WO2022194457A1 - System und verfahren zur simulation unterschiedlicher luftfahrzeugkonfigurationen mit einem elektroflugzeug - Google Patents

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WO2022194457A1
WO2022194457A1 PCT/EP2022/053238 EP2022053238W WO2022194457A1 WO 2022194457 A1 WO2022194457 A1 WO 2022194457A1 EP 2022053238 W EP2022053238 W EP 2022053238W WO 2022194457 A1 WO2022194457 A1 WO 2022194457A1
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WO
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propeller
propellers
simulated
aircraft
engine
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/053238
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English (en)
French (fr)
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Anton Dilcher
Pascal Kolem
John ROHMER
Philipp Schildt
Original Assignee
Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/44—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer providing simulation in a real aircraft flying through the atmosphere without restriction of its path
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/10—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer with simulated flight- or engine-generated force being applied to aircraft occupant

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for simulating different aircraft configurations with an electric aircraft.
  • a frequent change of type is associated with a change of habits of the pilot and a consequent increase in the flight hours required to master the respective type. There is thus a need to effectively familiarize a student pilot with different types of aircraft.
  • the object of the present invention is to reduce the effort associated with the training of trainee pilots.
  • the present invention provides a system for simulating different aircraft configurations, comprising an electric aircraft having M propellers each driven by an electric motor, M>1, the propeller blades of the propeller each having an adjustable propeller angle.
  • the system will comprise N adjustable operating elements, N > 1, which generate control signals depending on their setting position.
  • the controls can be operated manually by a pilot or flight student.
  • a control unit is also provided, which is designed to control the M propellers with regard to speed and propeller angle on the basis of the control signals generated by the N operating elements.
  • the control unit is designed to map the M propellers to K aircraft engines to be simulated, K>1 and K ⁇ M, and to drive the propeller or propellers, each of which forms an aircraft engine to be simulated, with the same speed and the same propeller angle for them set. If several propellers form an aircraft engine to be simulated, these propellers thus form a group, with the propellers of the group being driven at the same speed and with the same propeller angle. For example, if the electric aircraft has four propellers and two aircraft engines are simulated, each two propellers are used to simulate an aircraft engine, ie two propellers are mapped to one aircraft engine.
  • the invention further provides that, for each aircraft engine to be simulated, the speed of the propeller or propellers, which respectively form the aircraft engine to be simulated, is set by the setting position of one of the N operating elements.
  • Each aircraft engine to be simulated is therefore assigned an operating element via which the rotational speed of the propeller assigned to the aircraft engine under consideration can be adjusted, as a result of which the thrust of the simulated aircraft engine can be adjusted.
  • the speed can be set by directly specifying the speed of the respective electric motor or alternatively by setting the power or the torque of the respective electric motor.
  • the propeller angle of the propeller or propellers that form the aircraft engine to be simulated is set by the setting position of a further operating element or automatically by the control unit.
  • the invention is based on the idea of using an electric aircraft with an electric drive for simulating a plurality of aircraft configurations, with the different aircraft configurations being characterized by a different number and/or a different type of aircraft engine.
  • single-engine piston aircraft (SEP), twin-engine piston aircraft (MEP) and single-engine gas turbine engine aircraft (SET) represent different aircraft configurations within the meaning of the present invention.
  • Obtaining class ratings for these aircraft configurations (SEP, MEP, SET) is under Only one aircraft type can be used.
  • both beginner and advanced training, as well as class ratings for different engines can be replicated using only one electric aircraft.
  • the invention enables, for example, flight schools to reduce the number of aircraft types for the above aircraft configurations. This results in a higher utilization of the fleet. As a secondary effect, the reduced number of aircraft types to be maintained results in lower costs for spare parts inventory and maintenance.
  • a further advantage associated with the invention consists in the fact that the familiarity of the flight student with the flight characteristics of the type used means that it is only necessary to get used to the new engine behavior. As a result, the training time in the form of the required flight hours can be reduced, which in turn is reflected in lower training costs.
  • the controls are designed, for example, as a lever or as a slide.
  • the setting position of the lever or slider is fed to the control unit as an electrical signal.
  • the blade angle of the propeller blades of the propeller is referred to as the propeller angle.
  • the electric aircraft behaves like a single-engine piston aircraft.
  • One embodiment provides for the propeller angle of the M propeller to be set automatically by the control unit.
  • the trainee pilot only specifies the speed of the propeller or the thrust of the simulated aircraft engine via the first control element.
  • the propeller angle can be adjusted.
  • the system provides an adjustable second control element, whereby the setting position of the second control element determines the propeller angle of the M propellers.
  • the electric aircraft behaves like a twin-engine aircraft with a piston engine and variable-pitch propeller.
  • a so-called fixed speed control or “constant speed control” can be provided, according to which the propeller speed is either constantly controlled by adjusting the propeller blades and the thrust is thus only changed by the torque applied to the propeller, or according to which the propeller speed is controlled by varying the the torque applied to the propeller is kept constant and thus the thrust is changed by adjusting the propeller blades.
  • the second operating element can be locked, in which case the propeller angle of the M propeller is automatically adjusted by the control unit. A mode with only one control element can thus be displayed via such a locking function when two control elements are present.
  • Two adjustable controls are provided, with the setting position of one control element determining the speed of the propeller or propellers that form the one aircraft engine to be simulated. The setting position of the other control element determines the speed of the propeller or propellers that form the other aircraft engine to be simulated.
  • One embodiment provides for the propeller angle of the M propellers to be automatically adjusted by the control unit on the one hand for the propeller or propellers that form the one aircraft engine to be simulated and on the other hand for the propeller or propellers that form the other aircraft engine to be simulated to be set.
  • the electric aircraft behaves like a twin-engine aircraft without variable-pitch propellers or propeller levers.
  • the system has two further adjustable controls, the setting position of one further control element defining the propeller angle of the propeller or propellers that form the one aircraft engine to be simulated, and the setting position of the other further control element defining the propeller angle of the propeller or propellers, which form the one aircraft engine to be simulated.
  • the electric aircraft thus behaves like a twin-engine aircraft with propeller controls for each simulated aircraft engine.
  • control unit is designed to set the propeller angle in beta mode or in reverse mode.
  • beta mode the pitch angle of the propeller blades is specified directly via the control element.
  • reverse mode a negative pitch angle of the propeller blades set. Reverse mode results in braking rather than forward thrust of the aircraft.
  • a further embodiment provides that the two further adjustable operating elements can be locked, in which case the propeller angle of the respective propeller is automatically set by the control unit. With such a locking function, a mode with only two controls for the thrust can be displayed if there are two additional controls for setting the propeller angle.
  • a further embodiment of the invention provides that the system can be configured for two modes, on the one hand a piston engine mode in which the control signals generated by the N control elements cause the propeller to be controlled without a time delay, and on the other hand a gas turbine mode in which the control unit is designed to implement defined deceleration profiles in the control of the propellers in gas turbine mode.
  • a piston engine mode in which the control signals generated by the N control elements cause the propeller to be controlled without a time delay
  • a gas turbine mode in which the control unit is designed to implement defined deceleration profiles in the control of the propellers in gas turbine mode.
  • the piston engine mode is the default mode.
  • By selecting the gas turbine mode it is possible to simulate the more sluggish behavior of turbines.
  • a specific response behavior is stored in the control unit in the form of delay profiles.
  • an embodiment variant provides that the more sluggish response behavior in the gas turbine mode can be switched off for safety reasons.
  • a manual emergency actuation is provided, when the system is actuated, if it is in gas turbine mode, it is transferred to piston engine mode.
  • the manual override provides an "override” mode that allows a return to piston engine mode.
  • the "override” mode can significantly increase safety compared to turbine-powered aircraft, since the power is immediately available when needed.
  • the manual emergency actuation is provided by a separate operating element, for example an “override” button on one of the operating elements.
  • the manual emergency actuation is triggered when one of the operating levers is moved to an end stop. If, for example, a thrust lever is moved to its end stop, it automatically switches back to the other operating mode so that the full power of the propellers is available without a time delay.
  • the control unit is also designed to carry out a magnet check for each aircraft engine to be simulated, taking into account at least one ignition lock operating element that has different positions, the control unit being designed to read the position of the ignition lock -Control element to simulate the system behavior with a single ignition or a double ignition.
  • this variant of the invention allows the simulation of a magnet check in piston engines that have dual ignition with two ignition circuits, it being customary to turn an ignition lock key on the right ignition circuit, the left ignition circuit and both ignition circuits, with a speed drop between the values of both ignition circuits and to check the values of one ignition circuit at a time.
