DE102015117254B4

DE102015117254B4 - Luftfahrzeug, systeme und verfahren zur trimmungs-kontrolle in fly-by-wire luftfahrzeugsystemen

Info

Publication number: DE102015117254B4
Application number: DE102015117254.2A
Authority: DE
Inventors: Kevin Claffy; Jong-Yeob Shin
Original assignee: Gulfstream Aerospace Corp
Current assignee: Gulfstream Aerospace Corp
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2035-10-10
Also published as: CN105836107A; DE102015117254A1; US11767102B2; US20160152323A1; US20220371722A1; CN105836107B; US11299257B2

Abstract

Luftfahrzeug (100), welches aufweist:
ein Trimmungssteuersystem (101) zum Steuern von Flächen des Luftfahrzeugs (100); und
ein Fly-by-wire-System (102), das in Kommunikationsverbindung mit dem Trimmungssteuersystem (101) steht, wobei das Fly-by-wire-System (102) aufweist:
ein Eingabegerät (132), das dazu ausgebildet ist, eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe von einem Benutzer zu empfangen; und
ein Steuergerät (112), das in Kommunikationsverbindung mit dem Eingabegerät (132) steht, wobei das Steuergerät (112) dazu ausgebildet ist, das Trimmungssteuersystem (101) zu steuern, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Benutzer zu erhalten, und eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage eines stabilen Flugzustands bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Luftfahrzeugs (100) in Reaktion auf die Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Eingabegerät (132),
wobei das Eingabegerät (132) ein Autopilottrennungs-Eingabegerät ist und wobei das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgelegt ist, einen Autopiloten in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Eingabegerät (132) auszuschalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet betrifft allgemein die Trimmungssteuerung in Fly-by-wire-Luftfahrzeugsystemen, und betrifft speziell ein Eingabegerät für ein Fly-by-wire-System, welches die Fähigkeiten des Trennens des Autopiloten und der Nick-Trimmungsnachstellung umfasst.
HINTERGRUND
Ein herkömmliches Luftfahrzeug weist typischerweise Flugsteuerflächen auf, die mechanisch mit einem Flugsteuereingabegerät gekoppelt sind. Die Flugsteuerflächen ändern die auf das Luftfahrzeug einwirkenden aerodynamischen Kräfte, um den Nick-, Roll- oder Gierwinkel des Luftfahrzeugs einzustellen. Rückmeldekräfte aufgrund des auf die Flugsteuerflächen einwirkenden aerodynamischen Effekts werden durch die mechanische Verbindung auf das Flugsteuereingabegerät übertragen, welches auch als ein Inceptor bekannt ist. Diese Rückmeldekräfte zeigen dem Piloten des Luftfahrzeugs verschiedene Flugzustände an.
Mit dem Aufkommen der Fly-by-wire-Technik im vergangenen halben Jahrhundert ändert sich die Definition eines herkömmlichen Luftfahrzeugs. Die Fly-by-wire-Technik entkoppelt mechanisch den Inceptor von den Flugsteuerflächen. Stattdessen werden die Flugsteuerflächen durch Aktoren eingestellt, die elektronisch mit dem Inceptor gekoppelt sind. Trimmungssteuern in einem derartigen Fly-by-wire-Luftfahrzeug wird typischerweise durch einen Handtrimmschalter erreicht, der sich auf dem Flugsteuereingabegerät befindet.
US 5 493 497 A offenbart ein redundantes Mehrkanal-Fly-by-Wire-Steuerungssystem zur Verwendung in einem Flugzeug.
US 2003 / 0 127 569 A1 offenbart ein verteiltes Steuerungssystem, bei dem die Steuerungen in zwei unterschiedliche Gruppen aufgeteilt sind und die Flugsteuerungsverantwortung innerhalb jeder Gruppe weiter so zugewiesen wird, dass eine ganze Gruppe plus eine weitere Steuerung ausfallen können, ohne die Fähigkeit des Piloten, das Flugzeug zu fliegen, zu beeinträchtigen.
