WO2024255964A1

WO2024255964A1 - Flight simulator

Info

Publication number: WO2024255964A1
Application number: PCT/DE2024/100521
Authority: WO
Inventors: Markus LANKES
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-06-12
Filing date: 2024-06-12
Publication date: 2024-12-19
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: DE112024002585A5; EP4725006A1

Abstract

The invention relates to a flight simulator with a simulator cockpit (1), with a movement system (2; 3, 4, 5) for simulating movements of the simulator cockpit (1) and with a control device controlling same. The movement system (2; 3, 4, 5) is designed to transfer movements to the simulator cockpit (1), which is movably fixed to it, using the six degrees of freedom that exist for a rigid body. It consists of a first movement device (2), to be arranged on a horizontal contact surface, for generating translatory movements in the three given degrees of freedom, and a second movement device (3, 4, 5), in the form of pendulum and rotational kinematics system and movably connected to movable free ends (61; 62; 63;..., 6n) of said movement device (2) for generating movements in the three degrees of freedom for non-translatory movements. The second movement device (3, 4, 5), to which the simulator cockpit (1) is secured, consists of a circular guide element (5), on which two curved guide elements (3, 4) extending orthogonally to each other are movably mounted and guided.

Description

Flugsimulator flight simulator

Die Erfindung betrifft einen Flugsimulator, welcher dazu dient, Bewegungen eines realen Fluggeräts vorzugsweise zu Ausbildungs- oder Trainingszwecken zu simulieren. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Flugsimulator zur Simulation von Bewegungen eines in Form eines sogenannten VTOL (Vertical Take-Off and Landing) ausgebildeten Luft- oder Flugtaxis. Ausdrücklich sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf den vorgenannten Einsatzzweck, also auf die Simulation von Bewegungen eines Luft- oder Flugtaxis, nicht beschränkt ist. Vielmehr kann der Simulator auch zur Simulation von Bewegungen jeglicher weiterer Luftfahrzeuge (Fluggeräte), zivil und militärisch, hergerichtet und genutzt werden. The invention relates to a flight simulator which is used to simulate movements of a real aircraft, preferably for training or instruction purposes. It relates in particular to a flight simulator for simulating movements of an air taxi or flying taxi designed in the form of a so-called VTOL (Vertical Take-Off and Landing). However, it should be expressly pointed out that the invention is not limited to the aforementioned intended use, i.e. to simulating movements of an air taxi or flying taxi. Rather, the simulator can also be prepared and used to simulate movements of any other aircraft (aircraft), civil and military.

Flugsimulatoren sind seit längerem bekannt und werden insbesondere zur Ausbildung und für das Training von Piloten, gegebenenfalls aber auch von weiteren Besatzungsmitgliedern, in der Praxis umfangreich genutzt. Sie dienen beispielsweise bei der Ausbildung angehender Piloten für die einem ersten realen Flug vorausgehende Simulation von Flügen zur Einübung für die Pilotentätigkeit wichtiger Bedienhandlungen und Verhaltensweisen. Mittels ihrer ist es dabei nicht nur möglich die Psyche einer sie nutzenden Person anzusprechen und deren kognitive Fähigkeiten zu trainieren, sondern für die betreffende Person auch die bei unterschiedlichen Flugbewegungen und Flugmanövern auf sie einwirkenden physischen Einflüsse erlebbar zu machen. Flight simulators have been around for a long time and are used extensively in practice, particularly for the education and training of pilots, but also of other crew members where appropriate. For example, they are used to train prospective pilots for the simulation of flights prior to their first real flight in order to practice the operating actions and behaviors that are important for piloting. They not only make it possible to address the psyche of the person using them and train their cognitive abilities, but also to allow the person concerned to experience the physical influences that affect them during different flight movements and maneuvers.

Wenngleich derartige Simulatoren die Ausbildung an realen Fluggeräten unter tatsächlichen Flugverhältnissen nicht vollständig ersetzen können, so sind sie doch hierzu eine gute und sehr wichtig gewordene Ergänzung. Dies gilt auch im Hinblick auf die Fortbildung und das Training bereits zugelassener Piloten. Hierbei liegen ihre Vorteile in der Kostenersparnis gegenüber einem ausschließlich unter realen Bedingungen erfolgenden Training sowie gegebenenfalls auch in der Möglichkeit, bestimmte Flugmanöver in einer risikofreien Umgebung ausprobieren zu können. In der Fortbildung bereits lizenzierter Piloten spielen sie unter anderem eine Rolle im Zusammenhang mit der Fortbildung zum Führen neuer Fluggerätetypen. Although such simulators cannot completely replace training on real aircraft under actual flight conditions, they are a good and very important addition. This also applies to the further training of already licensed pilots. Their advantages here are the cost savings compared to training that takes place exclusively under real conditions and, where appropriate, the possibility of trying out certain flight maneuvers in a risk-free environment. In the further training of already licensed pilots, they play a key role. among other things, a role in connection with further training in the operation of new types of aircraft.

Ein großer Vorteil ist es zudem, dass Flugsimulatoren häufig sehr anpassungsfähig sind im Hinblick auf die Ausbildung an neu eingeführten Typen einer Fluggerätegattung und gegebenenfalls sogar in Bezug auf gänzlich neu entstehende Arten von Fluggeräten. Selbstverständlich sind hierbei dennoch im Einzelfall auch umfangreichere Modifikationen an einem solchen Flugsimulator erforderlich. Another big advantage is that flight simulators are often very adaptable when it comes to training on newly introduced types of aircraft and, where appropriate, even on completely new types of aircraft. Of course, in individual cases, more extensive modifications to such a flight simulator are still necessary.

Seit einiger Zeit vollziehen sich Entwicklungen, welche die Art und Weise, wie sich Menschen künftig mit Verkehrsmitteln bewegen werden, stark verändern. Dies betrifft auch Entwicklungen, welche sich auf den Flugverkehr und die Gestaltung dabei verwendeter Fluggeräte beziehen. So ist nicht nur eine Tendenz zu verzeichnen, den bisher an Straßen gebundenen Verkehr stärker auf die Schiene zu verlagern, vielmehr gibt es, so insbesondere auch im Personen- und Passagierverkehr, Tendenzen, diesen auch im Zusammenhang mit der Überwindung relativ kurzer Distanzen, teilweise in die Luft zu verlagern. Ein beredtes Beispiel hierfür ist die rasante Entwicklung auf dem Gebiet sogenannter Luft- oder Flugtaxis. Die Mehrzahl der dafür zugrunde gelegten technischen Konzepte geht dabei von Fluggeräten aus, welche ursprünglich auf dem Konzept des Hubschraubers respektive des Helikopters, basieren, welches jedoch in die Richtung von Fluggeräten fortentwickelt wurde, die unter dem Sammelbegriff VTOL (Vertical Take-Off and Landing) oder gelegentlich auch Multikopter zusammengefasst werden. Zudem vollzieht sich hierbei eine Entwicklung zum Übergang auf umweltfreundlichere Elektroantriebe (eVTOL - electric VTOL). For some time now, developments have been taking place that are changing the way people will move around in the future. This also applies to developments relating to air traffic and the design of the aircraft used in it. Not only is there a trend to shift traffic that was previously bound to roads to rail, but there are also tendencies, particularly in passenger transport, to shift some of this into the air in connection with overcoming relatively short distances. A clear example of this is the rapid development in the field of so-called air or flying taxis. The majority of the technical concepts used for this are based on aircraft that were originally based on the concept of the helicopter, but which have been further developed in the direction of aircraft that are summarized under the collective term VTOL (Vertical Take-Off and Landing) or occasionally also multicopter. In addition, there is a trend towards the transition to more environmentally friendly electric drives (eVTOL - electric VTOL).