  • the control unit is designed to simulate such a speed drop depending on the position of the ignition lock operating element.
  • a further embodiment of the invention provides that the N adjustable controls are provided in the form of different, interchangeable control links that have a different number of mechanically actuated controls, with at least one control link with one control element and one control link with two controls being provided.
  • three different control links with one, two and four operating elements can be provided.
  • a control link with an operating element is used, for example, to simulate a single-engine aircraft with a piston engine and without a variable-pitch propeller.
  • a control gate with two controls is used, for example, to simulate a single-engine aircraft with a piston engine and variable-pitch propeller, or to simulate a twin-engine aircraft with automatic adjustment of the propeller angles.
  • a control panel with four controls is used to simulate a twin-engine aircraft that has thrust and propeller angle controls for both engines.
  • a further embodiment provides that the system has a man-machine interface that includes a configurable display in addition to the N operating elements, the display showing displays, switches and/or measuring devices and/or providing them for operation. These are conventional displays, switches and/or measuring devices arranged in a cockpit. Provision can be made for these to be read out electronically via the control unit.
  • the configurable display has a representation of the speed for at least one simulated aircraft engine. This is particularly advantageous for the already mentioned magnet check for a visual inspection of a speed drop.
  • control unit can be designed to receive control signals from a battery management system and to take them into account when controlling the propeller. In this case, for example, control can take place in such a way that the longest possible flight route can be realized, taking into account the remaining battery power.
  • the individual aircraft configurations differ in a different number and/or a different type of simulated aircraft engine. Examples of this provide that the
  • Aircraft configurations include at least one of the following configurations: an aircraft with an aircraft engine designed as a piston engine; an aircraft with two each designed as a piston engine
  • aircraft engines an aircraft with a designed as a gas turbine engine
  • the present invention relates to a method for simulating different aircraft configurations with an electric aircraft which has M propellers each driven by an electric motor, M>1, the propeller blades of the propeller each having an adjustable propeller angle.
  • the procedure includes:
  • the M propellers in terms of speed and propeller angle, the M propellers being mapped to K aircraft engines to be simulated, K > 1 and K ⁇ M, the propeller or propellers, each of which is an aircraft engine to be simulated are driven at the same speed and the same propeller angle is set for them, for each aircraft engine to be simulated the speed of the propeller or propellers that form the aircraft engine to be simulated is set by the setting position of one of the N control elements, and for each to be simulated Aircraft engine the propeller angle of the propeller or propellers forming the aircraft engine to be simulated is set by the setting position of another of the N controls or automatically.
  • One embodiment provides that the method is carried out consecutively for different aircraft configurations that differ in the number and/or the type of aircraft engines to be simulated.
  • the present invention relates to a computer program with program code for carrying out the method steps of the method according to the invention when the computer program is run on a computer.
  • a computer is in particular the named control unit.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a system for simulating different aircraft configurations with a
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method for simulating different aircraft configurations.
  • FIG. 1 schematically shows the essential components of a system for simulating different aircraft configurations, the simulation being carried out with an electric aircraft.
  • the electric aircraft under consideration has M electric aircraft engines 1 , 2 , which each consist of an electric drive unit 10 , 20 and a propeller 11 , 21 driven by the drive unit 10 , 20 .
  • the drive unit 10, 20 in each case comprises an electric motor 12, 22, which is provided with an alternating current via an inverter 13, 23.
  • the rectifiers 13, 23 are a
  • the propellers 11, 12 are each driven by the drive unit 10, 20 at a speed n. They have propeller blades 110, 210, which are adjustable with regard to their propeller angle ⁇ .
  • the propellers 11, 12 are variable pitch propellers, in which the propeller angle a, also referred to as the blade angle or setting angle, can be adjusted during operation so that an adaptation to different operating conditions can take place.
  • Variable pitch propellers are known, for example, in which the propeller blades can be adjusted hydraulically.
  • the electric aircraft under consideration comprises only electric aircraft engines 1, 2, the number of aircraft engines shown being to be understood merely as an example.
  • more than two aircraft engines can be provided.
  • the present invention provides for simulating different aircraft configurations with the existing electric aircraft engine or engines, for example aircraft configurations with a single-engine aircraft with a reciprocating engine (SEP), with a multi-engine aircraft with a reciprocating engine (MEP), or with a single-engine turbine aircraft (SET).
  • FIG. 1 schematically shows two such non-electric aircraft engines 61, 62 to be simulated, this representation also being only an example and alternatively only one to be simulated Aircraft engine or more than two aircraft engines to be simulated can be provided.
  • the system of Figure 1 also includes a plurality of controls 31- 34, which are designed for example in the form of a control lever or a slider and the setting of the speed or the propeller angle of the propellers 11, 12 are used.
  • HMI Human Machine Interface
  • FIG. 1 Four differently configured man-machine interfaces 9a-9d for the flight pilot (referred to below as HMI—“Human Machine Interface”) are shown in FIG. 1, which have a different number of operating elements 31-34 depending on the configuration.
  • the HMI 9a shown on the left in FIG. 1 has two operating elements 31, 33.
  • the HMI 9b arranged to the right has only one control element 31 .
  • the HMI 9c arranged to the right has four operating elements 31-34.
  • the right-hand HMI 9d in turn has two operating elements 31 , 32 .
  • each HMI 9 includes displays, switches and/or measuring devices 91, 92 shown schematically, which are typically present in a cockpit and can be operated and/or read by a pilot.
  • the displays also include a separately shown speed display 95.
  • the operating elements 31-34 are, in the illustrated embodiment, but not necessarily, integrated into physically interchangeable engine control scenes 81-84.
  • the interchangeable engine control scenes 81-84 allow the number of operating elements 31-34 required for this type of aircraft to be provided in the HMI 9 in a simple manner for flight with a selected aircraft type which corresponds to a simulated aircraft configuration.
  • the control link 81 thus includes an operating lever.
  • the control link 82 includes two operating levers 31, 33.
  • the control link 83 includes four operating levers 31-34 and the control link 94 includes two operating levers 31, 32. If none
  • Engine control links are provided, it can be provided, for example, that the individual operating levers 31-34 can be removed and placed individually.
  • the HMI 9a-9d is coupled to the electric aircraft engines 1, 2 via a control unit 4.
  • the communication between the HMI 9, the control unit 4 and the electric aircraft drives 1, 2 takes place via a control bus 15.
  • the control unit 4 controls the propeller angle a of the propellers 11, 21 and the speed n of the respective electric motor 12, 22 or .Propellers 11, 21.
  • the setting The speed n can be set by directly specifying the speed of the respective electric motor 11 , 22 or alternatively by adjusting the power or the torque of the respective electric motor 11 , 22 .
  • the control unit 4 comprises, for example, a processor and a non-volatile storage medium in which computer programs are stored which, when executed by the processor, cause the control unit 4 to take into account control signals which the control unit 4 receives from the HMI 9a-9d, in particular the operating elements 31- 34 receives to control the electric aircraft engines 1, 2 with regard to the speed n and the propeller angle a.
  • control unit 4 receives control signals from one or more electrical ignition locks 5, with an electrical ignition lock 5 preferably being assignable to each aircraft engine 61, 62 to be simulated.
  • the electric ignition lock 5 serves to simulate a magnet check for an aircraft engine 61, 62 to be simulated, an aircraft engine with a piston engine being assumed as the aircraft engine. It is known that piston engines in aircraft engines have dual ignition. Two spark plugs work on each cylinder, independently igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber. Before starting, a safety procedure is run through in which the ignition key activates one ignition circuit, then activates both ignition circuits and then activates the other ignition circuit. The speed drop is recorded. With two properly working ignition circuits, the fuel burns much faster than with one. If an ignition circuit fails, the engine no longer delivers full power. If there is no speed drop at all on an ignition circuit during this procedure, this is a sign of a fault and a start should be aborted.
  • This procedure is simulated by the electric ignition lock 5, which has four different positions for "Off" (position 51), for activating one ignition circuit (position 52), for activating the other ignition circuit (position 53) and for activating both ignition circuits (position 54).
  • the speed represented by the speed display 95 is observed.
  • both ignition circuits are activated by ignition magnets.
  • the procedure is simulated using the electric aircraft engines 1, 2, in which the control unit 4 to is designed, by reading out the position 51-54 of the electric ignition lock 5, to simulate the system behavior in the event of a double ignition and to indicate a corresponding speed on the speed display 95.
  • control unit 4 receives control signals from a battery management system 16 that controls the battery 17 and transmits control signals to the control unit 4 for suitable battery management. Furthermore, the control unit 4 can provide control signals to the battery management system 16 .