Auch die US 2011 / 0 251 739 A1 beschreibt ein System mit einer Vielzahl von Fly-by-Wire-Steuereinheiten zum Steuern von Flugsteuerflächen eines Flugzeugs, wobei jede Steuereinheit dazu ausgelegt ist, unabhängig von anderen Steuereinheiten zu arbeiten und direkt einen Aktuator zu steuern, um eine Steuerfläche in Abhängigkeit vom direkten Eingang des Pilotsteuergeräts.
US 2011 / 0 168 851 A1 beschreibt ein Flugsteuerungssystem mit einem Controller, der eine Controller-Verlagerung definiert, und einer Steuerfläche, die eine Steuerflächenautorität definiert.
US 3 704 843 A beschreibt Steuersystem zum Bedienen der Längssteuerfläche eines Flugzeugs als Reaktion auf eine Bewegung des Steuerknüppels im Cockpit.
US 7 021 587 B1 offenbart ein System zum Bereitstellen einer automatischen Trimmsteuerung in Verbindung mit einer Steuerfläche in einem Flugzeug, das mindestens zwei Sensoren verwendet, deren Richtung übereinstimmen muss, bevor die Trimmeinstellung vorgenommen wird.
US 7 284 984 B1 beschreibt eine AutoTrim-Funktion, welche automatisch die Trimmung des Höhenruders eines simulierten Flugzeugs anpasst, um Nickmomente zu kompensieren, die nicht durch eine positive Steuerung des Höhenruders durch einen Benutzer verursacht werden.
US 5 692 708 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verwalten der Trimmung eines Flugzeugstabilisators, dessen Höhenruder durch ein stark erhöhtes Höhenrudersteuergesetz gesteuert wird.
Während derartige Systeme für ihren gedachten Zweck geeignet sind, bleibt das Bedürfnis nach verbesserten Fly-by-wire-Systemen im Wesentlichen konstant. Als solches ist es wünschenswert, ein Fly-by-wire-System mit verbesserter Trimmungssteuerung zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften aus der nachstehenden Zusammenfassung und der detaillierten Beschreibung deutlich werden, und den beigefügten Patentansprüchen, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen und diesem Hintergrund.
ZUSAMMENFASSUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erreicht, wobei weitere Ausführungsformen in den abhängigen Patentansprüchen angegeben sind. Verschiedene nicht-einschränkende Ausführungsformen von Luftfahrzeugen, Fly-by-wire-Systemen und Steuergeräten werden hier offenbart.
Bei einer nicht-einschränkenden Ausführungsform weist ein Luftfahrzeug auf, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, ein Trimmungssteuersystem und ein Fly-by-wire-System. Das Trimmungssteuersystem ist dazu ausgelegt, Flächen des Luftfahrzeugs zu steuern. Das Fly-by-wire-System steht in Kommunikationsverbindung mit dem Trimmungssteuersystem und weist ein Eingabegerät und ein Steuergerät auf. Das Eingabegerät ist dazu ausgebildet, eine Trimmungsnachstellungseingabe von einem Benutzer zu empfangen. Das Steuergerät steht in Kommunikationsverbindung mit dem Eingabegerät und ist dazu ausgebildet, das Trimmungssteuersystem zu steuern, die Trimmungsnachstellungseingabe von dem Benutzer zu erhalten, und eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs einzustellen, basierend auf einem stabilen Flugzustand bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft in Reaktion auf die Trimmungsnachstellungseingabe von dem Eingabegerät.
Bei der nicht-einschränkenden Ausführungsform weist ein Fly-by-wire- System für ein Luftfahrzeug ferner auf, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, ein Autopilottrennungs-Eingabegerät und ein Steuergerät. Das Autopilottrennungs-Eingabegerät ist dazu ausgebildet, eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe von einem Benutzer zu empfangen. Das Steuergerät steht in Kommunikationsverbindung mit dem Autopilottrennungs-Eingabegerät und ist dazu ausgebildet, ein Trimmungssteuersystem zu steuern, das dazu ausgebildet ist, Flächen des Luftfahrzeugs zu steuern, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe zu erhalten, eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs einzustellen auf Grundlage eines stabilen Flugzustands bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft in Reaktion darauf, dass die Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät erhalten wird, wenn ein Autopilot ausgeschaltet ist, und den Autopilot in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät auszuschalten, wenn der Autopilot eingeschaltet ist.