Ein typisches Merkmal im Flugverhalten auf dem Konzept des VTOL basierender Luft- oder Flugtaxis ist die Tatsache, dass diese im Allgemeinen während des Fluges in der Flugrichtung, das heißt an ihrem Bug, leicht nach unten geneigt sind, nämlich in einem Winkel von typischerweise 12 bis 16°. Dies bringt es mit sich, dass ein Bedarf an Flugsimulatoren besteht, mittels welcher sich auch dieses Flugverhalten simulieren lässt. Derzeit bekannte Flugsimulatoren basieren zumeist auf dem Einsatz einer auf dem Boden beziehungsweise auf einer horizontal ausgerichteten Fläche stehenden Stabkinematik, wobei an den Enden der Stäbe eine einem realen Fluggerät nachempfundene Simulatorkanzel festgelegt ist. Auf die vorgennannte Simulatorkanzel werden der Simulation von Flugbewegungen dienende Bewegungen vermittelt, welche von der Bewegungseinrichtung respektive der Stabkinematik, erzeugt werden. Weit überwiegend werden hierbei sogenannte Hexapods eingesetzt, bei denen es sich um eine Stabkinematik handelt, welche durch sechs an Drehgelenken gelagerte sowie hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch aus- und einfahrbare Stäbe gebildet ist und an eine darauf angeordnete Simulatorkanzel Bewegungen in den sechs für eine starren Körper existierenden Freiheitsgraden vermittelt. A typical feature of the flight behavior of air taxis or flying taxis based on the VTOL concept is the fact that they are generally inclined slightly downwards in the direction of flight, i.e. at their nose, during flight, namely at an angle of typically 12 to 16°. This means that there is a need for flight simulators with which this flight behavior can also be simulated. Currently known flight simulators are mostly based on the use of rod kinematics standing on the ground or on a horizontally aligned surface, with a simulator cockpit modeled on a real aircraft attached to the ends of the rods. Movements used to simulate flight movements are transmitted to the aforementioned simulator cockpit, which are generated by the movement device or the rod kinematics. So-called hexapods are predominantly used here, which are rod kinematics formed by six rods mounted on swivel joints and which can be extended and retracted hydraulically, electrically or pneumatically, and which transmit movements in the six degrees of freedom that exist for a rigid body to a simulator cockpit arranged on top of them.

Im Hinblick auf die angesprochene, bei Luft- oder Flugtaxis nach dem Prinzip des VTOL gegebene Neigung der Flugkabine ergeben sich jedoch bei dem Einsatz einer entsprechenden Stabkinematik respektive eines Hexapods, oftmals gewisse Probleme. Diese bestehen darin, dass entweder Werkhallen mit einer häufig anzutreffenden Standardhöhe von 3,80 m eine für die benötigten Bewegungen der Stabkinematik zu geringe Bauhöhe aufweisen, um Bewegungen einer leicht nach vorne geneigten Simulatorkanzel ausführen zu können. Oder aber, es ergibt sich bei einer entsprechenden Verkürzung der Stäbe der Stabkinematik das Problem, dass ein hierauf basierender Simulator zwar in eine Werkhalle mit Standardhöhe passt, jedoch die Simulatorkanzel bei der Simulation der bei einem Luft- oder Flugtaxi anzutreffenden Flugbewegung, mit in Flugrichtung geneigter Kabine, mit ihrem Bug den Boden berühren würde oder aber die gekürzten Fahrwege der Stabkinematik nicht ausreichend sind, den benötigten Simulationseffekt zu erreichen. However, with regard to the aforementioned inclination of the flight cabin in air or flying taxis based on the VTOL principle, certain problems often arise when using a corresponding rod kinematics or a hexapod. These consist in the fact that either factory halls with a standard height of 3.80 m, which is often found, have a height that is too low for the required movements of the rod kinematics to be able to carry out movements of a simulator cockpit that is slightly tilted forwards. Or, if the rods of the rod kinematics are shortened accordingly, the problem arises that a simulator based on this fits into a factory hall with a standard height, but the simulator cockpit would touch the ground with its nose when simulating the flight movement encountered in an air or flying taxi with the cabin tilted in the direction of flight, or the shortened travel paths of the rod kinematics are not sufficient to achieve the required simulation effect.

Aus der EP 2 715 702 B1 ist eine aus zwei Bewegungskomponenten bestehende Vorrichtung zur räumlichen Bewegung von Personen zu Simulationszwecken bekannt, bei welcher auf einem mit einem am Boden stehenden Hexapod verbundenen Trägerelement eine um drei Drehachsen bewegliche Simulatorkabine angeordnet ist. Die Vorrichtung ist hierbei allerdings nicht im Hinblick auf den in Werkhallen mit Standardhöhe zur Verfügung stehenden Bauraum optimiert. Zudem schneiden sich bei in der Druckschrift beschriebenen Lösung die Drehachsen für die Simulatorkabine innerhalb der Kabine, wobei es die starre Lage dieses Schnittpunktes mit sich bringt, dass sich der (gedachte) Pendelpunkt, um welchen die Simulatorkabine bei der Ausführung (Simulation) von Roll- und/oder Kippbewegungen pendelt, ebenfalls stets innerhalb der Kabine liegt. Dies entspricht aber unter anderem nicht den bei Fluggeräten in Form sogenannter VTOLs, wie insbesondere Luft- oder Flugtaxis, auftretenden Verhältnissen. From EP 2 715 702 B1 a device consisting of two movement components for the spatial movement of persons for simulation purposes is known, in which on a hexapod standing on the ground A simulator cabin that can move around three axes of rotation is arranged on a support element connected to the vehicle. However, the device is not optimized with regard to the installation space available in standard-height workshops. In addition, in the solution described in the publication, the axes of rotation for the simulator cabin intersect inside the cabin, whereby the rigid position of this intersection point means that the (imaginary) pendulum point around which the simulator cabin oscillates when executing (simulating) rolling and/or tilting movements is also always inside the cabin. However, this does not correspond, among other things, to the conditions that occur with aircraft in the form of so-called VTOLs, such as air or flying taxis in particular.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Flugsimulator zur Verfügung zu stellen, durch welchen die vorgenannten Probleme gelöst beziehungsweise vermieden werden. Ein solcher Flugsimulator soll insbesondere für einen Einsatz in Werkhallen mit einer Standardbauhöhe und zur Simulation des Flugverhaltens von nach dem Prinzip des VTOL, aber darüber hinaus in ihrer jeweiligen Bauform gegebenenfalls sehr unterschiedlich ausgebildeten Luft- oder Flugtaxis mit einem in der Regel in Flugrichtung nach unten geneigten Bug geeignet sein. The object of the invention is therefore to provide a flight simulator which solves or avoids the aforementioned problems. Such a flight simulator should be particularly suitable for use in factory halls with a standard construction height and for simulating the flight behavior of air or flight taxis which are based on the VTOL principle but may also be very differently designed in their respective construction and have a nose which is generally inclined downwards in the direction of flight.

Die Aufgabe wird durch einen Flugsimulator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei die Gliederung des Anspruchs durch mit einem Anstrich versehene Merkmale eine UND-Verknüpfung dieser Merkmale untereinander sowie mit den übrigen Anspruchsmerkmalen zum Ausdruck bringt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Flugsimulators sind durch die Unteransprüche gegeben. The object is achieved by a flight simulator with the features of patent claim 1, wherein the structure of the claim by means of features provided with a coat of paint expresses an AND link between these features and with the other features of the claim. Advantageous embodiments and further developments of the flight simulator according to the invention are given by the subclaims.

Der zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Flugsimulator umfasst eine offene oder geschlossene Simulatorkanzel, ein Bewegungssystem zur Simulation von Bewegungen der Simulatorkanzel und eine das Bewegungssystem steuernde Steuereinrichtung. Der Begriff Kanzel respektive Simulatorkanzel, soll hier gewissermaßen als Oberbegriff gebraucht werden und eine Simulatorkabine (geschlossene Simulatorkanzel) oder ein Simulator-Cockpit (offene Simulatorkanzel) bezeichnen, wobei sich die vorgeschlagene Lösung ausdrücklich auf beide Möglichkeiten (geschlossene Simulatorkabine, vorzugsweise mit eingebautem Cockpit oder bloßes offenes Cockpit) bezieht, zumal die jeweilige, bei der praktischen Umsetzung der Lösung zum Einsatz gelangende Variante (Kabine oder Cockpit) respektive die jeweilige konkrete Ausgestaltungsform der Simulatorkanzel, für die Erfindung ohne Belang ist. Daher soll im Weiteren in der Regel von einer Simulatorkanzel gesprochen werden. The flight simulator proposed to solve the problem includes an open or closed simulator cockpit, a motion system for simulating movements of the simulator cockpit and a control device that controls the motion system. The term cockpit or simulator cockpit is used here as a generic term and refers to a simulator cabin (closed simulator cockpit) or a simulator cockpit (open simulator cockpit). The proposed solution refers expressly to both possibilities (closed simulator cabin, preferably with built-in cockpit or just an open cockpit), especially since the respective variant used in the practical implementation of the solution (cabin or cockpit) or the respective concrete design of the simulator cockpit is irrelevant to the invention. Therefore, in the following, we will generally refer to a simulator cockpit.

Das Bewegungssystem des vorgeschlagenen Simulators ist dazu ausgebildet, der an ihm festgelegten Simulatorkanzel Bewegungen unter Nutzung der sechs für einen starren Körper existierenden Freiheitsgrade (6 DoF = 6 Degrees of Freedom) zu vermitteln. Die Simulatorkanzel, welche vorzugsweise der Kabine oder dem Cockpit eines real existierenden Fluggeräts, wie beispielsweise der Kabine eines Lufttaxis / Flugtaxis - auch als Urban Air Mobility bezeichnet - nachempfunden ist, kann in ihrem Inneren mit unterschiedlichen technischen Einrichtungen ausgestattet sein. The motion system of the proposed simulator is designed to impart movements to the simulator cockpit attached to it using the six degrees of freedom that exist for a rigid body (6 DoF). The simulator cockpit, which is preferably modeled on the cabin or cockpit of a real aircraft, such as the cabin of an air taxi / flying taxi - also known as urban air mobility - can be equipped with various technical devices inside.

Typischerweise wird durch die Simulatorkanzel oder als deren Bestandteil das Cockpit eines entsprechenden Fluggeräts nachgebildet, an welchem mindestens eine im Umgang mit dem Fluggerät zu schulende respektive zu trainierende Person an dafür vorgesehenen Bedieneinheiten und Bedienelementen Handlungen zur Steuerung des nachempfundenen Fluggeräts und zur Durchführung von Prozeduren im Cockpit und von Flugmanövern vornehmen kann. Vorzugsweise sind in respektive an der Simulatorkanzel mehrere Displays oder vor ihr ein Projektionssystem angeordnet, auf welchen oder welchem der mindestens einen trainierenden Person (im Weiteren wird vereinfachend von einer Person gesprochen) Abbilder der jeweiligen Umgebung des Fluggeräts während eines Flugs in Form einer virtuellen Realität vermittelt werden können. Alternativ kann das Training aber auch mit Hilfe einer von der trainierenden Person getragenen, die Displays ersetzenden oder ergänzenden VR- oder MR-Brille durchgeführt werden. Das bereits angesprochene Bewegungssystem besteht gemäß der vorgeschlagenen Lösung aus zwei Bewegungseinrichtungen. Es besteht aus einer ersten, auf einer sich horizontal erstreckenden Aufstandsfläche, wie insbesondere einem Hallenboden, stehenden Bewegungseinrichtung, welche zumindest zur Erzeugung von Bewegungen bezüglich der drei für translatorische Bewegungen gegebenen Freiheitgrade ausgebildet ist. Weiterhin besteht das Bewegungssystem aus einer zweiten, mit beweglichen freien Enden der ersten Bewegungseinrichtung verbundenen Bewegungseinrichtung, welche als eine Pendel- und Rotationskinematik ausgebildet ist. Diese zweite Bewegungseinrichtung dient zur Erzeugung von Bewegungen bezüglich der drei für nichttranslatorische Bewegungen gegebenen Freiheitsgrade. Die Simulatorkanzel ist an der zweiten, als Pendel- und Rotationskinematik ausgebildeten Bewegungseinrichtung beweglich festgelegt. Typically, the simulator cockpit or part of it simulates the cockpit of a corresponding aircraft, on which at least one person who is to be trained in the use of the aircraft can use the control units and controls provided for this purpose to carry out actions to control the simulated aircraft and to carry out procedures in the cockpit and flight maneuvers. Preferably, several displays are arranged in or on the simulator cockpit or a projection system in front of it, on which or which the at least one training person (hereinafter referred to as one person for the sake of simplicity) can be shown images of the respective environment of the aircraft during a flight in the form of virtual reality. Alternatively, the training can also be carried out using VR or MR glasses worn by the training person, which replace or supplement the displays. The movement system already mentioned consists of two movement devices according to the proposed solution. It consists of a first movement device standing on a horizontally extending support surface, such as in particular a hall floor, which is designed at least to generate movements with respect to the three degrees of freedom given for translational movements. The movement system also consists of a second movement device connected to movable free ends of the first movement device, which is designed as a pendulum and rotation kinematics. This second movement device serves to generate movements with respect to the three degrees of freedom given for non-translational movements. The simulator cockpit is movably attached to the second movement device, which is designed as a pendulum and rotation kinematics.

Soweit die erste Bewegungseinrichtung des Bewegungssystems zumindest, das heißt jedenfalls zur Erzeugung von Bewegungen in den drei, für translatorische Bewegungen gegebenen Freiheitgraden ausgebildet ist, meint dies, dass diese Bewegungseinrichtung in Bezug auf die Simulatorkanzel entweder tatsächlich nur translatorische Bewegungen zu Verfügung stellt oder, je nach ihrer konkreten Ausbildung respektive abhängig von der jeweiligen praktischen Umsetzung der hier vorgeschlagenen Lösung, gesteuert durch die Steuereinrichtung, von den durch sie zur Verfügung gestellten Bewegungen vorzugsweise nur Bewegungen in den drei translatorischen Freiheitsgraden (vorwärts/rückwärts = x-Richtung, links/rechts = y-Richtung und auf/ab = z-Richtung) genutzt werden. Denkbar ist es aber zudem, dass zwar auch andere über die translatorischen Bewegungen hinaus durch die erste Bewegungseinrichtung unterstütze Bewegungsmodi genutzt werden, jedoch, wiederum gesteuert durch die Steuereinrichtung, einzelne oder alle dieser Bewegungsmodi bezüglich ihres Winkelbereichs nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Insofar as the first movement device of the movement system is at least designed to generate movements in the three degrees of freedom provided for translational movements, this means that this movement device in relation to the simulator cockpit either actually only provides translational movements or, depending on its specific design or the respective practical implementation of the solution proposed here, controlled by the control device, of the movements provided by it, preferably only movements in the three translational degrees of freedom (forward/backward = x direction, left/right = y direction and up/down = z direction) are used. However, it is also conceivable that other movement modes supported by the first movement device in addition to the translational movements are also used, but, again controlled by the control device, some or all of these movement modes are only available to a limited extent with regard to their angular range.

