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Stellmotor für die Betätigung der Ruderflächen von Flugzeugen Die
Erfindung betrifft einen Stellmotor für die Betätigung der Ruderflächen von Flugzeugen,
der wahlweise von einer Handsteuerung, einer automatischen Dämpfungseinrichtung
und einem Autopiloten gesteuert wird.
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Insbesondere bei Flugzeugsteuerungen ist es bekannt, für die Höhen-
oder Flugrichtungssteuerung eine Handsteuerung mit Kraftverstärkung vorzusehen.
Bei einer derartigen bekannten Steuerung ist eine nicht umkehrbare hydraulische
Anlage, die auf eine automatische Steuerung oder auf eine Handsteuerung ansprechen
kann, zur Einstellung der Steuerflächen eines Flugzeuges vorgesehen. Mit derartigen
bekannten Steuerungen können aber nicht alle Steuerungsbetriebsarten in beliebiger
und einfacher Weise durchgeführt werden.
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Beim Fliegen mit modernen Flugzeugen, die hohe Geschwindigkeiten,
beispielsweise Schallgeschwindigkeit und Überschallgeschwindigkeit, erreichen, treten
die folgenden Probleme auf: Die Kräfte, die zur Steuerung erforderlich sind, übersteigen
sehr häufig die Kräfte des Flugzeugführers, so daß dieser sehr schnell ermüden kann,
und deshalb ist es erforderlich, eine Kraftsteuerung vorzusehen, welche die vom
Flugzeugführer ausgeübten Steuerkräfte verstärkt. Weiterhin treten bei derartigen
Flugzeugen Stabilisierungsprobleme auf, und es ist zweckmäßig, eine Einrichtung
vorzusehen, welche automatisch Dämpfungssteuersignale erzeugt, die mit den manuellen
Steuerbewegungen gemischt werden, um eine stabilisierte manuelle Steuerung des Flugzeuges
zu ermöglichen. Bei derartigen Flugzeugen kann der Flugzeugführer auch durch andere
Arbeiten stark belastet sein, so daß ein Autopilot unbedingt erforderlich ist. Wenn
nun in dieser Steuerung ein Fehler auftritt, so muß dafür Sorge getragen werden,
daß der Flugzeugführer unmittelbar und ohne besondere Schaltvorgänge eine Steuerung
von Hand aus durchführen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Steuerung zu schaffen, welche sowohl als Handsteuerung, Handsteuerung mit Kraftverstärkung,
Handsteuerung mit Kraftverstärkung und automatischer Stabilisierung und als Autopilot
betreibbar ist. Weiterhin soll durch die Erfindung eine derartige Steuerung geschaffen
werden, die einfach ist, mit niedrigen Fertigungskosten hergestellt werden kann
und die gegen ein Versagen völlig gesichert ist.
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Erfindungsgemäß ist die Ruderfläche mit einem beweglichen Gehäuse
eines Stellgliedes verbunden, und an diesem Gehäuse ist eine Steuereinrichtung für
das Stellglied und ein zweistufiger Kraftverstärker befestigt, und ein beweglicher
Teil der Steuereinrichtung ist mit dem beweglichen Ausgangsglied des Kraftverstärkers
verbunden, und ein zweiter beweglicher Teil des Kraftverstärkers ist mit der Handsteuerung
verbunden, und der zweite bewegliche Teil und das bewegliche Ausgangsglied des Kraftverstärkers
sind durch eine lösbare Sperreinrichtung miteinander verriegelt, und das bewegliche
Ausgangsglied ist wahlweise von einem Autopiloten und/oder einer Dämpfungseinrichtung
steuerbar, und die Handsteuerung und der zweite bewegliche Teil des Kraftverstärkers
sind durch eine zweite lösbare Sperreinrichtung mit dem beweglichen Gehäuse des
Stellgliedes verriegelbar.
