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Dokumentenidentifikation DE69605594T2 04.05.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0743581
Titel System zur Rückstellung der Pilotsteuerungen während der automatischen Führung
Anmelder The Boeing Co., Seattle, Wash., US
Erfinder Cartmell, Daniel H., Bellevue, Washington 98006, US;
Buus, Henning, Woodinville, Washington 98072, US;
Borgens, David B., Auburn, Washington 98092, US;
Duffy, Keith S., Woodinville, Washington 98072, US;
Gast, Mark E., Seabrook, Texas 77586, US;
Lochtie, David W., Bellevue, Washington 98004, US;
Huynh, Neal V., Bellevue, Washington 98006, US;
Piersbacher, Clifton A., Seattle, Washington 98115, US
Vertreter W. Kraus und Kollegen, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69605594
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 07.05.1996
EP-Aktenzeichen 962011326
EP-Offenlegungsdatum 20.11.1996
EP date of grant 15.12.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2000
IPC-Hauptklasse G05D 1/00

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung stellt ein System für die Simulation der normalen Bewegung der Flugdecksteuer- bzw. -regeleinrichtungen während des Autopilotenbetriebs eines Flugzeugs, das mit einem Fliegen-durch-Draht-Flugsteuer- bzw. -regelsystem ausgerüstet ist, zur Verfügung. Das System der Erfindung ist besonders geeignet für Fliegen-durch-Draht-Flugsteuer- bzw. -regelsysteme, die traditionelle Knüppel-, Rad- und Pedalflugdecksteuereinrichtungen enthalten.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Mehrzahl der Flugzeuge werden mechanische Flugsteuersysteme benutzt, welche direkte mechanische Verbindungen zum physischen Verbinden der Flugdecksteuereinrichtungen mit den Flugsteuerflächen durch Kraftsteuereinheiten enthalten. Im normalen Betrieb versieht diese Art von Flugsteuersystem den Piloten mit taktiler und visueller Information, was die Position der Flugsteuerflächen anbetrifft, durch die Ausrichtung der Flugdecksteuereinrichtungen. Weil die meisten Piloten mit der Benutzung derartiger mechanischer Steuersysteme vertraut sind, liefert das System dem Piloten auch ein gewisses Niveau von psycholischer Sicherheit, daß er korrekt operiert. Die taktile und visuelle Rückkopplung der Systemoperation wird selbst dann geliefert, wenn der Autopilot eingerückt ist. Speziell ist es so, daß das Autopilotensystem über eine Schnittstelle mit den Flugdecksteuereinrichtungen durch Stellantriebe verbunden ist, die parallel mit den mechanischen Verbindungen des Systems verbunden sind. Demgemäß treiben die Autopilotenstellantriebe die Flugsteuerflächen an; und der Knüppel, das Rad sowie die Pedale der Flugdecksteuereinrichtungen werden durch die mechanischen Verbindungen des Systems in Übereinstimmung mit den Flugsteuerflächen angetrieben. Ein Pilot, der sich in taktiler und visueller Verbindung mit den Steuereinrichtungen befindet, behält daher eine Kenntnis der Autopilotenaktivität und erhält eine Rückversicherung über angemessenes Verhalten oder wird alamiert, wenn das Verhalten des Autopiloten unangemessen erscheint.

Ein alternatives Flugsteuersystem enthält keine direkten mechanischen Verbindungen zwischen den Pilotensteuerungen und den Flugzeugsteuerflächen. Stattdessen werden in diesem System die Befehle des Piloten, die durch Flugdecksteuereinrichtungen eingegeben werden, in elektrische Signale umgewandelt, welche dann elektronisch verarbeitet werden, um Befehle für Steuer- bzw. Regeleinheiten zu erzeugen, die ihrerseits die Flugsteuerflächen angemessen ausrichten. In diesem System gibt es nichts zum Antreiben der Flugdecksteuereinrichtungen, wenn der Autopilot in Betrieb ist. Demgemäß erhält der Pilot in diesem elektronisch betriebenen Flugsteuer- bzw. -regelsystem, das auch als ein "Fliegen-durch-Draht"-Flugsteuer- bzw. -regelsystem bekannt ist, keine taktile oder visuelle Rückkopplung durch Knüppel-, Rad- und Pedalflugdecksteuereinrichtungen, die Informationen liefern, welche die Operation des Autopiloten betreffen. Stattdessen sind diese Flugdecksteuereinrichtungen stationär, während der Autopilot eingerückt ist. Ohne die durch Rückkopplung über die Flugdecksteuereinrichtungen gelieferte visuelle und taktile Information kann der Pilot keine Kenntnis der Autopilotenaktivität aufrechterhalten. Infolgedessen kann es sein, daß der Pilot keine Kenntnis von unangemessener Autopilotenaktivität erlangt und auch nicht von der Ausrichtung der Flugzeugsteuerflächen Kenntnis erhält. Diese Situationen sind generell inakzeptabel für Piloten.

In EP-A-0 573 106 ist ein Rückwärtsantriebssystem in einem Fliegen-durch-Draht-System offenbart, worin anstelle der Ver wendung von Kabeln ein Satz von Pilotsteuerwandlern enthalten ist, welche die Position der Steuereinrichtungen abfühlen und elektrische Signale erzeugen, die proportional der Position der Pilotensteuereinrichtungen sind. Die genannten Fliegendurch Draht-Systeme umfassen redundante Komponenten, so daß ein Pilot, wenn eine Komponente des Systems ausfällt, das Flugzeug noch sicher kontrollieren bzw. steuern kann.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit des vorstehend erwähnten Rückwärtsantriebssteuersystems zu verbessern und weiter die Kenntnis des Piloten in taktiler und visueller Verbindung mit Steuer- bzw. Regeleinrichtungen über die Position der Flugsteuer- bzw. -regeldienste, wenn das Flugzeug unter Autopilotensteuerung bzw. -regelung ist, zu verbessern. Derartige Genauigkeit wird speziell in dem Fall benötigt, in dem der Pilot die sofortige manuelle Steuerung des Flugzeugs wiedergewinnen muß. Wenn der Pilot die Wahl trifft, den Autopiloten auszurücken, sollte keine abrupte Einstellung zwischen der Position der Flugdecksteuereinrichtungen und der Flugdecksteuerflächen erfolgen, um diese in Entsprechung zu bringen, was potentielle Passagierunannehmlichkeiten und Alarm verursachen würde.

Es besteht ein Bedürfnis nach einem System, das einen Piloten in einem Fliegen-durch-Draht-Flugsteuersystem mit einer Kenntnis der Autopilotenaktivität versorgt, und zwar speziell nach einem solchen, das traditionelle Knüppel-, Rad- und Pedalflugdecksteuereinrichtungen verwendet. Das System sollte sicher, zuverlässig, kompatibel mit dem und leicht zu integrieren in das Fliegen-durch-Draht-Steuersystem sein. Wünschenswerterweise sollte das System die Möglichkeit von abrupten Änderungen in der Ausrichtung der Flugzeugflugsteuerflächen beim Ausrücken des Autopiloten verhindern.

Die obigen zugrundeliegenden Probleme werden gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 5 gelöst.

Die Erfindung stellt ein System zum Rückwärtsantreiben der Knüppel-, Rad- und Pedalflugdecksteuereinrichtungen eines Flugzeugs zur Verfügung, das mit einem Fliegen-durch-Draht- Flügsteuer- bzw. -regelsystem ausgerüstet ist, um einen Piloten mit einer Kenntnis der Autopilotenaktivität zu versorgen, wenn das System unter der Steuerung bzw. Regelung eines Autopiloten ist. Das System ist vom geschlossenschleifigen Rückkopplungstyp, wobei die Durchführung zwischen einem pimären Flugcomputer und einem Autopilotenflugleitcomputer des Flugzeugs verteilt ist.

Das System der Erfindung richtet die Flugdecksteuereinrichtungen eines Flugzeugs, das unter Autopilotensteuerung bzw. -regelung fliegt, so aus, daß sie der relativen Ausrichtung jener Flugsteuerflächen entspricht, welche die Flugdecksteuereinrichtungen üblicherweise steuern würden, wenn das Flugzeug unter Pilotensteuerung ist. Infolgedessen erlangt ein Pilot, der in taktiler und visueller Verbindung mit den Steuereinrichtungen ist, unmittelbar von der Position der Flugsteuerflächen Kenntnis, wenn das Flugzeug unter Autopilotensteuerung bzw. -regelung ist.

Das System der Erfindung kann leicht durch angemessene Pilotenaktion übersteuert werden. Demgemäß ist es so, daß das System der Erfindung in dem Fall, in welchem ein Pilot sofortige manuelle Kontrolle über das Flugzeug wiedergewinnen muß, ein praktisch sofortiges Übergehen der Kontrolle bzw. Steuerung auf den Piloten ermöglicht, wenn der primäre Flugcomputer abfühlt, daß irgendeine der Flugsteuereinrichtungen aus Ausrichtungen herausbewegt worden ist, die durch das erfindungsgemäße System eingestellt sind.

Gemäß der Erfindung beginnt der Rückwärtsantrieb der Flugdecksteuereinrichtungen mit einem Befehlssignal von dem Autopilotenflugleitcomputer an einen primären Flugcomputer, der Informationen über die Ausrichtung der Flugsteuerflächen unter Autopilotensteuerung liefert. Der primäre Flugcomputer sendet ein Befehlsaktivierungssignal und ein Positionsbefehlssignal für jede Flügdecksteuereinrichtung an eine Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung, die mit dem Autopilotenflugleitcomputer verbunden ist. Die Rückwärtsantriebssteuer bzw. -regeleinrichtung sendet ein Befehlssignal an den Rückwärtsantriebsstellantrieb, welcher mechanisch an eine Flugdecksteuereinrichtung angekoppelt ist, um Drehmoment zum Bewegen der Flugdecksteuereinrichtung anzuwenden. Der Rückwärtsantriebstellantrieb, der typischerweise eine elektromechanische Kupplung enthält, welche den Eingriff zwischen einem Antriebsmotor und einer Ausgangskurbel steuert, wendet ein Drehmoment durch mechanische Verbindungen auf die Flugdecksteuereinrichtung an, um die Steuereinrichtung in eine gewünschte Ausrichtung oder Position zu bewegen. Ein Positionswandler, der sich in mechanischer Verbindung mit der Flugdecksteuereinrichtung befindet, fühlt die Position der Flugdecksteuereinrichtung ab und sendet ein analoges elektrisches Signal zu einer Stellantriebssteuer- bzw. -regelelektronikeinheit, die das Signal in ein Digitalformat umwandelt und die digitalisierte Flugsteuereinrichtungspositionsinformation zurück zu dem primären Flugcomputer sendet. Der primäre Flugcomputer schickt die Information, welche die Position der Flugdecksteuereinrichtung betrifft, wie sie ihm durch die Stellantriebssteuer- bzw. -regelelektronikeinheit weitergegeben worden ist, an die Rückwärtsantriebssteüer- bzw. -regeleinrichtung. Die Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung stellt das Befehlssignal an den Rückwärtsantriebsstellantrieb kontinuierlich ein, basierend auf der Differenz zwischen dem Befehl und der gemessenen Position der Flugdecksteuereinrichtung, wie sie von dem primären Flugcomputer empfangen worden ist, und die Tachometer- bzw. Betragsrückkopplung von dem Rückwärtsantriebsstellantrieb, so daß dadurch das geschlossenschleifige Rückkopplungssteuer- bzw. -regelsystem der Erfindung vervollständigt ist.

Um das geschlossenschleifige Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regelsystem der Erfindung auszurücken, kann ein Pilot einen Befehl initiieren, der von dem Autopiloten zu dem primären Flugcomputer gesendet wird, welcher seinerseits das Rückwärtsantriebssystem ausrückt, daß es dadurch dem Piloten ermöglicht wird, die manuelle Operation des Flugzeugs wieder aufzunehmen. Der Pilot ist außerdem fähig, den Autopiloten und das Rückwärtsantriebssystem auszurücken, indem er die physische Kontrolle über irgendeine der Flugdecksteuereinrichtungen übernimmt und die Steuereinrichtung aus der durch das Rückwärtsantriebssystem diktierten Position wegbewegt. Der primäre Flugcomputer fühlt die Differenz zwischen einer erwarteten Position der Steuereinrichtung und der Position, in die der Pilot die Steuereinrichtung bewegt hat, ab. Wenn diese Differenz während einer gewissen Zeitdauer einen Schwellwert überschreitet, wird der Autopilot ausgerückt.

Das System der Erfindung stellt eine Lösung für eine signifikante Unzulänglichkeit in Fliegen-durch-Draht-Autopilotensystemen durch Vorsehen einer kontinuierlichen geschlossenschleifigen Rückkopplungssteuerung- bzw. -regelung von Stellantrieben, die die Flugdecksteuereinrichtungen bewegen, auf simulierten manuellen Betrieb zur Verfügung. Durch genaues Positionieren der Flugdecksteuereinrichtungen während des Autopilotenbetriebs ermöglicht das System einen glatten Übergang auf Pilotensteuerung beim Ausrücken des Autopiloten und vermeidet abrupte Übergänge, die auftreten könnten, wenn die Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen nicht in Entsprechung mit ihren jeweiligen Flugsteuerflächen wären.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden leichter erkennbar, wenn dieselbe besser durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichungen genommen wird, verstanden wird, worin:

Fig. 1 schematisch mechanische Aspekte einer Knüppelrückwärtsantriebsinstallation gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 schematisch mechanische Aspekte einer Radrückwärtsantriebsinstallation gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3 schematisch mechanische Aspekte einer Seitenruderpedalrückwärtsantriebsinstallation gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Blockschaltbild ist, das Details einer Ausführungsform des geschlossenschleifigen Rückkopplungssteuer- bzw. -regelsystems der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Blockschaltbild ist, das Einzelheiten einer Ausführungsform eines Knüppelrückwärtsantriebübersteuerungsmerkmals der Erfindung zeigt.; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild ist, das Details einer Ausführungsform eines Rad- oder Pedalrückwärtsantriebübersteuerungsmerkmals der Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Das Rückwärtsantriebssystem der Erfindung steuert bzw. regelt und bewegt die Knüppel-, Rad- und Pedalflugdecksteuereinrichtungen eines ein Fliegen-durch-Draht-Flugsteuer- bzw. -regelsystem benutzenden Flugzeugs, wenn das Flugzeug unter der Steuerung bzw. Regelung eines Autopiloten ist. Die mechanischen Aspekte des Rückwärtsantriebssystems können besser unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen erkannt werden. Eine Ausführungsform des gesamten Rückkopplungssteuer- bzw. -regelsystems ist in Fig. 4 gezeigt.

Mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 ist zu sagen, daß jede eine linke L und rechte R Handsteuereinrichtung bezüglich eines Piloten oder Copiloten zeigt, die an (d. h. hinter) den Steuereinrichtungen sitzen. Um eine doppelte Erläuterung der Rückwärtsantriebskomponenten der Steuereinrichtungen zu vermeiden, konzentrieren sich die folgenden Beschreibungen auf die linken Steuereinrichtungen und folgen ihren numerischen Bezeichnungen. Jedoch mag sich die Beschreibung, wo es angemessen ist, auch auf entsprechende rechtsseitige Steuereinrichtung bei identischen, aber mit einem Strich versehenen numerischen Bezeichnungen beziehen. Die Bezeichnung "längs" bedeutet im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Flugzeugs, und die Bezeichnung "lateral" bedeutet im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse (d. h. innenbords und außenbords).

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform von mechanischen Aspekten der Erfindung, wie sie sich auf die Steuerung der Ausrichtung von Flugdecksteuerknüppeln bezieht, wenn sich das Flugzeug unter der Steuerung des Autopiloten befindet. Gewöhnlich hat das Flugzeug zwei vertikale Knüppel 40, die, wie gezeigt, nebeneinander auf dem Flugdeck angebracht sind, um das Nicken bzw. die Neigung des Flugzeugs zu steuern. Ein Rad 44 ist drehbar in der Nähe des oberen Endes 42 des Knüppels 40 angebracht, während das untere Ende 46 des Knüppels an der äußeren Oberfläche einer sich lateral erstreckenden zylindrischen Welle 48 befestigt ist, die bis zu einem beschränkten Grad um ihre Achse gedreht werden kann. Demgemäß bewegt sich, wenn sich die Welle 48 dreht, der Knüppel 40 in Abhängigkeit von der Dichtung der Wellendrehung bogenförmig nach rückwärts oder vorwärts.

Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein Rückwärtsantriebsstellantrieb 10 fest angebracht, um jede von der linken L und rechten R Knüppelsteuereinrichtungen anzutreiben. Die Stellantriebe sind, wie erläutert werden wird, so miteinander verbunden, daß nur ein Stellantrieb beide Knüppel antreiben könnte, wenn ein Stellantrieb ausfällt. Vorzugsweise sind die Stellantriebe außenbords und vorwärts von den Knüppeln angebracht. Vorzugsweise enthält jeder der Stellantriebe eine elektromechanische Kupplung, die den Eingriff zwischen einem Antriebsmotor und einem Kurbelarm 12 steuert. Wenn die Kupp lung in Eingriff ist, wird Antriebsmotordrehmoment angewandt, um das Ende des Kurbelarms bogenförmig zu bewegen. Der Stellantrieb 10 ist so angebracht, daß sich der Arm 12 in einer vertikalen Längsebene bewegt. Eine langgestreckte horizontale Stange 14 erstreckt sich längs nach hinten von einem Ende, das mechanisch an den Kurbelarm 12 angekoppelt ist, zu dem anderen Ende, das mechanisch an den Kurbelarm 16 angekoppelt ist, welcher fest auf einer drehbaren, lateralen, horizontalen Welle 20 angebracht ist. Die Welle 20, die drehbar an dem Flugzeuggestell angebracht ist, befindet sich hinter den Knüppeln und ist parallel zur Welle 48. Demgemäß wird eine Bewegung des Kurbelarms 12 über die Stange 14 und den Kurbelarm 16 in eine entgegengesetzte Drehbewegung der Welle 20 übersetzt. Ein Kurbelarm 18 ist fest an der Welle 20 angebracht und axial von dem Kurbelarm 16 beabstandet. Es sei auf die rechte Steuereinrichtung R hinsichtlich Einzelheiten Bezug genommen, die aufgrund der Zeichnungsausrichtung deutlicher gezeigt sind, wonach ein Ende einer sich längs erstreckenden horizontalen Stange 22' mechanisch an ein freies Ende des Kurbelarms 18' angekoppelt ist, und ein anderes Ende der Stange 22 ist mechanisch an einen Kurbelarm 24' angekoppelt, der fest an einer sich lateral erstreckenden horizontalen drehbaren Welle 25' angebracht ist. Die Welle 25' ist parallel zu der Welle 20 und vorwärts von dem Knüppel 40' drehbar an dem Flugzeuggestell angebracht. Demgemäß wird die Drehbewegung der Welle 20 über den Kurbelarm 18', die Stange 22' und den Kurbelarm 24' in eine entgegengesetzte Drehbewegung der Welle 25' übersetzt. Eine Fühl- und Zentriereinheit 32' ist fest an ein Außenbordende der Welle 22' angekoppelt und wendet ein Gegendrehmoment an, das der Drehung der Welle 25' von einer Null-Position aus, die mit der "Ruhe"-Position oder aufrechten Position des Knüppels übereinstimmt, welche oft als "Anschlag" bezeichnet wird, progressiv widersteht. Wie später erläutert werden wird, führt die Drehung der Welle 25' zu einer Bewegung des Knüppels. An der drehbaren Welle 25' ist ein Ende eines zweiten Kurbelarms 26' fest angebracht, das von dem Kurbelarm 24' beabstandet und in fester Beziehung zu dem Kurbelarm 24' ist. Eine sich längs erstreckende horizontale Stange 28' ist mit einem Ende mechanisch an das andere Ende des Kurbelarms 26' angekoppelt und das andere Ende ist an ein Ende des Kurbelarms 47' angekoppelt, der fest an der Welle 48' angebracht ist, auf welcher der Knüppel 40' montiert ist. Die Drehung der Welle 25' wird über den Kurbelarm 26', die Stange 28' und den Kurbelarm 47' in eine entgegengesetzte Drehbewegung der zylindrischen Welle 48' übersetzt. Diese Bewegung der. Welle 48' bewegt den darauf angebrachten Knüppel 40' in Abhängigkeit von der Richtung der Drehung der Welle rückwärts oder vorwärts relativ zu einem sitzenden Piloten.

In einem weiteren, nachstehend beschriebenen wichtigen Aspekt der Erfindung, die eine Rückkopplungssteuerung bzw. -regelung vorsieht, mißt ein Positionswandler 30', wie ein linear veränderbarer Differenzialtransformator oder ein in der Drehung veränderbarer Differenzialtransformator, die Bewegung des Knüppels 40'. In der gezeigten Ausführungsform ist der Positionswandler fest in der Nähe der Welle 25' angebracht, obwohl der Transformator auch irgendwo anders lokalisiert sein kann, solange er fähig ist, die Funktion des Abfühlens der Bewegung des Knüppels zu erfüllen. Demgemäß fühlt der Transformator, wie gezeigt, die Bewegung der Welle 25' ab, welche dazu benutzt wird, die Bewegung der Steuereinrichtung 40' zu berechnen bzw. aufzunehmen.

Die Erfindung stellt auch Systeme zum Rückwärtsantreiben der Flugdeckradsteuereinrichtungen zur Verfügungen. Im wesentlichen bewirken die Rückwärtsantriebsstellantriebe eine beschränkte Drehbewegung von zwei parallelen vertikalen Wellen, die mechanisch durch zwei horizontale Kupplungsstangen gekoppelt sind, so daß die Rotation dieser Wellen über Seilscheiben und Kabel in eine entsprechende Raddrehung übersetzt wird. Eine Ausführungsform dieses Systems ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Ein Rückwärtsantriebsstellantrieb 50, der gleichartig jenem ist, welcher vorher beschrieben wurde, ist fest an dem Flugzeug unter und hinter dem Rad 44 angebracht. Der Stellantrieb hat einen Kurbelarm 51 und ist so ausgerichtet, daß eine Drehung der Stellantriebswelle bewirkt, daß sich der Arm bogenförmig in einer horizontalen Ebene bewegt. Das Ende des Kurbelarms 51 ist mechanisch an ein Ende einer sich innenbords erstreckenden horizontalen Stange 52 gekoppelt, deren anderes Ende an die Verbindung 54 angekoppelt ist, die fest an einer vertikalen drehbaren Welle 60 angebracht ist. Wenn sich der Kurbelarm 52 in Ansprechung auf angewandtes Drehmoment bewegt, bewegt sich die Verbindung 54 entsprechend, so daß sie eine beschränkte Drehbewegung der Welle 60 um ihre Achse bewirkt. Demgemäß dreht sich, wenn sich die Stange 52 nach innenbords bewegt, die Welle 60 im Gegenuhrzeigersinn, und umgekehrt. Die Bewegung der Welle 60 wird in einer zweiten, parallelen vertikalen drehbaren Welle 60' dupliziert, welche von der Welle 60 beabstandet und innenbords davon angeordnet ist, und zwar durch eine erste horizontale Kupplungsstange 56, die sich lateral zwischen den Wellen erstreckt, wobei ein Ende mechanisch an die Verbindung 54 angekoppelt ist, und das andere Ende mechanisch an die Verbindung 54' angekoppelt ist, welche fest an der Welle 60' angebracht ist und sich von der Welle 60' aus erstreckt. Demgemäß bewirkt eine Bewegung des Kurbelarms 52 des Stellantriebs 50; daß sich beide Wellen 60 und 60' drehen.

Ein zweites Gestänge 64, das axial von dem Gestänge 54 beabstandet ist und sich oberhalb des Gestänges 54 befindet ist gleichfalls fest an der drehbaren Welle 60 angebracht und ist auch mechanisch an ein Ende einer zweiten, sich lateral erstreckenden horizontalen Kupplungsstange 58 angekoppelt, die parallel zu der Stange 56 ist. Das andere Ende der zweiten Kupplungsstange 58 ist an einem Gestänge 64' angebracht, das fest an der drehbaren Welle 60' angebracht ist und sich nach auswärts von der drehbaren Welle 60' erstreckt. Die erste und zweite Kupplungsstange bewegen sich in Übereinstimmung, um im wesentlichen die gleiche Funktion zu erfüllen und sehen Redundanz vor.

Eine Seilscheibe 62 ist drehfest an der zylindrischen Welle 60 angebracht und bewegt führend ein endloses Kabel 66, das mit einer Seilscheibe 45 verbunden ist, die eine Radsteuereinrichtung 44 dreht. Das Kabel erstreckt sich um den Rand oder Umfangsrand der Seilscheibe 62 in einer Umfangsnut (nicht gezeigt) und erstreckt sind längs und horizontal vorwärts nach einem Ort unterhalb des Rads 44 zu. Das Kabel 66 wird durch zwei parallele Führungsseilscheiben 68 geführt, von denen jede um eine gemeinsame horizontale Achse drehbar ist, so daß das Kabel vertikal aufwärts nach dem Rad 44 zu gewendet wird. Das Kabel 66 wird um eine Umfangsnut (nicht gezeigt) in der Radseilscheibe 45 geführt, die sich unmittelbar hinter dem Rad 44 befindet. Die Radseilscheibe 45 ist mechanisch so an das Rad 44 angekoppelt, daß die Drehbewegung der Seilscheibe 45 um ihre Achse in eine entsprechende Bewegung des Rads 44 übersetzt wird. Demgemäß bewirkt eine Drehbewegung der Welle 60 im Uhrzeigersinn eine Drehung der rechtsseitigen Seilscheibe 68 im Gegenuhrzeigersinn und eine entsprechende Drehung der linken Seilscheibe 68 im Uhrzeigersinn. Dieses bewirkt seinerseits eine Drehung der Seilscheibe 45 und des Rads 44 im Gegenuhrzeigersinn.

Als Teil des Rückkopplungssteuersystems der Erfindung, wie später erläutert werden wird, ist jede der vertikalen Wellen 60 und 60' mit einem Positionswandler 70 und 70' versehen. Diese Transformatoren, welche lineare veränderbare Differenzialtransformatoren (gezeigt) oder drehbare variable Differenzialtransformatoren sein können, detektieren die Drehbewegung der Wellen 60 und 60', die in Beziehung zu der Drehbewegung der Räder 44 und 44' ist.

Eine Ausführungsform, die mechanische Aspekte des Rückwärtsantriebssystems gemäß der Erfindung zum Steuern der Bewegung der Pedalsteuereinrichtungen zeigt, ist in Fig. 3 gezeigt. Generell hat jede der L- und R-Pedalsteuereinrichtungen eine "L"-förmige Konfiguration mit vertikalen Pedalarmen 108, 110, wobei die Pedale 112, 114 an ihren oberen Enden den vertikalen Schenkel des "L" bilden; eine drehbare zylindrische Drehachse 107 an der Biegung des "L" ist fest an die unteren Enden der Pedalarme angekoppelt; und die sich horizontal längs erstreckenden Stangen 100 und 102, die den horizontalen Schenkel des "L" bilden, sind mit den Pedalarmen an der Biegung des "L" verbunden, so daß durch eine reziproke Bewegung der Stangen bewirkt wird, daß sich die Pedale durch Drehen der Pedalarme um die Drehachse bogenförmig nach rückwärts und vorwärts bewegen. Der vertikale Schenkel des "L" weist außerdem ein Paar vertikale Winkelhebelarme 119 auf (für jeden der beiden Sätze von Pedalsteuereinrichtungen L, R ist nur einer gezeigt), wobei jeder mit einem Ende mechanisch an ein Pedal angekoppelt ist und sich nach abwärts zur mechanischen Anbringung an einer drehbaren Winkelhebelwelle 118, nahe der zylindrischen Drehachse 107, erstreckt.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Stellantriebe 80 fest außenbords von und nahe den hinteren Enden der Pedalhebel lokalisiert. Spezieller hat ein Rückwärtsantriebsstellantrieb 80 der oben beschriebenen Art einen Kurbelarm 82, der sich bogenförmig in einer vertikalen, lateralen Ebene bewegt. Ein Ende des Kurbelarms ist mechanisch an ein Ende einer sich lateral erstreckenden horizontalen Stange 84 angekoppelt. Das andere Ende der Stange 84 ist mechanisch an den Kurbelarm 86 angekoppelt, der fest an einer drehbaren, sich längs erstreckenden, horizontalen Welle 90 angebracht ist. Die Welle 90 ist parallel zu und außenbords von den Steuerarmen 102 und 100 der Pedalsteuereinrichtung, und sie ist drehbar an dem Flugzeug angebracht. Demgemäß führt ein von dem Stellantrieb 80 angewandtes Drehmoment zu einer Bewegung des Kurbelarms 82, der Stange 84 und des Kurbelarms 86, durch welche eine entgegengesetzte Drehbewegung der Welle 90 bewirkt wird. Außerdem ist auf der Welle 90 ein zweiter Kurbelarm 92, beabstandet von dem Kurbelarm 86 angebracht, wobei ein Ende desselben mechanisch fest an die sich lateral erstreckende horizontale Stange 94 angekoppelt ist. Das andere Ende der Stange 94 ist mechanisch mit der Biegung einer "V"-förmigen Kupplung 95 verbunden, die sich an dem hinteren Ende 96 und 104 der sich längs erstreckenden horizontalen Stangen 100 und 102 befindet. Demgemäß wird eine Drehbewegung der Welle 90 im Uhrzeigersinn durch den Kurbelarm 92, die Stange 94 und die Kupplung 95 in eine Vorwärtsbewegung der horizontalen Stange 100 und eine entsprechende Rückwärtsbewegung des Hebels 102 übersetzt. Ebenso bewirkt eine Bewegung der Welle 90 im Gegenuhrzeigersinn eine Rückwärtsbewegung der Stange 100 und eine entsprechende Vorwärtsbewegung der Stange 102. Ein entgegengesetztes, vorderes Ende 98 der Stange 100 ist mechanisch in der Nähe eines unteres Endes des vertikalen Pedalarms 110 so angekoppelt, daß, wenn sich die Stange 100 hin- und herbewegt, sich der Pedalarm 110 um die Welle 107 dreht und sich bogenförmig rückwärts oder vorwärts bewegt. Das Pedal 112 ist an dem oberen Ende des Pedalarms 110 angebracht. Ebenso ist das vordere Ende der Stange 102 mechanisch nahe einem unteren Ende des Pedalarms 108 so angekoppelt, daß eine Hin- und Herbewegung der Stange 102 bewirkt, daß sich der Pedalarm um die Welle 107 dreht und dadurch bogenförmig rückwärts und vorwärts bewegt. Ein Pedal 114 ist an dem oberen Ende des Pedalarms 102 angebracht.

Der Rückwärtsantriebstellantrieb 80 kann auch die rechte entsprechende Steuereinrichtung R in dem Fall antreiben, daß die Steuereinrichtung 80' nicht operativ ist. Dieses wird mit einer sich lateral erstreckenden Kupplungsstange 120 erreicht, welche die linken Pedalsteuereinrichtungen L an die rechten Pedalsteuereinrichtungen R ankoppelt. Die Kupplungsstange 120 erstreckt sich zwischen den Steuereinrichtungen so, daß ein Ende der Stange fest an der Kupplung 95 angebracht ist, und das andere Ende fest an einer ebensolchen Kupplung 95' der rechten Pedalsteuereinrichtungen R angebracht ist. Demgemäß sieht dieses System, wie für die anderen Systeme oben beschrieben wurde, auch Redundanz vor. Ein Positionswandler 91, der als linearer veränderbarer Differenzialtransformator (LVDT) gezeigt ist, ist auf der Welle 90 angebracht, so daß die Bewegung der Welle 90, die, wie oben erläutert, in eine Bewegung der Pedale übersetzt wird, gemessen werden kann, und zwar für die Benutzung beim Bestimmen der Pedalposition in dem Rückkopplungssteuersystem der Erfindung.

Die Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Rückkopplungssteuerschleife des Flugdecksteuereinrichtungsrückwärtsantriebssystems der Erfindung. Einleitend sei, wie vorher erläutert, gesagt, daß das System der Erfindung eingerückt ist, wenn ein Flugzeug, in dem ein Fliegen-durch-Draht- Flugsteuer- bzw. -regelsystem verwendet wird, unter Autopilotenbefehl operiert. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist in den gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Autopilot ein Untersystem eines Autopilotenflugleitcomputers, der in dem Computerblock 200 gezeigt ist. Um das Rückwärtsantriebssteuersystem der Erfindung einzurücken, wird ein Befehl von dem Autopiloten zu den primären Flugcomputern (PFCs) geschickt, die im Block 220 gezeigt sind. Die PFCs richten einen anfänglichen Einrückbefehl (vom Block 220 aus) an eine Rückwärtsantriebssteuereinrichtung im Block 200, welche in dem Autopilotenflugleitcomputer 200 in Fig. 4 eingebaut ist. Wenn sie durch den Einrückbefehl freigegeben ist, richtet die Rückwärtsantriebssteuereinrichtung Befehlssignale an jeden der Rückwärtsantriebsstellantriebe der angemessenen Flugdecksteuereinrichtungen, wie sie in den Blöcken 240 (Knüppel), Block 242 (Rad) und Block 244 (Pedale) in Fig. 4 angegeben sind. In Ansprechung auf das Befehlssignal von der Rückwärtsantriebssteuereinrichtung rücken die Stellantriebe von jedem System eine elektromechanische Kupplung ein, welche die Stellantriebs-Antiebsmotoren mit den Ausgangskurbelarmen zur Anwendung von Drehmoment verbindet, die ihre entsprechende Flugdecksteuereinrichtung positionieren, wie in den Blöcken 250 (Knüppel), 252 (Rad) und 254 (Pedale) angegeben ist. Wie in Bezug auf die Fig. 1-3 beschrieben wurde, fühlen Positionswandler die Bewegung und die Position der Flugdecksteuereinrichtungen ab. In gewissen Fällen können die Positions wandler lineare veränderbare Differenzialtransformatoren (LVDT) sein, wie in den Blöcken 260 (Knüppel), 262 (Rad) und 264 (Pedale) angegeben ist, aber es können auch andere Einrichtungen verwendet werden, wie oben erläutert wurde. Wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, liefert ein Positionswandler, wie ein LVDT, ein elektrisches Analogsignal, das die Bewegung (Position) relativ zu einer Bezugsposition angibt. Da die an Bord des Flugzeugs befindlichen Computer Digitaleinrichtungen sind, wird das LVDT-Signal durch eine Stellantriebssteuerelektronikeinheit 270 in ein Digitalsignal umgewandelt. Die für die Flugdecksteuereinrichtungsposition repräsentative digitalisierte Information wird dann von dem Block 70 zurück zu den primären Flugcomputern im Block 220 übertragen. Ein Positionsrückkopplungssignal wird zu der Rückwärtsantriebssteuereinrichtung im Block 200 gesandt. Die Rückwärtsantriebssteuereinrichtung benutzt diese Information, um das Rückwärtsantriebsstellantriebsbefehlssignal kontinuierlich einzustellen. Demgemäß wird ein Fehler oder eine Differenz zwischen der befohlenen Position und der aktuellen Position, wie sie durch den LVDT bestimmt worden ist, bestimmt, und das Drehmomentbefehlssignal wird hinsichtlich des Fehlers ein- bzw. nachgestellt. Zusätzlich zu der durch die PFCs gelieferten Positionsrückkopplung benutzt die Rückwärtsantriebssteuereinrichtung außerdem eine Betragsrückkopplung bzw. Tachometerrückkopplung direkt von Tachometern, die in die Rückwärtsantriebsstellantriebe eingebaut sind, um die Steuerleistungsfähigkeit und Stabilität zu erhöhen. Ein Drehmomentbefehlssignal wird zu dem geeigneten Rückwärtsantriebsstellantrieb der Blöcke 240, 242 und 244 übertragen. Wie vorher, wird ein Drehmoment auf die Flugdecksteuereinrichtungen der Blöcke 250, 252 und 254 angewandt, und die Position dieser Steuereinrichtungen wird durch die Positionswandler der Blöcke 260, 262 und 264 bestimmt. Die Signale von den Positionswandlern werden im Block 270 digitalisiert und zu dem primären Flugcomputer des Blocks 220 weitergegeben. Dieses geschlossenschleifige Rückkopplungssteuer- bzw. -regelsystem arbeitet praktisch kontinuierlich mit einer Zykluszeit von weniger als 10 Millisekunden, um das Fehlersignal zu Null zu machen und dadurch die Flugdecksteuereinrichtungen-in Positionen anzutreiben, die für die Position indikativ sind, welche von den entsprechenden Flugsteuerflächen eingenommen wird.

Das Rückwärtsantriebssystem der Erfindung enthält außerdem ein Autopilotenabschalt- oder -übersteuerungsmerkmal, um es dem Piloten zu ermöglichen, die Kontrolle bzw. Steuerung von dem Autopiloten zu übernehmen, indem er die physische Kontrolle bzw. Steuerung der Flugdecksteuereinrichtungen übernimmt, wie durch Bewegen der Steuereinrichtung aus einer durch das Rückwärtsantriebssystem diktierten Position. Das Autopilotenausrücksystem der Erfindung ist unempfindlich gegen Veränderungen in den Systemcharakteristika, sowie robust, und zwar in dem Sinn, daß es nicht auf widrige Flugbedingungen und Störungen anspricht, und tolerant ist gegen "normale-Hände-darauf-Kräfte" die auf die Steuereinrichtungen angewandt werden mögen, wenn ein Pilot in Kontakt mit diesen Steuereinrichtungen ist, während der Autopilot eingerückt ist. Nichtsdestoweniger ist das System nicht so unempfindlich gegen Störungen und Toleranzen, daß große Eingangsgrößen erforderlich für die Detektion eines Übersteuerungszustands sind. Vorzugsweise werden, wenn eine Übersteuerung in einer Flugdecksteuereinrichtung abgefühlt wird, alle weiteren Flugdecksteuereinrichtungs-Autopilotoperationen auch ausgerückt.

Das Autopilotabschaltmerkmal der Erfindung sagt das Ansprechen einer Flugdecksteuereinrichtung in Ansprechung auf Autopilotenbefehle voraus und deklariert einen Autopilotenübersteuerungszustand, wenn ein Fehler zwischen der aktuellen Position der Steuereinrichtung und der vorausgesagten Position um einen vorbestimmten Betrag differiert. Wenn die Differenz diesen Betrag überschreitet, erkennt das System, daß die Steuereinrichtung durch den Piloten absichtlich aus ihrer Position verlagert worden ist und rückt den Autopiloten aus.

In einer Ausführungsform des Autopilotenübersteuerungsmerkmals, die speziell auf die Knüppelsteuereinrichtung gerichtet ist, ist in Fig. 5 gezeigt. In der Anordnung der Fig. 5 ist das Autopilotenbefehlssignal (vom Block 200 der Fig. 4 her) an den Rückwärtsantriebsbefehlserzeugungsblock 510 angekoppelt. Das Autopilotennickbefehlssignal wird durch einen Knüppelpositionsumwandlungsfaktor im Block 501 geteilt, um den Autopilotennickbefehl in eine äquivalente Knüppelposition umzuwandeln, die in Einheiten des Knüppelpositionssensors ausgedrückt ist, wie etwa Zoll der Bewegung für einen linearen veränderbaren Differenzialtransformator. Das Signal wird dann an einen Begrenzer 512 angekoppelt, der verhindert; daß das Rückwärtsantriebsbefehlssignal und infolgedessen die vorausgesagte Knüppelposition die Positionsberechtigung der Knüppelrückwärtsantriebsstellantriebe (10 und 10' in Fig. 1) überschreitet. Die Begrenzung des äquivalenten Knüppelsensorsignals verhindert die Erzeugung eines Fehlers in der vorhergesagten Knüppelposition, welcher fälschlicherweise eine Pilotenübersteuerung anzeigen könnte. Die Grenzen für den Begrenzer 512 werden im Block 514 bestimmt, welcher Eingangssignale verarbeitet, die repäsentativ für den Auftreffdruck (bezogen auf die Flugzeuggeschwindigkeit) und den Autopilotengierachseneinrückstatus sind. Die Verwendung von Auftreffdrucksignalen erstellt einen Grenzplan, der die variable Fühlkraft simuliert, die ein Pilot in der normalen Operation des Knüppels erfährt, d. h., es wird eine höhere Kraft benötigt, um den Knüppel bei höheren Geschwindigkeiten zu bewegen, weniger Kraft bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Das Autopilotengierstatussignal gibt an, ob der Autopilot im Reiseflug- oder Autolandemodus operiert (die Erfindung ist gegenwärtig in einem Flugzeug verwirklicht, in dem die Autopilotengiersteuerung nur während der automatischen Landesequenz geltend gemacht wird). Es werden unterschiedliche Grenzen für im Reiseflug und das Autolanden eingestellt, weil die Knüppelrückwärtsantriebsdrehmomentniveaus während des Autolandens höher eingestellt sind, um ein unbeabsichtigtes Übersteuern des Autopiloten zu verhindern, d. h. sie erfor dem mehr Knüppelkraft für eine Intervention des Piloten. Dieses höhere Drehmomentniveau ermöglicht einen größeren Bewegungsbereich und demgemäß erhöhte Befehlsgrenzen verglichen mit Reiseflugoperation.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Fig. 5 ist zu sagen, daß das Knüppelrückwärtsantriebsbefehlssignal, das durch den Begrenzer 512 zugeführt wird, zu einem Aktivitätsfilter 513 geleitet wird. Das Aktivitätsfilter 513 filtert "Rauschen" aus einem Autopilotennickbefehl aus, so daß die Dynamiken des Knüppels enger jene eines Knüppels unter Pilotenkommando simulieren, d. h. Hochfrequenzbewegungen, wie Vibrationen des Knüppels, werden ausgefiltert. Zusätzlich zum Erzeugen eines Signals, welches dazu führt, daß die Knüppeldynamiken die Pilotensteuerung realistischer simulieren, reduziert das Aktivitätsfilter 513 die Signalbandbreite so, daß ein vorhergesagter Knüppel mit einem Vorhersagemodell niedriger Ordnung erzeugt werden kann. In dieser Hinsicht ist es so, daß das gefilterte Knüppelrückwärtsantriebsbefehlssignal, welches durch das Aktivitätsfilter 513 zugeführt wird, an den Knüppelpositionsvorhersager bzw. -prädiktor 520 angekoppelt ist.

Der Knüppelpositionsprädiktor 520 multipliziert zunächst das Knüppelrückwärtsantriebsbefehlssignal mit einem Verstärkungsfaktor der eine Funktion der Flugzeugeigengeschwindigkeit ist. Spezieller ist es in Fig. 5 so, daß ein Signal, welches für den Auftreffdruck repräsentativ ist, durch die Flugzeugluftsensoren geliefert und zu dem Block 528 übertragen wird. In dem Block 528 wird ein Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom Auftreffdruck oder irgendeiner anderen Indikation der Flugzeugeigengeschwindigkeit bestimmt. Dieser Verstärkungsfaktor, der entsprechend der Knüppelfühlkraft-Eigengeschwindigkeits-Beziehung des Flugzeugs tabellarisch zusammengestellt ist, wird dann zum Block 522 übertragen, wo er mit dem Knüppelrückwärtsantriebsbefehlssignal multipliziert wird. Das Signal vom Block 522 ist an eine Verzögerungseinheit 524 angekoppelt, welche die Hardware- und Softwareverzögerungen für die verschiedenen Elemente der Steuer- bzw. Regelschleife, umfassend die ACE (Stellantriebssteuerelektronik-)-, PFC (Flugleitcomputer-)-, AFDC (Autopilotflugleitcomputer-)-, und Übertragungsverzögerungen modelliert. Ein Erste-Ordnung-Verzögerungsfilter-Block 526, welcher zum Empfangen des von der Verzögerungseinheit 524 zugeführten Signals verbunden ist, modelliert die grundsätzlichen dynamischen Charakteristika der Steuer- bzw. Regelschleife.

Die im Block 520 vorhergesagte Knüppelposition wird dann zum Block 530 übertragen, der die Übersteuerungslogik des Autopilotenabschaltmerkmals der Erfindung enthält. Eine gummiereinheit 532 des Blocks 530 vergleicht die aktuelle Knüppelposition (Ausgangssignal des linearen veränderbaren Differenzialtransformators oder anderen Positionswandlers, der dem Knüppel zugeordnet ist) mit dem vorhergesagten Knüppelpositionssignal, das durch den Knüppelpositionsprädiktor 520 zugeführt wird. Demgemäß erzeugt die Summiereinheit 532 ein Differenzsignal, das gleich der Differenz zwischen dem aktuellen und dem vorhergesagten Wert der Knüppelposition ist. Dieses Differenzsignal, das in Zoll-Ausdrücken der Knüppelpositionswandlerverlagerung vorliegt, wird an einen Multiplizierer 534 angekoppelt, der das Signal in g-Kräfte umwandelt. Dieses wird durch Vorsehen eines "g-pro-Zoll"-Umwandlungsfaktors an einen Begrenzer 536 bewerkstelligt, der den Umwandlungsfaktor an den Multiplizierer 534 liefert. Die Zoll-in-g-Kraft-Umwandlung wird so ausgeführt, daß der Positionsprädiktorfehler mit einem Schwellwert verglichen werden kann, der in g-Krafteinheiten definiert ist. Der Begrenzer 536 verhindert, daß der effektive Schwellwert, ausgedrückt in Zoll, unter die minimale Positionierungsgenauigkeit des Rückwärtsantriebssteuersystems bei Hochgeschwindigkeitsflugzuständen abfällt. Der g-pro-Zoll-Umwandlungsfaktor ändert sich mit der Fluggeschwindigkeit, da sich die zum Bewegen der Steuereinrichtung benötigte Kraft mit der Geschwindigkeit ändert, wie oben erläutert wurde.

Die veränderbare Schwellwertlogik 538 überwacht kontinuierlich das Vorhersagefehlersignal, das durch den Multiplizierer 534 geliefert wird, mit Bezug auf sowohl die Größe oder den Absolutwert des Positionsvorhersagefehlersignals als auch die Zeitdauer. Eine Übersteuerung wird deklariert, wenn der Absolutwert des Fehlers während einer Zeitdauer oberhalb eines Schwellwerts bleibt, die in umgekehrter Beziehung zu der Größe des Vorhersagefehlers ist. Demgemäß wird eine Übersteuerung für einen großen Fehler, der während einer kürzeren Zeitdauer als ein kleiner Fehler existiert, deklariert. Umgekehrt muß ein kleiner Fehler während einer längeren Zeitdauer vorhanden sein, bevor eine Übersteuerung deklariert wird. Wenn eine Übersteuerung einmal deklariert worden ist, rückt der Autopilot von der Steuerung aller Flugdecksteuereinrichtungen aus, und der Pilot nimmt wieder die manuelle Kontrolle bzw. Steuerung des Flugzeugs auf.

Das Autopilotausrückmerkmal für die Rad- und Fußpedalsteuereinrichtungen ist gleichartig jenem für den Knüppel, wie es oben beschrieben wurde. Jedoch sind die Rückwärtsantriebssysteme einfacher, und eine erläuternde Ausführungsform, die beiden gemeinsam ist, ist in Fig. 6 gezeigt. Im allgemeinen wird ein Positionsbefehl von dem Autopiloten zu einem primären Flugcomputer geschickt, der seinerseits ein Befehlssignal zum Positionieren der geeigneten Flugsteuerflächen überträgt. Über einen separaten Weg werden Rückwärtsantriebsbefehle für die geeignete Rad- oder Pedalbewegung erzeugt, wie oben erläutert und wie in Fig. 4 gezeigt ist. Generell erzeugt der primäre Flugcomputer auch ein Signal, das die Position der rückwärts angetriebenen Steuereinrichtungen bewertet bzw. berechnet. Die aktuellen Positionen des Rads oder Pedals werden von den Stellantriebssteuerelektronikeinheiten empfangen. Es wird ein Vergleich zwischen den berechneten und aktuellen Positionen dieser Steuereinrichtungen ausgeführt. Wenn die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert während einer vorbestimmten Zeitdauer übersteigt, dann wird der Autopilot ausgerückt und der Pilot nimmt das Kommando wieder auf.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird ein Befehlssignal vom Block 200, dem Autopilotenflugleitcomputer, zu den Flugsteuerflächen im Block 310 geschickt. Bevor das Befehlssignal den Block 310 erreicht, wird es jedoch im Block 300 des Blocks 220 gefiltert, um Signale zu entfernen, die zu einer Resonanz der Flugzeugflugsteuerflächen führen könnten. Der Block 300 begrenzt außerdem Signale zum Sicherstellen, daß Befehle keine vorbestimmten Begrenzungen überschreiten, die der Bewegung der Rückwärtsantriebsstellantriebe auferlegt Sind. Diese Begrenzungen basieren auf dem physischen Bewegungsbereich des Rückwärtsantriebsstellantriebs und des mechanischen Gestänges bzw. der mechanischen Verbindung der Flugdecksteuereinrichtung. Die Befehle dürfen nicht den physischen Bewegungsbereich überschreiten, da anderenfalls ein fehlerhafter Übersteuerungszustand auftreten kann. Die gefilterten Befehlssignale werden vom Block 300 zum Block 320 übertragen, der ein Aktivitätsfilter aufweist. Dieses Aktivitätsfilter entfernt Hochfrequenzsignale, um eine Vibration oder ein "Klappern bzw. Rattern" der Flugdecksteuereinrichtungen zu verhindern. Der Block 340 aus 220 berechnet die Position der Rückwärtsantriebssteuereinrichtungen. Diese wird mit den aktuellen Positionssteuereinrichtungseingangssignal vom Block 27% den Stellantriebssteuerelektronikeinheiten, im Block 345 verglichen. Wenn die Differenz zwischen der berechneten Rückwärtsantriebsposition der aktuellen Position eine vorbestimmte Toleranz überschreitet, wie im Block 250 bestimmt, wird ein Signal vom Block 220 zum Bock 200 geschickt, um den Autopiloten und das Rückwärtsantriebssystem auszurücken und um das Flugzeug zur manuellen Steuerung zurückzubringen.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden ist, ist es erkennbar, daß verschiedene Änderungen darin ausgeführt werden können, ohne den Bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Rückwärtsantriebssystem zum Positionieren von zwei oder mehr jeweiligen Flugdecksteuereinrichtungen (250, 252, 254) eines Flugzeugs, das ein primäres "Fliegen-durch-Draht"-Flugzeugsteuersystem hat, wenn das Flugzeug unter der Steuerung eines Autopiloten fliegt, wobei das Rückwärtsantriebssystem folgendes umfaßt:

