DE1802518B1 - Geschwindigkeitsregler fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsregler mungswiderstandes auftretende Verzögerung be-

für Flugzeuge, durch den in Abhängigkeit von einem wirkt, daß mit abklingender Regelabweichung noch-

Geschwindigkeitsmeßwert (ζ. B. Staudruck oder An- mais ein gegenüber dem endgültigen Wert erhöhter

stellwinkel) eine Geschwindigkeitsstellgröße zur Rege- Schub verlangt wird. Wenn der Regler während lung der Fluggeschwindigkeit gegenüber der um- 5 dieser Übergangszeit stillgesetzt wird (dieser Vorgang

gebenden Luft veränderbar ist. wird im folgenden Tottastung genannt), was durch

Bei einem solchen Geschwindigkeitsregler ist es Auftrennen des Regelkreises geschehen kann, oder wesentlich, mit einer möglichst geringen Schubunruhe aber durch Umschaltung des Reglers auf eine weniger zu arbeiten, also dafür zu sorgen, daß nicht die Trieb- empfindliche Betriebsweise, so wird nach Ausfahren werke einmal bei erhöhter Brennstoffzufuhr aufheulen io der Landeklappen und Erreichen eines stationären und kurz darauf bei gedrosselter Brennstoffzufuhr Zustandes der für die neue Landeklappenstellung ereine starke Schubverminderung eintritt. Eine solche forderliche Schub ohne größere Schubunruhe erreicht Schubunruhe der Triebwerke führt nämlich einmal zu und eingeregelt.

einem erhöhten Brennstoffverbrauch und starkem Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht Vershleiß der Triebwerke, zum anderen wird sie von 15 werden, daß die Kontakte eines als Wählschalter ausden Insassen des Flügzeugs als außerordentlich un- gebildeten Landeklappenschalters über Dioden mit angenehm empfunden. Der letztere Gesichtspunkt ist einer monostabilen Kippstufe verbunden sind, von gerade für Passagierflugzeuge von entscheidender Be- welcher ein mechanischer oder elektronischer Schaldeutung, ter zum Umschalten des Reglers steuerbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- 20 Es könnte nun vorkommen, daß während dieser

gründe, einen Geschwindigkeitsregler für Flugzeuge sogenannten Tottastzeit des Reglers ein bestimmter

zu schaffen, der einen möglichst gleichförmigen Schub Grenzwert der Regelabweichung überschritten wird,

bewirkt und die bei vorbekannten Reglern, insbeson- der zu einem gefährlichen Flugzustand führen könnte,

dere während des Landeanfluges auftretende Schub- ohne daß der Regler im korrigierenden Sinne einunruhe vermeidet. 25 greift. Das ist insbesondere beim Landeanflug von

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Bedeutung, wenn es darauf ankommt, daß eine beder Regler bei Einleitung von bestimmten, nur vor- stimmte Mindestgeschwindigkeit, bei welcher ein Abübergehenden Störungen der Fluggeschwindigkeits- reißen der Strömung noch sicher verhindert wird, regelung für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine nicht unterschritten wird. Aus Sicherheitsgründen ein Ansprechen auf die Störungen verhindernde oder 30 kann daher vorgesehen werden, daß die monostabile reduzierende Betriebsweise umschaltbar ist. Kippstufe über einen von dem Regelabweichungs-

Hierdurch wird verhindert, daß der Geschwindig- signal beaufschlagten Trigger in ihren normalen Zu-

keitsregler auf vorübergehende Störungen schon stand rückstellbar ist, wenn die Regelabweichung

durch Schuberhöhung anspricht, obwohl der erfor- einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. In derliche Schub im Endeffekt wieder auf im wesent- 35 einem solchen Fall wird dann der Regler vor Ab-

lichen den gleichen Wert einpendelt. lauf der Tottastzeit wieder eingeschaltet, so daß er

Insbesondere kann die Umschaltung des Reglers der Regelabweichung entgegenwirken kann,

bei Betätigung der Landeklappen erfolgen. Die Tottastung des Reglers kann in der Weise ge-

Durch die Betätigung der Landeklappen wird der schehen, daß der Eingang eines einen Stellmotor spei-Strömungswiderstand des Flugzeugs erhöht. Gleich- 40 senden Verstärkers bei der Einleitung der besagten

zeitig wird die erforderliche Fluggeschwindigkeit, die Störungen (Ausfahren der Landeklappen) kurz-

als Sollwert an dem Geschwindigkeitsregler eingestellt schließbar oder von dem Fehlersignal abschaltbar ist.

wird, herabgesetzt. Der benötigte Schub ist vor und Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme

nach dem Ausfahren der Landeklappen nicht allzu- auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert,

sehr verschieden: Das Flugzeug mit erhöhtem Strö- 45 F i g. 1 zeigt schematisch die für die Erfindung we-

mungswiderstand wird entsprechend langsamer be- sentlichen Teile des Geschwindigkeitsreglers;

wegt. Trotzdem bringt der Vorgang des Ausfahrens Fig. 2 veranschaulicht das Ausfahren der Lande-

der Landeklappen bei vorbekannten Geschwindig- klappen;

keitsreglern eine erhebliche Triebwerksunruhe mit F i g. 3 zeigt den Verlauf der Regelabweichung sich. Durch die Verminderung des Sollwerts des Ge- 50 beim Ausfahren der Landeklappen und einer entschwindigkeitsreglers, während gleichzeitig infolge der sprechenden Verstellung des Geschwindigkeitsregler-Trägheit des Flugzeugs dieses noch seine bisherige Sollwertes;

