WO2020094617A1 - Böenlastminderung bei einem flugzeug - Google Patents

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WO2020094617A1
WO2020094617A1 PCT/EP2019/080192 EP2019080192W WO2020094617A1 WO 2020094617 A1 WO2020094617 A1 WO 2020094617A1 EP 2019080192 W EP2019080192 W EP 2019080192W WO 2020094617 A1 WO2020094617 A1 WO 2020094617A1
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WO
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wing
aircraft
computer program
electromotive
control
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PCT/EP2019/080192
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Philipp Schildt
Anton Dilcher
Pascal Kolem
Olaf Otto
Frederic Pflaum
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Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to an automated method and a device for influencing a gust load of an aircraft.
  • the invention also relates to an aircraft with such a device and a computer program product and a computer-readable medium for carrying out the method according to the invention.
  • the wing also wing or wing, is a component of an aircraft, the main task of which is to generate dynamic lift.
  • the function of the wing is to generate a sufficiently large force perpendicular to the direction of flow by influencing the flow. This force is the lift that keeps an airplane in the air.
  • wing On aircraft, wings are usually equipped with flaps that can be used to influence the attitude, lift or air resistance. In large aircraft, engines usually hang on the wings.
  • Devices for reducing gust loads on an air vehicle are known for example from published patent application DE 10 2016 117 638 Al.
  • the devices typically include an acceleration sensor located near the center of gravity of the aircraft for detecting gusts of acceleration of the aircraft caused by gusts.
  • the additional acceleration due to gusts is calculated from the total acceleration that acts on the aircraft and to which accelerations of the aircraft in particular contribute during maneuvers.
  • actuators which control aerodynamically effective control surfaces of the aircraft are activated so actively that the additional load of the gust is compensated. This means both the required total lift of the aircraft and the bending moment at the wing root.
  • the term “gust load” describes the additional force or the additional moment that occurs due to a gust acting on the aircraft or on the wings.
  • An active gust load reduction by deflecting the control surface on the wings of an aircraft can also reduce the root bending moments that occur, but the speed of the control surfaces is limited by the associated actuating work.
  • the invention is advantageous in that the structure-induced vibration is actively damped . This increases the lifespan of the structure of the aircraft because the number of oscillations is reduced and the passenger comfort increases.
  • the invention claims an automated method for influencing a gust load of an aircraft, the torque of at least one on an aerofoil of the aircraft being arranged in an orderly electromotive thrust generation unit such that the root bending moment of the aerofoil generated by the gust load is reduced.
  • the invention offers the advantage of modulating the torque of an electromotive thrust generating unit, the control speed being practically limited only by the regulating speed of an upstream of the thrust generating unit, and thus being orders of magnitude faster than control surface deflections.
  • a sensor system can determine a variable that is proportional to the root bending moment generated by the gust load. This makes it possible to regulate the torque of the electromotive thrust generation unit.
  • the proportional quantity can be the acceleration of the wing perpendicular to the wing and the acceleration can be regulated towards zero. This enables simple and robust control.
  • the sensor system looks ahead in the direction of flight with the help of sensors (camera, lidar, radar, sonar, air pressure sensor, etc.) and that control is started before the gust hits the aircraft.
  • sensors cameras, lidar, radar, sonar, air pressure sensor, etc.
  • the change in the torque of the electromotive thrust generation unit can be carried out by changing the current that feeds the electromotive thrust generation unit. This makes it possible to regulate the torque quickly and robustly, since the torque is proportional to the electrical power, which in turn is proportional to the current.
  • the method is implemented using a control and regulating unit.
  • the control unit can be a microcontroller, for example.
  • the invention claims a device for influencing a gust load of an aircraft and comprises at least one arranged on a wing of the aircraft's electromotive thrust generating unit, a control and regulating unit that changes the torque of the electromotive thrust generating unit such that the root bending moment of the wing generated by the gust load is reduced.
  • a sensor system can determine a variable proportional to the root bending moment generated by the gust load.
  • the proportional variable is fed, for example, to a PD controller (English: proportional-derivative controller) designed in the sterz and control unit.
  • the device further comprises at least one acceleration sensor of the sensor system, which measures the acceleration of the wing perpendicular to the wing as a proportional variable, and the control unit regulating the acceleration towards zero.