Die erste Bewegungseinrichtung ist vorzugsweise als eine Stabkinematik ausgebildet, wobei die zweite Bewegungseinrichtung des Bewegungssystems über eine Verbindungsplatte (ein mechanisches Interface) mit den feien Stabenden dieser Stabkinematik beweglich verbunden ist. Die Stäbe der Stabkinematik sind jeweils an einem Drehgelenk im Bereich der Aufstandsfläche gelagert sowie mittels eines Antriebs in ihrer Länge veränderlich. The first movement device is preferably designed as a rod kinematics, wherein the second movement device of the movement system is a connecting plate (a mechanical interface) is movably connected to the free rod ends of this rod kinematics. The rods of the rod kinematics are each mounted on a swivel joint in the area of the contact surface and their length can be changed by means of a drive.

Wie bereits ausgeführt, ist die erste Bewegungseinrichtung respektive die Stabkinematik, dazu ausgebildet, der an ihr über die zweite Bewegungseinrichtung festgelegten Simulatorkanzel zumindest Bewegungen in den drei für translatorische Bewegungen gegebenen Freiheitgraden vermitteln zu können. Es handelt sich hierbei um Bewegungen in der X-Richtung (vorwärts oder rückwärts) und in der Y-Richtung (nach links oder rechts) der horizontalen Ebene der Aufstandsfläche für diese erste Bewegungseinrichtung und um Bewegungen in der dazu orthogonalen Z-Richtung, also um auf- oder abwärts gerichtete Bewegungen respektive Hub- und Senkbewegungen. Derartige Bewegungen können beispielsweise mit Hilfe einer Tripod-Bewegungseinrichtung realisiert beziehungsweise bereitgestellt werden. As already explained, the first movement device or the rod kinematics is designed to be able to impart at least movements in the three degrees of freedom given for translational movements to the simulator cockpit attached to it via the second movement device. These are movements in the X direction (forwards or backwards) and in the Y direction (left or right) of the horizontal plane of the contact surface for this first movement device and movements in the orthogonal Z direction, i.e. upward or downward movements or lifting and lowering movements. Such movements can be realized or provided, for example, with the help of a tripod movement device.

Möglich ist aber auch die Verwendung eines Hexepods, also einer 6-Stützen-Be- wegungseinrichtung beziehungsweise einer 6-Stab-Kinematik, wobei diese Möglichkeit aufgrund der dadurch gegebenen hohen Flexibilität besonders bevorzugt ist. Grundsätzlich ist es mittels eines solchen Hexapods möglich, einer daran festgelegten Simulatorkanzel Bewegungen in allen sechs für einen starren Körper existierenden Freiheitsgraden zu vermitteln. Bei dem vorgeschlagenen Flugsimulator wird jedoch ein entsprechendes Hexapod durch die zu dem Simulator gehörende Steuereinrichtung so angesteuert, dass durch das Hexapod entweder lediglich Bewegungen bezüglich der drei, einem starren Körper möglichen translatorischen Freiheitsgrade an die Simulatorkanzel vermittelt werden oder aber im Falle eines Zurverfügungstellens auch nichttranslatorischer Bewegungen vorzugweise (nicht zwingend - kann gegebenenfalls vom Aufstellort des Simulators und den dortigen räumlichen Gegebenheiten abhängig gemacht werden) zumindest für durch das Hexapod erzeugte Nickbewegungen der Winkelbereich gegenüber dem durch die zweite Bewegungseinrichtung hierfür zur Verfügung gestellten Winkelbereich eingeschränkt wird. It is also possible to use a hexpod, i.e. a 6-support movement device or a 6-rod kinematics, whereby this option is particularly preferred due to the high flexibility it provides. In principle, it is possible to use such a hexapod to impart movements in all six degrees of freedom that exist for a rigid body to a simulator cockpit attached to it. In the proposed flight simulator, however, a corresponding hexapod is controlled by the control device belonging to the simulator in such a way that the hexapod either only imparts movements to the simulator cockpit with respect to the three translational degrees of freedom possible for a rigid body or, in the case of non-translational movements also being made available, preferably (not mandatory - can be made dependent on the location of the simulator and the spatial conditions there), at least for pitching movements generated by the hexapod, the angular range is limited compared to the angular range provided for this purpose by the second movement device.

Bewegungen in den drei anderen, für nichttranslatorische (das heißt rotatorische) Bewegungen gegebenen Freiheitgraden werden, dem Grundprinzip der vorgestellten Lösung folgend, durch die zweite zum Bewegungssystem gehörende, als Pendel- und Rotationskinematik ausgebildete Bewegungseinrichtung auf die an dieser festgelegte Simulatorkanzel übertragen. Es sind dies Bewegungen, welche als Nicken (pitch), als Rollen (roll) oder als Gieren (yaw) bezeichnet werden. Bezogen auf von der Simulatorkanzel in Simulation der Bewegungen eines Fluggeräts ausgeführte Bewegungen handelt es sich bei den vorgenannten Bewegungen um ein Neigen (pitch) der Simulatorkanzel vorne oder hinten, um ein seitliches Wanken (roll) der Simulatorkanzel oder um eine Rotation (Gieren - yaw) der Simulatorkanzel um die Z-Achse, nämlich um eine vertikale Achse, entlang oder parallel zu welcher sich Auf- und Abwärtsbewegungen der Simulatorkanzel vollziehen. Movements in the three other degrees of freedom given for non-translational (i.e. rotational) movements are, following the basic principle of the solution presented, transferred to the simulator cockpit attached to it by the second movement device belonging to the movement system, designed as a pendulum and rotation kinematics. These are movements which are referred to as pitch, roll or yaw. In relation to movements carried out by the simulator cockpit in simulation of the movements of an aircraft, the aforementioned movements are a tilt (pitch) of the simulator cockpit at the front or back, a lateral roll (roll) of the simulator cockpit or a rotation (yaw) of the simulator cockpit around the Z axis, namely around a vertical axis, along or parallel to which the simulator cockpit moves up and down.

Dier zweite Bewegungseinrichtung, also die Bewegungen in den drei nichttranslatorischen Freiheitsgraden erzeugende Bewegungseinrichtung, ist durch ein sich parallel zu der Aufstandsfläche der ersten Bewegungseinrichtung erstreckendes, kreisförmiges (zumindest nahezu einen Vollkreis ausbildenden) Führungselement und durch zwei sich zueinander orthogonal beziehungsweise quer erstreckende kreissegmentförmige Führungselemente ausgebildet. Letztere werden in den Patentansprüchen und im Weiteren zur Unterscheidung von dem vorgenannten kreisförmigen respektive zumindest nahezu vollkreisförmigen Führungselement für das Gieren auch als bogenförmig bezeichnet. The second movement device, i.e. the movement device that generates the movements in the three non-translational degrees of freedom, is formed by a circular (at least almost forming a full circle) guide element that extends parallel to the contact surface of the first movement device and by two circular segment-shaped guide elements that extend orthogonally or transversely to one another. The latter are also referred to as arc-shaped in the patent claims and below to distinguish them from the aforementioned circular or at least almost fully circular guide element for yaw.

Die beiden, ihrerseits in oder an dem erstgenannten kreisförmigen Führungselement beweglich gelagerten und geführten bogenförmigen Führungselemente, sind vorzugsweise, bezogen auf ihren Querschnitt in der Erstreckungsrichtung, konkav ausgeformt. Hierbei bilden diese beiden Kreissegmente, welche auf dem erstgenannten, mit der ersten Bewegungseinrichtung respektive der Stabkinematik verbunden Führungselement und auf der durch dieses ausgebildeten kreisförmigen Führungsbahn aufrecht stehen, ebenfalls je eine Führungsbahn aus. The two arcuate guide elements, which are themselves movably mounted and guided in or on the first-mentioned circular guide element, are preferably concave in shape with respect to their cross-section in the direction of extension. In this case, these two form circular segments, which are mounted on the first-mentioned circular guide element with the first movement device or the Rod kinematics connected guide element and standing upright on the circular guideway formed by this, also each have a guideway.

Dabei ist ein erstes der beiden bogenförmigen Führungselemente derart an dem anderen (zweiten) bogenförmigen Führungselement gelagert, dass das erste Führungselement und mit ihm die Simulatorkanzel Bewegungen entlang des anderen (zweiten) bogenförmigen Führungselements ausführen kann. Das zweite bogenförmige respektive kreissegmentförmige Führungselement seinerseits ist in oder an dem, zumindest annähernd einen Vollkreis ausbildenden, vorzugsweise ebenfalls einen konkaven Querschnitt aufweisenden, mit den freien Enden der ersten Bewegungseinrichtung respektive der Stabkinematik verbundenen Führungselement beweglich gelagert und geführt. Hierbei ist es aber unerheblich, welches der beiden einander kreuzenden bogenförmigen Führungselemente man als erstes oder zweites Führungselement betrachtet. Die vorstehenden Ordinalzahlen respektive Ordnungszahlwörter geben insoweit keine Reihenfolge an. A first of the two arcuate guide elements is mounted on the other (second) arcuate guide element in such a way that the first guide element and with it the simulator cabin can perform movements along the other (second) arcuate guide element. The second arcuate or circular segment-shaped guide element is in turn movably mounted and guided in or on the guide element, which forms at least approximately a full circle, preferably also has a concave cross-section and is connected to the free ends of the first movement device or the rod kinematics. However, it is irrelevant which of the two intersecting arcuate guide elements is considered to be the first or second guide element. The above ordinal numbers or ordinal words do not indicate any order in this respect.

Durch ihre Anordnung auf dem kreisförmigen (zumindest annähernd einen Vollkreis ausbildenden) Führungselement können die beiden kreissegmentförmigen Führungselemente gemeinsam eine Drehbewegung ausführen, welche an diesem kreisförmigen, sich parallel zur Aufstandsfläche der ersten Bewegungseinrichtung erstreckenden Führungselement geführt wird. In oder an dem bogenförmigen Führungselement, welches beweglich in oder an dem anderen, sich quer zu ihm erstreckenden anderen bogenförmigen Führungselement geführt ist, ist die daran festgelegte, aber bewegliche Simulatorkanzel geführt. Die spezielle Ausführung des beschriebenen erfindungsmäßen Simulators führt zu einer insgesamt flachbauenden auch für den Einsatz in Werkhallen mit einer Standardhöhe von 3,80 m geeigneten Konstruktion. Due to their arrangement on the circular guide element (which at least forms an almost complete circle), the two circular segment-shaped guide elements can jointly carry out a rotary movement, which is guided along this circular guide element, which extends parallel to the contact surface of the first movement device. The simulator cabin, which is fixed to it but is movable, is guided in or on the curved guide element, which is movably guided in or on the other curved guide element extending transversely to it. The special design of the simulator according to the invention described results in an overall flat construction that is also suitable for use in workshops with a standard height of 3.80 m.

Die in oder an den Führungselementen (kreisförmiges Führungselement und bogenförmige Führungselemente) jeweils geführten anderen Elemente (andere Führungselemente oder Simulatorkanzel), sind innerhalb dieser Führungselemente vorzugsweise mittels durch die Steuerung des Simulators entsprechend angesteuerter Linearantriebe bewegbar. Das heißt in oder an einem oberen der beiden bogenförmigen (kreissegmentförmigen) Führungselemente ist die Simulatorkanzel - geführt durch das betreffende Führungselement - bewegbar, wobei dieses bogenförmige Führungselement seinerseits in oder an dem anderen sich quer zu ihm erstreckenden unteren bogenförmigen (kreissegmentförmigen) bewegbar ist, welches wiederum gemeinsam mit dem erstgenannten bogenförmigen Führungselement in oder an dem kreisförmigen (zumindest nahezu einen Vollkreis ausbildenden) Führungselement geführt bewegbar ist. The other elements (other guide elements or simulator cabin) guided in or on the guide elements (circular guide element and curved guide elements) are within this Guide elements preferably movable by means of linear drives controlled accordingly by the simulator's control system. This means that the simulator cabin is movable in or on an upper of the two arcuate (circular segment-shaped) guide elements - guided by the relevant guide element - whereby this arcuate guide element in turn is movable in or on the other lower arcuate (circular segment-shaped) extending transversely to it, which in turn is movable together with the first-mentioned arcuate guide element in or on the circular (at least almost forming a full circle) guide element.

Die Radien der bogenförmigen Führungselemente der zweiten Bewegungseinrichtung werden entsprechend der Geometrie eines hinsichtlich seines Flugverhaltens zu simulierenden Fluggerätes bemessen. Unter praktischen Gesichtspunkten werden diese Radien so bemessen, dass durch sie die Höhe eines gemeinsamen Pendelpunktes festgelegt wird, nämlich die Höhe des Punktes, um welchen die Simulatorkanzel in Bezug zum Pendelpunkt des realen Fluggeräts (Luftfahrzeugs) sowohl bei der Simulation von Rollbewegungen als auch bei der Simulation von Kippbewegungen pendelt. Hierbei wird die Höhe dieses Pendelpunktes im Hinblick auf die Simulation von Rollbewegungen durch den Radius des einen und im Hinblick auf die Simulation von Kippbewegungen durch den Radius des anderen bogenförmigen Führungselements bestimmt. Demnach wird das Verhältnis dieser beiden Radien zueinander so gewählt, dass sich die Pendelpunkte für die Rollbewegung einerseits und die Kippbewegung andererseits, welche anderenfalls grundsätzlich auch auseinanderfallen könnten, gewissermaßen überlagern und dadurch dem Pendelpunkt des realen Fluggeräts (Luftfahrzeugs) entsprechen. The radii of the arcuate guide elements of the second movement device are dimensioned according to the geometry of an aircraft whose flight behavior is to be simulated. From a practical point of view, these radii are dimensioned in such a way that they determine the height of a common pendulum point, namely the height of the point around which the simulator cockpit oscillates in relation to the pendulum point of the real aircraft (aircraft) both when simulating rolling movements and when simulating tilting movements. The height of this pendulum point is determined by the radius of one arcuate guide element with regard to the simulation of rolling movements and by the radius of the other arcuate guide element with regard to the simulation of tilting movements. The relationship between these two radii is therefore selected in such a way that the pendulum points for the rolling movement on the one hand and the tilting movement on the other hand, which could otherwise fundamentally fall apart, overlap to a certain extent and thus correspond to the pendulum point of the real aircraft (aircraft).

Es ist dabei ein entscheidender Vorteil der beschriebenen Konstruktion, dass die Radien der beiden bogenförmigen Führungselemente so bemessen werden können, dass der vorgenannte gemeinsame Pendelpunkt für Roll- und Kippbewegungen, anders als etwa bei der schon angesprochenen Lösung gemäß der Druckschrift EP 2 715 702 B1 , wie insbesondere für VTOL typisch; oberhalb der Simulatorkanzel liegen kann. Die Höhe des Pendelpunktes ist jedenfalls in der Phase der Planung und Errichtung eines entsprechenden Simulators in Anpassung an das bezüglich seines Flugverhaltens jeweils zu simulierende Fluggerät variabel festlegbar - nämlich durch die Bemessung der Radien der bogenförmigen Führungselemente der zweiten Bewegungseinrichtung zur Bereitstellung nichttranslatorischer Bewegungen. Hierbei gilt, dass sich der der Pendelpunkt mit der Vergrößerung des Radius eines jeweiligen bogenförmigen Führungselements von der Stabkinematik der ersten Bewegungseinrichtung entfernt und sich somit seine Höhe gegenüber der horizontalen Aufstandsfläche des Simulators vergrößert und umgekehrt. Somit können verschiedenste Pendelpunkte verschiedenster Fluggeräte (Luftfahrzeuge) realistisch nachgebildet werden, was zu einem deutlich besseren Ergebnis der Wiedergabe respektive Simulation ihres jeweiligen Flugverhaltens führt. A decisive advantage of the described construction is that the radii of the two curved guide elements can be dimensioned in such a way that the aforementioned common pendulum point for rolling and tilting movements, unlike the already mentioned solution according to the document EP 2 715 702 B1, as is typical for VTOL in particular, is above the Simulator cockpit. The height of the pendulum point can be variably set during the planning and construction phase of a corresponding simulator in accordance with the flight behavior of the aircraft to be simulated - namely by dimensioning the radii of the arcuate guide elements of the second movement device to provide non-translational movements. In this case, as the radius of a respective arcuate guide element increases, the pendulum point moves away from the rod kinematics of the first movement device and thus its height increases compared to the horizontal contact area of the simulator and vice versa. In this way, a wide variety of pendulum points of a wide variety of aircraft can be realistically reproduced, which leads to a significantly better result in the reproduction or simulation of their respective flight behavior.

Bei der Festlegung der (im Hinblick auf das jeweils zu simulieren gewünschte Fluggerät erforderlichen) absoluten Größe der Radien der bogenförmigen Führungselemente bestehen, unter Beibehaltung ihres zur Realisierung eines gemeinsamen Pendelpunktes für die Pendel- und Rotationskinematik erforderlichen Verhältnisses, aufgrund der speziellen, erfindungsgemäßen Konstruktion große Spielräume. Dies gilt insbesondere auch unter dem Aspekt einer möglichst geringen Bauhöhe des Simulators insgesamt, welche dessen Einsatz selbst in Werkhallen in Standardhöhe ermöglicht. Selbstverständlich sind die zuvor angesprochenen geometrischen Größen, wie insbesondere die Radien der bogenförmigen Führungselemente und deren Verhältnis (folglich auch die Höhe des Pendelpunktes) nicht im Betrieb des Simulators veränderlich. Sie werden vielmehr bei dessen Fertigung respektive im Zusammenhang mit seiner Errichtung am Einsatzort oder im Zuge einer eventuellen Umrüstung, insbesondere der zweiten Bewegungseinrichtung für die nichttranslatorischen Bewegungen, entsprechend dem Pendelpunkt des originalen Fluggeräts (Luftfahrzeugs), festgelegt. When determining the absolute size of the radii of the curved guide elements (required with regard to the aircraft to be simulated in each case), there is a great deal of leeway due to the special design according to the invention, while maintaining the ratio required to achieve a common pendulum point for the pendulum and rotation kinematics. This is particularly true with regard to the overall height of the simulator being as low as possible, which enables it to be used even in standard-height workshops. Of course, the geometric sizes mentioned above, such as the radii of the curved guide elements and their ratio (and consequently the height of the pendulum point) cannot be changed during operation of the simulator. Rather, they are determined during its manufacture or in connection with its installation at the site of use or in the course of any conversion, in particular of the second movement device for the non-translational movements, in accordance with the pendulum point of the original aircraft.

Bei der in der beschriebenen Weise ausgebildeten zweiten Bewegungseinrichtung zur Bereitstellung nichttranslatorischer Bewegungen, also bei der Bewegungseinrichtung bestehend aus dem kreisförmigen Führungselement und den beiden bogenförmigen respektive kreissegmentförmigen Führungselementen, kann die Simulatorkanzel oberhalb des kreisförmigen Führungselements angeordnet sowie beweglich geführt sein oder aber unterhalb dieses kreisförmigen Führungselements, das heißt an einem der bogenförmigen Führungselemente hängend. In the second movement device designed in the manner described for providing non-translatory movements, i.e. in the Movement device consisting of the circular guide element and the two arc-shaped or circular segment-shaped guide elements, the simulator cabin can be arranged above the circular guide element and guided movably or below this circular guide element, i.e. hanging on one of the arc-shaped guide elements.

Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung gegeben und anhand von Zeichnungen erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen: In the following, embodiments of the invention are given and explained with the aid of drawings. The drawings show:

Fig. 1 : Eine erste mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Simulators mit einem Hexapod in frontaler Ansicht auf die Simulatorkanzel, Fig. 2: die Ausbildungsform nach Fig. 1 in einer Frontalansicht auf die eine Rollbewegung ausführende Simulatorkanzel, Fig. 1: A first possible embodiment of the simulator according to the invention with a hexapod in a frontal view of the simulator cockpit, Fig. 2: the embodiment according to Fig. 1 in a frontal view of the simulator cockpit performing a rolling movement,

Fig. 3: die Ausbildungsform gemäß der Figuren 1 und 2 in einer Seitenansicht mit der eine Nickbewegung (pitch) ausführenden Simulatorkanzel,Fig. 3: the embodiment according to Figures 1 and 2 in a side view with the simulator cockpit executing a pitch movement,

Fig. 4: die Ausbildungsform nach den Figuren 1 bis 3 in einer Draufsicht,Fig. 4: the embodiment according to Figures 1 to 3 in a plan view,

Fig. 5: eine der Ausbildungsform gemäß den Figuren 1 bis 4 ähnliche Variante. Fig. 5: a variant similar to the embodiment according to Figures 1 to 4.

Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Flugsimulators in einer Frontalansicht auf die Simulatorkanzel 1 , bei welcher es sich in dem gezeigten Beispiel um die geschlossene Kabine eines Lufttaxis handelt. Der Simulator besteht im Wesentlichen aus einem Bewegungssystem 2; 3, 4, 5 und der daran festgelegten Simulatorkanzel 1 sowie aus einer in der Darstellung nicht gezeigten Steuereinrichtung und von dieser angesteuerten, ebenfalls nicht gezeigten Antrieben. Das Bewegungssystem 2; 3, 4, 5 ist dazu ausgebildet der Simulatorkanzel Bewegungen hinsichtlich der sechs, einem starren Köper möglichen Freiheitsgrade (6DoF) zu vermitteln. Fig. 1 shows a possible embodiment of the flight simulator according to the invention in a frontal view of the simulator cockpit 1, which in the example shown is the closed cabin of an air taxi. The simulator essentially consists of a movement system 2; 3, 4, 5 and the simulator cockpit 1 attached to it, as well as a control device (not shown in the illustration) and drives controlled by it (also not shown). The movement system 2; 3, 4, 5 is designed to impart movements to the simulator cockpit with respect to the six degrees of freedom (6DoF) possible for a rigid body.

Dem Grundprinzip der vorgeschlagenen Lösung folgend, besteht dabei das Bewegungssystem 2; 3, 4, 5 aus zwei Bewegungseinrichtungen, von denen eine erste, hier als Hexapod ausgebildete Bewegungseinrichtung 2 zumindest Bewegungen in den drei translatorischen, einem starren Körper gegebenen Freiheitsgraden an die an dem Bewegungssystem 2; 3, 4, 5 festgelegte, aber entlang des bogenförmigen Führungselements 4 bewegliche Simulatorkanzel 1 vermittelt. Bei dem an sich bekannten Hexapod (Bewegungseinrichtung 2) handelt es sich um eine Stabkinematik, deren sechs Stäbe jeweils über Kreuzgelenke 7i; 72; 7s; ... , 76 am Boden respektive auf einer horizontalen Grundfläche (Aufstandsfläche), gelagert sind und mit Hilfe von (wie ausgeführt, nicht gezeigten) Linearantrieben in ihrer Länge verändert werden können. Following the basic principle of the proposed solution, the movement system 2; 3, 4, 5 consists of two movement devices, one of which The first movement device 2, designed here as a hexapod, transmits at least movements in the three translational degrees of freedom given to a rigid body to the simulator cabin 1, which is fixed to the movement system 2; 3, 4, 5 but can move along the curved guide element 4. The known hexapod (movement device 2) is a rod kinematics, the six rods of which are each mounted on the floor or on a horizontal base surface (support surface) via universal joints 7i; 72; 7s; ..., 76 and whose length can be changed using linear drives (not shown as described).

An den Enden der Stäbe dieses Hexapods ist die zweite, Bewegungen in den drei nichttranslatorischen respektive rotatorischen Freiheitsgraden bereitstellende Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 beweglich gelagert. In dem gezeigten Beispiel ist diese zweite Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 durch zwei bogenförmige respektive kreissegmentförmige, sich quer zueinander erstreckende Führungselemente 3, 4 realisiert, die ihrerseits beweglich auf einem nahezu vollkreisförmigen Führungselement 5 (hier nicht zu erkennen - siehe Fig. 4) gelagert sind. In oder an dem oberen der beiden bogenförmigen Führungselemente 3, 4 ist die Simulatorkanzel 1 , beispielsweise mit Hilfe von Rollen-, Gleit- oder Kugellagern, beweglich geführt, kann sich also in Bezug auf die gezeigte Darstellung in oder an diesem Führungselement 4 aus der Zeichnungsebene heraus- oder in diese hineinbewegen. The second movement device 3, 4, 5, which provides movements in the three non-translational or rotational degrees of freedom, is movably mounted at the ends of the rods of this hexapod. In the example shown, this second movement device 3, 4, 5 is implemented by two arcuate or circular segment-shaped guide elements 3, 4 that extend transversely to one another, which in turn are movably mounted on an almost fully circular guide element 5 (not visible here - see Fig. 4). The simulator cabin 1 is movably guided in or on the upper of the two arcuate guide elements 3, 4, for example with the aid of roller, sliding or ball bearings, and can therefore move out of or into the plane of the drawing in or on this guide element 4, as shown in the illustration shown.

Dieses obere bogenförmige Führungselement 4 seinerseits ist in oder an dem sich darunter quer erstreckenden zweiten kreisförmigen Bewegungselement 3 beweglich gelagert. Auch hier kann die bewegliche Lagerung mittels beispielsweise innerhalb des konkav ausgeformten Führungselements 3 laufender Rollen-, Gleit- oder Kugellager realisiert sein. Beide bogenförmigen Führungselemente 3, 4 gemeinsam sind in oder an dem nahezu vollkreisförmigen, sich darunter befindenden Führungselement 5 (siehe Fig. 4) beweglich gelagert. Durch die zweite Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 mit den bogenförmigen Führungselementen 3, 4 und dem kreisförmigen respektive nahezu vollkreisförmigen Führungselement 5 können der Simulatorkanzel 1 Bewegungen in den drei rotatorischen Freiheitsgraden, also Gierbewegungen, Rollbewegungen und Kippbewegungen, vermittelt werden. This upper curved guide element 4 is in turn movably mounted in or on the second circular movement element 3 extending transversely underneath. Here too, the movable mounting can be implemented by means of roller, slide or ball bearings running, for example, within the concave guide element 3. Both curved guide elements 3, 4 together are movably mounted in or on the almost fully circular guide element 5 located underneath (see Fig. 4). The second movement device 3, 4, 5 with the curved guide elements 3, 4 and the circular or almost fully circular The guide element 5 can impart movements in the three rotational degrees of freedom, i.e. yaw movements, roll movements and tilt movements, to the simulator cockpit 1.

In der Fig. 2 ist die Ausbildungsform gemäß der Fig. 1 ebenfalls in einer Frontalansicht auf die Simulatorkanzel 1 dargestellt, wobei durch Bewegungen des oberen bogenförmigen Führungselements 4 entlang des unteren bogenförmigen Führungselements 3 Rollbewegungen für die Simulatorkanzel 1 simuliert werden. Im Zuge derartiger Rollbewegungen wird die Simulatorkanzel 1 (hier Simulatorkabine), wie aus der Abbildung ersichtlich, seitlich gegen die Vertikale geneigt. In Fig. 2, the embodiment according to Fig. 1 is also shown in a frontal view of the simulator cockpit 1, whereby rolling movements for the simulator cockpit 1 are simulated by movements of the upper arched guide element 4 along the lower arched guide element 3. In the course of such rolling movements, the simulator cockpit 1 (here simulator cabin) is tilted sideways against the vertical, as can be seen from the illustration.

Die Fig. 3 zeigt die Ausbildungsform gemäß den Figuren 1 und 2 nochmals in einer Seitenansicht, wobei in der Darstellung vereinfachend nur zwei der sechs Stäbe des die erste Bewegungseinrichtung 2 ausbildenden Hexapods gezeigt sind. Gemäß der dargestellten Bewegungssituation ist hierbei die Simulatorkanzel 1 durch eine entsprechende Bewegung innerhalb des oberen kreissegmentförmigen Führungselements 4 mit ihrer Spitze, das heißt dem Bug nach unten geneigt, führt also eine Nickbewegung aus. Fig. 3 shows the embodiment according to Figures 1 and 2 again in a side view, whereby in the illustration, for the sake of simplicity, only two of the six rods of the hexapod forming the first movement device 2 are shown. According to the movement situation shown, the simulator cockpit 1 is inclined downwards with its tip, i.e. the bow, by a corresponding movement within the upper circular segment-shaped guide element 4, thus performing a pitching movement.

