SE451827B - System for variabelt trimingrepp - Google Patents

Description

451 827 spakläget. När således trimmanöverdonet står i ingrepp upprätt- hålls spakläget. Ett givet spakläge hänför sig nominellt till en given position. Positionen och spakläget svarar emellertid kanske inte alltid mot varandra, beroende på rådande och tran- sienta faktorer i omgivningen. Positíonen eller lutningen upp- rätthålls sålunda också genom att det automatiska flygstyrsys- temet känner av ändringar i lutningen från den önskade lut- ningen och avger en felsignal (autopilotorder) på grundval av skillnaden. Trimmanöverdonet ger gensvar på felsignalen och på- verkar trimläget så att positionen bringas att kvarstå. Då ' trimningen är inkopplad måste trimmanöverdonet kunna intaga ett trimläge snabbt såsom gensvar på felsignalen för att en önskad position eller lutning (trimreferens) skall kunna upprätthål- las. En pilot kan föra spaken mot trimning (trimingrepp) eller utan trimning (trimfrigöring). Trimingrepp och trimfrigöring åstadkommes med en trimomkopplare. Om exempelvis en pilot öns- kar intaga en ny position eller lutning åstadkommer vederböran- de trimfrigöring, manövrerar till den önskade positionen och återinkopplar trimningen så att en trimreferens upprättas. Al- ternativt kan vederbörande eventuellt manövrera mot trimning, varjämte det kan vara en önskan att få en ny trimreferens snabbt före någon ytterligare manöver. Detta sker genom trim- frigöring och trimåterinkoppling.

Vid trimfrigöring följer trimmanöverdonet efter spaken i stället för att lägesinställa denna. Det är således känt att förse trimmanöverdonet med en serie dämpare. Betrakta följande: En manöver mot trimning görs. Övermanningsfjädern dras ut eller pressas samman eftersom trimreferensen upprätthålls. Trimningen frigörs därefter. Om det inte vore för den seriekopplade dämpa- ren skulle trimmanöverdonet snabbt accelerera för att uppnå överensstämmelse med spakläget, varvid donet skulle kunna skju- ta förbi. Kraften som känns genom övervinningsfjädern skulle variera i motsvarande grad och eventuellt förflytta spaken.

Detta benämnas "svängning“. Seriedämparen begränsar trimlägets ändringstakt för att ställa detta problem till rätta. Till följd av eftersläpningen som trimläget utsätts för då det gäl- ler att uppnå överensstämmelse med spakläget då trimingrepp 451 827 3 sker kan eventuellt en felaktig trimreferens erhållas. Av denna anledning är det känt att fördröja trimingreppet på grundval av det mest ogynnsamma fallet, nämligen den tid som trimläget skulle behöva för att det skulle kunna uppnå överensstämmelse med spakläget när spaken befinner sig i sitt ena ändläge, såsom framåt, medan trimmanöverdonet befinner sig vid det andra änd- läget, såsom bakåt. Beroende på dämparens egenskaper kan denna fördröjning vara betydande. Detta kräver att piloten skall upp- rätthålla ett spakläge_från tidpunkten då vederbörande beordrar trimingrepp tills trimingreppet verkligen sker, vilket innebär en storiarbetsbelastning på piloten och en fördröjning då det gäller att upprätta och manövrera från en trimreferens. När vi- dare fördröjningen är baserad på det ogynnsammaste fallet måste piloten hålla spakläget kvar under betydligt längre tid än vad som kan erfordras då det gäller att uppnå trimlägesöverensstäm- melse. Detta gäller särskilt när små manövrer görs, vilket är vanligt. å Föreliggande uppfinning har således till ändamål att minska fördröjningen mellan trimingreppsorder och trimingrepp.

Ett annat ändamål är att möjliggöra att en trimreferens snabbt kan upprättas, exempelvis omedelbart efter en manöver antingen mot eller utan trimning och omedelbart innan en efterföljande manöver mot trimning verkställs. Härigenom kommer pilotens ar- betsbelastning att minskas. j Det enligt föreliggande uppfinning angivna systemet med variabelt trimingrepp inkluderar således en fördröjningskrets som är påverkbar såsom gensvar på pilotordern (omkopplarslut- ning) för att vid dylik påverkan ingripa med trimningen och fördröja ingreppet av trimningen på grundval av skillnaden mel- lan trimläget och spakläget i ögonblicket då trimingreppsordern ges. Uppfinningen kommer att beskrivas tillämpad med avseende på en stigkanal (lutningskanal), men dessa anvisningar gäller lika väl andra kanaler i automatiska flygstyrsystem.

Andra ändamål, kännetecken och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att bli mera uppenbara i belysning av den nu följande detaljbeskrivningen över såsom exempel tjänande utfö- ringsformer av uppfinningen i anslutning till bifogade ritnin- 451 827 4 gar, på vilka fig 1 visar ett förenklat schematiskt diagram över_en lutningskanal för ett automatiskt flygstyrsystem, fig 2 är ett förenklat schematiskt diagram över en trimåterkopplings- slinga och aktuella helikopterdelar i samverkan med en variabel trimingreppsdel enligt uppfinningen, och fig 3 är ett förenklat 'schematiskt diagram över en fördröjningskrets.

Fig 1 visar en förenklad lutnings- eller stigkanal hos ett automatiskt flygstyrsystem. En lutningsgyro 10 avger en lutnings- eller stigsignal (P) på en ledning 11. En spårnings/ lagringskrets 13 spårföljer lutningssignalen (P) när en omkopp- lare 12 sluts, vilket sker när en trimordersignal (R) befinner sig vid logiskt noll. Spårnings/lagringskretsen 13 avger en lagrad lutningssignal (Ps) på en ledning 14, vilken signal är indikativ för värdet hos lutningssignalen (P) i ögonblicket då omkopplaren 12 vrids, vilket sker när trimordersignalen (R) befinner sig vid logiskt ett (trimingrepp beordrat). En summer 15 avger en lutningsfelsignal (Per) såsom skillnaden mellan lutningssignalen (P) och den lagrade lutningssignalen (Ps). I ögonblicket då lutningskanalen tillslås överensstämmer lut- ningssignalen (P) med den lagrade lutningssignalen (Ps), varvid lutningsfelsignalen (Per) blir noll. För ostörd flykt är lut- ningsfelsignalen (Per) nominellt noll. Då flygplanets lutning störs kommer lutningssignalen (P) att drivas bort från överens- stämmelse med den lagrade lutningssignalen (Ps), varvid lut- níngsfelsignalen (Per) skiljer sig från noll. _ Lutningsfelsignalen (Per) ges lämplig form (proportio- nella banor, taktbanor och integreringsbanor) i en formnings- krets 16 så att man erhåller en autopilotorder (Pac). Det auto- » matiska flygstyrsystemet styr flygplanet såsom gensvar på auto- pilotordern (Pac) och upprätthåller därvid en utvald lutnings- position (trimreferens).

Pig 2 visar en trimlägesåterkopplingsslinga 101 enligt teknikens ståndpunkt. Trimslingan 101 aktiveras (bringas il trimingrepp) medelst en trimingreppssignal (C). När signalen (C) är en logisk etta görs trimingrepp. När signalen (C) är en logisk nolla friges trimningen. Tillhandahållandet av signalen (C) kommer att diskuteras nedan (fiå 3).

Ett trimmanöverdon 60 för längdriktningen innefattar en 451 827 5 kolv 61 och en cylinder 62. Kolven 61 begränsar två i cylindern 62 belägna kamrar 63, 6U som innehåller fluidum. Fluidum till- förs under tryck av en hydraulkälla 71 till en elektrisklhy- draulisk servoventil 68 som kan bringa trycket till kamrarna 63, 6U att.moduleras via inloppen 69, 70 såsom gensvar på en styrsignal (P) på en ledning 28. Genom att man modulerar flui- dumtrycket på ömse sidor om kolven 61 kan man få servoventilen 68 att lägesinställa kolven 61 på grundval av styrsignalen (P).

En förbikopplingskrets 67 nedkopplas när en ventil 65 sluts såsom gensvar på signalen (C=ett). Ventilen 65 öppnas när signalen (C) är noll, och fluidumtryck på ömse sidor om kolven 61 blir lika. Kolven kan således röra sig fritt genom att flui- dum förskjuts från den ena kammaren (t ex 63) genom förbikpp- lingen 67 till den andra kammaren (t ex 6H). Emellertid be- gränsar en seriedämpare, såsom en öppning 66, strömningen av fluidum genom förbikopplingen 67 och dämpar därvid kolvens 61 rörelse. En lägesavkännare, såsom en linjär transformator 30 med variabel förskjutning, avkänner läget hos kolven 61 och av- ger på en ledning 25 en signal (TRM POSN) som anger trimläget (dvs trimmanöverdonets läge).

När trimningen friges (C=noll) sluts en omkopplare 20, varvid en spårnings/lagringskrets 22 spårar värdet hos trimlä- gessignalen (TRM POSN). När trimingrepp förekommer (C=ett) är omkopplaren 20 öppen, varjämte spårnings/lagringskretsen 22 tillför en lagrad trimlägessignal (TRMS) till en summer24.