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Durch die Erfindung ist es möglich, gewisse Teile des Stellmotors
schnell und zwangläufig zu zentrieren, so daß im Handbetrieb mit Kraftsteuerung
eine Präzisionssteuerung in Abhängigkeit von der Stellung des Handsteuergliedes
gewährleistet ist und beim automatischen Betrieb die Stellung des Handsteuergliedes
genau die Lage der gesteuerten Ruderfläche wiedergibt. Weiterhin können alle im
vorstehenden aufgeführten Betriebsarten durchgeführt werden, wobei der übergang
von einer Betriebsart zur anderen schnell und sicher unter einer Verwendung von
Einrichtungen erreicht wird, die sich durch mechanische Einfachheit und höchste
Zuverlässigkeit im Betrieb auszeichnen. Eine volle Sicherheit gegen ein Versagen
wird
durch Einrichtungen gewährleistet, welche auf einen teilweisen Ausfall der Kraftversorgung
ansprechen, um die Betriebsweise der Steuerung auf Handbetrieb mit Kraftverstärkung
umzuschalten, und die auf einen vollständigen Ausfall der Kraftversorgung ansprechen,
um die Steuerung auf unmittelbaren Handbetrieb umzustellen.
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In vorteilhafter Weise ist eine Stellungsrückkopplungseinrichtung
vorgesehen, die eine Verschiebung zwischen dem beweglichen Ausgangsglied und dem
zweiten beweglichen Teil des Kraftverstärkers abtastet und an einen Verstärker ein
Rückkopplungssignal liefert.
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In vorteilhafter Weise kann ferner die Sperreinrichtung durch die
Handsteuerung übersteuerbar sein. Bei Handsteuerung sind mit Vorteil der zweite
bewegliche Teil und das Ausgangsglied des Kraftverstärkers verriegelbar, um die
Steuereinrichtung für das Stellglied unmittelbar durch die Handsteuerung zu betätigen,
oder sie sind entriegelbar, um den Handsteuerungssignalen automatische Steuersignale
zu überlagern.
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Die Sperreinrichtung für die beweglichen Teile des Kraftverstärkers
kann in vorteilhafter Weise mit einer Kraftquelle verbunden sein und in Tätigkeit
treten, sobald sie von der Kraftquelle getrennt ist. Bei einem Versagen der Kraftversorgung
des Systems wird die Sperreinrichtung verriegelt.
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Die Sperreinrichtung kann von der elektrischen Stromversorgung des
Steuersystems abhängen.
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Mit Vorteil kann die Sperreinrichtung einen hydraulisch betätigbaren,
federbeaufschlagten Sperrkolben aufweisen, durch den beim Versagen des hydraulischen
Druckes das Ausgangsglied verriegelt wird.
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Das Stellglied kann in vorteilhafter Weise hydraulisch betätigt werden,
und seine Steuereinrichtung kann einen Kolbenschieber besitzen, wobei das Kolbenschiebergehäuse
mit dem Gehäuse des Stellgliedes fest verbunden ist.
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Es kann vorteilhaft sein, daß die Sperreinrichtung sowohl von der
elektrischen Stromversorgung als auch von der hydraulischen Kraftversorgung des
Systems abhängig ist, so daß beim Versagen einer der beiden Energiequellen das Ausgangsglied
verriegelt wird.
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Das bewegliche Ausgangsglied des zweistufigen Kraftverstärkers kann
in vorteilhafter Weise einen Steuerkolben besitzen, der in einem axial verschiebbar,
im Kraftverstärkergehäuse angeordneten Teil verläuft, wobei das erste Glied des
Kraftverstärkers ; durch einen Steuerkolben gesteuert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Schemadarstellung des Stellmotors, F i g. 2
eine Schnittansicht des Kraftverstärkers des ; in F i g. 1 dargestellten Stellmotors,
F i g. 3 eine Schnittansicht, längs der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine Schnittansicht,
längs der Linie 4-4 der F i g. 2 und i F i g. 5 eine Schnittansicht, längs der Linie
5-5 der F i g. 2.
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In F i g. 1 ist die Ruderfläche 10 schematisch als Höhenruder eines
Flugzeuges dargestellt. Das Höhenruder 10 ist über ein Gestänge 12 mit dem Stell-
E motor 14 verbunden. Dieser Stellmotor 14 weist ein Stellglied 16 mit einem hydraulischen
Kolbensystem auf, dessen bewegliches Gehäuse 18 direkt mit dem Höhenrudergestänge
12 verbunden ist und dessen feststehender Kolben 20 z. B. über eine Konsole 22 an
einem festen Teil des Flugzeugrumpfes befestigt ist. Der Betrieb des Stellgliedes
16 zur Einstellung des Höhenruders 10 kann entweder von einer Handsteuerung 24 oder
von der Handsteuerung und mit automatischer Stabilisierung durch überlagerte Fluglagesteuersignale
von einer Dämpfungseinrichtung 26 oder auch von einem Autopiloten 28, der entweder
allein oder mit der Dämpfungseinrichtung 26 zusammenarbeitet, gesteuert werden.