  • the device comprises a converter regulated by the control and regulating unit, which supplies the electromotive thrust generation unit with electrical energy, a change in the current intensity at the output of the converter causing the torque of the electromotive thrust generation unit to change.
  • the converter as a variant of a converter, is a known and proven device for regulating electric motors with respect to their torque and their speed.
  • the device comprises an electric motor in the electromotive thrust generation unit and a propeller driven by the electric motor or a turbine driven by the electric motor in the electromotive thrust generation unit.
  • the invention claims an aircraft with a device according to the invention.
  • the "aircraft” is understood to mean an aircraft which is heavier than air and which generates the dynamic lift necessary for its flight with non-rotating lift surfaces.
  • a computer program product and a computer-readable medium are presented by performing the method according to the invention.
  • the invention claims a computer program product comprising a computer program, the computer program being loadable into a storage device of a control and regulating unit, the steps of an inventive method being carried out with the computer program when the computer program is executed on the control and regulating unit .
  • the invention also claims a computer-readable medium on which a computer program is stored, the computer program being loadable into a storage device of a control and regulating unit, the steps of an inventive method being carried out with the computer program when the computer program is on the Control and regulation unit is executed.
  • FIG. 2 is a block diagram of a device for influencing a gust load of an aircraft
  • Fig. 3 is a graph of the torque of the electromotive
  • Fig. 4 is a graph of the root bending moment.
  • Fig. 1 shows an aircraft 6 from the front with the two wings 4 and the two electromotive thrust generation units 1 attached to them. These are responsible for the thrust or propulsion of the aircraft 6.
  • the electric motor thrust generating units 1 have a torque Ml, which directs a counter torque into the wings 4, which tries to bend the wings 4 upwards and thus causes a bending moment at the wing root 4.1.
  • Gusts create 4 gust loads on the wings, which cause a root bending moment M2 at the wing roots 4.1.
  • the torque Ml of the electromotive thrust generation unit 1 By changing the torque Ml of the electromotive thrust generation unit 1, the root bending moment M2 can be changed, ideally almost compensated for.
  • Fig. 2 shows a to Fig. 1 appropriate block diagram.
  • a sensor unit 3 with an acceleration sensor 3.1, which measures the vertical acceleration a of the wing 4 by a gust load.
  • the root bending moment M2 is proportional to the acceleration a, ie the acceleration a is a measure of the root bending moment M2.
  • the sensor unit 3 sends the acceleration values to a control and regulating unit 2, which is connected to a converter 5 and changes the current I at the output of the converter 5 or modulated.
  • the current I supplies an electric motor 1.1 of the electromotive thrust generation unit 1.
  • the electric motor 1.1 drives a propeller 1.2 or a turbine 1.3, which cause the thrust.
  • Fig. 3 shows a graph in curve A the course of the torque Ml in Nm of the electromotive Schuberzeugungsein unit 1 with a reduction of a short-term gust load by a temporary reduction in the torque Ml.
  • the torque Ml is reduced by approximately 1,000 Nm at 0.1 s.
  • the course is shown over time t in s.
  • Curve B shows the course of the torque Ml without reducing the gust load. The effect of the torque reduction is off
  • Fig. 4 can be seen.
  • Fig. 4 shows a graph of the root bending moment M2 in Nm over time t in s.
  • Curve B shows the root bending moment M2 caused by the short-term gust load without reduction by a counter torque.
  • Curve A shows the effectiveness of the reduction by the torque Ml according to FIG. 3. The root bending moment M2 can thus be reduced by almost 2,000 Nm.

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Abstract

Die Erfindung gib ein automatisiertes Verfahren zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flugzeugs (6) an, wobei das Drehmoment (Ml) mindestens einer an einer Tragfläche (4) des Flugzeugs (6) angeordneten elektromotorischen Schuberzeugungseinheit (1) derart verändert wird, dass das durch die Böenlast erzeugte Wurzelbiegemoment (M2) der Tragfläche (4) reduziert wird. Die Erfindung gibt auch eine zugehörige Vorrichtung und ein Flugzeug sowie ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium zur Durchführung des Verfahrens an.

