DE1267099B

DE1267099B - Control unit for aircraft

Info

Publication number: DE1267099B
Application number: DES68068A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gert Zoege Manteuffel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-04-14
Filing date: 1960-04-14
Publication date: 1968-04-25

Description

Steuergerät für Flugzeuge Bei der Ausbildung von Piloten ist es wichtig, diesen die Möglichkeit zu geben, mit Flugzeugen von verhältnismäßig weitgehend voneinander abweichenden Eigenschaften vertraut zu werden.Aircraft control unit When training pilots, it is important to to give them the opportunity to fly relatively largely from one another with aircraft to become familiar with different properties.

Eine wichtige Größe für das Verhalten eines Flugzeuges ist die sogenannte Dämpfung, das sind die Einflüsse der Reaktionskräfte der das Flugzeug umströmenden Luft, die insbesondere bei Drehungen unsymmetrisch werden. In der Regel ist ein Flugzeug, dessen Eigendämpfung größer ist, leichter zu fliegen. Diese Dämpfung nimmt annähernd quadratisch mit der Fluggeschwindigkeit zu.An important parameter for the behavior of an aircraft is the so-called Damping, these are the influences of the reaction forces of the flow around the aircraft Air, which become asymmetrical, especially when rotated. Usually is a Aircraft with greater self-attenuation are easier to fly. This attenuation decreases approximately quadratically with the airspeed.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge bekannt, die Dämpfung zu erhöhen, so beispielsweise mit Hilfe eines Wendekreisels das Ruder in eine zusätzliche Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit zu stellen in dem Sinne, daß etwa proportional zu der Drehgeschwindigkeit dem Ruder eine zusätzliche Teilverstellung in einem der Drehrichtung entgegengesetzten Sinne gegeben wird.Various proposals are already known to increase the damping, for example, with the help of a rate gyro, the rudder becomes an additional dependency of the speed of rotation in the sense that roughly proportional to the Speed of rotation of the rudder an additional partial adjustment in one of the direction of rotation opposite sense is given.

Um die Ausbildung von Flugschülern mannigfaltiger zu gestalten, wird nach der Erfindung dem Ausbildungsgerät eine zusätzliche Einrichtung gegeben, durch die es ermöglicht wird, die Dämpfungsverhältnisse willkürlich auch während des Fluges zu verändern, so daß jeweils durch eine andere willkürliche Einstellung dieser Werte solche Verhältnisse geschaffen werden, als ob mit einem in seinen Flugeigenschaften wesentlich abweichenden Flugzeug geflogen würde. Eine derartige Einrichtung arbeitet mit besonderem Vorteil auf Stellmotoren, die in dem Steuerkreis der Ruder liegen. Mit besonderem Vorteil wird hierzu ein Potentiometer verwendet, mit dessen Hilfe der Koeffizient, der dem Verhältnis zwischen Meßwert und Stellwert entspricht, auf andere Werte eingestellt werden kann. Eine andere Lösung besteht darin, einen Schalter vorzusehen, mit dem es möglich ist, die Polarität des Einflußkreises umzuschalten.In order to make the training of flight students more diverse, according to the invention the training device given an additional device by which makes it possible to adjust the damping ratios arbitrarily even during flight to change so that each by a different arbitrary setting of these values Such relationships are created as if with one in its flight characteristics significantly different aircraft would be flown. Such a device works with particular advantage on servomotors that are in the control circuit of the rudder. A potentiometer is used with particular advantage for this purpose, with the help of which the coefficient corresponding to the relationship between the measured value and the manipulated variable other values can be set. Another solution is to use a switch provide with which it is possible to switch the polarity of the influence circle.

Verschiedene Dämpfungen können beispielsweise in der Weise wirksam gemacht werden, daß der Kursregler für Bewegungen um die Hochachse andere Koeffizienten erhält. Unter Umständen kann es auch erwünscht sein, die Dämpfung hinsichtlich aller drei Achsen zu ändern, und zwar gegebenenfalls auch in einem voneinander abweichenden Ausmaß. Die Veränderung kann beispielsweise mit Hilfe eines Stufenschalters oder ähnlicher Bauelemente durchgeführt werden.Different attenuations can, for example, be effective in this way be made that the course controller for movements around the vertical axis different coefficients receives. Under certain circumstances it may also be desirable to reduce the attenuation with regard to all to change three axes, possibly also in a different one Extent. The change can, for example, with the help of a step switch or similar components are carried out.