Fluggeschwindigkeit beibehält, wird z. B. die Brenn- F i g. 4 zeigt den Verlauf der Beschleunigung des

stoffzufuhr zu den Triebwerken stark gedrosselt. Flugzeugs (Verzögerung), wie sie von einem Längs-

Wenn dann die bremsende Wirkung der Lande- 55 beschleunigungsmesser gemessen wird; klappen in Verbindung mit der Drosselung der Brenn- F i g. 5 zeigt den Verlauf der Gashebelstellung <5 stoffzufuhr und der damit hervorgerufenen Vermin- in Abhängigkeit von der Zeit, wie sie sich ohne Bederung des Schubs wirksam wird, so tritt gewöhnlich nutzung der vorliegenden Erfindung ergeben würde, ein Unterschießen unter den neueingestellten Soll- Mit 10 in F i g. 1 ist ein Landeklappenschalter bewert ein, so daß nun ein erhöhter Schub von dem 60 zeichnet, der als Wählschalter ausgebildet ist und Geschwindigkeitsregler verlangt wird. Im Endzustand mit seinem beweglichen Kontaktarm 12 in fünf Stelpendelt dann der erforderliche Schub wieder im we- lungen entsprechend 0, 14, 25, 40 und 50° Landesentlichen auf den vorhergehenden Wert ein. Ein klappenstellung umschaltbar ist. Die feststehenden Überschießen tritt insbesondere dann ein, wenn auf Kontakte des Landeklappenschalters 10 führen bei 14 den Vortriebsregler zur Kompensation des Einflusses 65 zu den Landeklappenstellmotoren. Parallel dazu sind kurzzeitiger Böen noch ein Längsbeschleunigungs- sie über Dioden 16 gemeinsam auf den Eingang einer signal aufgeschaltet wird. Die durch die Herabsetzung monostabilen Kippstufe 18 geschaltet, die auf eine Kippdes Sollwertes und gleichzeitige Erhöhung des Strö- dauer von beispielsweise 7 Sekunden eingestellt ist.

Die Dioden verhindern, daß ein Stromkreis von einem der feststehenden Kontakte über die gemeinsame Verbindung am Eingang der Kippstufe 18 zu den anderen feststehenden Kontakten geschlossen ist. Von der Kippstufe 18 ist ein Schalter 20 steuerbar, durch welchen der Eingang eines Verstärkers 22 kurzschließbar ist. Statt dessen könnte von der Kippstufe 18, wie gestrichelt dargestellt ist, auch ein Schalter 24 geöffnet werden, der den Eingang des Verstärkers 22 abschaltet. Der von einem Fahrtmesser erhaltene Geschwindigkeitsistwert v_ist wird bei 26 mit einem Geschwindigkeitssollwert v_soU verglichen, und es wird ein Regelabweichungssignal Δ ν gebildet. Das Regelabweichungssignal geht über ein Filter 28 und gegebenenfalls über den Schalter 24 auf den Eingang des Verstärkers 22. Der Verstärker 22 steuert einen Motor 30, der eine Verstellung des Gashebels oder einer sonstigen Geschwindigkeitsstellgröße bewirkt.

Wenn die Istgeschwindigkeit v_ist von der Sollgeschwindigkeit v_sou abweicht, so tritt ein Regelabweichungssignal Δ ν auf, welches über Filter 28, Verstärker 22 und Motor 30 ein Gashebelverstellung bewirkt, die der Regelabweichung entgegenwirkt. Auf diese Weise erfolgt eine Fluggeschwindigkeitsregelung. Der Regler sucht die Istgeschwindigkeit auf der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit zu halten. Beim Ausfahren der Landeklappen durch Betätigung des Landeklappenschalters 10 wird gleichzeitig der Geschwindigkeitssollwert v_sol! entsprechend verstellt, um den Geschwindigkeitssollwert an die für die ausgefahrenen Landeklappen maßgebende Geschwindigkeit anzupassen.