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An den Enden aller Anschlüsse, die mit einer Druckquelle für eine
hydraulische Flüssigkeit verbunden sind, ist der Buchstabe »P« mit einem nach innen
weisenden Pfeil angebracht. In ähnlicher Weise sind die zu dem üblichen Sumpf führenden
Auslaßanschlüsse mit dem Buchstaben »S« zusammen mit einem nach außen weisenden
Pfeil bezeichnet.
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Das Stellglied 16 wird von einer Steuereinrichtung 30 gesteuert, die
einen mit drei Steuerflächen versehenen Kolbenschieber 32 aufweist, der in einem
am beweglichen Gehäuse 18 des Stellgliedes befestigten Gehäuse 34 angeordnet ist.
Der Kolbenschieber 32 ist im Gehäuse 34 verschiebbar gelagert, so daß je nach der
Stellung des Kolbenschiebers relativ zu der in der Zeichnung dargestellten mittleren
Null-Stellung Hydraulikflüssigkeit unter Druck aus dem Einlaßanschluß 36 zu einer
der Steuerleitungen 38 oder 40
gelangt, die zu gegenüberliegenden Seiten des
Kolbens 20 führen, während gleichzeitig die andere dieser Steuerleitungen mit einem
der Auslaßanschlüsse 37 verbunden wird. Die Betätigung der Steuerung 30
erfolgt
über ein Gestänge 41, das mit dem Ausgangsglied 44 eines zweistufigen Kraftverstärkers
42 gekoppelt ist. Der Kraftverstärker 42 ist mittels Bolzen 46 fest mit dem beweglichen
Gehäuse 18 des Stellgliedes 16 verbunden. Der innere Aufbau und der Betrieb des
Kraftverstärkers 42 geht am besten aus den F i g. 2 bis 5 hervor, auf welche im
folgenden Bezug genommen werden soll.
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Der in F i g. 2 dargestellte Kraftverstärker 42 ist als zweistufiger
hydraulischer Verstärker ausgebildet. Die zweite Stufe oder Ausgangsstufe des Kraftverstärkers
weist einen direkt mit dem Ausgangsglied 44 verbundenen Kolben 48 auf, der in axialer
Richtung gleitbar in einem beweglichen Teil 50 des Kraftverstärkers 42 gelagert
ist. Der Teil 50 ist seinerseits in axialer Richtung gleitbar im Kraftverstärkergehäuse
52 angeordnet. Der Betrieb erfolgt unter der Steuerung eines Steuerkolbens 54. Der
Steuerkolben 54 ist im Gehäuse 52 befestigt, und es wird mit der unter Druck stehenden
Hydraulikflüssigkeit über eine im Gehäuse gebildete Leitung 56 versorgt. Der Steuerkolben
54 kann von zwei entgegengesetzt wirkenden Elektromagneten 58 und 59 in entgegengesetzten
Richtungen bewegt werden. Die Elektromagneten 58 und 59 sind so angeschlossen, daß
sie durch die Steuersignale eines mit zwei Ausgängen versehenen Verstärkers 53 (F
i g. 1) differentiell erregt werden, wobei der Verstärker 53 von der Dämpfungseinrichtung
26, entweder allein oder zusammen mit dem Autopiloten 28, gesteuert wird. Die Elektromagneten
58 und 59 weisen nicht gezeigte Einrichtungen auf, um normalerweise den Steuerkolben
54 in der Mittelstellung zu halten.
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Die Speiseleitung 56 für den Steuerkolben 54 ist an eine Quelle für
unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit über einen Relaisschieber 61 angeschlossen,
der
von einem Elektromagneten 63 gesteuert wird, wie F i g. 3 zeigt. Der Schieber 61
läßt dann, wenn der Elektromagnet 63 erregt ist, Druckflüssigkeit aus einem Einlaßanschluß
65 in die Speiseleitung 56 eintreten, während dieser bei abgefallenem Elektromagneten
63 die Speiseleitung 56 mit einem Auslaßanschluß 67 verbindet. Die Betätigung des
Elektromagneten 63 geschieht unter der Steuerung eines handbetätigten Wählschalters
69 (F i g. 1).