Bei der Ausbildung ist es in der Regel zweckmäßig, zunächst mit einer Einstellung auf die höchsten Dämpfungswerte anzufangen, die dann im Zuge der Fortschritte hinsichtlich Erfahrung und Ausbildung absichtlich allmählich verkleinert werden können.When training, it is usually useful to start with a Start adjusting to the highest damping values, which then progress as you progress deliberately gradually downsizing in terms of experience and training can.

Besondere Vorteile bietet die Anwendung der Erfindung bei einfachen Schulflugzeugen, in denen dann die Flugbedingungen von beliebigen anderen modernen Mustern nachgeahmt werden könnten.The application of the invention offers particular advantages in the case of simple Training aircraft, in which then the flight conditions of any other modern Patterns could be mimicked.

Unter Umständen kann es aber auch zweckmäßig sein, entsprechende Einrichtungen in hochwertige modernde Flugzeuge einzubauen, um auf diese Weise die Möglichkeit zu erhalten, die Dämpfungsverhältnisse bei Änderung der äußeren Bedingungen willkürlich zu beeinflussen.Under certain circumstances, however, it can also be useful to have appropriate facilities to be built into high-quality modern aircraft, in order to make this possible to obtain the damping ratios arbitrarily when the external conditions change to influence.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung - lediglich auf eine Achse bezogen - ist in der Zeichnung dargestellt. In F i g. 1 ist hierbei mit 1 ein Ruder bezeichnet, das über ein Getriebe 3 mit einem Motor 2 gekuppelt ist. Mit 4 ist ein Wendekreisel bezeichnet. Hierbei ist die nach oben gerichtete Meßachse dieses Kreisels um 90° nach vorn geklappt zu denken. Es ist jedoch, um die übertragung auf die elektrischen Elemente anschaulicher zu machen, diese (um 90° versetzte) Darstellung gewählt. Der Kreisel ist hierbei mit Hilfe von Federn 5 gefesselt. Mit 6 und B. sind zwei Potentiometer bezeichnet, denen bewegliche Abgriffe 7 und 9 zugeordnet sind. Der Abgriff 7 ist hierbei mit der Stellung des Ruders 1 gekuppelt, der Abgriff 9 mit der Stellung des Kreisels. Die beiden Potentiometer sind in eine Brücke geschaltet, wobei die eine Diagonale der Brücke durch die beiden Abgriffe 7 und 9 gebildet wird, so daß die Brückenzweige durch die jeweils ober- bzw. unterhalb dieser Abgriffe liegenden Teilwiderstände der Potentiometer gebildet werden. Mit 10 ist eine Spannungsquelle bezeichnet, von der die Brückenzweige gespeist werden. 11 stellt einen Magnetverstärker dar, dessen Vormagnetisierung mit Hilfe eines verstellbaren hochohmigen Widerstandes 12 eingestellt werden kann und dessen Steuerwicklung an der Brückendiagonale angeschlossen ist, so daß entsprechend der an dieser jeweils liegenden Spannung der Motor 2 gesteuert wird, der dann das Ruder verstellt.An embodiment of such an arrangement - only on related to an axis - is shown in the drawing. In Fig. 1 is here with 1 denotes a rudder which is coupled to a motor 2 via a transmission 3. 4 with a rate gyro is designated. Here is the measuring axis pointing upwards think of this gyro folded forward by 90 °. It is, however, about the transfer to make the electrical elements clearer, these (offset by 90 °) Representation selected. The top is tied up with the aid of springs 5. With 6 and B. two potentiometers are designated to which movable taps 7 and 9 are assigned are. The tap 7 is coupled to the position of the rudder 1, the tap 9 with the position of the gyro. The two potentiometers are connected in a bridge, one diagonal of the bridge is formed by the two taps 7 and 9, so that the bridge branches through each of the above and below these taps lying partial resistances of the potentiometer are formed. With 10 is a voltage source referred to, from which the bridge branches are fed. 11 represents a magnetic amplifier represents, its premagnetization with the help of an adjustable high-ohmic resistor 12th can be adjusted and its control winding is connected to the bridge diagonal is, so that the motor 2 is controlled in accordance with the voltage applied to it who then adjusts the rudder.