Durch die mit dem Ausfahren der Landeklappen verbundene Erhöhung des Strömungswiderstandes und die gleichzeitige Veränderung des Geschwindigkeitssollwertes tritt eine erhebliche Schubunruhe ein, bevor der Regler wieder auf einen stationären Zustand einschwingt. In F i g. 2 ist dargestellt, wie die Landeklappen von einem Winkel von 0° auf einen Winkel von 14° ausgefahren werden. Beim Ausfahren der Landeklappen wird gleichzeitig der Geschwindigkeitssollwert verstellt. Da das Flugzeug infolge seiner Trägheit aber zunächst natürlich die ursprüngliche Geschwindigkeit besitzt, tritt eine Regelabweichung Δ ν auf, die nach der Kurve von F i g. 3 abklingt. Die Regelabweichung, die besagt, daß der Istwert gegenüber dem Sollwert zu groß ist, bewirkt normalerweise eine Verminderung der Bennstoffzufuhr zu den Triebwerken, wie sie durch die Kurve 32 in F i g. 5 dargestellt ist. Durch das Ausfahren der Landeklappen (F i g. 2) und durch die Verminderung des Schubs (32, F i g. 5) erfolgt eine Verzögerung des Flugzeugs, wie sie durch die Kurve 34 (F i g. 4) dargestellt ist, die die Beschleunigung χ als Funktion der Zeit zeigt. Gewöhnlich erfolgt dann ein Überschießen der Gashebelstellung nach der anderen Richtung, die durch Kurve 36 in F i g. 5 angedeutet ist. Das gilt vor allen Dingen dann, wenn auf den Geschwindigkeitsregler außer dem Regelabweichungssignal Δ ν auch noch ein Beschleunigungssignal χ auf- geschaltet ist. Bei abnehmender Regelabweichung Δ ν kann dann nämlich unter Umständen das Beschleunigungssignal, welches eine Verzögerung signalisiert, das Regelabweichungssignal überwiegen, so daß der Regler einen erhöhten Schub verlangt. Das führt zu der oberen Schwingung 36 der Gashebelstellung ö gemäß F i g. 5. Anschließend läuft — wie F i g. 5 zeigt — die Gashebelstellung δ wieder im wesentlichen in die Stellung ein, die vor dem Ausfahren der Landeklappen bei entsprechend höherer Fluggeschwindigkeit vorhanden war.

Die durch die Kurven 32 und. 36 in F i g. 5 repräsentierte Schubunruhe wird dadurch vermieden, daß beim Ausfahren der Landeklappen von einer Stellung zur nächsten der Geschwindigkeitsregler für eine vorgegebene Zeit von beispielsweise 7 Sekunden totgetastet oder auf eine andere Betriebsweise umgeschaltet ist, bei welcher er auf solche Störungen nicht reagiert. Das geschieht dadurch, daß beim Umschalten des Landeklappenschalters 10 über die Dioden 16 die monostabile Kippstufe 18 angestoßen wird, und zwar bei jedem einzelnen Umschaltvorgang. Hierdurch wird der Schalter 20 betätigt, der den Eingang des Verstärkers 22 an Masse legt. Damit bleibt der Motor 30 stehen, und der Gashebel behält seine bisherige Stellung zunächst bei. Nach Ablauf der Zeit von etwa 7 Sekunden hat sich ein neuer stationärer Zustand eingestellt. Wenn jetzt der Schalter 20 geöffnet wird, so läuft der Gashebel ruhig in seine neue Stellung ein, falls eine solche erforderlich sein sollte.

Statt den Schalter 20 zu schließen, kann die monostabile Kippstufe 18 auch den Schalter 24 öffnen.

Sollte während der Tottastzeit der monostabilen Kippstufe 18 ein kritischer Grenzwert der Regelabweichung A ν überschritten werden, so wird ein Trigger 38 angestoßen, der die monstabile Kippstufe 18 schon vor Ablauf der normalen Tottastzeit in ihren stabilen Zustand zurückstellt und damit den Regler wieder einschaltet. Der Regler kann dann einer solchen kritischen Regelabweichung durch Einwirkung auf den Gashebel entgegenwirken.

Die Erfindung ist vorstehend im Zusammenhang mit der Verstellung des Gashebels beschrieben. Der Regler kann natürlich auch jede andere geeignete Geschwindigkeitsstellgröße beeinflussen. Der Schalter 20 wird in der Praxis von einem Thyristor gebildet. Die Erfindung könnte außer bei der Verstellung der Landeklappen auch noch bei anderen willkürlich eingeleiteten Störungen sinnvoll angewandt werden, beispielsweise bei kurzzeitigem Ausstellen der Spoiler.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Geschwindigkeitsregler für Flugzeuge, durch den in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsmeßwert (ζ. Β. Staudruck oder Anstellwinkel) eine Geschwindigkeitsstellgröße zur Regelung der Fluggeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler bei Einleitung von bestimmten nur vorübergehenden Störungen der Fluggeschwindigkeitsregelung für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine ein Ansprechen auf die Störungen verhindernde oder reduzierende Betriebsweise umschaltbar ist.

2. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Reglers bei Betätigung der Landeklappen erfolgt.

3. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte eines als Wählschalter ausgebildeten Landeklappenschalters (10) über Dioden (16) mit einer monostabilen Kippstufe (18) verbunden sind, von welcher ein

mechanischer oder elektronischer Schalter (20 bzw. 28) zum Umschalten des Reglers steuerbar ist.

4. Geschwindigkeitsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe (38) über einen von dem Regelabweichungssignal (Av) beaufschlagten Trigger (38) in ihren normalen Zustand rückstellbar ist, wenn die Regelabweichung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

5. Geschwindigkeitsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang eines einen Stellmotor speisenden Verstärkers (22) bei der Einleitung der besagten Störungen kurzschließbar oder von dem Fehlersignal abschaltbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen