DE69814971T2

DE69814971T2 - Flugsteuerungvorrichtung für ein Flugzeug, insbesondere für einem Hubschrauber

Info

Publication number: DE69814971T2
Application number: DE69814971T
Authority: DE
Inventors: Jean-Maxime Massimi; Philippe Louis Ressent; Pierre-Albert Vidal; Eddy Gaston Jean Woirin
Original assignee: Eurocopter France SA; Eurocopter SA
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JP3965243B2; DE69814971D1; FR2761659A1; EP0870675B1; FR2761659B1; JPH10316097A; EP0870675A1; US6059225A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Flugs eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers.
Bekanntlich ist die Flugsteuerungsvorrichtung eines Luftfahrzeugs diejenige Vorrichtung, die es ermöglicht, den vom Piloten erteilten Steuerbefehl aufzunehmen und ihn auf die Luftruder zu übertragen, die ein Flugmanöver des Fluggeräts im Raum bewirken. Bei den Luftfahrzeugen der ersten Generation wurde die Flugsteuerung auf mechanische Weise verwirklicht, indem die Steuerbefehle des Piloten durch Handgriffe und Steuerknüppel ausgeführt wurden, die mit den Luftrudern über mechanische Gestänge auf der Grundlage von Kurbelstangen und/oder Seilen verbunden waren. Bei den Luftfahrzeugen der zweiten Generation war in die Luftruder ein System zur Verstärkung des Kraftaufwandes des Piloten eingebaut, der Hubzylinder. Dieser Hubzylinder wurde durch das Gestänge gesteuert und übertrug seine Bewegung auf das Luftruder. Da die Anforderungen an die Sicherheit verschärft wurden, musste man die Gestänge in doppelter Ausführung einbauen, um den Bruch einer Kurbelstange oder den Riss eines Seils zu überstehen.
Bei den Luftfahrzeugen der dritten Generation vom heutigen Typ, auf den die vorliegende Erfindung Anwendung findet, werden die mechanischen Gestänge durch elektrische Drähte ersetzt, welche die Stellung der vom Piloten betätigten Steuerorgane auf Rechner übertragen, die sie so umformen, dass sie von den Hubzylindern für die jeweiligen Luftruder ausgeführt werden können.
Die unmittelbare Bedeutung einer solchen Lösung, welche eine elektrische Flugsteuerungsvorrichtung speziell für die Flugzeuge und insbesondere für die zivilen Transportflugzeuge darstellt, liegt in einem beträchtlichen Gewichtsgewinn und in der Leichtigkeit, die Wege für den Verlauf der Steuerleitungen zu vervielfachen. Die Sicherheit wird durch die Tatsache erhöht, dass mehrere elektrische Leitungsverläufe, die auf unterschiedliche Stellen des Flugapparates verteilt sind, weniger anfällig sind als ein oder zwei mechanische Verläufe. Steuerungsrechner liefern ebenfalls Befehle zur Stabilisierung des Luftfahrzeugs, die den Steuerbefehlen des Piloten überlagert werden.
Man wird feststellen, dass, auch wenn der Gewichtsgewinn, der durch die Benutzung einer elektrischen Flugsteuerungsvorrichtung für einen Hubschrauber geringer ist als für ein Flugzeug, die Bedeutung einer derartigen Vorrichtung für einen Hubschrauber bei Weitem nicht vernachlässigbar ist, insbesondere schon nicht wegen der Vielfachheit der möglichen Leitungsführungen.
Dennoch muss eine Flugsteuerungsvorrichtung, wenn sie auf einen Hubschrauber Anwendung findet, besonders leistungsfähig sein, indem sie insbesondere ermöglichen muss, die Sicherheit mit einem Luftruder pro Achse zu gewährleisten, und dass sie im Fall des Ausfalls unverzüglich rekonfigurierbar sein muss. In der Tat unterscheiden sich die Flugzeuge und die Hubschrauber in zwei wichtigen Punkten, nämlich:
- einerseits enthält ein Flugzeug mehrere Luftruder, die bewirken können, dass es auf dieselbe Achse reagiert. Wenn der Steuerstrang eines Luftruders ausfällt, kann daher der Steuerstrang des anderen Luftruders diese Funktion übernehmen. Dagegen verfügt ein Hubschrauber nur über ein einzelnes Luftruder pro Achse, und die Steuerung dieses Luftruders muss die Sicherheit allein gewährleisten; und
- andererseits weist ein Flugzeug eine gewisse Eigenstabilität auf, wodurch ermöglicht wird, dass das Steuersystem des Luftruders während der Rekonfigurierung nach einem Ausfall eine gewisse Zeit aussetzen kann. Dagegen ist ein Hubschrauber von sich aus instabil, was eine ständige Steuerung erfordert, will man nicht Gefahr laufen, dass er in den instabilen Zustand gerät.
Man wird außerdem bemerken, dass manche Steuerungsmoden sehr aufwendig hinsichtlich der Rechenkapazität sind, da sie außerdem Befehle des Piloten, Zustände des Hubschraubers wie zum Beispiel die Trimmlagen oder die Winkelgeschwindigkeiten umfassen, um die Leistungsdaten der Steuerung, hauptsächlich aber die Stabilität zu erhöhen. Die dazu erforderliche Rechenleistung kann daher nur von numerischen Rechnern erbracht werden. Jedoch können derartige numerische Rechner Störungen unterliegen, die mehrere Ursachen haben können (Materialschäden, Fehler in der Software, Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung).
Bekanntlich besteht eine Art zur Vermeidung dieser Störungen darin, für jeden Strang Rechner unterschiedlicher Technologien einzusetzen. Insbesondere die Analogtechnologie ist eine gute Lösung dieser Probleme. Sie muss jedoch beschränkt eingesetzt werden, denn ihre geringe Rechenleistung ermöglicht nur Steuerungsmoden geringen Ausmaßes, die nur dann zugelassen werden können, wenn die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens aus Gründen der Zuverlässigkeit der Aufgabe gering ist.
Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand, diese Nachteile zu beheben. Sie betrifft eine Flugsteuerungsvorrichtung eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers, die in ihrer Ausführung einfach und ohne hohe Kosten ist und die es ermöglicht, den vorgenannten Anforderungen, insbesondere denen an die Zuverlässigkeit, zu genügen.
Zu diesem Zweck zeichnet sich gemäß der Erfindung die Flugsteuerungsvorrichtung eines Luftfahrzeugs von dem Typ, der eine Vielzahl von Daten und insbesondere die Positionen der Steuerorgane für den Flug des Luftfahrzeugs aufnimmt und in Abhängigkeit von diesen Daten Steuerungsbefehle an Steuerorgane des Luftfahrzeugs überträgt, dadurch aus, dass sie umfasst:
- eine Anzahl von n Gliedern zur Befehlsgenerierung, von denen jede eine Gesamtheit von ersten Befehlen zur Steuerung der Steuerorgane erzeugt und von denen mindestens ein Glied eine Selbstüberwachung ausführt und entsprechende Überwachungssignale erzeugt; und
- eine Anzahl von p Regelungsgliedern, von denen jedes Glied
-- die Daten aufnimmt, nämlich die Befehle erster Ordnung und gegebenenfalls die Überwachungssignale, die von jeder der n Befehlsgenerierglieder erzeugt werden;
-- die Daten auswählt, die von einer der Glieder zur Generierung von Befehlen abgegeben werden;
-- auf der Grundlage der so ausgewählten Daten Befehle zweiter Ordnung festlegt,
wobei die Befehle zweiter Ordnung, die durch mindestens einige der p Regelungsglieder festgelegt sind, an die Organe zur Steuerung des Luftfahrzeugs als Steuerorgane übermittelt werden.
Da Dank der Erfindung und insbesondere dank der Redundanz durch n für die Generierung der Befehle und durch p für die Bearbeitung die Werte von n und p vorzugsweise zwischen 3 und 6 liegen, erhält man eine besonders zuverlässige Vorrichtung, die es ermöglicht, widerstandsfähig gegenüber Störungen unter allen möglichen Bedingungen der anstehenden Aufgaben zu sein.
Die Mittel, die zu diesem Zweck zum Einsatz gelangen, sind gleichzeitig technologischer Art, von der Art der Architektur sowie von methodologischer und algorithmischer Art, wie man weiter unten noch ausführlich sehen wird, was ermöglicht, die angestrebte Sicherheit noch zu erhöhen.
Außerdem ist die Vorrichtung einfach und kostengünstig zu verwirklichen.
Vorzugsweise nimmt jedes Regelungsglied die Auswahl der Daten nach einer vorbestimmten Prioritätenfolge unter den Gliedern zur Generierung von Befehlen vor, wobei gegebenenfalls die erzeugten Überwachungssignale Berücksichtigung finden. Außerdem arbeiten die Regelungsglieder parallel, und die von diesen Gliedern ausgegebenen Befehle addieren sich.
Außerdem enthält vorteilhafterweise jedes der Glieder zur Befehlsgenerierung, die für die Durchführung einer Selbstüberwachung geeignet ist, zwei unterschiedliche Bearbeitungswege, wobei die Selbstüberwachung durch den Vergleich der für jeden der Bearbeitungswege erhaltenen Ergebnisse verwirklicht wird.
Um vorteilhafterweise die Zuverlässigkeit und die Sicherheit der Bearbeitung im einer besonders vorteilhaften Ausführungsform noch zu erhöhen, nimmt andererseits mindestens eine der Regelungsglieder eine Selbstüberwachung vor.
Darüber hinaus können gemäß der Erfindung die Glieder zur Generierung von Befehlen und die Regelungsglieder sein:
- vom analogen Typ;
- vom numerischen Typ; oder
- zum Teil vom analogen Typ und zum Teil vom numerischen TYP.
Man wird bemerken, dass diese letzte Lösung unter gewissen Extrembedingungen besonders vorteilhaft ist. In der Tat kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Fall, wo alle Berechnungsmittel eines der Typen ausfallen, beispielsweise alle Mittel zur numerischen Berechnung infolge eines allgemeinen Ausfalls der Software der numerischen Mittel, mit Hilfe der Berechnusgsmittel des anderen Typs, nämlich der analogen Mittel in diesem Fall, weiterhin funktionstüchtig sein.
Außerdem kann die Übertragung von Daten zwischen einem Glied zur Generierung von Befehlen und einem Regelungsglied in analoger Form mittels elektrischer Verbindungen oder in numerischer Form mittels elektrischer oder optischer Verbindungen (auf der Grundlage der Faseroptik) verwirklicht werden.
Andererseits enthält in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mindestens eines der Glieder zur Generierung von Befehlen k partielle Glieder sowie mindestens ein Mittel zur Wahl, welches mit den partiellen Gliedern verknüpft ist und welches auf der Grundlage von Daten, die von den partiellen Gliedern erzeugt werden, diejenigen festlegt, die auf die Regelungsglieder übertragen werden.
In diesem Fall ist vorzugsweise die Anzahl k der partiellen Glieder gleich der Anzahl p der Regelungsglieder, und jedes der partiellen Glieder enthält ein Mittel zur Wahl, wobei die Mittel zur Wahl mit den jeweiligen Regelungsgliedern verbunden sind.
Die Abbildungen des Zeichnungsanhangs machen verständlich, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. In diesen Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen ähnliche Bauteile.
Die Fig. 1 bis 4 sind erfindungsgemäße Blockschaltbilder von Flugsteuervorrichtungen in vier unterschiedlichen Ausführungsformen.
Eine Flugsteuerungsvorrichtung DCV ist schematisch in vier unterschiedlichen Ausführungsformen, aber nach demselben Grundprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung, in den Fig. 1 bis 4 dargestellt.
Wenn auch nicht ausschließlich, so findet die (vorzugsweise elektrische) Flugsteuerungsvorrichtung DCV ganz besonders Anwendung bei einen nicht dargestellten Hubschrauber. Bekanntlich erfolgen bei einem derartigen Hubschrauber die Steuerung beim Nicken und Rollen und die Vertikalsteuerung mit Hilfe von drei Hubzylindern, welche die Position einer festen Tafel steuern, welche ihre Position auf eine sich mit dem Rotor drehende Tafel überträgt, wobei auf diese Weise über Schwingarme eine Veränderung der Steigung auf jedes Propellerblatt übertragen wird. Jeder Hubzylinder trägt daher zu einem Teil zur Steuerung einer jeden dieser drei Achsen bei. Die Steuerung beim Gieren wird durch einen einzigen Hubzylinder gewährleistet, der auf identische Weise die Steigung der Propellerblätter des hinteren Rotors steuert. Der Ausfall der Steuerung von einem dieser vier Hubzylinder muss daher auf jeden Fall verhindert werden.
Der Gegenstand der Erfindung besteht daher darin, Befehle des oder der Piloten, die insbesondere auf die Handgriffe für die Steuerung und den Steuerknüppel gegeben werden, unter Berücksichtigung der gyrometrischen Messungen, der Beschleunigungsmessungen und/oder der Messungen der Trimmlage elektrisch zu bearbeiten und zu verwalten, um auf eine sichere Weise Steuerbefehle zu erarbeiten, die an die Steuerorgane OP des Luftfahrzeugs gegeben werden. Genauer gesagt, diese Steuerbefehle werden auf die Servosteuerungen der Luftruder des Luftfahrzeugs oder auf die Motoren, die derartige Servosteuerungen steuern, gegeben.
Zu diesem Zweck enthält die erfindungsgemäße Flugsteuerungsvorrichtung DCV, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist:
- eine Anzahl von n Gliedern A1 bis An zur entsprechenden Generierung von Befehlen entweder mit Steuerungen der Positionen der Servosteuerungen oder mit Steuerungen der Achsen. Jedes der n Glieder A1 bis An, wobei n vorzugsweise zwischen 3 und 6 liegt, erzeugt daher eine Gesamtheit von Befehlen erster Ordnung, die der Steuerung der Steuerorgane OP dienen und die daher unterschiedlichen Achsen oder unterschiedlichen Servosteuerungen entsprechen. Außerdem führen mindestens einige der Glieder A1 bis An eine Selbstüberwachung aus und erzeugen zu diesem Zweck Überwachungssignale, nämlich Gültigkeitssignale und/oder Signale zur Kontrolle der Kohärenz; und
- eine Anzahl von p Regelungsgliedern B1 bis Bp, die parallel arbeiten und bei denen p ebenfalls vorzugsweise zwischen 3 und 6 liegt. Die Regelungsglieder B1 bis Bp nehmen die Befehle erster Ordnung und gegebenenfalls die von den Gliedern A1 bis An erzeugten Überwachungssignale über die Verbindungen L1 bis Ln auf, legen die Befehle zweiter Ordnung fest und übertragen diese über die Verbindungen F1 bis Fp auf die Steuerungsorgane OP.
Wie man in Fig. 1 sehen kann, ist jede der Verbindungen L1 bis Ln mit jeder der Regelungsglieder B1 bis Bp verbunden.
Diese Verbindungen können elektrische oder optische (d. h. solche mit Lichtleitfasern) sein, und die übertragenen Daten können vom analogen oder numerischen Typ sein.
Gemäß der Erfindung enthält jedes der Regelungsglieder B1 bis BP:
- ein Auswahlmittel S1 bis Sp, welches mit allen Verbindungen L1 bis Ln verbunden ist und welches die Daten auswählt (diejenigen erster Ordnung und gegebenenfalls die Überwachungssignale), die durch eines der Glieder A1 bis An mitgeteilt werden, und sie an ein jeweiliges Berechnungsmittel C1 bis Cp mittels einer jeweiligen Verbindung E1 bis Ep überträgt. Die Auswahl erfolgt nach einer vorbestimmten Prioritätsordnung zwischen den Gliedern A1 bis An zur Generierung von Befehlen, wobei gegebenenfalls die erzeugten Überwachungssignale Berücksichtigung finden; und
- das Berechtigungsmittel C1 bis Cp, welches auf der Grundlage der Befehle erster Ordnung, die von den Auswahlmitteln S1 bis Sp übertragen werden, Befehle zweiter Ordnung festlegt, die es mittels einer entsprechenden Verbindung F1 bis Fp auf die Steuerorgane OP des Luftfahrzeugs überträgt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform führt mindestens eines der Regelungsglieder B1 bis Bp eine Selbstüberwachung durch.
Außerdem stützt sich gemäß der Erfindung die Flugsteuerungsvorrichtung DCV auf die folgenden Prinzipien:
- das Konzept, dass mindestens das erste Glied zur Generierung von Befehlen in der Prioritätsfolge der Auswahl ermöglicht, dass die Erzeugung von falschen Befehlen erster Ordnung, die mit einem Gültigkeitssignal im gültigen Zustand und gegebenenfalls mit einem Signal zur Kontrolle der Kohärenz in kohärenten Zustand verbunden ist, äußerst unwahrscheinlich ist, und/oder
- die Möglichkeit der partiellen oder totalen Unsymmetrie in der Angelegenheit des Konzepts, der Verwirklichung oder der Technologie, die auf Grund der Architektur zwischen den n Gliedern A1 bis An zur Generierung von Befehlen sowie zwischen den p Regelungsgliedern B1 bis Bp hineingebracht werden kann.
Vorzugsweise weisen alle Glieder zur Generierung von Befehlen eine Eigenüberwachung auf.
Daher führt man gemäß der Erfindung eine Verwaltung der Rekonfigurierung aus, die sich stützt:
- auf die eines jeden Gliedes A1 bis An eigenen Selbstüberwachung, die mit Hilfe von Überwachungssignalen auf die Auswahlmittel S1 bis Sp übertragen wird;
- auf die im Innern der Glieder A1 bis An angewandte Logik, wenn es sich um Glieder vom numerischen Typ handelt; und
- auf den vorerwähnten Prozess der Auswahl, der durch die Auswahlmittel S1 bis Sp erfolgt.
Diese Verwaltung der Rekonfigurierung und die damit verbundene Logik ermöglichen, die Generierung von Befehlen auszuwählen, die das höchste Niveau an Funktionalität aufweisen. Beispielsweise im Fall von numerischen Gliedern in Gegenwart von Zustandsverschlechterungen, welche die Sicherheit nicht nachteilig beeinflussen, aber eine der numerischen Glieder beeinträchtigen, wird jedes der numerischen Glieder ihre Gültigkeit gleichzeitig positionieren in Abhängigkeit:
- von ihrer Nummer in der Prioritätsliste; und
- von ihrer Zustandsverschlechterung gegenüber der Zustandsverschlechterung der anderen Glieder gemäß einer Befehlsrelation, die einer vorher erstellten Liste der Zustandsverschlechterungen entspricht.
Daher wird beispielsweise im Fall von zwei numerischen Gliedern der Verlust an bestimmten Funktionalitäten in dem Glied zur Generierung von numerischen Befehlen mit der höchsten Priorität, während das andere Glied sich in einem Nennzustand befindet, zu einer zeitweiligen Ungültigerklärung des Gliedes zur Erzeugung von Befehlen mit der höchsten Priorität führen. Im Fall einer Störung, welche das zweite numerische Glied ungültig macht, stellt das erste Glied seine Gültigkeit im gültigen Zustand wieder her und befindet sich erneut ausgewählt.
Bei der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, enthält die auf einen Hubschrauber angewendete Flugsteuerungsvorrichtung DCV vier Glieder A1 bis A4 zur Generierung von Befehlen und vier Regelungsglieder B1 bis B4.
In diesem Fall ist jedes der Glieder A1 bis A4 dual. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein duales Glied ein solches Glied, welches Vorrichtungen aufweist, die ermöglichen, die Dank eines redundanten Behandlungswegs erarbeiteten Befehle zu überwachen und die im Fall der fehlenden Übereinstimmung zwischen den internen Behandlungswegen des Gliedes ein oder mehrere Gültigkeitssignale positionieren.
Die Dualität der Glieder A1 bis A4 wird in diesem Fall auf die Weise verwirklicht, dass die Selbstüberwachung mit einer extrem niedrigen Wahrscheinlichkeit für die Abgabe eines fehlerhaften Befehls ohne Gültigkeitsverlust und ohne Verlust an Kohärenz der Signale zur Kontrolle der Kohärenz garantiert wird.
Außerdem erzeugt jedes der Glieder A1 bis A4 Befehle erster Ordnung, die den Befehlen für die Steuerung von jeder der vier Servosteuerungen des Hubschraubers entsprechen. In diesem Fall wird jede der Servosteuerungen von vier Motoren gesteuert, die jeweils von den Befehlen zweiter Ordnung gespeist werden, die von den vier Gliedern B1 bis B4 erarbeitet worden sind und die in der Summierung der Kräfte dergestalt arbeiten, dass ihre Stellungen mechanisch direkt auf die Servosteuerungen gegeben werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Glieder A1 und A2 vom numerischen Typ und die Glieder A3 und A4 vom analogen Typ.
Jedes der numerischen Glieder A1 und A2 führt Abläufe von Fluglagenregelungen aus, die Manöver genannt werden. Sie umfasst hierfür zwei Behandlungsarten:
- von denen die eine die Befehle erster Ordnung erzeugt, d. h. die Steuerungsbefehle bezüglich der Servosteuerungen; und
- die andere ein Kohärenzsignal erzeugt, welches den Regelungsgliedern ermöglicht, die von dem vorerwähnten ersten Bearbeitungsweg erzeugten Befehle erster Ordnung zu überprüfen.
Außerdem gibt jedes der Glieder A2 und A2 zwei Gültigkeitssignale ab. Jede Bearbeitungsstrecke führt die Bearbeitungen auf Prozessoren durch, welche durch ein und dieselbe Echtzeituhr synchronisiert und mit zugeordneten Aufnehmern der Handhebel der Fluglagenregelung gekoppelt sind, die diese Bearbeitungsstrecke direkt speist.
Außerdem gewährleisten die Analogglieder A3 und A4 über die Bearbeitung der Eingangsgrößen der Fluglagenregelung hinaus eine Hilfe zur Stabilisierung auf den Achsen des Nickens und des Rollens. Diese Glieder A3 und A4 enthalten ebenfalls je zwei Bearbeitungsstrecken, die Signale vom selben Typ wie die der numerischen Glieder A1 und A2 erzeugen. Jede Bearbeitungsstrecke ist mit zugeordneten Aufnehmern der Handhebel der Fluglagenregelung (vom Potentiometertyp) gekoppelt, die sie direkt speist, und umfasst außerdem einen gyrometrischen Aufnehmer auf der Nickachse und auf der Rollachse. Außerdem sind diese beiden Analogglieder A3 und A4 so ausgelegt, dass sie gegenüber ionisierender Strahlung beständig sind.
Beim Betrieb unter Nennbedingungen wählen die Glieder B1 bis B4 nach der Priorität das Befehlsgenerierglied A1, dann das Glied A2 im Fall des Ausfalls des ersten, dann das Glied A3 im Fall des Ausfalls der zwei vorausgehenden, und schließlich das Glied A4 im Fall des Ausfalls der drei ersten Glieder.
Folglich ermöglicht die vorerwähnte Architektur, dass eine Kombination von Ausfällen, die bis zu drei Gliedern von den Gliedern A1 bis A4 betreffen, überstanden wird.
Übrigens ermöglicht die vorerwähnte Architektur, die eine völlige Unsymmetrie zwischen den numerischen Befehlsgeneriergliedern A1 und A2 und den analogen Befehlsgeneriergliedern A3 und A4 aufweist, dass gelegentliche gemeinsame Ausfallmoden wie beispielsweise der numerischen Glieder A1 und A2, insbesondere der Software- Ausfallmoden, überstanden werden.
In der Tat wird im Fall des Verlustes der Gültigkeiten der zwei numerischen Glieder A1 und A2, die sich entweder aus dem aufeinanderfolgenden Ausfall der zwei Glieder A1 und A2 oder aus einem gelegentlichen gemeinsamen Ausfallmodus beispielsweise vom Software-Typ ergeben, das Generierglied für die Analogbefehle mit der höheren Priorität ausgewählt.