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Eine Erregung des Elektromagneten 63 bewirkt, daß Druckflüssigkeit
über den Relaisschieber 61 und die Speiseleitung 56 zum Steuerkolben
54 gelangt. Je nach der Stellung des Steuerkolbens 54 in Abhängigkeit von
den jeweiligen Erregungszuständen der Elektromagneten 58 oder 59 blockiert der Steuerkolben
entweder die Speiseleitung 56, oder er verbindet diese mit der einen oder der anderen
von zwei Leitungen 70 u und 70 b, die zu entgegengesetzten
Seiten des Kolbens 48 führen, wobei die andere dieser beiden Leitungen gleichzeitig
über eine dritte Leitung 70c mit dem Sumpf in Verbindung steht. Die Bewegung des
Kolbens 48 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an seinen entgegengesetzten Seiten
ruft eine entsprechende Bewegung der Steuereinrichtung 30 und eine dementsprechende
Betätigung des Stellgliedes 16 in einer Richtung hervor, die von der Verschiebungsrichtung
des Steuerkolbens 54 unter der Wirkung der zugehörigen Elektromagneten 58 und 59
abhängt, so daß das Höhenruder 10 entsprechend den den Elektromagneten zugeführten
Eingangssignalen eingestellt wird.
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Die Achsen des Steuerkolbens 54 und der Elektromagneten 58 und 59
sind im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Stellgliedes 16 angeordnet.
Dies ist sehr wichtig, weil die Bewegung des Stellgliedes 16 auf das Gehäuse
52 des Kraftverstärkers 42 über die direkte mechanische Verbindung zwischen
dem Gehäuse und dem Stellglied übertragen wird.
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Wenn die Achsen des Steuerkolbens und seiner Magneten in der Richtung
dieser Bewegung lägen, würden vom Stellglied 16 hervorgerufene Beschleunigungen
des Gehäuses 52 des Kraftverstärkers auf die Eingangsstufe des Kraftverstärkers
42 rückgekoppelt werden, wodurch der Kraftverstärker 42 instabil würde, insbesondere
dann, wenn das Stellglied zur Einstellung einer trägen Last dient. Diese Schwierigkeit
wird auf einfache und wirksame Weise dadurch vermieden, daß die Achsen des Steuerkolbens
und der Elektromagneten im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Gehäuses 52
des Kraftverstärkers angeordnet werden.
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Es wird ein Stellungsrückkopplungssignal erzeugt, welches die Stellung
des Kolbens 48 relativ zum Teil 50 anzeigt. Dies kann durch ein Potentiometer oder
einen ähnlichen Wandler 71 geschehen, der beim dargestellten Beispiel am Teil
50 mittels eines gegabelten Kopplungsgliedes 73 angeordnet ist. Wenn der
Wandler 71, wie dargestellt, durch Drehung betätigt wird, kann die Betätigungsachse
75 mit dem Ausgangsglied 44 über eine Übersetzung verbunden sein, welche
eine translatorische Bewegung in eine Drehbewegung umwandelt. Die dargestellte übersetzung
weist einen Arm 77 auf, der an einem Ende der Wandlerachse 75 angebracht ist und
der an seinem anderen Ende geschlitzt ist und mit einem am Ausgangsglied 44 befestigten
Stift 79 in Eingriff gelangt. Wenn sich nun der Kolben 48 relativ zum Teil 50 bewegt,
so wird die Achse 75 des Wandlers 71 gedreht, und der Wandler erzeugt ein elektrisches
Rückkopplungssignal, welches die Stellung des Kolbens 48 im Innern des Teiles
50 anzeigt. Dieses Rückkopplungssignal wird dem Verstärker 53 zugeführt,
wo es mit den Eingangssignalen von der Dämpfungseinrichtung 26 und vom Autopiloten
28 subtraktiv kombiniert wird. Die so erzielte Stellungrückkopplung schließt die
innere Regelschleife, in welcher die beiden Stufen des Kraftverstärkers
42 sowie die Dämpfungseinrichtung oder der Autopilot oder beide zur Stabilisierung
liegen.