Trimlägessignalen (TRM POSN) överensstämmer med den lagrade trimlägessignalen (TRMs) i ögonblicket då trimingrepp sker.

Summern 24 avger till en förstärkare 27 en trimfelsignal (TRMer) som anger skillnaden mellan trimlägessignalen (TRM POSN) och den lagrade trimlägessignalen (TRMs). Trimfelsignalen (TRMer) förstärks med förstärkningen Kl och avges såsom styr- signalen (P) på ledningen 28 till ventilen 68 för lägesin- ställning av kolven 61. Pâ detta sätt upprättas en återkopp- lingsslinga. Trimreferens upprätthålls av trimslingan 101 såsom trimläget när trimingrepp förekommer.

Lutningsautopilotordern (Pac) adderas till trimfelsigna- len (THMer) vid summern 2H och ger förspänning åt trimfelsigna- len (TRMer) såsom gensvar på flygplansstörningar. Härigenom ut- 451 827 6 sätts trimläget för en anpressning, vilket följaktligen även gäller spakläget för att upprätthålla positionen.

Trimkolven 61 verkar på spaken 34 via en spaklänkanord- ning 33 och en övermanningsfjäder 31. Då trimingrepp föreligger kan piloten omställa spaken BÄ, varigenom övermanningsfjädern 31 bringas att bli längre eller hoppressas, men trimläget än- dras inte. Spaken 34 styr flygplanets lutningsposition. Spaken 34 kan omställas, och dess läge bestämmer bladlutningen hos en huvudrotor HH. Bladlutningen står i ett nominellt samband med lutningspositionen. Bladlutningen hos huvudrotorn Nä påverkas också av spaken 3ü i dennas rolläge 39 och av en kollektiv spak H0. Lägena hos den cykliska spaken 34 i dennas drift för lut- ningsläge resp rolläge och läget hos den kollektiva spaken 40 blandas medelst en blandare H1 och påverkar genom servon H2 och en vickplatta 43 bladstigningen hos huvudrotorn UU. Girpedaler påverkar bladlutningen hos en stjärtrotor (inte visad).

Den cykliska spaken 34 har ett handtag 35 i vilket en trimomkopplare 36 är anbragt. Trimomkopplaren 36 avger en trim- ordersignal (R) på en ledning 37. Signalen (R) är logiskt noll (trim frigiven) när trimomkopplaren 36 är påverkad (dvs ned- tryckt). När trimomkopplaren 36 är frigiven är ordersignalen (R) logisk ett, varvid trimingrepp inleds. Emellertid sker trímingrepp inte omedelbart när ordersignalen (R) blir logiskt ett, utan sådant ingrepp fördröjs, såsom kommer att framgå ne- dan. å 'Fig 3 visar en trimingreppsfördröjningskrets enligt tek- nikens ståndpunkt. När trimordersignalen (R) är logiskt ett börjar en tidgivare H7 sin tidgivning, varvid den avger en tidsignal (C) till en komparator H9. När värdet hos tidsignalen (C) når T sekunder, såsom anges av en referens 7U,_avger kompa- ratorn H9 logiskt ett på en ledning 19 till en och-krets 17 som också är påverkbar såsom gensvar på ordersignalen (R). När både trimordersignalen (R) och utgångssignalen från komparatorn H9 är logiskt ett avges trimingreppssignalen (C) vid logiskt ett så att trimingrepp sker. Trimingreppssignalen (C=logiskt ett) släpar således efter ordersignalen för ingrepp av trimningen (R=1ogiskt ett) med T sekunder. Det är känt att upprätta refe- rensen T för det "ogynnsammaste fallet" såsom har beskrivits ' 451 827 ovan.

När trimomkopplaren (36 enligt fig 2) påverkas kommer trimordersignalen (R) att bli noll, varigenom trimfrigivning anges. Denna signal (R=noll) får komplement via en inverterare H5 så att man erhåller en logisk etta för återställning av tid- givaren 47. Tidsignalen C blir omedelbart noll, utgângssignalen från komparatorn H9 blir noll och trimingrèppssignalen (C) blir noll, varvid trimningen friges. Således förekommer ingen för- dröjning i själva trimfrigivningen när signalen (R) blir noll.