  • the configuration according to the HMI 9b is considered, according to which exactly one adjustable operating element 31 is provided. It is envisaged that exactly one non-electric aircraft engine 61 will be simulated. This means that the existing two propellers 11, 21 are mapped onto an aircraft engine 61 to be simulated, with both propellers 11, 21 being driven at the same speed n and with the same propeller angle a, so that a symmetrical thrust is provided and a single-engine aircraft is simulated with a piston engine.
  • the speed of the propellers 11, 21, which is identical as explained, is set by the operating element 31, the operating element 31 being designed, for example, as a lever whose position or setting position sets the speed n of the propellers 11, 21 (so-called power lever or thrust lever ).
  • the operating element 31 generates electrical control signals depending on its setting position and transmits them to the control unit 4, which controls the speed n of the propellers 11, 21 and thus the thrust of the simulated aircraft engine 61 on the basis of these control signals.
  • no separate adjustment lever is provided for setting the propeller angle ⁇ , so that the control unit 4 automatically sets the propeller angle.
  • Another exemplary embodiment is the configuration according to the HMI 9a.
  • the system has another operating element 33 for setting the propeller angle a, which can also be designed as an operating lever or slider.
  • Such a control element can also be referred to as a propeller adjustment lever. It is again assumed that the two existing propellers 11, 21 are mapped onto an aircraft engine 61 to be simulated, with both propellers 11, 21 being driven at the same speed n and at the same propeller angle a, so that a symmetrical thrust is provided.
  • the additional control element 33 can now also be used to set the propeller angle a.
  • the aircraft behaves like a twin-engine aircraft with a piston engine and variable-pitch propeller.
  • the propeller adjustment can be operated by the pilot via a constant speed control.
  • the operating element 33 is designed to be lockable. This allows the configuration according to HMI 9b to be produced in a simple manner.
  • Another exemplary embodiment is the configuration according to the HMI 9c, according to which four different operating elements 31-34 are provided. It is provided that the two propellers 11 , 21 simulate two different aircraft engines 61 , 62 . Accordingly, each propeller 11, 21 simulates an aircraft engine 61, 62. However, this is only to be understood as an example. For example, it could alternatively be provided that a total of four or six electric aircraft engines with controllable pitch propellers are provided, with two or three propellers then simulating an aircraft engine 61 , 62 .
  • control unit 4 is programmed and designed in such a way that the propeller or propellers that simulate an aircraft engine 61, 62 are driven at the same speed n and at the same propeller angle a, so that a thrust is generated for each simulated aircraft engine can be defined.
  • This simulates a twin-engine piston aircraft.
  • the operating element 31 is used to set the speed of one propeller 11 and thus to simulate the thrust of the one simulated aircraft engine 61.
  • the other operating element 32 is used to set the speed of the other propeller 21 and thus the simulation of the thrust of the other simulated aircraft engine 62.
  • the operating elements 31, 32 as explained, generate control signals to the control unit 4 according to their current position.
  • the two other controls 33, 34 are used to set the propeller angle of the two propellers 11, 21.
  • the propeller angle of the propeller 11 and thus the propeller angle of the simulated aircraft engine 61 is set using the control element 33.
  • the propeller angle of the propeller 12 and thus the propeller angle of the simulated aircraft engine 62 are set via the operating element 34 .
  • a variant embodiment of this provides that the operating elements 33, 34 for setting the propeller angle are designed to be lockable.
  • the HMI 9a with two operating levers can be simulated in a simple manner with the HMI 9c with four operating levers.
  • the HMI 9d shows an embodiment variant in which only two power levers 31, 32 are provided, with which the speed n of one propeller 11 and the speed n of the other propeller 21 is controlled.
  • the propeller angle is set automatically by the control unit 4 .
  • the configuration of the HMI 9d is particularly suitable for simulating aircraft engines 61, 62 designed as gas turbine engines.
  • Gas turbine engines are characterized by a time-delayed response to cessation of thrust. It is envisaged that the system is configurable for two modes, a piston engine mode in which the control signals generated by the controls 31-34 cause the propellers 11, 12 to be controlled without a time delay, and a gas turbine mode which defines the activation Delay profiles in the control unit 4 triggers.
  • the deceleration profiles cause the response of the electric engines 1, 2 to match the response of a gas turbine engine. In this way, the more sluggish behavior of gas turbine engines can be simulated.
  • the setting of a gas turbine mode can be configured before the electric aircraft takes off, for example via the HMI 9d.
  • manual emergency actuation in the form of a button 7 or the like is arranged on each of the operating levers or thrust levers 31 , 32 .
  • the system automatically switches from the gas turbine mode back to the piston engine mode, so that the propellers 11, 21 can respond as quickly as possible. This is a safety feature in order to be able to fall back on the full power of the engines 1, 2 in dangerous situations.
  • the manual emergency actuation can also be implemented in a different way than by a separate operating element 7 .
  • the manual emergency actuation is triggered when one of the operating levers 31, 32 is moved to its end stop.
  • FIG. 2 clarifies the method steps that are carried out by the control unit 4.
  • the procedural steps generally serve to adjust the existing propellers 11, 21 with regard to speed n and propeller angle a on the basis of the control signals generated by the operating elements 31-34, 5.
  • the given M propellers 11, 21 are mapped to K aircraft engines 61, 62 to be simulated, where K>1 and K ⁇ M.
  • the propeller or propellers 11, 21, which form an aircraft engine 61, 62 to be simulated are each driven at the same speed n and the same propeller angle a. If several propellers form an aircraft engine to be simulated, these propellers are therefore driven at the same speed n and with the same propeller angle a.
  • step 203 for each aircraft engine 61, 62 to be simulated, the speed of the propeller or propellers 11, 21, which form the aircraft engine to be simulated, is set by the setting position of one of the N operating elements 31, 33. This simulates the thrust of the aircraft engine 61, 62 to be simulated.
  • step 204 for each aircraft engine 61, 62 to be simulated, the propeller angle a of the propeller or propellers 11, 21 that form the aircraft engine 61, 62 to be simulated is determined by the setting position of another
  • the method can be carried out consecutively for different aircraft configurations which differ in the number and/or the type of aircraft engines 61, 62 to be simulated. It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described herein. It is further pointed out that any of the features described can be used separately or in combination with any other features, provided they are not mutually exclusive. The disclosure extends to and encompasses all combinations and sub-combinations of one or more features described herein. If ranges are defined, these include all values within these ranges as well as all sub-ranges that fall within a range.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug, das M jeweils von einem Elektromotor (12, 22) angetriebene Propeller (11, 21) aufweist, M ≥ 1. Es sind N verstellbare Bedienelemente (31-34, 5), N ≥ 1, vorgesehen, die abhängig von ihrer Einstellposition Steuersignale erzeugen. Weiter ist eine Steuereinheit (4) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage der von den N Bedienelementen (31-34, 5) erzeugten Steuersignale die M Propeller (11, 21) im Hinblick auf Drehzahl (n) und Propellerwinkel (α) zu steuern. Dabei ist die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet, die M Propeller (11, 21) auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke (61, 62) abzubilden, K ≥ 1 und K ≤ M, und den oder die Propeller (11, 21), die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk (61, 62) bilden, mit der gleichen Drehzahl (n) anzutreiben und für diese den gleichen Propellerwinkel (α) einzustellen. Dabei wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61, 62) die Drehzahl (n) des oder der Propeller (11, 21), die jeweils das zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61, 62) bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente (31, 33) eingestellt, und wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61, 62) der Propellerwinkel (α) des oder der Propeller (11, 21), die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61, 62) bilden, durch die Einstellposition eines weiteren Bedienelements (31, 33) oder automatisch eingestellt.

Description

System und Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug.
Im Rahmen der Flugausbildung ist es erforderlich, dass die Flugschüler unterschiedliche Typen von Flugzeugen fliegen, insbesondere einmotorige Flugzeuge, mehrmotorige Flugzeuge und/oder turbinengetriebene Flugzeuge.
Klassischerweise beginnt die Flugausbildung auf flugmechanisch einfach zu fliegenden, gutmütigen Luftfahrzeugmustern, welche mit wenig Aufwand bedient werden können. Hierbei werden üblicherweise in den ersten Flugstunden Triebwerksbedienung und Triebwerksüberwachung teilweise vom Fluglehrer übernommen, um die Anforderungen an den Flugschüler langsam zu steigern und diesen nicht zu überfordern. Bei der fortgeschrittenen Ausbildung und der Umschulung auf andere Klassen und Klassenberechtigungen wie z.B. einmotorige Flugzeuge („Single Engine Piston“ - SEP), mehrmotorige Flugzeuge („Multi Engine Piston“ - MEP), einmotorige Turbinenflugzeuge („Single Engine Turbine“ - SET) oder auch bei Einweisungen in komplexe Systeme wie z.B. Verstellpropeller wird auf komplexere Flugzeuge mit diesen Antriebsarten und/oder Systemen zurückgegriffen.