Description

Beschreibung
Böenlastminderung bei einem Flugzeug Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flugzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Flugzeug mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt und ein compu terlesbares Medium zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Hintergrund der Erfindung
Beim Durchfliegen von Windböen werden Flugzeugtragstrukturen und Passagiere durch die auftretenden Beschleunigungen und dadurch resultierende Tragtlächenbiegemomente stark belastet. Hierdurch verringert sich die Lebensdauer durch Materialermü dung und eine starke Überdimensionierung gegenüber den stati schen Lastfällen ist erforderlich, was zu einer schwereren Struktur und somit zu einer schlechten Effizienz und Ökobi lanz führt.
Die Tragfläche, auch Tragflügel oder Flügel, ist ein Bauteil eines Flufzeugs, dessen Hauptaufgabe in der Erzeugung von dy namischem Auftrieb besteht. Die Funktion des Tragflügels be steht darin, durch Beeinflussung der Umströmung eine ausrei chend große Kraft senkrecht zur Anströmrichtung zu erzeugen. Diese Kraft ist der Auftrieb, der ein Flugzeug in der Luft hält .
An Flugzeugen sind Tragflächen meist mit Klappen ausgestat tet, mit denen die Fluglage, der Auftrieb oder der Luftwider stand beeinflusst werden kann. Bei großen Flugzeugen hängen zumeist Triebwerke an den Tragflächen. Vorrichtungen zur Verminderung von Böenlasten an einem Luft fahrzeug sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 117 638 Al bekannt. Die Vorrichtungen umfassen typi scherweise einen nahe dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs ange ordneten Beschleunigungssensor zur Erfassung von durch Böen hervorgerufenen Beschleunigungen des Luftfahrzeugs. Die Zu- satzbeschleunigung aufgrund von Böen wird dabei aus der Ge samtbeschleunigung, die auf das Luftfahrzeug wirkt und zu der insbesondere Beschleunigungen des Luftfahrzeugs bei Manövern beitragen, herausgerechnet. Zur Kompensation der durch Böen erzeugten Zusatzlasten/Zusatzbeschleunigungen auf das Luft fahrzeug werden Aktoren, die aerodynamisch wirksame Steuer flächen des Luftfahrzeugs ansteuern, derart aktiv angesteu ert, dass die Zusatzlast der Böe kompensiert wird. Damit wird sowohl der erforderliche Gesamtauftrieb des Luftfahrzeugs als auch das Biegemoment an der Tragflächenwurzel (Englisch:
„Root Bending Moment") verringert.
Zukünftige Luftfahrzeuge, wie beispielsweise Flugzeuge, wer den für die Schuberzeugung Elektromotore einsetzen. In der Offenlegungsschrift DE 10 2015 215 130 Al wird beispielsweise ein seriell-hybrides Antriebssystem offenbart, bei dem mit Hilfe eines Generators, der an einen Verbrennungsmotor gekop pelt und von diesem angetrieben ist, elektrische Energie be reitgestellt wird. Die elektrische Energie wird anschließend einem Elektromotor zugeführt, welcher seinerseits die zuge führte elektrische Energie in Antriebsenergie für ein Vor triebsmittel des Luftfahrzeugs, beispielsweise einen Propel ler, umsetzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, die ge genüber dem Stand der Technik eine verbesserte Minderung von an einem Luftfahrzeug auftretenden Böenlasten ermöglicht.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung besteht darin, durch eine kurzfristige Überlagerung eines Drehmoments einer für die An triebserzeugung genutzten elektromotorischen Schuberzeugungs einheit die Strukturlasten und die auftretenden Beschleuni gungen zu reduzieren, wobei das überlagerte Drehmoment der Strukturanregung durch atmosphärische Turbulenzen (= Böen) entgegen gerichtet ist.
Der Begriff „reduzieren" wird vorliegend in der Bedeutung „so gut wie möglich verringern" benutzt. Idealerweise könnte das durch den Lasteintrag einer Boe auf die Tragfläche wirkende Biegemoment an der Tragflächenwurzel (= Wurzelbiegemoment) nahezu vollständig aufgehoben werden.
Der Begriff „Böenlast" beschreibt vorliegend die durch eine Einwirkung einer Böe auf das Luftfahrzeug bzw. auf die Trag flächen auftretende Zusatzkraft bzw. das Zusatzmoment.
Eine aktive Böenlastminderung durch Steuerflächenausschlag an den Tragflächen eines Flugzeugs kann die auftretenden Wurzel- biegemomente zwar auch reduzieren, jedoch ist die Stellge schwindigkeit der Steuerflächen durch die hiermit verbundene Stellarbeit begrenzt.