Die Fig. 4 zeigt die Ausbildungsform der Figuren 1 bis 3 nochmals in einer Draufsicht auf die Gesamtanordnung. Hierbei deutlich zu sehen sind die Einzelheiten der beweglich mit dem Hexapod verbundenen zweiten Bewegungseinrichtung 3, 4, 5. Gut erkennbar ist hierbei insbesondere auch das kreisförmige (nahezu vollkreisförmige) Führungselement 5, auf welchem die beiden sich quer zueinander erstreckenden bogenförmigen Führungselemente 3, 4 zur Ausführung von Gierbewegungen der Simulatorkanzel 1 gelagert sind. Durch die nicht gezeigte Steuereinrichtung wird das Bewegungssystem 2 so betrieben, dass Bewegungen in den drei translatorischen Freiheitsgraden durch das Hexapod erzeugt werden, wobei Bewegungen unter Nutzung der drei rotatorischen (nichttranslatorischen) Freiheitsgrade durch das Hexapod nicht oder nur eingeschränkt unterstützt werden. Im letztgenannten Fall, dass auch durch das Hexapod Bewegungen in Bezug auf die drei nichttranslatorischen Freiheitsgrade zu Verfügung gestellt respektive auf die Simulatorkanzel 1 vermittelt werden, können vorzugsweise zumindest durch die Bewegungseinrichtung 2 verursachte Nickbewegungen der Simulatorkanzel 1 in ihrem Winkelbereich gegenüber den von der zweiten Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 in den drei nichttranslatorischen Freiheitsgraden auf die Simulatorkanzel 1 vermittelten Bewegungen eingeschränkt werden. Die von der ersten Bewegungseinrichtung 2 und von der zweiten Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 in Bezug auf die drei rotatorischen (nichttranslatorischen) Freiheitsgrade erzeugten Bewegungen werden dabei demnach durch die Steuerung einander verstärkend überlagert, wobei jedoch die Eingangs, bei der Darstellung des Standes der Technik angesprochenen Gefahr einer Bodenberührung durch die Simulatorkanzel 1 , mithilfe einer Winkelbeschränkung der ersten Bewegungseinrichtung 2 zumindest im Hinblick auf Nickbewegungen vermieden werden kann. Fig. 4 shows the embodiment of Figures 1 to 3 again in a top view of the overall arrangement. The details of the second movement device 3, 4, 5, which is movably connected to the hexapod, can be clearly seen here. The circular (almost fully circular) guide element 5, on which the two arcuate guide elements 3, 4 extending transversely to one another are mounted for executing yaw movements of the simulator cockpit 1, is particularly clearly visible. The control device (not shown) operates the movement system 2 in such a way that movements in the three translational degrees of freedom are generated by the hexapod, whereby movements using the three rotational (non-translational) degrees of freedom are not supported or only supported to a limited extent by the hexapod. In the latter case, in which movements in relation to the three non-translational degrees of freedom are also made available or transmitted to the simulator cockpit 1 by the hexapod, pitching movements of the simulator cockpit 1 caused at least by the movement device 2 can preferably be restricted in their angular range compared to the movements transmitted to the simulator cockpit 1 by the second movement device 3, 4, 5 in the three non-translational degrees of freedom. The movements generated by the first movement device 2 and by the second movement device 3, 4, 5 in relation to the three rotational (non-translational) degrees of freedom are therefore superimposed on one another by the control system in a reinforcing manner, although the risk of the simulator cockpit 1 touching the ground, which was mentioned at the beginning when describing the prior art, can be avoided by means of an angular restriction of the first movement device 2, at least with regard to pitching movements.

Die Fig. 5 zeigt eine Variante der zuvor anhand der Figuren 1 bis 4 erläuterten Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Simulators. Bei dieser Ausbildungsform ist die zweite Bewegungseinrichtung 3, 4, 5 und mit ihr die Simulatorkanzel 1 nach unten hängend an der ersten Bewegungseinrichtung 2 gelagert. Fig. 5 shows a variant of the embodiment of the simulator according to the invention previously explained with reference to Figs. 1 to 4. In this embodiment, the second movement device 3, 4, 5 and with it the simulator cabin 1 are mounted hanging downwards on the first movement device 2.

Claims

patent claims

1 . Flight simulator with an open or closed simulator cockpit (1), with a movement system (2; 3, 4, 5) for simulating movements of the simulator cockpit (1) and with a control device controlling the movement system (2; 3, 4, 5), wherein the movement system (2; 3, 4, 5) is designed to impart movements to the simulator cockpit (1) fixed to it using the six degrees of freedom that exist for a rigid body, characterized in that the movement system (2; 3, 4, 5) consists of two movement devices, namely a first movement device (2) to be arranged on a horizontal support surface for generating movements at least in the three degrees of freedom given for translational movements and a second movement device (3, 4, 5) movably connected to movable free ends (61; 62; 63; ..., 6ß) of the first movement device (2), which is designed as a pendulum and rotation kinematics for generating of movements in the three degrees of freedom given for non-translational movements and to which the simulator cockpit (1) is fixed, the second movement device (3, 4, 5) being a circular guide element (5) extending parallel to the contact surface of the first movement device (2), in or on which two arched, i.e. circular segment-shaped, guide elements (3, 4) extending orthogonally and thus transversely to one another are movably mounted and guided; one of the arched guide elements (3, 4), in or on which the simulator cockpit (1) is movably mounted and guided, is in turn movably mounted and guided in or on the other arched guide element (4, 3), which is itself mounted and guided in or on the circular guide element (5).

2. Flight simulator according to claim 1, characterized in that the radii of the two arcuate guide elements (3, 4) are dimensioned according to the geometry of an aircraft whose flight behavior is to be simulated, while determining the height of a common pendulum point, namely the height of the point around which the simulator cockpit (1) pendulums when simulating rolling and tilting movements provided by the second movement device (3, 4, 5), the height of this pendulum point being determined by the radius of one arcuate guide element (3) with regard to the simulation of rolling movements and by the radius of the other arcuate guide element (4) with regard to the simulation of tilting movements.

3. Flight simulator according to claim 2, characterized in that the radii of the two arcuate guide elements (3, 4) are dimensioned such that the pendulum point for rolling and tilting movements is located above the simulator cockpit (1).

4. Flight simulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the simulator cockpit (1) is arranged and movably guided above the circular guide element (5) of the second movement device (3, 4, 5) designed as a pendulum and rotation kinematics, which extends parallel to the contact surface of the first movement device (2).

5. Simulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first movement device (2) is designed as a rod kinematics with rods each mounted on a rotary joint (7i; 72; 7s; ... , 7 _n ) in the region of the contact surface and whose length can be varied by means of a drive, with the free ends (61; 62; 63; ... , 6 _n ) of which the second movement device (3, 4, 5) is movably connected.

6. Flight simulator according to claim 5, characterized in that the first movement device (2) is a tripod.

7. Flight simulator according to claim 5, characterized in that the first movement device (2) is a hexapod which is controlled by the controller to generate translational movements acting on the simulator cockpit (1) as well as movements in the three degrees of freedom given for non-translational movements, wherein at least pitching movements of the simulator cockpit (1) generated by the first movement device (2) are limited in their angular range compared to the movements imparted to the simulator cockpit (1) by the second movement device (3, 4, 5) in the three non-translational degrees of freedom.