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Wie am besten in F i g. 1, 2 und 4 zu erkennen ist, weist die Handsteuerung
24 ein Gestänge 82 auf, das durch Verschraubung mit dem gegabelten Kopplungsglied
73 des Teils 50 verbunden ist, so daß eine Einstellverbindung zwischen
der Handsteuerung und der Ausgangsstufe des Kraftverstärkers geschaffen wird. Ferner
ist eine Sperreinrichtung 83 vorgesehen. Diese Sperreinrichtung 83 dient
dazu, die Handsteuerung und den Teil 50 in zentrierter Lage mit dem Kolben
48 und dem Ausgangsglied 44 zu verriegeln, wodurch die Ausgangsstufe
des Kraftverstärkers beim Handbetrieb mit Kraftverstärkung oder beim direkten Handbetrieb
außer Tätigkeit gesetzt wird.
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Die Sperreinrichtung 83 weist einen Sperrkolben 85 auf, der gleitbar
in einem Gehäuse 87 gelagert ist. Das Gehäuse ist am einen Ende des Teiles 50 befestigt,
und das Ausgangsglied 44 ist durch das Gehäuse hindurchgeführt. Der Sperrkolben
85 ist durch eine Feder 89 nach oben belastet, und wenn er von dieser Feder nach
oben gedrückt wird, greift der Kopfteil 93 derart in einen Schlitz
91 im Ausgangsglied 44 ein, daß das Ausgangsglied 44 relativ
zum Teil 50 zentriert und mit diesem verriegelt wird.
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Die miteinander zum Eingriff kommenden Flächen am Kopfteil 93 des
Kolbens und im Schlitz 91 sind vorzugsweise so geformt, daß sie, wie dargestellt,
sowohl gerade als auch abgeschrägte Abschnitte aufweisen. Wenn dann die Feder
89 den Sperrkolben 85
nach oben bewegt, kommen zunächst die abgeschrägten
Flächen am Kopfteil 93 mit den entsprechend abgeschrägten Flächen des Schlitzes
91 zum Eingriff, wodurch das Ausgangsglied 44 und der Kolben
48 relativ zum Teil 50 zentriert werden. Dann kommen die geraden Abschnitte
am Sperrkolben und am Schlitz miteinander zum Eingriff, um eine kraftschlüssige
Verriegelung herzustellen, welche große Kräfte ohne toten Gang übertragen kann.
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Der Sperrkolben 85 kann gegen die Wirkung der Feder 89 durch
einen hydraulischen Druck nach unten bewegt werden, welcher dem oberen Ende des
Kolbengehäuses 87 über eine Leitung 95 (s. F i g. 1 und 2) zugeführt wird. Diese
Leitung ist an die Speiseleitung 56 zwischen dem Steuerkolben 54 und dem Relaisschieber
61 angeschlossen. Wenn also der Relaisschieber 61 durch Erregung des Elektromagneten
63 betätigt wird und Druckflüssigkeit in die Speiseleitung 56 eintreten läßt, wird
die Druckflüssigkeit über die Leitung 55 auch auf die Sperreinrichtung 83 übertragen.
Dort preßt das Druckmittel den Kolben 85 nach unten außer Eingriff mit dem Ausgangsglied
44, so daß eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen ermöglicht wird.
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Beim Versagen des elektrischen Systems fällt der Elektromagnet 63
ab, wodurch die Zuführung von Druckmittel über den Relaisschieber 61 und die Leitung
95 zur Sperreinrichtung 83 unterbrochen wird. Das Fehlen des hydraulischen Druckes
an der Sperreinrichtung
83 entweder infolge eines Ausfalls des
elektrischen Systems oder infolge eines Ausfalls des hydraulischen Systems bewirkt
augenblicklich, daß die Sperreinrichtung den Kolben 48 der Ausgangsstufe relativ
zum Teil 50 zentriert und verriegelt. Einstellsignale von der Handsteuerung
24 werden dann kraftschlüssig direkt über die so verriegelte Ausgangsstufe des Kraftverstärkers
auf die Steuereinrichtung 30 des Stellgliedes 16 übertragen, so daß automatisch
auf Handbetrieb mit Kraftverstärkung übergegangen wird.
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Eine zweite Sperreinrichtung 97 (F i g. 3 und 4) dient dazu, den Teil
50 mit dem Gehäuse 52 des Kraftverstärkers beim vollautomatischen Betrieb zu koppeln.
