mit dem Kontakt 551 in Serie geschaltet. Bei der veranschaulichten Normalstellung des Rückkopplers sind die beiden Klemmen A und B an die Klemmen des Höhenmeßgerätgenerators 536 angeschlossen (wobei angenommen wird, daß der Kontakt durch Betätigung des Hebels 516 geschlossen worden ist). Falls der Hebel 6oo betätigt wird und die gelenkigen Arme 605 und 6o6 in Berührung mit .den Kontaktstücken gebracht werden, werden die Austrittsklemmen C und D an .die Eintrittsklemmen A und B geschaltet, so daß der Integratormotor seinen Drehsinn besitzt, der bestrebt ist, die Ausgangsspannung aufzuheben. . Der Hebel 6oo kann auf die Arme 6o5 und -6o6 des Rückkopplers mittels jeder geeigneten mechanischen oder elektrischen (Relais) Vorrichtung einwirken.
Um diese Vorrichtung ,bei der Landung zu benutzen, wird zuerst der Hebel 6oo betätigt, um ,die Austrittsklemmen C und D an die Eintrittsklemmen A und B zu schalten. Unter dem Einfluß des von ihm somit erhaltenen Impulses dreht der Integratormotor den Rotor des induktiven Generators, Abis sich .die Ausgangsspannung aufhebt. Der durch :den Integrator abgegebene Impuls nimmt an Stärke ab, und das zuvor entstandene Gleichgewicht zwischen ,dem Längsneigungsimpuls und dem Impuls .des Integrators ist zerstört. Der durch den Längsneigungsgenerator erzeugte Impuls überwiegt nach und ,nach, um das Flugzeug auf den Kopf zu stellen. Sobald das Flugzeug- die vorgeschriebene Höhe erreicht hat, wird der Hebel 52o betätigt, um das Höhenmeßgerät einzukuppeln, sowie der Hebel 6oo, damit der Integrator 504 von neuem, @in Beantwortung des Höhenabweichungsimpulses, einen Impuls aussendet, der den Längsneigungsimpuls ausgleicht und das Flugzeug auf der vorgeschriebenen Höhe beibehält. Falls nachträglich der Kontrollturm dem Flugzeug eine neue, tiefer gelegene Höhenstute anweist, wird der Hebel 52o betätigt, um das Höhenmeßgerät anzukuppeln, und danach der Hebel 6oo, um neuerdings den Astritt .ides Integrators an seinen Eintritt zu schalten usw. Es ist ersichtlich, da.ß es genügt, die beiden Hebel 52o und 6oo zu betätigen, damit das Flugzeug die ihm angeordneten verschiedenen Höhenstufen annimmt, während es in Erwartung des Landungsbiefehls über dem Flughafen kreist.
Der oben beschriebene Vorgang vereinfacht das Flugwesen und erlaubt eine größere Genauigkeit. Falls die selbsttätige Steuerungsvorrichtung eingeschaltet wird, bei welcher Höhenlage des Flugzeugs es auch sein mag, behält sie das Flugzeug, bei waagerechtem Flügel, auf .dem vorgeschriebenen Kurs bei. Eine jede Änderung des Ouertrimms wird sofort selbsttätig berichtigt, und die mit jedwelcher Geschwindigkeit ausgeführten Kurven sind beigeondnet. Das Höhenmeßgerät kann eingdkuppclt werld-en, welche die Längsneigung des Flugzeugs in normalen Grenzen auch 'sein mag, es wird alsdann, mit waagerechtem Rumpf, in seine vorgeschriebene Höhe zurückgebracht. Somit wird eine größere Genauigkeit und eine bessere Wirksamkeit erzielt. Die Beibehaltung des Flugzeugs in einer waagerechten Lage und in der gewünschten Höhe erlaubt eine Einsparung an Treibstoff und die Erreichung größerer Reisegeschwindigkeiten für eine gegebene Tourenzahl der Motoren. Die einfache Betätigung erlaubt, nach Aus kupplung des Höhenmeßgeräts, eine Stellung des Flugzeugs auf dem Kopf oder -auf :dem Schwanz sofort zu korrigieren, indem dieses Resultat sehr sanft durch eine einfache Umschaltung der Arbeitsweise des Integrators erzielt wird..
Eine solche Vorkehrung ist bei den oben beschriebenen Landungen sehr wertvoll, während der Flugzeugführer seinen Landungsbefehl erwartet und seine Aufmerksamkeit völlig in Anspruch genommen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugzeuge, in welcher ein Hilfsmotor, der eine gegebene Ruderfläche -des Flugzeugs betätigt, gleichzeitig einen durch eine jegliche Abweichung des Flugzeugs von seinem vorgeschriebenen Kurs oder Höhe erzeugten Stellungsimpuls und einen durch eine jegliche Abweichung des Flugzeugs von seiner vorgeschriebenen Trimmlagg (d. h. Waagerechtflug), durch eine Quer- oder Längsneigung, erzeugten Lageimpuls - und evtl. auch einen H:andbetätigungsgerätimpuls und einen Umwandlungsimpuls - erhält, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Impuls, der einer Integralen, in bezug auf die Zeit, eines jeden einzelnen dieser Stellungs- oder Lageimpulse entspricht, ebenfalls an den Hilfsmotor genannter Ruderfläche angelegt wird, um insbesondere die Entstehung eines schäldlichen Gleichgewichtszustands zwischen den @an eine und dieselbe Ruderfläche angelegten ,Stellungs- und Lageimpulsen zu vermeiden.
2. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Impuls allein einem Stellungsimpuls entnommen wird.
3. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, in welcher genannte Impulse an einen jeden der Hilfsmotoren der Ruderflächen .durch eine Kette in Reihe gesohalteten Impulserzeuger geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, @daß die Leistung des den Stellungsimpuls liefernden Generators (1i5 oder 536) über einen Integrator (1i7 oder 504) geleitet wird, dessen Austrittsklemme in Reihe mit den Generatorketten geschaltet ist.
4. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Anwendung eines ersten Integrators (1i7) für den Kursimpuls und eines zweiten Integrators (5o4) für den Höhenimpuls.
5. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis 3, @dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator aus einem umlenkbaren Induktionsmotor (3i5) besteht, an dessen Steuerwicklung die ,durch ein Dnskriminatornetz ausgeglichener Phase ausgewählten Stellungs- oder Lageimpulse angelegt werden, indem die Winkelgeschwindigkeit genannten Motors im wesentlichen im Verhältnis zu der Amplitude des Impulses ist, was durch die Einschaltung eines tachometrischen Generators erreicht wird, und indem der Motor einen Impulsgenerator (321) -betätigt, somit in die Leistung dieses letzteren einen Stromimpuls induzierend, der .im wesentlichen im Verhältnis zu -der Zeitintegrale -des ausgewählten Impulses ist.
6. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (32r) des Integrators mit dem Motor (3i5) ein- und ausgekuppelt werden kann, indem gleichzeitig mit der Auskupplung des Generators vom Motor eine Vorrichtung (3z9) betätigt wird, die den Generator in seine Mittelstellung zurückbringt.
7. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis 6, dadurch gekenn@zeichnet, daß der Austritt des Integrators negativ mit seinem Eintritt rückgekoppelt werden kann, durch eine Rückkopplungsvorrichtung (6oo bis 6O3), um nach und nach eine Ausstoßung des integrierten Impulses zu bewirken, indem diese Vorrichtung insbesondere an den Höhenimpulsintegrator (5o4) angelegt wird. B.
Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden ider Ansprüche 2 bis 7, in welcher der Stellungsimpuls durch einen Generator erzeugt wird, der mit der Stellungsbezugsvorrichtung (Kurs und Höhe) ein- oder ausgekuppelt wenden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Hebels (2i6 oder 52o), welche die Verbindung her- oder abstellt, zu gleicher Zeit den Integrator (1i7 oder 5o4) ein-oder ausschaltet.
Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsimpulsgenerator (115 oder 536) nach seiner Auskupplung von der Bezugsvorrichtung (155, 183 oder 5O2) durch eine Zentriervorriebtung (2o2 bis 210) selbsttätig in seine Mittelstellung zurückgdbracht wird und -der Hebel (2i6 oder 520) gleichzeitig,die Zentriervorrichtung ein- oder ausschaltet. 1o.
Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, in welcher der Stellungsimpuls der Kursimpuls ist, dardurch gekennzeichnet, .daß ein Knopf (r50) vorgesehen ,ist, der gleichzeitig einen Generator (z48) der Querruderimpulskette und einen Generator (434) der Seitenruderimpulskette betätigt, um dem Flugzeug eine beigeordnete Kurve zu verleihen, und den Kursimpulserzeuger (I15) von seinem Bezugsinstrument auskuppelt, ohne die entsprechende Zentniervorrichtung (2O2 bis 210) einzuschalten. 1i.
Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden ider Ansprüche i bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulskette jeder Ruderfläche einen Umwan:dlungsimpulsgenerator (91, 92) besitzt, der dauernd durch den entsprechenden Hilfsmotor angetrieben wird.
12. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i b'is i i, dadurch gekennzeichnet, daß idie Kette,der Impulse für den Hilfsmotor deiner jeden Ruderfläche einen Stellungsumwandlun.gsimpulsgenerator (9f) und einen tachometrischen Generator (92) besitzt.
13. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach einem jeden der Ansprüche i bis 12, dadurch gekennzeichnet, d.aß der vom Kursimpulsgenerator herkommende Impuls gleichzeitig in die Querruderimpulskette und .in die Seitenruderimpulskette eingeführt wird, um eine Kurve mittels des Querruderausschlags anzusetzen und sie durch Iden Seitenruderausschlag beizuordnen.
14. Selbsttätige Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 13, .dadurch gekennzeichnet, daß die Kette der Sgitenruderimpulse einen Generator (461) besitzt, der einen zum Winkel zwischen der wahren und der .dynamischen Senkrechten im Verhältnis stehenden Impuls erzeugt, um die Beiordnung ider Kurven bei allen Geschwindigkeiten zu sichern.