- eine Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung zum Empfangen von Signalen und zum Umwandeln der empfangenen Signale in Signale für das Positionieren der Flugdecksteuereinrichtungen;

- zwei oder mehr Sätze, von denen jeder zwei oder mehr Rückwärtsantriebsstellantriebe (10, 10'; 50, 50'; 80, 80'; 240, 242, 244) umfaßt, wobei jeder Satz geeignet ist, jeweils zwei oder mehr der Knüppel, Räder und/oder Pedale des Flugzeugs zu betätigen und jeder Rückwärtsantriebsstellantrieb in elektrischer Verbindung mit der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regelungseinrichtung ist, und die Rückwärtsantriebsstellantriebe mechanisch mit den Flugdecksteuereinrichtungen zum Bewegen der Flugdecksteuereinrichtungen in Ansprechung auf die elektrische Verbindung von der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung gekoppelt sind;

- zwei oder mehr Sätze von Positionswandlern (30, 30'; 70, 70'; 91, 260, 262, 264), wobei jeder Satz zum Abfühlen jeweiliger Positionen der jeweiligen Knüppel, Räder und/oder Pedale geeignet ist und jeder Wandler in mechanischer Verbindung mit dem jeweiligen Rückwärtsantriebsstellantrieb zum Abfühlen der Bewegung der Flugdecksteuereinrichtung und zum Zuführen eines für die Bewegung repräsentativen elektrischen Analogsignals ist; und

- eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (270) in elektrischer Verbindung mit den Positionswandlern, wobei die elektrische Einheit die durch die Positionswandler zugeführten Signale empfängt und derartige Signale zum Senden von elektrischen Signalen zum einem primären Flugcomputer verarbeitet, wobei der primäre Flugcomputer (220) in Verbindung mit dem Autopilotenflugleitcomputer (200) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Positionswandler zugeführten Signale mittels der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinheit (270) digitalisiert und durch den primären Flugcomputer (220) empfangen werden, wobei der primäre Flugcomputer (220) in elektrischer Verbindung mit der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung zum Herstellen eines geschlossenschleifigen Rückwärtskopplungssteuer- bzw. -regelsystems ist, welches virtuell kontinuierlich arbeitet und worin ein Befehlssignal von dem Autopilotenflugleitcomputer zu dem primären Flugcomputer übertragen wird, wobei ein Befehlsansprechen bzw. eine Befehlsantwort von dem primären Flugcomputer zu der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung übertragen wird, wobei die abgefühlten Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen mit befohlenen Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen verglichen werden, um eine oder mehrere Differenzen zu bestimmen, und wobei eines oder mehrere Rückwärtskopplungssteuer- bzw. -regelsignale zu der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des jeweiligen Rückwärtsantriebsstellantriebs übertragen werden, wobei das Rückwärtskopplungssignal auf den Differenzen des Vergleichsschritts basiert.

2. Rückwärtsantriebssystem gemäß Anspruch 1, worin das geschlossenschleifige Rückwärtskopplungssteuer- bzw. -regelsystem mit einer Zykluszeit von weniger als 10 ms arbeitet.

3. Rückwärtsantriebssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, das mit Positionsvorhersagemitteln (520; 340; 345; 350) zum Vorhersagen des Ansprechens einer Flugdecksteuereinrichtung in An sprechung auf Autopilotenbefehle und zum Erklären eines Autopilotenübersteuerungszustands, wenn ein Fehler zwischen der aktuellen Position der Steuer- bzw. Regeleinrichtung und der vorhergesagten Position um einen vorbestimmten Betrag differiert, versehen ist.

4. Rückwärtsantriebssystem gemäß Anspruch 3, das mit einem Aktivitätsfilter (513) zum Ausfiltern von Hochfrequenzbewegungen, wie Vibrationen, versehen ist.

5. Verfahren zum Rückwärtsantrieb von zwei oder mehr Flugdecksteuereinrichtungen eines Flugzeugs, das unter der Steuerung bzw. Regelung eines Autopiloten operiert, wobei das Flugzeug ein primäres Fliege-durch-Draht-Flugzeugsteuer- bzw. -regelsystem hat, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

- Übertragen eines Befehlssignals von dem Autopiloten zu einem primären Flugcomputer;

- Übertragen eines Befehlsansprechens bzw. einer Befehlsantwort von dem primären Flugcomputer zu einer Rückwärtsantriebssteuer-bzw. -regeleinrichtung für zwei oder mehr Rückwärtsantriebsstellantriebe;

- Betätigen der Rückwärtsantriebsstellantriebe zum Positionieren von zwei oder mehr Flugdecksteuereinrichtungen, welche mechanisch an die jeweiligen Rückwärtsantriebsstellantriebe angekoppelt sind;

- Abfühlen der jeweiligen Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen mit jeweiligen Positionswandlern;

- Umwandeln der Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen;

- Umwandeln der Position der Flugdecksteuereinrichtungen, wie sie durch die Positionswandler abgefühlt werden, in ein digitales elektrisches Signal;

- Übertragen des umgewandelten elektrischen Signals zu dem primären Flugcomputer;

- Vergleichen der abgefühlten Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen mit befohlenen Positionen der Flugdecksteuereinrichtungen, um eine oder mehrere Differenzen zu bestimmen; und

- Übertragen von einem oder mehreren Rückwärtskopplungssteuer- bzw. -regelsignalen zu der Rückwärtsantriebssteuer- bzw. -regeleinrichtung für das Steuern bzw. Regeln des jeweiligen Rückwärtsantriebsstellantriebs, wobei das Rückkopplungssignal auf den Differenzen des Vergleichsschritts basiert.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, worin das Ansprechen einer jeweiligen Flugdecksteuereinrichtung in Ansprechung auf Autopilotenbefehle vorhergesagt wird und worin ein Autopilotübersteuerungszustand erklärt wird, wenn ein Fehler zwischen der aktuellen Position der Steuer- bzw. Regeleinrichtung und der vorhergesagten Position um einen vorbestimmten Betrag differiert.







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