Wie am besten aus F i g. 4 zu ersehen ist, ist die Sperreinrichtung 97 am Gehäuse
52 befestigt. Sie enthält ein Paar entgegengesetzt wirkende Kolben 99 und
101 mit Kolbenstangen 103, die mit entgegengesetzten Flächen einer
Nase 105 in Eingriff' gelangen, die entweder mit dem Teil 50 aus einem
Stück gefertigt oder an diesem befestigt ist. Eine hydraulische Druckflüssigkeit
wird beiden Kolben 99 und 101 in ihren jeweiligen Zylindern über eine Leitung 107
zugeführt, die je nach der Stellung eines von einem Elektromagneten 111 betätigten
Schiebers 109 entweder mit einem Einlaßanschluß 113 für die Druckflüssigkeit
oder mit einem Auslaßanschluß 115 verbunden wird.
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Die Sperreinrichtung 97 verbindet die Handsteuerung 24 und
den Teil 50 kraftschlüssig direkt mit dem Gehäuse 52 des Kraftverstärkers
und über das Gehäuse 18 und das Stellglied 16 mit dem Ruder 10. Dadurch wird eine
unbeabsichtigte Eingabe von Steuersignalen durch eine Bewegung der Handsteuerung
24 während des automatischen Betriebs verhindert, und es wird ferner erreicht, daß
die Handsteuerung genau allen Bewegungen des Ruders folgt, so daß der Pilot über
den Betrieb des Systems informiert bleibt.
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Wie bereits oben erwähnt, sind die Teile des Stellmotors so ausgeführt,
daß sie eine völlige Sicherung gegen ein Versagen bieten und eine augenblickliche
Aufnahme der Handsteuerung ermöglichen, unabhängig von der Betriebsweise, in der
zu diesem Zeitpunkt gearbeitet wird. Zu diesem Zweck sind die Flächen der Kolben
99 und 101 der Sperreinrichtung 97 so bemessen, daß der Pilot die Stellung der Handsteuerung
24 gegen die von den beiden Kolben ausgeübten Kräfte verändern kann. Wenn
dies erfolgt, wird das hinter einem der Kolben stehende Druckmittel verdrängt und
über die Speiseleitung 107 in die Druckmittelquelle gegen deren Druck zurückgepreßt.
Der Pilot ist daher in der Lage, die Handsteuerung mit Kraftverstärkung einfach
dadurch zu übernehmen, daß er einen Druck auf die Handsteuerung ausübt, welcher
größer als der Druck in der Sperreinrichtung 97 ist, um eine unmittelbare Kontrolle
über die Steuereinrichtung 30 des Kraftverstärkers zu erhalten.
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Bei allen Betriebsarten ist es erwünscht, beim Ausfall des hydraulischen
Drucksystems einen direkten Handbetrieb ohne Kraftverstärkung zu ermöglichen. Da
das Stellglied 16 direkt zwischen der Handsteuerung 24 und dem Steuerruder
10 liegt, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um zur Er- i zielung des
gewünschten Zwecks den Kraftverstärker hydraulisch zu entlasten. Hierzu ist ein
Nebenstrom-Kanal 117 zwischen den mit den entgegengesetzten Enden des Gehäuses 18
in Verbindung stehenden Speisekanälen 38 und 40 für das Druckmittel angebracht.
Die Strömung durch diesen Kanal 117 wird durch einen federbelasteten Kolben 119
gesteuert, der in einem Zylinder gleitet, dessen Wandungen den Kanal 117 in der
dargestellten Weise schneiden, wobei das eine Ende des Zylinders über einen Kanal
121 mit der Druckmittelquelle in Verbindung steht, welche die Steuereinrichtung
30 speist. Solange das Druckmittel an der Steuereinrichtung 30 zur Verfügung
steht, wird der Kolben 119 gegen die Kraft seiner Feder nach oben gedrückt, so daß
er den Kanal 117 absperrt. Beim Ausfall des hydraulischen Systems wird dagegen der
Kolben 119 von seiner Feder nach unten bewegt und öffnet den Kanal 117, so
daß ein freies Strömen der Hydraulikflüssigkeit zwischen den entgegengesetzten Enden
des Gehäuses 18 möglich wird. Wenn daher das hydraulische System ausfallen sollte,
wird eine direkt von der Handsteuerung hervorgerufene Bewegung des Steuerruders
10 nicht dadurch behindert, daß eine hydraulische Blockierung im Kraftverstärker
vorhanden ist.