Fig 2 visar den variabla trimingreppsdelen 102 enligt uppfinningen. En spaklägessignal (spakläge) på en ledning 50 avges av en lägesavkännare, såsom en linjär transformator 32 med variabel förskjutning. En summer 51 avger en lägesskill- nadssignal (Pd) såsom skillnaden mellan spaklägessignalen (STICK POSN) och trimlägessignalen (TRM POSN). Lägesskillnads- signalen (Pd) är nominellt noll vid trimingrepp.Lägesski1lnads- signalen (Pd) omvandlas till tidsenheter av en förstärkare 53 med förstärkningen K2. Förstärkningen K2 är baserad på det ogynnsammaste fallets lägesdisparitet och på tiden som det skulle ta för trimläget att uppnå överensstämmelse i det ogynn- sammaste fallet. Absolutvärdet hos den förstärkta lägesskill- nadssignalen avges av en absolutkrets 55 på en ledning 56 till en summer 57. Vid summern 57 tillfogas en liten förspänning (t) till signalen på ledningen 56 så att man erhåller en referens- signal (Rs) på ledningen 59. Förspänningen (ts) tillfogas så att minsta möjliga fördröjning skall erhållas då det gäller slutning av värden, etc. Referenssignalen (Rs) kommer sålunda att variera direkt i proportion till avsaknaden av överensstäm- melse mellan trimläget och spakläget vid alla tidpunkter. I en manöver mot trimning är lägesskillnadssignalen (Pd) skild från noll, varjämte den kan vara ganska stor. I en manöver utan trimning (trimningen frigiven) är lägesskillnadssignalen (Pd) skild från noll under tiden som krävs för att trimkolven skall uppnå överenstämmelse med spakläget.

När signalen (R) är lika med noll och därvid anger trim- frigivning avger en omkopplare 72 referenssignalen (Rs) till en spårnings/lagringskrets 73. När trimning beordras (R=ett) öppnas omkopplaren 72, varjämte referensen 74 upprättas vid T 451 827 8 sekunder i enlighet med brist på överensstämmelse mellan trim- läget och spakläget i ögonblicket då trimingrepp beordras. Ut- gångssignalen från spårnings/lagringskretsen 73 blir (T), så- ledes referensen 74, för att reglera fördröjningen mellan trim- ordersignalen (R=ett) och det verkliga trimingreppet (C=ett).

Referensen HH som är upprättad i den variabla trimingreppsdelen 102 avges till fördröjningskretsen enligt fig 3 för att för- dröja trimingrepp på grundval av trimläge och spakläge när trimning beordras.

I en manöver mot trimning förblir trimläget konstant me- dan spakläget ändras. Skillnadssignalen (Pd) kan sålunda bli stor. Om piloten kortvarigt trycker ned trimomkopplaren 36 (R=noll) kommer trimläget successivt att vinna överensstämmelse med spakläget. Ju längre tid trimningen friges desto större blir överensstämmelsen. Med utgångspunkt från att trimomkoppla- ren 36 är påverkad längre än ett kort ögonblick är det sanno- likt att överensstämmelsen mellan trimläget och spakläget kom- mer att bli stor, varigenom fördröjningen mellan trimorder (R=ett) och trimingrepp (C=ett) blir så liten som möjligt.

På likartat sätt gäller att i en manöver utan trimning släpar trimläget efter, men det kan väsentligen svara mot spak- läget, beroende på spakens rörelse i förhållande till trimlä- get. överensstämmelsen blir bättre om piloten håller spaken i ett läge mer än ett ögonblick. Vanligen är bristen i överens- stämmelse mellan spak- och trimlägena i en sådan manöver mycket ringa. Den slutgiltiga fördröjningen när trimingrepp beordras blir därför proportionellt sett liten. I de flesta fallen möj- liggör det enligt uppfinningen angivna systemet för variabelt trimingrepp ett trimingrepp som under hänsynstagande till "mänskliga faktorer" förefaller piloten att vara ögonblicklig.

Beskrivningen ovan föreligger i förenklad blockschema- form. Många av funktionerna kan uppenbarligen uppnås på enklare sätt genom att man använder sig av mera sanna resp komplette- rande utgångssignaler och färre inverterare. I många fall kan de positiva logikkretsarna som har beskrivits ovan lätt omvand- las till inverteringslogikkretsar så att de på ett lämpligare sätt kan utnyttjas för till buds stående maskinvaruchips. Be- skrivningen är således principiellt given på grundval av block 451 827 9 _ medelst vilka funktioner uppnås, och det skall framhållas att en mångfald variationer kan utnyttjas för att uppnå samma eller ekvivalenta funktioner och kombinationer av funktioner med ut- gångspunkt från en fackmans kunnande. _Fig H visar ett flödesschema över en digitalrutin för att tillämpa systemet med variabelt trimingrepp. Tillträde till g rutinen erhålls vid en ingångsport 76. I en första undersökning ' 77 fastställs huruvida trimingrepp beordras eller inte. Om be- ordring inte sker tillslâr piloten trimomkopplaren (36 i fig 2), varvid signalen (R) blir noll. När signalen (R) är noll återställs en fördröjningsräknare i ett moment 78. Därpå beräk- nas skillnaden mellan trimläget och spakläget i ett moment 79.