Bei einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform weist eine Steuerung zum Einsatz mit einem Fly-by-wire-System auf, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, einen Prozessor und eine Speichereinheit. Die Speichereinheit ist mit dem Prozessor gekoppelt und speichert Befehle für den Prozessor. Die Befehle sind so ausgelegt, dass sie mit dem Prozessor zusammenarbeiten, um ein Trimmungssteuersystem zu steuern, das dazu ausgebildet ist, Flächen des Luftfahrzeugs zu steuern, eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe von einem Benutzer eines Eingabegeräts zu erhalten, eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs auf Grundlage eine stabilen Flugzustands bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Luftfahrzeugs einzustellen in Reaktion auf die Trimmungsnachstellungs-Eingabe, wenn ein Autopilot ausgeschaltet ist, und den Autopilot auszuschalten in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät, wenn der Autopilot eingeschaltet ist.
Figurenliste
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht deutlich werden, wenn diese unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird, wobei:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild ist, welches eine nicht-einschränkende Ausführungsform eines Luftfahrzeugs gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung erläutert;
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild ist, welches eine nicht-einschränkende Ausführungsform eines Trimmungssteuersystems erläutert, sowie eine nicht-einschränkende Ausführungsform eines Fly-by-wire-Systems des in 1 dargestellten Luftfahrzeugs, entsprechend den Lehren der vorliegenden Offenbarung; und
3 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zum Steuern eines Fly-by-wire-Systems eines Luftfahrzeugs entsprechend einigen Ausführungsformen erläutert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist nur als beispielhaft zu verstehen und soll nicht die Erfindung oder den Einsatz und die Verwendungsweisen der Erfindung einschränken. Weiterhin wird nicht angestrebt, durch irgendeine Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden Hintergrund oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird.
Verschiedene nicht-einschränkende Ausführungsformen eines Luftfahrzeugs, von Fly-by-wire-Systemen, und von Steuergeräten für Fly-by-wire-Systeme werden hier offenbart. Die Ausführungsformen umfassen verschiedene Konfigurationen von Flugsteuersystemen, die eine positive statische „Geschwindigkeits“-Stabilität, wenn nicht manövriert wird, beibehalten, die mit herkömmlichen Luftfahrzeugen verträglich ist, sowie herkömmliche Fly-by-wire-Flugsteuersysteme. Bei einer Ausführungsform stellt ein Trennungsknopf-Eingabegerät für einen Autopiloten (AP) auf einem Sidestick-Inceptor die Fähigkeit zur Verfügung, es dem Piloten zu gestatten, eine „Trimmungsnachstellung“ der Trimmung in Längsrichtung (Nicken) auf einen stabilisierten Flugzustand mit 1 G zu ermöglichen, der verträglich mit der Fluggeschwindigkeit gegen Luft zum Zeitpunkt der Auswahl ist. Das Druckknopf-Eingabegerät umfasst die primäre Funktionalität, sowohl (1) eine Pilotenschnelltrennung des Autopiloten (falls eingeschaltet) zur Verfügung zu stellen als auch (2) die Handnicktrimmung zu unterbrechen/zu deaktivieren, wenn eine derartige Handnicktrimmung momentan befohlen wird. Ein weiterer Einsatz des Druckknopf-Eingabegeräts führt zu einer „Trimmungsnachstellung“ des Luftfahrzeugs auf die vorliegende Fluggeschwindigkeit gegen Luft, wie dies nachstehend beschrieben wird.