Im Falle einer nicht ausreichenden Autorität des Systems, d.h. das Drehmoment ist kleiner als das durch Böe induziertes Wurzelbiegemoment, oder im Falle einer nicht idealen Ausrege lung des zusätzlichen Moments ist die Erfindung aber dadurch vorteilhaft, dass die durch die Böe induzierte Struktur schwingung aktiv gedämpft wird. Dadurch erhöht sich die Le bensdauer der Struktur Des Flugzeugs, da die Schwingspielzah len herabgesetzt werden, und der Passagierkomfort steigt. Die Erfindung beansprucht ein automatisiertes Verfahren zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flugzeugs, wobei das Dreh moment mindestens einer an einer Tragfläche des Flugzeugs an geordneten elektromotorischen Schuberzeugungseinheit derart verändert wird, dass das durch die Böenlast erzeugte Wurzel- biegemoment der Tragfläche reduziert wird.
Die Erfindung bietet den Vorteil, das Drehmoment einer elekt romotorischen Schuberzeugungseinheit zu modulieren, wobei die Regelgeschwindigkeit praktisch nur durch die Regelgeschwin digkeit eines der Schuberzeugungseinheit vorgeschalteten Um richters begrenzt ist und somit um Größenordnungen schneller ist als durch Steuerflächenausschläge.
In einer Weiterbildung kann durch ein Sensorsystem eine Größe ermittelt werden, die dem durch die Böenlast erzeugten Wur- zelbiegemoment proportional ist. Dadurch ist eine Regelung des Drehmoments der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit möglich .
In einer Weiterbildung kann die proportionale Größe die Be schleunigung der Tragfläche senkrecht zur Tragfläche sein und die Beschleunigung gegen Null geregelt werden. Dadurch ist eine einfache und robuste Regelung möglich.
Es ist auch möglich, dass das Sensorsystem mit Hilfe von Sen soren (Kamera, Lidar, Radar, Sonar, Luftdrucksensor, etc.) in Flugrichtung vorausschaut und mit der Regelung begonnen wird, bevor die Böe auf das Flugzeug trifft.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Änderung des Drehmo ments der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit durch ei ne Änderung der die elektromotorische Schuberzeugungseinheit speisenden Stromstärke erfolgen. Dadurch ist eine Regelung des Drehmoments schnell und robust möglich, da das Drehmoment proportional der elektrischen Leistung ist, die wiederum pro portional der Stromstärke ist. In einem zweiten Aspekt wird das Verfahren mit Hilfe einer Steuer- und Regeleinheit umgesetzt. Die Steuer- und Regelein heit kann beispielsweise ein Microcontroller sein.
Die Erfindung beansprucht eine Vorrichtung zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flugzeugs und umfasst mindestens eine an einer Tragfläche des Flugzeugs angeordneten elektromotori schen Schuberzeugungseinheit, eine Steuer- und Regeleinheit, die das Drehmoment der elektromotorischen Schuberzeugungsein heit derart verändert, dass das durch die Böenlast erzeugte Wurzelbiegemoment der Tragfläche reduziert wird.
In einer Weiterbildung kann ein Sensorsystem eine dem durch die Böenlast erzeugten Wurzelbiegemoment proportionale Größe ermitteln. Die proportionale Größe wird beispielsweise einem in der Sterz- und Regeleinheit ausgebildeten PD-Regler (Eng lisch: proportional-derivative Controller) zugeführt.
In einer Weiterbildung umfasst die Vorrichtung des Weiteren mindestens einen Beschleunigungssensor des Sensorsystems, der als proportionale Größe die Beschleunigung der Tragfläche senkrecht zur Tragfläche misst, und die Steuer- und Regelein heit, die die Beschleunigung gegen Null regelt. Dadurch ist ein einfacher Regelkreis möglich, der sehr feinfühlig ausge legt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen durch die Steuer- und Regeleinheit geregelten Umrichter, der die elektromotorische Schuberzeugungseinheit mit elektrischer Energie versorgt, wobei eine Änderung der Stromstärke am Aus gang des Umrichters die Änderung des Drehmoments der elektro motorischen Schuberzeugungseinheit bewirkt. Der Umrichter, als Variante eines Stromrichters, ist eine bekannte und be währte Vorrichtung, um Elektromotore bezüglich ihres Drehmo ments und ihrer Drehzahl zu regeln.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen Elektromotor in der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit sowie einen durch den Elektromotor angetriebenen Propeller oder eine durch den Elektromotor angetriebene Turbine in der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit. Dadurch können der Vortrieb bzw. der Schub für das Flugzeug am Boden und in der Luft erzeugt werden.