Mit 13 ist eine Schalteinrichtung bezeichnet, die zwei voneinander isoliert, mechanisch miteinander verbundene bewegliche..Schaltarme 14 und 15 aufweist, die an die beiden` Pole der Spannungsquelle 10 angeschlossen sind. Die' Schältanne können durch mechanische Verstellung in Kontakt mit je einem Gegenkontakt von zwei Kontaktgruppen gebracht werden, von denen die eine aus den Kontakten 16 bis 20, die andere aus.. den Kontakten 21 bis 25 besteht. Die Kontakte 17 bis 20 sind an verschiedene Anzapfungen eines Widerstandes 26, die Kontakte 22 bis 25 an die Anzapfungen -eines Widerstandes 27 angeschlossen, -wobei das eine Ende des Widerstandes 26 an das untere Ende des Potentiometers 8, das eine Ende des Widerstandes 27 an das obere Ende dieses Poxentiometers angeschlossen ist: Die Kontakte 16 und -21 sind im Unterschied zu- den übrigen der zugehörigen Grüppe über je einen- Widerstand 28 bzw. 29 jeweils an das andere Ende des Potentiometers 8 angeschlossen. Dementsprechend wird bei der Verstellung der- Schaltarme von 1,6 auf 17 bzw. 21 auf 22 die Spannungsriehtung in dem Potentiometer -umgepolt. Die einzelnen Abgriffe an .den Widerständen 26 und 27 sind hierbei in verschiedenen Abständen, jedoch symmetrisch angeordnet.13 designates a switching device which has two movable switching arms 14 and 15 which are isolated from one another and mechanically connected to one another and which are connected to the two poles of the voltage source 10. The 'peeling can be brought into contact with a mating contact of two contact groups by mechanical adjustment, one of which consists of the contacts 16 to 20, the other of the contacts 21 to 25. The contacts 17 to 20 are connected to different taps of a resistor 26, the contacts 22 to 25 to the taps -a resistor 27, -which one end of the resistor 26 to the lower end of the potentiometer 8, one end of the resistor 27 to the upper end of this poxentiometer is connected: In contrast to the rest of the associated group, the contacts 16 and -21 are each connected to the other end of the potentiometer 8 via a resistor 28 and 29, respectively. Correspondingly, when adjusting the switching arms from 1.6 to 17 or 21 to 22, the polarity of the voltage direction in the potentiometer is reversed. The individual taps on .den resistors 26 and 27 are arranged at different distances, but symmetrically.

Durch =die Verstellung ":der Schalteinrichtung 13 werden den beiden Teilen des Potentiometers 8 jeweils gleich große Widerstände, jedoch vorzugsweise in Stufen mit abgestuften Wertere vorgeschaltet, wodurch -die Empfindlichkeit geändert wird, die Nullstellung der Brücke. jedoch erhalten bleibt. Die höchste Empfindlichkeit ist dann gegeben; wenn die Schaltarme 14 und 15 mit den Kontakten 20 bzw. 25 im Eingriff stehen. In diesem Fall ist die stärkste Dämpfung erreicht.By = the adjustment ": the switching device 13 are the two Parts of the potentiometer 8 each have equal resistances, but preferably upstream in steps with graduated values, which changes the sensitivity is, the zero position of the bridge. however remains. The highest sensitivity is then given; when the switching arms 14 and 15 with the contacts 20 and 25 in the Engagement stand. In this case, the greatest attenuation is achieved.

Mit 30 ist eine von dem Piloten (beispielsweis dem Flugschüler) zu betätigende Einrichtung für die Verstellung des Ruders bezeichnet.At 30, one of the pilot (for example the student pilot) is closed actuating device for the adjustment of the rudder.

Je nachdem, welche Stellung für .die Schalteinrichtung 13 gewählt wird, ergibt sich eine andere Dämpfung. Es sind also dadurch die Voraussetzungen gegeben, als ob mit einem Flugzeug mit wesentlich abweichenden Flugeigenschaften geflogen würde.Depending on which position for .die switching device 13 is selected there is a different attenuation. So there are the prerequisites given as if with an aircraft with significantly different flight characteristics would be flown.