Ein häufiger Typenwechsel ist jedoch mit einer Umgewöhnung des Flugschülers und einer damit bedingten Erhöhung der benötigten Flugstunden bis zur Beherrschung des jeweiligen Typs verbunden. Es besteht somit ein Bedarf, einen Flugschüler in effektiver Weise mit unterschiedlichen Flugzeugtypen vertraut zu machen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den mit der Ausbildung von Flugschülern verbundenen Aufwand zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Erfindungsaspekt ein System zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen bereit, das ein Elektroflugzeug mit M jeweils von einem Elektromotor angetriebenen Propellern aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter des Propellers jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel aufweisen.
Es ist vorgesehen, dass das System N verstellbare Bedienelemente umfasst, N > 1 , die abhängig von ihrer Einstellposition Steuersignale erzeugen. Die Bedienelemente sind durch einen Piloten bzw. Flugschüler manuell betätigbar. Weiter ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage der von den N Bedienelementen erzeugten Steuersignale die M Propeller im Hinblick auf Drehzahl und Propellerwinkel zu steuern.
Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die M Propeller auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke abzubilden, K > 1 und K < M, und den oder die Propeller, die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, mit der gleichen Drehzahl anzutreiben und für diese den gleichen Propellerwinkel einzustellen. Für den Fall, dass mehrere Propeller ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, bilden diese Propeller somit eine Gruppe, wobei die Propeller der Gruppe mit der gleichen Drehzahl und mit dem gleichen Propellerwinkel angetrieben werden. Wenn das Elektroflugzeug beispielsweise vier Propeller aufweist und zwei Flugzeugtriebwerke simuliert werden, so werden jeweils zwei Propeller zur Simulation eines Flugzeugtriebwerks eingesetzt, d. h. es werden jeweils zwei Propeller auf ein Flugzeugtriebwerk abgebildet. Somit liegen zwei Gruppen von jeweils zwei Propellern vor, die zur Simulation eines Flugzeugantriebs jeweils mit gleicher Drehzahl und gleichem Propellerwinkel angetrieben werden. Jedoch liegt es ebenso im Rahmen der Erfindung, dass ein Flugzeugtriebwerk durch lediglich einen Propeller simuliert wird. Die Anzahl der simulierten Flugzeugtriebwerke kann grundsätzlich beliebig sein.
Die Erfindung sieht weiter vor, dass für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk die Drehzahl des oder der Propeller, die jeweils das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente eingestellt wird. Jedem zu simulierenden Flugzeugtriebwerk ist somit ein Bedienelement zugeordnet, über das die Drehzahl der dem betrachteten Flugzeugtriebwerk zugeordneten Propeller einstellbar ist, wodurch der Schub des simulierten Flugzeugtriebwerks einstellbar ist. Die Einstellung der Drehzahl kann dabei durch eine direkte Drehzahlvorgabe des jeweiligen Elektromotors oder alternativ durch Einstellung der Leistung oder des Drehmoments des jeweiligen Elektromotors erfolgen.
Weiter wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk der Propellerwinkel des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines weiteren Bedienelements oder automatisch durch die Steuereinheit eingestellt.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Elektroflugzeug mit Elektroantrieb zur Simulation einer Mehrzahl von Luftfahrzeugkonfigurationen einzusetzen, wobei sich die unterschiedlichen Luftfahrzeugkonfigurationen durch eine unterschiedliche Anzahl und/oder eine unterschiedliche Art von Flugzeugtriebwerken auszeichnen. Beispielsweise stellen einmotorige Flugzeuge mit Kolbenmotor (SEP), zweimotorige Flugzeuge mit Kolbenmotor (MEP) und einmotorige Flugzeuge mit Gasturbinentriebwerk (SET) unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Die Erlangung von Klassenberechtigungen für diese Luftfahrzeugkonfigurationen (SEP, MEP, SET) wird unter Verwendung nur eines Flugzeugmusters möglich.
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Systems können sowohl eine Anfängerschulung als auch eine Fortgeschrittenenausbildung sowie Klassenberechtigungen für verschiedene Triebwerke unter Verwendung nur eines Elektroflugzeugs nachgebildet werden. Die Erfindung ermöglicht beispielsweise Flugschulen eine Reduktion der Anzahl der Flugzeugmuster für die genannten Luftfahrzeugkonfigurationen. Hierdurch ergibt sich eine höhere Ausnutzung der Flotte. Als Sekundäreffekte ergeben sich durch die reduzierte Anzahl der zu unterhaltenden Flugzeugmuster geringere Kosten für Ersatzteilhaltung und Wartung.
Ein weiterer, mit der Erfindung verbundener Vorteil besteht darin, dass durch die Vertrautheit des Flugschülers mit den Flugeigenschaften des eingesetzten Musters nur eine Umgewöhnung an neue Triebwerksverhalten notwendig wird. Hierdurch ist die Ausbildungszeit in Form der benötigten Flugstunden reduzierbar, was sich wiederum in geringeren Ausbildungskosten niederschlägt.
Die Bedienelemente sind beispielsweise als Hebel oder als Schieber ausgebildet. Die Einstellposition des Hebels oder Schiebers wird als elektrisches Signal der Steuereinheit zugeführt. Als Propellerwinkel wird der Blattwinkel der Propellerblätter des Propellers bezeichnet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die M Propeller genau ein Flugzeugtriebwerk, K = 1 , simulieren, wobei ein verstellbares erstes Bedienelement vorgesehen ist, dessen Einstellposition die Drehzahl der Propeller einstellt. Sämtliche Propeller werden mit der gleichen Drehzahl angetrieben und weisen den gleichen Propellerwinkel auf, so dass ein symmetrischer Schub gewährleistet wird. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor.
Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Der Flugschüler gibt über das erste Bedienelement lediglich die Drehzahl der Propeller bzw. den Schub des simulierten Flugzeugtriebwerks vor.
Alternativ kann eine Einsteilbarkeit der Propellerwinkel vorgesehen sein. Für diesen Fall sieht das System ein verstellbares zweites Bedienelement vor, wobei die Einstellposition des zweiten Bedienelements den Propellerwinkel der M Propeller festlegt. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller. Dabei kann eine sogenannte Festdrehzahlregelung bzw. „Constant- Speed-Regelung“ vorgesehen sein, wonach die Propellerdrehzahl entweder durch die Verstellung der Propellerblätter konstant geregelt und die Schubkraft somit nur durch das am Propeller anliegende Drehmoment geändert wird, oder wonach die Propellerdrehzahl über die Variation des am Propeller anliegenden Drehmoments konstant gehalten wird und somit die Schubkraft über die Verstellung der Propellerblätter geändert wird. Eine Ausgestaltung sieht dabei vor, dass das zweite Bedienelement arretierbar ist, für welchen Fall der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Über eine solche Arretierungsfunktionen kann somit bei Vorhandensein von zwei Bedienelementen ein Modus mit nur einem Bedienelement dargestellt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die M Propeller zwei Flugzeugtriebwerke, K = 2, simulieren, wobei M > 2 ist. Dabei ist vorgesehen, dass die M Propeller auf zwei zu simulierende Flugzeugtriebwerke abgebildet werden. Es sind zwei verstellbare Bedienelemente vorgesehen, wobei die Einstellposition des einen Bedienelements die Drehzahl des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, bestimmt. Die Einstellposition des anderen Bedienelements bestimmt die Drehzahl des oder der Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden.
Auf diese Weise wird ein zweimotoriges Flugzeug simuliert, wobei der Schub jedes simulierten Flugzeugtriebwerks durch das zugehörige Bedienelement mittels der zentralen Steuerung gesondert einstellbar ist.
Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit zum einen für den oder die Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, und zum anderen für den oder die Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, jeweils automatisch eingestellt werden. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug ohne Verstellpropeller bzw. Propellerhebel.