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Der in F i g. 1 dargestellte handbetätigte Wählschalter 69 ist als
dreistufiger Schalter mit zwei Kontaktbänken ausgeführt. Die Kontakte sind so angeschlossen,
daß in der Stellung »1« oder »Handbetrieb« keiner der elektrischen Teile des Systems
erregt ist, so daß das System im Handbetrieb mit Kraftverstärkung arbeitet. Wenn
der Schalter in der Stellung »2« oder »stabilisierter Handbetrieb« steht, sind der
Elektromagnet 63, die Dämpfungseinrichtung 26 und der Verstärker 53 erregt, und
der Betrieb des Systems geht auf Handbetrieb mit Kraftverstärkung und automatischer
Dämpfung zur Stabilisierung der Einschwingvorgänge über. Wenn schließlich der Schalter
in der Stellung »3« oder »Autopilot« steht, sind die Dämpfungseinrichtung 26, der
Autopilot 28,
der Verstärker 53 und die Elektromagneten 63 und 111 erregt,
so daß ein vollautomatischer Betrieb unter dem Einfluß des Autopiloten 28 und der
Dämpfungseinrichtung 26 erhalten wird.
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Für den Handbetrieb mit Kraftverstärkung ohne Dämpfung wird der Wählschalter
69 in die Stellung »1« gebracht, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Elektromagneten
63 und 111 sind dann nicht erregt, und die von diesen gesteuerten Relaisschieber
sind dann so eingestellt, daß den beiden Sperreinrichtungen 83 und 97 kein Druckmittel
zugeführt wird. Die Sperreinrichtung 83 bewirkt daher eine Verriegelung des Kolbens
48 und des Teiles 50 der Ausgangsstufe des Kraftverstärkers, so daß diese außer
Tätigkeit gesetzt wird. Unter diesen Bedingungen wird jede Bewegung der Handsteuerung
24 direkt auf das Ausgangsglied 44 und auf die Steuereinrichtung 30 des Stellgliedes
16 übertragen. Der Kraftantrieb arbeitet dann unter direkter Steuerung der Handsteuerung.
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Durch die Verbindung zwischen dem Stellglied 16 und dem Gehäuse 34
der Steuereinrichtung 30 wird die Gefahr einer übersteuerung durch den Piloten herabgesetzt.
Da das Gehäuse 34 der Steuereinrichtung 30 fest mit dem beweglichen Gehäuse
18 verbunden ist, und im Handbetrieb der Kolbenschieber 32 fest mit der Handsteuerung
24 verbunden ist, wird jede Bewegung des Kraftantriebs rückwirkend auf die Steuereinrichtung
30 übertragen. Dadurch wird bei jeder Bewegung des Kraftantriebs eine entsprechende
Änderung der Stellung des Kolbenschiebers 32 relativ zu seinem Gehäuse 34 hervorgerufen,
und
zwar in einer zu der ursprünglich zur Betätigung des Kraftantriebs
erfolgten Verschiebung des Kolbenschiebers entgegengesetzten Richtung.
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Bei dieser Betriebsweise wie auch bei den im folgenden zu beschreibenden
Betriebsweisen ist beim Versagen des hydraulischen .Systems eine Handsteuerung ohne
Kraftverstärkung möglich, wobei die Steuerung über eine oder mehrere der verschiedenen
mechanischen Verbindungen erfolgt, die stets zwischen dem Handsteuerungsglied und
dem Steuerruder vorhanden sind. Die zur Handsteuerung verwendete Verbindung kann
entweder über die Steuereinrichtung 30 erfolgen, welche nur eine begrenzte
Verschiebung des Kolbenschiebers 32 im Gehäuse 34 zuläßt, oder über die Sperreinrichtung
97, welche sowohl im erregten als auch im nicht erregten Zustand nur eine
begerenzte Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 52 des Kraftverstärkers und
dem Teil 50 zuläßt. Unabhängig davon, welche dieser möglichen Verbindungen
gewählt wird, können die Teile, welche dabei in Aktion treten, so bemessen werden,
daß der tote Gang in der Verbindung so klein ist, daß eine ausreichende Steuerung
des Flugzeugs direkt von der Handsteuerung 24 aus durchgeführt werden kann.