In einem dritten Aspekt beansprucht die Erfindung ein Flug zeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Unter dem „Flugzeug" wird vorliegend ein Luftfahrzeug verstanden, das schwerer als Luft ist und den zu seinem Fliegen nötigen dyna mischen Auftrieb mit nicht-rotierenden Auftriebsflächen er zeugt .
In einem vierten Aspekt werden ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium durch Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens vorgestellt.
Die Erfindung beansprucht ein Computerprogrammprodukt, umfas send ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Steuer- und Regeleinheit ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfin dungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computer programm auf der Steuer- und Regeleinheit ausgeführt wird.
Die Erfindung beansprucht außerdem ein computerlesbares Medi um, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Steu er- und Regeleinheit ladbar ist, wobei mit dem Computerpro gramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausge führt werden, wenn das Computerprogramm auf der Steuer- und Regeleinheit ausgeführt wird.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen:
Fig. 1 eine Frontansicht eines Flugzeugs,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Beeinflus sung einer Böenlast eines Flugzeugs,
Fig. 3 ein Schaubild des Drehmoments der elektromotorischen
Schuberzeugungseinheit und
Fig. 4 ein Schaubild des Wurzelbiegemoments .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig . 1 zeigt ein Flugzeug 6 von vorne mit den beiden Tragflä chen 4 und den beiden daran befestigten elektromotorischen Schuberzeugungseinheiten 1. Diese sind für den Schub bzw. den Vortrieb des Flugzeugs 6 verantwortlich. Die elektromotori schen Schuberzeugungseinheiten 1 weisen ein Drehmoment Ml auf, das ein Gegendrehmoment in die Tragflächen 4 leitet, das versucht die Tragflächen 4 nach oben zu biegen und somit ein Biegemoment an der Tragflächenwurzel 4.1 bewirkt.
Durch Böen entstehen auf den Tragflächen 4 Böenlasten, die an den Tragflächenwurzeln 4.1 ein Wurzelbiegemoment M2 verursa chen. Durch Veränderung des Drehmoments Ml der elektromotori schen Schuberzeugungseinheit 1 kann das Wurzelbiegemoment M2 verändert, im Idealfall nahezu kompensiert werden.
Fig . 2 zeigt ein zu Fig . 1 gehöriges Blockschaltbild. An der Tragfläche 4 sitzt eine Sensoreinheit 3 mit einem Beschleuni gungssensor 3.1, der die vertikale Beschleunigung a der Trag fläche 4 durch eine Böenlast misst. Das Wurzelbiegemoment M2 ist proportional zur Beschleunigung a, d.h. die Beschleuni gung a ist ein Größenmaß für das Wurzelbiegemoment M2. Die Sensoreinheit 3 schickt die Beschleunigungswerte an eine Steuer- und Regeleinheit 2, die mit einem Umrichter 5 verbun den ist und den Strom I am Ausgang des Umrichters 5 verändert bzw. moduliert. Der Strom I versorgt einen Elektromotor 1.1 der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit 1. Der Elektro motor 1.1 treibt einen Propeller 1.2 bzw. eine Turbine 1.3 an, die den Schub verursachen.
Mit Hilfe eines PD-Reglers 2.1 in der Steuer- und Auswer teeinheit 1 wird versucht, die durch die Böenlast verursachte Beschleunigung a durch ein Verändern des Stroms I zu reduzie ren. Das Drehmoment Ml des Elektromotors 1.1 ist proportional dem Strom I . Durch das Verändern des Drehmoments Ml kann das durch die Böenlast verursachte Wurzelbiegemoment M2 reduziert werden. Simulationen dazu können den Schaubildern der Fig. 3 und Fig. 4 entnommen werden. In der Speichereinrichtung 2.2 der Steuer- und Regeleinheit 2 ist der Programmablauf für das Verfahren zur Böenlastminderung gespeichert.