Alternativ ist vorgesehen, dass das System zwei weitere verstellbare Bedienelemente aufweist, wobei die Einstellposition des einen weiteren Bedienelements den Propellerwinkel des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, festlegt und die Einstellposition des anderen weiteren Bedienelements den Propellerwinkel des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, festlegt. Das Elektroflugzeug verhält sich damit wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Propeller-Steuerung für jedes simulierte Flugzeugtriebwerk.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Propellerwinkel im Beta-Modus oder im Reverse-Modus einzustellen. Im sogenannten Beta-Modus wird der Einstellwinkel der Propellerblätter direkt über das Bedienelement vorgegeben. Im Reverse-Modus wird ein negativer Einstellwinkel der Propellerblätter eingestellt. Der Reverse-Modus führt zu einer Bremswirkung anstelle eines Vorwärtsschubs des Flugzeugs.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei weiteren verstellbaren Bedienelemente arretierbar sind, für welchen Fall der Propellerwinkel der jeweiligen Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Über eine solche Arretierungsfunktionen kann somit bei Vorhandensein von zwei weiteren Bedienelementen für die Einstellung der Propellerwinkel ein Modus mit nur zwei Bedienelementen für den Schub dargestellt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das System für zwei Modi konfigurierbar ist, zum einen einen Kolbenmotor-Modus, in dem die von den N Bedienelementen erzeugten Steuersignale eine Steuerung der Propeller ohne Zeitverzögerung bewirken, und zum anderen einen Gasturbinen-Modus, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, im Gasturbinen-Modus definierte Verzögerungsprofile in der Steuerung der Propeller zu realisieren. Beispielsweise kann zwischen den beiden Modi über ein Bedienungsmenü gewählt werden. Dabei ist der Kolbenmotor-Modus der Standard-Modus. Durch Auswählen des Gasturbinen-Modus ist es möglich, das trägere Verhalten von Turbinen zu simulieren. Hierzu wird ein bestimmtes Ansprechverhalten in der Steuereinheit in Form von Verzögerungsprofilen hinterlegt.
Dabei sieht eine Ausführungsvariante vor, dass das trägere Ansprechverhalten im Gasturbinen-Modus aus Sicherheitsgründen abschaltbar ist. Hierzu ist eine manuelle Notbetätigung vorgesehen, bei deren Betätigung das System, wenn es sich im Gasturbinen-Modus befindet, in den Kolbenmotor-Modus überführt wird. Die manuelle Notbetätigung stellt einen „Override“-Modus bereit, der eine Rückkehr in den Kolbenmotor-Modus ermöglicht. Durch den „Override“-Modus kann die Sicherheit im Vergleich zu turbinengetriebenen Flugzeugen deutlich erhöht werden, da die Leistung im Bedarfsfall sofort verfügbar ist.
Die manuelle Notbetätigung wird gemäß einer Ausführungsvariante durch ein gesondertes Bedienelement bereitgestellt, beispielsweise einen „Override“-Knopf an einem der Bedienelemente. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die manuelle Notbetätigung ausgelöst wird, wenn einer der Bedienhebel in einen Endanschlag verfahren wird. Wenn beispielsweise ein Schubhebel in seinen Endanschlag verfahren wird, wird automatisch in die andere Betriebsart zurück gewechselt, so dass die vollständige Leistung der Propeller ohne Zeitverzögerung zur Verfügung steht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit des Weiteren dazu ausgebildet ist, unter Berücksichtigung mindestens eines Zündschloss- Bedienelementes, das verschiedene Stellungen aufweist, einen Magnetcheck für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk durchzuführen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, durch Auslesen der Stellung des Zündschloss-Bedienelementes das Systemverhalten bei einer Einfachzündung oder einer Doppelzündung zu simulieren.
Dieser Erfindungsvariante erlaubt insbesondere die Simulation eines Magnetchecks bei Kolbenmotoren, die eine Doppelzündung mit zwei Zündkreisen aufweisen, wobei es üblich ist, einen Zündschloss-Schlüssel auf den rechten Zündkreis, den linken Zündkreis und beide Zündkreise zu drehen und dabei einen Drehzahlabfall zwischen den Werten beider Zündkreise und den Werten jeweils eines Zündkreises zu prüfen. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, einen solchen Drehzahlabfall abhängig von der Stellung des Zündschloss-Bedienelementes zu simulieren.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die N verstellbaren Bedienelemente in Form von unterschiedlichen, austauschbaren Steuerungskulissen bereitgestellt werden, die eine unterschiedliche Anzahl von mechanisch betätigbaren Bedienelemente aufweisen, wobei mindestens eine Steuerungskulisse mit einem Bedienelement und eine Steuerungskulisse mit zwei Bedienelementen vorgesehen ist. Beispielsweise können drei unterschiedliche Steuerungskulisse mit einem, zwei und vier Bedienelementen vorgesehen sein. Dabei wird eine Steuerungskulisse mit einem Bedienelement beispielsweise dazu eingesetzt, um ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und ohne Verstellpropeller zu simulieren. Eine Steuerungskulisse mit zwei Bedienelementen wird beispielsweise dazu eingesetzt, ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller zu simulieren oder um ein zweimotoriges Flugzeug mit automatischer Einstellung der Propellerwinkel zu simulieren. Eine Steuerungskulisse mit vier Bedienelementen wird beispielsweise dazu eingesetzt, ein zweimotoriges Flugzeug zu simulieren, bei dem für beide Motoren Bedienelemente für Schub und Propellerwinkel vorhanden sind.
Grundsätzlich ist es denkbar, eine Steuerungskulisse mit der maximal erforderlichen Anzahl von Bedienelementen einzusetzen und die Bedienelemente bis auf eines mit einer Arretierfunktion zu versehen. Auf diese Weise können in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit sämtliche Luftfahrzeugkonfigurationen simuliert werden. Jedoch besteht bei einer solchen Ausgestaltung die Gefahr, dass der Flugschüler die einzelnen Bedienelemente verwechselt. Daher kann es zu bevorzugen sein, austauschbare Steuerungskulissen vorzusehen, die lediglich die Anzahl von Bedienelementen aufweisen, die bei Flug mit dem Elektroflugzeug für die aktuelle Simulation erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das System eine Mensch- Maschine-Schnittsteile aufweist, die zusätzlich zu den N Bedienelementen ein konfigurierbares Display umfasst, wobei das Display Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte darstellt und/oder für eine Bedienung bereitstellt. Hierbei handelt es sich um herkömmliche, in einem Cockpit angeordnete Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese über die Steuereinheit elektronisch ausgelesen werden.
Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass das konfigurierbare Display eine Darstellung der Drehzahl für mindestens ein simuliertes Flugzeugtriebwerk aufweist. Dies ist insbesondere bei dem bereits erwähnten Magnetcheck für eine visuelle Prüfung eines Drehzahlabfalls vorteilhaft.
Die Steuereinheit kann des Weiteren dazu ausgebildet ist, Steuersignale von einem Batterie-Managementsystem zu erhalten und bei der Steuerung der Propeller zu berücksichtigen. Hierbei kann bei beispielsweise eine Steuerung derart erfolgen, dass unter Berücksichtigung der noch vorhandenen Batterieleistung eine möglichst lange Flugstrecke realisiert werden kann.
Wie bereits erwähnt, unterscheiden sich die einzelnen Luftfahrzeugkonfigurationen durch eine unterschiedliche Anzahl und/oder eine unterschiedliche Art der simulierten Flugzeugtriebwerke. Ausführungsbeispiele hierzu sehen vor, dass die
Luftfahrzeugkonfigurationen zumindest eine der folgenden Konfigurationen umfassen: ein Luftfahrzeug mit einem als Kolbenmotor ausgebildeten Flugzeugtriebwerk; ein Luftfahrzeug mit zwei jeweils als Kolbenmotor ausgebildeten
Flugzeugtriebwerken ; ein Luftfahrzeug mit einem als Gasturbinentriebwerk ausgebildeten
Flugzeugtriebwerk; ein Luftfahrzeug mit zwei jeweils als Gasturbinentriebwerk ausgebildeten Flugzeugtriebwerken.
Sofern Gasturbinentriebwerke simuliert werden, kann es sich um Turboprop-Triebwerke handeln. Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug, das M jeweils von einem Elektromotor angetriebene Propeller aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter des Propellers jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel aufweisen. Das Verfahren umfasst:
Steuern auf der Grundlage von N Bedienelementen erzeugter Steuersignale die M Propeller im Hinblick auf Drehzahl und Propellerwinkel, wobei die M Propeller auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke, K > 1 und K < M abgebildet werden, der oder die Propeller, die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, mit der gleichen Drehzahl angetrieben und für diese der gleiche Propellerwinkel eingestellt wird, für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk die Drehzahl des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente eingestellt wird, und für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk der Propellerwinkel des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines anderen der N Bedienelemente oder automatisch eingestellt wird.
Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass das Verfahren konsekutiv für unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen durchgeführt wird, die sich in der Anzahl und/oder der Art der zu simulierenden Flugzeugtriebwerke unterscheiden.
Die im Hinblick auf das erfindungsgemäße System erläuterten Ausführungsvarianten bestehen in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogramm in einem Computer ausgeführt wird. Ein solcher Computer ist insbesondere die genannte Steuereinheit.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem
Elektroflugzeug, das im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei jeweils von einem Elektromotor angetriebene Propeller aufweist; und Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen.
Die Figur 1 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten eines Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen, wobei die Simulation mit einem Elektroflugzeug erfolgt.
Das betrachtete Elektroflugzeug weist M elektrische Flugzeugtriebwerke 1 , 2 auf, die jeweils aus einer elektrischen Antriebseinheit 10, 20 und einem durch die Antriebseinheit 10, 20 angetriebenen Propeller 11 , 21 bestehen. Die Antriebseinheit 10, 20 umfasst dabei jeweils einen Elektromotor 12, 22, der über einen Wechselrichter 13, 23 mit einem Wechselstrom versehen wird. Die Gleichrichter 13, 23 werden über eine
Gleichstromleitung 14 über eine Batterie 17 mit Strom versorgt.
Die Propeller 11 , 12 werden jeweils mit einer Drehzahl n von der Antriebseinheit 10, 20 angetrieben. Sie weisen Propellerblätter 110, 210 auf, die im Hinblick auf ihren Propellerwinkel a einstellbar sind. Es handelt sich bei den Propellern 11 , 12 somit um Verstellpropeller, bei denen der Propellerwinkel a, auch als Blattwinkel oder Einstellwinkel bezeichnet, während des Betriebes verstellbar ist, so dass eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen erfolgen kann. Beispielsweise sind Verstellpropeller bekannt, bei denen die Propellerblätter hydraulisch verstellbar sind.
Das betrachtete Elektroflugzeug umfasst ausschließlich elektrische Flugzeugtriebwerke 1 , 2, wobei die dargestellte Anzahl von Flugzeugtriebwerken lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann alternativ vorgesehen sein, dass nur ein einziges Flugzeugtriebwerk vorhanden ist. Alternativ können mehr als zwei Flugzeugtriebwerke vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, mit dem oder den vorhandenen elektrischen Flugzeugtriebwerken unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen zu simulieren, beispielsweise Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem einmotorigen Flugzeug mit Hubkolbenmotor (SEP), mit einem mehrmotorigen Flugzeug mit Hubkolbenmotor (MEP), oder mit einem einmotorigen Turbinenflugzeug (SET). Die Figur 1 zeigt schematisch zwei solcher zu simulierender, nicht elektrischer Flugzeugtriebwerke 61 , 62, wobei auch diese Darstellung wiederum nur beispielhaft ist und alternativ nur ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk oder mehr als zwei zu simulierende Flugzeugtriebwerke vorgesehen sein können.
Das System der Figur 1 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Bedienelementen 31- 34, die beispielsweise in Form eines Bedienhebels oder eines Schiebers ausgebildet sind und der Einstellung der Drehzahl oder des Propellerwinkels der Propeller 11 , 12 dienen. Dabei sind in der Figur 1 vier unterschiedlich konfigurierte Mensch-Maschinen- Schnittstellen 9a-9d für den Flugpiloten (im Folgenden als HMI - „Human Machine Interface“ bezeichnet) dargestellt, die eine je nach Konfiguration unterschiedliche Anzahl von Bedienelementen 31-34 aufweisen. So weist das in der Figur 1 links dargestellte HMI 9a zwei Bedienelemente 31 , 33 auf. Das rechts daneben angeordnete HMI 9b weist nur ein Bedienelement 31 auf. Das rechts daneben angeordnete HMI 9c weist vier Bedienelemente 31-34 auf. Das rechte HMI 9d weist wiederum zwei Bedienelemente 31 , 32 auf.
Neben den Bedienelementen 31-34 umfasst jedes HMI 9 schematisch dargestellte Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte 91 , 92, die typischerweise in einem Cockpit vorhanden sind und durch einen Piloten bedienbar und/oder ablesbar sind. Die Anzeigen umfassen auch eine gesondert dargestellte Drehzahlanzeige 95.
Die Bedienelemente 31-34 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, in physisch austauschbare Triebwerkssteuerungskulissen 81-84 integriert. Die austauschbaren Triebwerkssteuerungskulissen 81-84 erlauben es, für den Flug mit einem ausgewählten Flugzeugtyp, der einer simulierten Luftfahrzeugkonfiguration entspricht, in einfacher Weise die für diesen Flugzeugtyp erforderliche Anzahl an Bedienelementen 31-34 im HMI 9 bereitzustellen. So umfasst die Steuerungskulisse 81 einen Bedienhebel. Die Steuerungskulisse 82 umfasst zwei Bedienhebel 31 , 33. Die Steuerungskulisse 83 umfasst vier Bedienhebel 31-34 und die Steuerungskulisse 94 umfasst zwei Bedienhebel 31 , 32. Sofern keine
Triebwerkssteuerungskulissen vorgesehen sind, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die einzelnen Bedienhebel 31-34 einzeln entnehmbar und platzierbar sind.
Das HMI 9a-9d ist über eine Steuereinheit 4 mit den elektrischen Flugzeugtriebwerken 1 , 2 gekoppelt. Die Kommunikation zwischen dem HMI 9, der Steuereinheit 4 und den elektrischen Flugzeugantrieben 1 , 2 erfolgt über einen Steuerbus 15. Dabei steuert die Steuereinheit 4 über den Steuerbus den Propellerwinkel a der Propeller 11 , 21 und die Drehzahl n des jeweiligen Elektromotors 12, 22 bzw. Propellers 11 , 21. Die Einstellung der Drehzahl n kann dabei durch eine direkte Drehzahlvorgabe des jeweiligen Elektromotors 11 , 22 oder alternativ durch Einstellung der Leistung oder des Drehmoments des jeweiligen Elektromotors 11 , 22 erfolgen.
Die Steuereinheit 4 umfasst beispielsweise einen Prozessor und ein nichtflüchtiges Speichermedium, in dem Computerprogramme gespeichert sind, die bei Ausführung durch den Prozessor die Steuereinheit 4 veranlassen, unter Berücksichtigung von Steuersignalen, die die Steuereinheit 4 von der HMI 9a-9d, insbesondere den Bedienelementen 31-34 erhält, die elektrischen Flugzeugtriebwerke 1 , 2 im Hinblick auf die Drehzahl n und den Propellerwinkel a zu steuern.
Neben Steuersignalen der HMI 9a-9d, insbesondere Steuersignalen der Bedienelemente 31-34, erhält die Steuereinheit 4 Steuersignale von einem oder mehreren elektrischen Zündschlössern 5, wobei bevorzugt jedem zu simulierenden Flugzeugtriebwerk 61 , 62 ein elektrisches Zündschloss 5 zuordbar ist.
Das elektrische Zündschloss 5 dient der Simulation eines Magnetchecks für ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 , 62, wobei als Flugzeugtriebwerk ein Flugtriebwerk mit Kolbenmotor angenommen wird. Es ist bekannt, dass Kolbenmotoren in Flugtriebwerken eine Doppelzündung aufweisen. An jedem Zylinder arbeiten zwei Zündkerzen, die unabhängig voneinander das Luft-Benzin-Gemisch im Brennraum entzünden. Vor dem Start wird ein Sicherheitsprocedere durchlaufen, bei dem der Zündschlüssel den einen Zündkreislauf aktiviert, anschließend beide Zündkreisläufe aktiviert, und anschließend den anderen Zündkreislauf aktiviert. Dabei wird der Drehzahlabfall erfasst. Bei zwei einwandfrei arbeitenden Zündkreisen verbrennt der Kraftstoff deutlich schneller als bei einem. Fällt ein Zündkreis aus, liefert der Motor nicht mehr die volle Leistung. Gibt es bei diesem Prozedere auf einem Zündkreis überhaupt keinen Drehzahlabfall, ist dies ein Zeichen für einen Fehler und ein Start sollte abgebrochen werden.