Außerdem wird bei einem augenblicklichen Ausfall der Erzeugung der numerischen Befehle bei der Wiederherstellung der Gültigkeit einer der numerischen Glieder das letztere erneut nach der Bestätigung durch die Regelungsglieder B1 bis B4 ausgewählt.
Außerdem sind die Regelungsglieder B1 bis B4 vom dualen Typ dergestalt, dass sie bei einer Störung sich selbst aufspüren. Sie werden in Analogtechnologie gefertigt. Das Konzept dieser Glieder B1 bis B4 ermöglicht:
- beim Nichtvorhandensein einer Störung die Generierung der Befehle zweiter Ordnung, die Mittelwerten zwischen den Gliedern entsprechen;
- im Fall einer von einem Glied festgestellten Störung, diese zu eliminieren; und
- dass im Fall einer nicht festgestellten Störung die nicht von der Störung betroffenen Glieder das von der Störung betroffene Glied übergehen.
Folglich ermöglicht die vorerwähnte Architektur, dass drei festgestellte Störungen der Regelungsglieder überstanden werden oder die Kombination einer nicht festgestellten Störung dieser Glieder mit einer festgestellten Störung dieser Glieder überstanden wird.
Man wird bemerken, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwirklichung der Flugsteuerungsvorrichtung DCV auf allgemeine Art und Weise verändernd wirken kann auf:
- die Art des Protokolls zwischen den Gliedern A1 bis An für die Befehlsgenerierung;
- den Grad der Unsymmetrie zwischen den Gliedern A1 bis An für die Befehlsgenerierung;
- die gelegentliche Benutzung mindestens eines Befehlsgeneriergliedes ohne Selbstüberwachung oder mit verminderter Selbstüberwachung. Ein Glied ohne Selbstüberwachung ist ein Glied vom Simplex-Typ, das als systematisch gültig betrachtet wird und das einzig und allein im Fall von Störungen der vorangegangenen Glieder eingesetzt wird; und
- die Benutzung von Regelungsgliedern B1 bis Bp ohne Selbstüberwachung. Dies ist möglich, wenn die Anzahl p genügend hoch ist. Jedoch ist dann die Vorrichtung DCV einzig und allein dazu geeignet, eine Anzahl von Störungen auszuhalten, welche die Regelungsglieder B1 bis Bp betreffen und die streng kleiner als p/2 ist.
Gemäß einer ander an möglichen Variante enthält mindestens ein Glied An der Glieder A1 bis An partielle Glieder a1 bis ak, die parallel funktionieren, so wie das in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform enthält das Glied An außerdem k partielle Glieder a1 bis ak, ein Wählmittel V, das mit den partiellen Gliedern a1 bis ak über die jeweiligen Verbindungen e1 bis ek verbunden ist.
Das Wählmittel V legt in Abhängigkeit von den Daten, die von den partiellen Gliedern a1 bis ak erhalten werden, diejenigen fest, die auf die Glieder B1 bis Bp über die Verbindung Ln nach dem folgenden Prinzip übertragen werden:
- wenn die Eingangswerte des Wählmittels V einen Wert haben, der bis auf einen gewissen Schwellwert nahezu identisch ist, dann ist der Ausgangswert des Wählmittels eine Linearkombination der Eingangswerte; und
- wenn ein Eingangswert um einen Wert, der größer als ein gewisser Schwellwert ist, vom Mittelwert der Eingangswerte abweicht, so wird er eliminiert.
In der besonderen Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, enthält das Glied An p partielle Glieder a1 bis ap, die parallel arbeiten, und jedes der partiellen Glieder a1 bis ap enthält ein Wählmittel V1 bis Vp, wobei die Wählmittel V1 bis Vp mit den Regelungsgliedern B1 bis Bp über die entsprechenden Verbindungen Ln1 bis Lnp verbunden sind.