Fig. 3 zeigt ein Schaubild in Kurve A den Verlaufs des Dreh moments Ml in Nm der elektromotorischen Schuberzeugungsein heit 1 mit einer Minderung einer kurzzeitigen Böenlast durch eine zeitlich begrenzte Reduzierung des Drehmoments Ml. Das Drehmoment Ml wird um etwa 1.000 Nm bei 0,1 s reduziert. Der Verlauf ist über die Zeit t in s dargestellt. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Drehmoments Ml ohne Minderung der Bö enlast. Die Auswirkung der Drehmomentreduzierung ist aus
Fig. 4 ersichtlich.
Fig. 4 zeigt ein Schaubild des Wurzelbiegemoments M2 in Nm über der Zeit t in s . Die Kurve B zeigt das durch die kurz zeitige Böenlast verursachte Wurzelbiegemoment M2 ohne Minde rung durch ein Gegendrehmoment. Die Kurve A zeigt die Wirk samkeit der Reduzierung durch das Drehmoment Ml nach Fig. 3. Das Wurzelbiegemoment M2 kann so um fast 2.000 Nm verringert werden .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und ande- re Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Automatisiertes Verfahren zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flugzeugs (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehmoment (Ml) mindestens einer an einer Tragfläche (4) des Flugzeugs (6) angeordneten elektromotorischen Schu berzeugungseinheit (1) derart verändert wird, dass das durch die Böenlast erzeugte Wurzelbiegemoment (M2) der Tragfläche (4) reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch ein Sensorsystem (3) eine dem durch die Böenlast erzeugten Wurzelbiegemoment (M2) proportionale Größe ermit telt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die proportionale Größe die Beschleunigung (a) der Trag fläche (4) senkrecht zur Tragfläche (4) ist und die Beschleu nigung (a) gegen Null geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Änderung des Drehmoments (Ml) der elektromotorischen Schuberzeugungseinheit (1) durch eine Änderung des die elekt romotorische Schuberzeugungseinheit (1) speisenden Stroms (I) erfolgt .
5. Vorrichtung zur Beeinflussung einer Böenlast eines Flug zeugs (6), aufweisend mindestens eine an einer Tragfläche (4) des Flugzeugs (6) angeordneten elektromotorischen Schuberzeu gungseinheit (1),
gekennzeichnet durch
eine Steuer- und Regeleinheit (2), die ausgebildet und programmiert ist, das Drehmoment (Ml) der elektromotori schen Schuberzeugungseinheit (1) derart zu verändern, dass das durch die Böenlast erzeugte Wurzelbiegemoment (M2) der Tragfläche (4) reduziert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
ein Sensorsystem (3) , das ausgebildet und programmiert ist, eine dem durch die Böenlast erzeugten Wurzelbiegemo ment (M2) proportionale Größe zu ermitteln.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
mindestens einen Beschleunigungssensor (3.1) des Sensor systems (3) , der als proportionale Größe die Beschleuni gung (a) der Tragfläche (4) senkrecht zur Tragfläche (4) misst, und
die Steuer- und Regeleinheit (2), die ausgebildet und pro grammiert ist, die Beschleunigung (a) gegen Null zu re geln .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
einen durch die Steuer- und Regeleinheit (2) geregelten Umrichter (5) , der die elektromotorische Schuberzeugungs einheit (1) mit elektrischer Energie versorgt, wobei eine Änderung des Stroms (I) am Ausgang des Umrichters (5) die Änderung des Drehmoments (Ml) der elektromotorischen Schu berzeugungseinheit (1) bewirkt.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
einen Elektromotor (1.1) der elektromotorischen Schuber zeugungseinheit (1) und
einen durch den Elektromotor (1.1) angetriebenen Propeller (1.2) oder ein durch den Elektromotor (1.1) angetriebene Turbine (1.3) der elektromotorischen Schuberzeugungsein heit ( 1 ) .
10. Flugzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9.
11. Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung (2.2) einer Steuer- und Regeleinheit (2) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgeführt werden, wenn das Computerpro gramm auf der Steuer- und Regeleinheit (2) ausgeführt wird.
12. Computerlesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speicher einrichtung (2.2) einer Steuer- und Regeleinheit (2) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Ver- fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Steuer- und Regeleinheit (2) ausgeführt wird.
PCT/EP2019/080192 2018-11-09 2019-11-05 Böenlastminderung bei einem flugzeug WO2020094617A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/291,998 US11892840B2 (en) 2018-11-09 2019-11-05 Gust load reduction in an aircraft

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