Dieses Procedere wird durch das elektrische Zündschloss 5 simuliert, dass vier verschiedene Stellungen für „Aus“ (Stellung 51), für die Aktivierung des einen Zündkreislaufs (Stellung 52), für die Aktivierung des anderen Zündkreislaufs (Stellung 53) und für die Aktivierung beider Zündkreisläufe (Stellung 54) aufweist. Dabei wird die durch die Drehzahlanzeige 95 dargestellte Drehzahl beobachtet. Beide Zündkreisläufe werden bei Verbrennungsmotoren durch Zündmagneten aktiviert. Das Procedere wird mittels der elektrischen Flugzeugtriebwerke 1 , 2 simuliert, in dem die Steuereinheit 4 dazu ausgebildet ist, durch Auslesen der Stellung 51-54 des elektrischen Zündschlosses 5 das Systemverhalten bei einer Doppelzündung zu simulieren und eine entsprechende Drehzahl an der Drehzahlanzeige 95 anzugeben.
Weiter erhält die Steuereinheit 4 Steuersignale von einem Batterie-Management System 16, dass die Batterie 17 steuert und Steuersignale für ein geeignetes Batterie- Management an die Steuereinheit 4 übersendet. Weiter kann die Steuereinheit 4 Steuersignale an das Batterie-Managementsystem 16 bereitstellen.
Nachfolgend wird die Steuerung des Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen anhand der verwendeten Bedienelemente 31-34 beispielhaft an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.
Dabei wird zunächst die Konfiguration gemäß dem HMI 9b betrachtet, wonach genau ein verstellbares Bedienelement 31 vorgesehen ist. Es ist vorgesehen, dass genau ein nicht elektrisches Flugzeugtriebwerk 61 simuliert wird. Dies bedeutet, dass die vorhandenen zwei Propeller 11 , 21 auf ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 abgebildet werden, wobei beide Propeller 11 , 21 mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass ein symmetrischer Schub bereitgestellt und ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor simuliert wird.
Es ist offensichtlich, dass alternativ auch eine größere Anzahl oder auch nur ein Propeller vorgesehen sein könnte, um ein solches Flugzeugtriebwerk 61 zu simulieren.
Die Drehzahl der Propeller 11 , 21 , die wie erläutert identisch ist, wird durch das Bedienelement 31 eingestellt, wobei das Bedienelement 31 beispielsweise als Hebel ausgebildet ist, dessen Stellung bzw. Einstellposition die Drehzahl n der Propeller 11 , 21 einstellt (sogenannter Leistungshebel oder Schubhebel). Dabei erzeugt das Bedienelement 31 elektrische Steuersignale in Abhängigkeit von seiner Einstellposition und überträgt diese an die Steuereinheit 4, die auf der Grundlage dieser Steuersignale die Drehzahl n der Propeller 11 , 21 und damit den Schub des simulierten Flugtriebwerks 61 steuert.
Für die Einstellung des Propellerwinkels a ist bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel kein eigener Verstellhebel vorgesehen, so dass die Steuereinheit 4 den Propellerwinkel automatisch einstellt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt die Konfiguration gemäß dem HMI 9a dar. Hier ist vorgesehen, dass das System neben dem Bedienelement 31 für den Schub ein weiteres Bedienelement 33 für die Einstellung des Propellerwinkels a aufweist, das ebenfalls als Bedienhebel oder Schieber ausgebildet sein kann. Ein solches Bedienelement kann auch als Propellerverstellhebel bezeichnet werden. Dabei wird wiederum angenommen, dass die vorhandenen zwei Propeller 11 , 21 auf ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 abgebildet werden, wobei beide Propeller 11 , 21 mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass ein symmetrischer Schub bereitgestellt wird.
Durch das weitere Bedienelement 33 kann nun zusätzlich der Propellerwinkel a eingestellt werden. Das Flugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller. Dabei kann in einer Ausführungsvariante die Propellerverstellung über eine Constant-Speed-Regelung vom Piloten bedient werden.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement 33 arretierbar ausgebildet ist. Hierdurch kann in einfacher Weise die Konfiguration gemäß HMI 9b hergestellt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt die Konfiguration gemäß dem HMI 9c dar, wonach vier verschiedene Bedienelemente 31-34 vorgesehen sind. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden Propeller 11 , 21 zwei unterschiedliche Flugzeugtriebwerke 61 , 62 simulieren. Dementsprechend simuliert jeder Propeller 11 , 21 ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62. Dies ist aber nur beispielhaft zu verstehen. Beispielsweise könnte alternativ vorgesehen sein, dass insgesamt vier oder sechs elektrische Flugzeugtriebwerke mit Verstellpropeller vorgesehen sind, wobei dann jeweils zwei oder drei Propeller ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62 simulieren.
Dabei gilt wiederum, dass die Steuereinheit 4 derart programmiert und ausgebildet ist, dass der oder die Propeller, die ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62 simulieren, mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass für jedes simulierte Flugzeugtriebwerk ein Schub definiert werden kann. Hierdurch wird ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor simuliert.
Dabei dient das Bedienelement 31 der Einstellung der Drehzahl des einen Propellers 11 und damit der Simulation des Schubs des einen simulierten Flugzeugtriebwerks 61. Das weitere Bedienelement 32 dient der Einstellung der Drehzahl des anderen Propellers 21 und damit der Simulation des Schubs des anderen simulierten Flugzeugtriebwerks 62. Hierzu erzeugen die Bedienelemente 31 , 32 wie erläutert Steuersignale an die Steuereinheit 4 entsprechend ihrer aktuellen Stellung.
Die beiden weiteren Bedienelemente 33, 34 dienen der Einstellung des Propellerwinkels der beiden Propeller 11 , 21. So wird über das Bedienelement 33 der Propellerwinkel des Propellers 11 und damit der Propellerwinkel des simulierten Flugzeugtriebwerk 61 eingestellt. Über das Bedienelement 34 wird der Propellerwinkel des Propellers 12 und damit der Propellerwinkel des simulierten Flugzeugtriebwerk 62 eingestellt.
Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass die Bedienelemente 33, 34 zur Einstellung des Propellerwinkels arretierbar ausgebildet sind. Hierdurch kann in einfacher Weise mit dem HMI 9c mit vier Bedienhebeln das HMI 9a mit zwei Bedienhebeln simuliert werden.
Das HMI 9d zeigt eine Ausführungsvariante, bei der lediglich zwei Leistungshebel 31 , 32 vorgesehen sind, mit denen die Drehzahl n des einen Propellers 11 und die Drehzahl n des anderen Propellers 21 gesteuert wird. Dabei erfolgt die Einstellung des Propellerwinkel durch die Steuereinheit 4 automatisch.
Die Konfiguration des HMI 9d ist insbesondere dazu geeignet, Flugzeugtriebwerke 61 , 62, die als Gasturbinentriebwerke ausgebildet sind, zu simulieren. Gasturbinentriebwerke zeichnen sich durch ein zeitverzögertes Ansprechen auf die Einstellung eines Schubes aus. Hierbei ist vorgesehen, dass das System für zwei Modi konfigurierbar ist, einen Kolbenmotor-Modus, in dem die von den Bedienelementen 31-34 erzeugten Steuersignale eine Steuerung der Propeller 11 , 12 ohne Zeitverzögerung bewirken, und einen Gasturbinen-Modus, der die Aktivierung definierter Verzögerungsprofile in der Steuereinheit 4 auslöst. Die Verzögerungsprofile bewirken, dass das Ansprechverhalten der elektrischen Triebwerke 1 , 2 dem Ansprechverhalten eines Gasturbinentriebwerks entspricht. Auf diese Weise kann das trägere Verhalten von Gasturbinentriebwerken simuliert werden.
Die Einstellung eines Gasturbinen-Modus kann vor dem Start des Elektroflugzeugs konfiguriert werden, beispielsweise über die HMI 9d.
Dabei ist vorgesehen, dass an den Bedienhebeln bzw. Schubhebeln 31 , 32 jeweils eine manuelle Notbetätigung in Form eines Knopfes 7 oder dergleichen angeordnet ist. Bei Betätigung der Notbetätigung 7 wechselt das System automatisch vom Gasturbinen- Modus zurück in den Kolbenmotor-Modus, so dass ein schnellstmögliches Ansprechen der Propeller 11 , 21 ermöglicht wird. Hierbei handelt es sich um ein Sicherheit-Feature, um in Gefahrensituationen auf die vollständige Leistung der Triebwerke 1 , 2 zurückgreifen zu können.
Die manuelle Notbetätigung kann auch in anderer Weise als durch ein gesondertes Bedienelement 7 realisiert sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die manuelle Notbetätigung ausgelöst wird, wenn einer der Bedienhebel 31 , 32 in seinen Endanschlag verfahren wird.
Die Figur 2 verdeutlicht die Verfahrensschritte, die durch die Steuereinheit 4 ausgeführt werden. Die Verfahrensschritte dienen dabei allgemein dazu, auf der Grundlage der Steuersignale, die von den Bedienelementen 31-34, 5 erzeugt werden, die vorhandenen Propeller 11 , 21 im Hinblick auf Drehzahl n und Propellerwinkel a einzustellen.