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Für einen stabilisierten Handbetrieb wird der Wählschalter 69 in die
Stellung »2« gebracht, so daß die Dämpfungseinrichtung 26, der Verstärker
53 und der Elektromagnet 63 erregt werden. Die Erregung des Elektromagneten
63 betätigt den Relaisschieber 61, so daß Druckmittel in den Steuerschieber
54 einströmen kann. Gleichzeitig werden dann die Elektromagneten
58 und 59 dieses Schiebers von der Dämpfungseinrichtung
26 über den Eingangsverstärker 53
differentiell erregt. Die Erregung
des Elektromagneten 63 des Relaisschiebers läßt natürlich auch Druckmittel in die
Sperreinrichtung 83 eintreten, wodurch die Verriegelung zwischen dem Kolben
48 und dem Teil 50 gelöst wird. Da sich der Kolben 48, falls
keine Korrektursignale von der Dämpfungseinrichtung 26 der Eingangsstufe des Kraftverstärkers
zugeführt werden, gemeinsam mit dem Teil 50 bewegt, werden die Bewegungen
der Handsteuerung 24 tatsächlich direkt über das Ausgangsglied
44 auf die Steuereinrichtung 30 übertragen, außer wenn die Dämpfungseinrichtung
26 der Bewegung der Handsteuerung zusätzliche Korrekturbewegungen des Kolbens
48 relativ zum Teil 50 überlagert. Diese Korrektursignale dienen zur
Kompensation von Böen und anderen Störungen, um die Flugbahn des Flugzeuges zu stabilisieren.
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Während des Betriebs im stabilisierten Handbetrieb liefert das Stellungsrückkopplungselement
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ein Signal, welches die Bewegung des Kolbens 48
relativ zu dem Zylinder
50 anzeigt, um die innere Servoschleife zu schließen, in welcher die Dämpfungseinrichtung
26, der Verstärker 53 und der Steuerkolben 54 liegen. Die Stellungsrückkopplung
für die äußere Servoschleife, welche das Stellglied 16
enthält, wird vom Flugzeug
selbst geliefert, da jeder Wechsel im Flugverhalten oder in der Flugbahn als eine
Änderung in den Ausgangssignalen der Dämpfungseinrichtung 26 erscheint.
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Wenn der Betrieb unter dem Einfluß des Autopiloten erfolgen soll,
wird der Wählschalter 69 in die Stellung »3« gebracht, wodurch die Dämpfungseinrichtung
26, der Autopilot 28, der Verstärker 53 und die Elektromagneten
63 und 111 erregt werden. Der Kraftverstärker 42 arbeitet dann im wesentlichen
in der gleichen Weise wie bei dem stabilisierten Handbetrieb mit der Ausnahme, daß
sein Betrieb nicht nur unter dem Einfluß der Stabilisierungssignale von der Dämpfungseinrichtung
26, sondern auch der Steuersignale vom Autopiloten 28 erfolgt, wobei
die Stabilisierungssignale und die Steuersignale im Verstärker 53 gemischt
werden, bevor sie auf die Elektromagneten 58 und 59 übertragen werden.
Bei Erregung des Elektromagneten 111 wird die Sperreinrichtung
97
durch das Druckmittel betätigt, welches über den Schieber 109 den
äußeren Enden der Kolben 103
zugeführt wird, wodurch beide Kolben nach innen
getrieben werden. Wenn dies erfolgt, wird jede Bewegung des Ruders 10 und
des Stellgliedes 16 direkt über die Sperreinrichtung auf die Handsteuerung
24 übertragen. Der Pilot kann daher jeder Bewegung des Ruders genau folgen, selbst
wenn das System vollautomatisch arbeitet. Dabei übt die Sperreinrichtung
97 nur eine begrenzte Kraft auf die Steuerung aus, so daß der Pilot von Hand
aus jedes gewünschte Korrektursignal dadurch einführen kann, daß er eine ausreichende
Kraft auf die Handsteuerung ausübt, so daß der eine oder der andere der beiden Sperrkolben
99 und 101 in der erforderlichen Weise verschoben wird, um die Übertragung
des Korrektursignals auf die Steuereinrichtung 30 des Stellgliedes
16 zu ermöglichen.