Claims

1. Flugsteuerungsvorrichtung eines Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers, wobei die Flugsteuerungsvorrichtung ein Anzahl von n Befehlsgeneriergliedern (A1 bis An) und eine Anzahl von p Regelungsgliedern (B1 bis Bp) aufweist, die eine Anzahl von Daten und insbesondere die Positionen von Flugsteuerungsorganen des Luftfahrzeugs aufnehmen und in Abhängigkeit von diesen Daten Steuerbefehle an die Organe der Fluglagenregelung (OP) des Luftfahrzeugs übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der n Befehlsgenerierglieder (A1 bis An) eine Gesamtheit von Befehlen erster Ordnung für die Steuerung der Organe der Fluglagenregelung (OP) erzeugt und mindestens eines von ihnen eine Selbstüberwachung ausführt und entsprechende Signale zur Überwachung erzeugt, und dadurch, dass jedes der p Regelungsglieder (B1 bis Bp) enthält:

- ein Auswahlmittel (S1 bis Sp), welches die Daten aufnimmt, nämlich die Befehle erster Ordnung und gegebenenfalls die Überwachungssignale, die von jedem der n Befehlsgenerierglieder (A1 bis An) erzeugt werden, und welche die von den einem der Befehlsgeneriergliedern abgegebenen Daten auswählt, wobei die Auswahl der Daten nach einer vorher unter den Befehlsgeneriergliedern (A1 bis An) festgelegten Prioritätenfolge erfolgt, wobei gegebenenfalls die erzeugten Überwachungssignale Berücksichtigung finden; und.

- ein Berechnungsmittel (C1 bis Cp), welches auf der Grundlage der so ausgewählten Daten Befehle zweiter Ordnung festlegt, wobei die Befehle zweiter Ordnung, die von mindestens einigen der p Regelungsgliedern (B1 bis Bp) festgelegt worden sind, an die Organe für die Fluglagenregelung (OP) des Luftfahrzeugs als Steuerbefehle übertragen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsglieder (B1 bis Bp) parallel arbeiten, wobei sich die vor, diesen Gliedern ausgegebenen Befehle addieren.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Befehlsgenerierglieder (A1 bis An), die für die Durchführung einer Selbstüberwachung geeignet sind, zwei unterschiedliche Bearbeitungsstrecken aufweist, wobei die Selbstüberwachung durch den Vergleich der für jede der Bearbeitungsstrecken erhaltenen Ergebnisse erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Regelungsglieder (B1 bis Bp) eine Selbstüberwachung und den automatischen Ausschluss eines als gestört festgestellten Gliedes durchführt.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eines (A1, A2) der Befehlsgenerierglieder (A1 bis An) vom numerischen Typ ist.

6. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eines (A3, A4) der Befehlsgenerierglieder (A1 bis An) vom analogen Typ ist.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eines der Regelungsglieder (B1 bis Bp) vom analogen Typ ist.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Regelungsglieder (B1 bis Bp) vom numerischen Typ ist.

9. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Übertragung der Daten zwischen den Befehlsgeneriergliedern (A1 bis An) und den Regelungsgliedern (B1 bis Bp) durch elektrische Verbindungen (L1 bis Ln) erfolgt.

10. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Übertragung der Daten zwischen den Befehlsgeneriergliedern (A1 bis An) und den Regelungsgliedern (B1 bis Bp) durch optische Verbindungen (L1 bis Ln) erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für n und p zwischen 3 und 6 liegen.

12. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines (An) der Befehlsgenerierglieder (A1 bis An) k partielle Glieder (a1 bis ak) sowie mindestens ein Wählmittel (V, V1 bis Vk) aufweist, welches mit den partiellen Gliedern (a1 bis ak) verbunden ist und welches auf der Grundlage der von den partiellen Gliedern (a1 bis ak) erzeugten Daten diejenigen festlegt, die an die Regelungsglieder (B1 bis Bp) übertragen werden sollen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl k der partiellen Glieder (a1 bis ak) gleich der Anzahl p der Regelungsglieder (B1 bis Bp) ist, und dadurch, dass jedes der partiellen Glieder (a1 bis ap) ein Wählmittel (V1 bis Vp) aufweist, welches mit den jeweiligen Regelungsgliedern (B1 bis Bp) verbunden ist.