Dabei werden gemäß Schritt 201 die gegebenen M Propeller 11 , 21 auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke 61 , 62 abgebildet, wobei K > 1 und K < M ist. Gemäß Schritt 202 werden der oder die Propeller 11 , 21 , die ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 , 62 bilden, jeweils mit der gleichen Drehzahl n und dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben. Für den Fall, dass mehrere Propeller ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, werden diese Propeller somit mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben.
Gemäß Schritt 203 wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 die Drehzahl des oder der Propeller 11 , 21 , die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente 31 , 33 eingestellt. Hierdurch wird der Schub des zu simulierenden Flugzeugtriebwerks 61 , 62 simuliert.
Gemäß Schritt 204 wird des Weiteren für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 der Propellerwinkel a des oder der Propeller 11 , 21 , die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 bilden, durch die Einstellposition eines weiteren
Bedienelements 31 , 33 oder automatisch eingestellt. Hierdurch wird der Propellerwinkel des zu simulierenden Flugzeugtriebwerks 61 , 62 eingestellt. Das Verfahren kann gemäß Schritt 205 konsekutiv für unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen durchgeführt werden, die sich in der Anzahl und/oder der Art der zu simulierenden Flugzeugtriebwerke 61 , 62 unterscheiden. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.

Claims

Patentansprüche
1. System zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug, das M jeweils von einem Elektromotor (12, 22) angetriebene Propeller (11 , 21) aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter (110, 210) des Propellers (11 , 21) jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel (a) aufweisen, gekennzeichnet durch
- N verstellbare Bedienelemente (31-34, 5), N > 1 , die abhängig von ihrer Einstellposition Steuersignale erzeugen,
- eine Steuereinheit (4), die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage der von den N Bedienelementen (31-34, 5) erzeugten Steuersignale die M Propeller (11 , 21) im Hinblick auf Drehzahl (n) und Propellerwinkel (a) zu steuern, wobei die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, o die M Propeller (11 , 21) auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke (61 , 62) abzubilden, K > 1 und K < M, o den oder die Propeller (11 , 21), die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk (61 , 62) bilden, mit der gleichen Drehzahl (n) anzutreiben und für diese den gleichen Propellerwinkel (a) einzustellen, o für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) die Drehzahl (n) des oder der Propeller (11 , 21), die jeweils das zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente (31 , 33) einzustellen, und o für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) den Propellerwinkel (a) des oder der Propeller (11 , 21), die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) bilden, durch die Einstellposition eines weiteren Bedienelements (31 , 33) oder automatisch einzustellen.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die M Propeller (11 , 21) genau ein Flugzeugtriebwerk (61), K = 1 , simulieren, wobei ein verstellbares erstes Bedienelement (31) vorgesehen ist, dessen Einstellposition die Drehzahl (n) der Propeller (11 , 21) einstellt.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Propellerwinkel (a) der M Propeller (11 , 21) durch die Steuereinheit (4) automatisch eingestellt wird.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein verstellbares zweites Bedienelement (33) aufweist, wobei die Einstellposition des zweiten Bedienelements (33) den Propellerwinkel (a) der M Propeller (11 , 21) festlegt.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Propeller (11 , 21) durch Änderung des Propellerwinkels (a) auf eine konstante Drehzahl (n) zu regeln.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bedienelement (33) arretierbar ist, für welchen Fall der Propellerwinkel (a) der M Propeller (11 , 21) durch die Steuereinheit (4) automatisch eingestellt wird.
7. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die M Propeller (11 , 21) zwei Flugzeugtriebwerke (61 , 62), K = 2, simulieren, wobei M > 2 und die M Propeller (11 , 21) auf zwei zu simulierende Flugzeugtriebwerke (61 , 62) abgebildet werden, zwei verstellbare Bedienelemente (31 , 32) vorgesehen sind, wobei die Einstellposition des einen Bedienelements (31) die Drehzahl (n) des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61) bilden, bestimmt und die Einstellposition des anderen Bedienelements (32) die Drehzahl (n) des oder der Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk (62) bilden, bestimmt.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Propellerwinkel (a) der M Propeller (11 , 21) durch die Steuereinheit (4) zum einen für den oder die Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61) bilden, und zum anderen für den oder die Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden (62), automatisch einstellbar ist.
9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System zwei weitere verstellbare Bedienelemente (33, 34) aufweist, wobei über die Einstellposition des einen weiteren Bedienelements (33) der Propellerwinkel (a) des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61) bilden, festlegbar ist und über die Einstellposition des anderen weiteren Bedienelements (34) der Propellerwinkel (a) des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk (62) bilden, festlegbar ist.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei weiteren verstellbaren Bedienelemente (33, 34) arretierbar sind, für welchen Fall der Propellerwinkel (a) der jeweiligen Propeller (11 , 21) durch die Steuereinheit (4) automatisch einstellbar ist.
11 . System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System für zwei Modi konfigurierbar ist, zum einen einen Kolbenmotor-Modus, in dem die von den N Bedienelementen (31-34) erzeugten Steuersignale eine Steuerung der Propeller (11 , 21) ohne Zeitverzögerung bewirken, und zum anderen einen Gasturbinen-Modus, wobei die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, im Gasturbinen-Modus definierte Verzögerungsprofile in der Steuerung der Propeller (11 , 21) zu realisieren.
12. System nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das System eine manuelle Notbetätigung aufweist, bei deren Betätigung das System für den Fall, dass es sich im Gasturbinen-Modus befindet, in den Kolbenmotor-Modus überführt wird.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Notbetätigung durch ein gesondertes Bedienelement (7) oder dadurch auslösbar ist, dass einer der Bedienhebel (31-34) in einen Endanschlag verfahren wird.
14. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) des Weiteren dazu ausgebildet ist, unter Berücksichtigung mindestens eines Zündschloss-Bedienelementes (5), das verschiedene Stellungen (51-54) aufweist, einen Magnetcheck für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) durchzuführen, wobei die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, durch Auslesen der Stellung (51-54) des Zündschloss-Bedienelementes (5) das Systemverhalten bei einer Einfachzündung oder bei einer Doppelzündung zu simulieren.
15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die N verstellbaren Bedienelemente (31-34) in Form von unterschiedlichen, austauschbaren Steuerungskulissen (81-84) bereitgestellt werden, die eine unterschiedliche Anzahl von mechanisch betätigbaren Bedienelementen (31-34) aufweisen, wobei mindestens eine Steuerungskulisse (81) mit einem Bedienelement (31) und eine Steuerungskulisse (82, 84) mit zwei Bedienelementen (31 , 33; 31 , 32) vorgesehen ist.
16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Mensch-Maschine-Schnittsteile (9a-9d) aufweist, die zusätzlich zu den N Bedienelementen (31-34) ein konfigurierbares Display umfasst, wobei das Display Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte (91 , 92) darstellt und/oder für eine Bedienung bereitstellt.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das konfigurierbare Display eine Darstellung (95) der Drehzahl (n) eines simulierten Flugzeugtriebwerks (61 , 62) aufweist.
18. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) des Weiteren dazu ausgebildet ist, Steuersignale von einem Batterie-Managementsystem (16) zu erhalten und bei der Steuerung der Propeller (11 , 21 ) zu berücksichtigen.
19. Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug, das M jeweils von einem Elektromotor (12, 22) angetriebene Propeller (11 , 21) aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter (110, 210) des Propellers (11 , 21) jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel (a) aufweisen, wobei das Verfahren umfasst:
- Steuern auf der Grundlage von N Bedienelementen (31-34, 5) erzeugter Steuersignale die M Propeller (11 , 21) im Hinblick auf Drehzahl (n) und Propellerwinkel (a), wobei
- die M Propeller (11 , 21) auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke (61 , 62), K > 1 und K < M abgebildet werden,
- der oder die Propeller (11 , 21), die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk (61 , 62) bilden, mit der gleichen Drehzahl (n) angetrieben und für diese der gleiche Propellerwinkel (a) eingestellt wird,
- für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) die Drehzahl des oder der Propeller (11 , 21), die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente (31 , 33) eingestellt wird, und
- für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) der Propellerwinkel (a) des oder der Propeller (11 , 21), die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk (61 , 62) bilden, durch die Einstellposition eines anderen der N Bedienelemente (31 , 33) oder automatisch eingestellt wird.
20. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach Anspruch 19, wenn das Computerprogramm in einem Computer ausgeführt wird.
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