Für die anderen beiden Achsen werden analoge Systeme vorgesehen, wobei es jedoch unter Umständen zweckmäßig sein kann, die Anzapfungen hinsichtlich der verschiedenen Dämpfurig für die einzelnen Achsen voneinander abweichend zu wählen bzw. zusätzliche Einrichtungen vorzusehen, mit deren Hilfe die willkürliche Einstellung hinsichtlich der einzelnen Achsen in verschiedener Weise vorgenommen werden kann.Analog systems are provided for the other two axes, with However, under certain circumstances it may be useful to adjust the taps with regard to the to choose different damping values for the individual axes that differ from one another or to provide additional facilities with the help of which the arbitrary setting can be done in different ways with regard to the individual axes.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit ist in F i g. 2 dargestellt. Hierbei arbeitet der Kreisel auf ein System, das mit einer verstellbaren Düse 31 versehen ist, wobei das Übersetzungsverhältnis durch Verschiebung eines Koppelteiles 32 geändert werden kann, was mit Hilfe eines Gestänges 33 durchgeführt wird. Die aus der Düse 31 ausströmende Luft trifft auf ein pneumatisches System 34, dessen beide Einströmöffnungen 35 bzw.- 36 mit einem -Zylinder 37 zu verschiedenen- Seiten eines verschiebbaren Kolbens 38 verbunden sind. Der Kolben ist über ein Gestänge 39 mit dem Ruder 1 verbunden, außerdem aber auch noch unter Zwischenschaltung einer Feder 40 mit der verstellbaren Düse.Another possible embodiment is shown in FIG. 2 shown. Here, the gyro works on a system which is provided with an adjustable nozzle 31, whereby the transmission ratio can be changed by moving a coupling part 32, which is carried out with the aid of a linkage 33. The air flowing out of the nozzle 31 meets a pneumatic system 34, the two inflow openings 35 or 36 of which are connected to a cylinder 37 on different sides of a displaceable piston 38. The piston is connected to the rudder 1 via a linkage 39, but also with the interposition of a spring 40 with the adjustable nozzle.

Es wird also auch bei dieser Anordnung durch die Verschiebung des Gestänges 33 die Dämpfung geändert. Eine derartige Anordnung hat vor allem den Vorteil, daß der Regler nicht selbsthemmend ausgeführt ist, so daß der Bedienende durch die Mitwirkung der Dämpfungsregelung nicht behindert wird. Durch die Verschiebung des Koppelelementes 32 werden die Hebelarme für den Abgriff des Kreisels gegenläufig verstellt, wodurch die Einwirkung des Kreisels geändert werden kann. Es ist auch hier möglich, eine Umkehrung herbeizuführen, indem man das Koppelelement über den durch das Gelenk gebildeten Nullpunkt hinaus verschiebt.So it is also with this arrangement by the displacement of the Rod 33 changed the damping. Such an arrangement has the main advantage that the controller is not designed to be self-locking, so that the operator through the Participation of the damping control is not hindered. By shifting the Coupling element 32, the lever arms for tapping the gyroscope are rotating in opposite directions adjusted, whereby the action of the gyro can be changed. It is also possible here to bring about a reversal by placing the coupling element over the shifts the zero point formed by the joint.

Claims

Claims: 1. Control unit for aircraft, with a damping regulator to change the aerodynamic damping conditions, especially of training aircraft, marked by. an additional attenuator that can be adjusted arbitrarily and acts on the control rudder device of the aircraft.

2. Control unit after Claim 1, characterized in that the damping coefficient according to a predetermined Ratio, for example 0.7: 0.5: 0.3, can be changed.

3. Control unit according to claims 1 and 2, characterized in that the damping coefficient after regulating the damping values obtained from a turning circle and the others Measured values and the feedback value coming from the rudder is adjustable.

4. Control unit according to claims 1 to 3, characterized in that a rotating servomotor is coupled to the control linkage of the rudder in question via spur gears, so that an uninhibited translation is guaranteed by the control linkage.

5. Control device according to claims 1 to 4, characterized in that a linear servomotor is provided, the double-sided actuating piston of which is connected to the control linkage and can be operated via an open control. Considered publications: German Patent Nos. 651502, 672 295, 888 368, 1071485; French Patent Nos. 776 347, 1123 858, 1137 371, 1 149 155; British Patent Nos. 718 171, 775 503.