Därefter beräknas trimingreppsfördröjningen (T) på grundval av absolutvärdet hos lägesskillnaden gånger en konstant (förstärk- ningen K2 hos förstärkaren 53 enligt fig 2). Sedan upphävs ru- tinen vid en utgångsport 83. Det är viktigt att observera att fördröjningen (T) beräknas kontinuerligt under trimfrigivningen (R=noll) och fixeras i värde så snart trimingrepp beordras (R=ett). rNär trimingrepp beordras, såsom vid slutet av en manö- ver, är signalen (R) lika med ett, varvid rutinen fortsätter till ett provställe 81 där man fastställer huruvida fördröj- ningsräknaren har räknat i T sekunder på grundval av datorns arbetskvot. Om detta inte är fallet ökas fördröjningsräknaren i ett litet steg eller inkrement i ett moment 82, varjämte ru- tinen upphör. Om fördröjningsräknaren har ökat i inkrement till T sekunder åstadkommas trimingrepp i ett moment BN genom att en signal (C) sätts till en logisk etta. Rutinen utträder därefter vid utloppsporten 83. Eftersom rutinen inte tillåter trimin- grepp (momentet SH) i samma arbetskvot som fördröjningen når värdet T (momentet 82) finns det alltid en liten eftersläpning mellan trimorder och trimingrepp, detta på grundval av arbets- kvoten. Ovan har önskvärdheten av en viss minimieftersläpning eller -fördröjning diskuterats med avseende på utföringsformen . med maskinvara.

Det skall framhållas att den ovan beskrivna digitalruti- nen lätt kan integreras i en befintlig rutin som innehåller andra prov och funktioner baserade på det relativa spakläget 451 827 10 resp trimläget, såsom en felindikator.

Rutinen enligt fig Ä utför digitalt en del av funktio- nerna hos maskinvaran enligt fig 2. Det skall framhållas att mycket mer av maskinvaran enligt figurerna 1 och 2, såsom sum- meringsövergångar, förstärkare, etc, kan utföras digitalt på sätt som är känt inom tekniken i och för sig känt sätt.

Digitalfunktionen som är angiven av det förenklade flö- desschemat enligt fig U är enkel och kan tillämpas-även i de enklaste digitaldatorerna, antingen i simplexsystem eller mul- tidatorsystem, vilka är av en mångfald konstruktiva typer, var- vid man utnvttjar alltmänt kända programmeringsmetoder, eller i ett bestämt digitalorgan. _ Den ovan givna beskrivningen enligt uppfinningen avser att möjliggöra för fackmannen att tillämpa uppfinningen. Ehuru uppfinningen har visats och beskrivits i samband med såsom exempel tjänande utföringsformer skall det framhållas att skil- da andra utföringsformer och modifikationer som kan vara lämpa- de för den speciella tilltänkta användningen torde bli uppenba- ra vid undersökning och praktiskt utförande av uppfinningen, varjämte skilda ändringar, uteslutningar resp tillägg kan gö- ras inom uppfinningens ram. lvl

Claims (1)

1. 451 827 11 PATENTKRAV System med variabelt trimingrepp avsett för ett fïygplan med ett automatiskt flygstyrsystem med ytterslinga, varvid nämn- da automatiska flygstyrsystem har ett trimmanöverdon som är drivbart för lägesinställning av en flygstyrningsspak och för upprättande av en trimreferens såsom gensvar på en trimingrepps- signal, varvid nämnda system med variabelt trimingrepp är k ä n- n e t e c k n a t av en första lägesavkännare som är anordnad att avge en signal som är indikativ för flygstyrningsspakläget, en andra lägesavkännare som är anordnad att avge en signal som är indikativ för trimmanöverdonets läge, omkopplingsorgan som är -anordnade att avge en signal för trimfrigivning och en order- signal för trimingrepp, och signalbehandlingsorgan som blir in- kopplade som gensvar på den första lägesavkännaren, den andra lägesavkännaren och omkopplingsorganen för att avge trimin- greppssignalen för att upprätta trimreferensen vid en tidpunkt efter det att ordersignalen för trimingrepp känts av, varvid nämnda tidpunkt är baserad på den skillnad mellan trimläget och spakläget som är angiven av flygstyrningsspaklägessignalen och trimlägessignalen.