In 1 ist ein Beispiel für ein Flugzeug 100 mit einem Fly-by-wire-System 102 gemäß einigen Ausführungsformen dargestellt. Obwohl in dieser Beschreibung ein Flugzeug 100 beschrieben wird, wird darauf hingewiesen, dass das Fly-by-wire-System 102 jedes Control-by-wire-System sein kann, das in anderen Luftfahrzeugen eingesetzt wird, bei Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Raumfahrzeugen oder anderen Maschinen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. So kann beispielsweise das Fly-by-wire-System 102 in U-Booten, Hubschraubern, Luftschiffen, Raumfahrzeugen, Automobilen oder Maschinen eingesetzt werden. Das Flugzeug 100 ist im Flug dargestellt mit einem Nickwinkel 9 relativ zu einer Horizontalebene, wie dies Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet wissen.
In 2 sind Beispiele für ein Trimmungssteuersystem 101 und ein Fly-by-wire-System 102 gemäß einigen Ausführungsformen dargestellt. Das Trimmungssteuersystem 101 ist dazu ausgebildet, Flugsteuerflächen des Flugzeugs 100 zu steuern, beispielsweise ein Höhenruder 106 und einen Horizontalstabilisator 108. Das Höhenruder 106 stellt den Nickwinkel 6 des Flugzeugs 100 ein. Der Horizontalstabilisator 108 ist ein Trimmungsgerät, welches einen Anteil der Kraft entlastet, die dazu erforderlich ist, das Höhenruder 106 in der momentanen Position zu halten, wie dies Durchschnittsfachleute wissen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Trimmungssteuersystem 101 eine alternative Höhenruder- und Trimmungskonfiguration einsetzen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bei dem bereitgestellten Beispiel weist das Trimmungssteuersystem 101 einen Horizontalstabilisator-Trimmungsaktor (HSTA) 116 auf, eine entfernte Elektronikeinheit (REU) 118 und einen Hydraulikaktor 120.
Das Fly-by-wire-System 102 weist einen Inceptor 110 und ein Steuergerät 112 auf. Der hier benutzte Begriff „Fly-by-wire“ umfasst sämtliche Systeme, bei welchem ein Eingabegerät mechanisch im Betrieb von einer Maschine oder Abschnitten einer Maschine getrennt ist, die durch das Eingabegerät gesteuert werden. Zum Beispiel umfasst der hier verwendete Begriff Fly-by-wire Begriffe, die für die spezifische Technik verwendet werden, die zur Kommunikation von Befehlen zwischen dem Eingabegerät und einem elektronischen Steuergerät verwendet wird, beispielsweise Fly-by-light oder Fly-by-wireless.
Inceptor 110 ist ein Piloteneingabegerät, das in Elektronikverbindung mit dem Steuergerät 112 steht, um Steuerflächen des Flugzeugs 100 zu betätigen. Bei dem bereitgestellten Beispiel ist der Inceptor 110 ein primäres Steuereingabegerät, das mit dem Steuergerät 112 zur Betätigung des Höhenruders 106 durch den Piloten zusammenarbeitet, um die Nickachse des Flugzeugs 100 einzustellen. Der Inceptor 110 kann eine Steuersäule sein, ein Sidestick oder ein anderes geeignetes Gerät, das zum Einsatz durch einen Piloten des Flugzeugs 100 vorgesehen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere Inceptors 110 eingesetzt werden können, um zu ermöglichen, dass zwei Piloten oder Bedienungspersonen das Fahrzeug steuern, entweder einzeln oder aufeinander abgestimmt. Bei einigen Ausführungsformen ist der Inceptor 110 räumlich entfernt von einem Flugzeug 100 angeordnet, beispielsweise bei einem unbemannten Luftfahrzeug.
Der Inceptor 110 weist eine Handtrimmungssteuerung 130 und ein Eingabegerät 132 auf. Die Handtrimmungssteuerung 130 stellt ein sekundäres Steuereingabegerät dar, das dazu ausgebildet ist, einen Trimmungszustand des Flugzeugs 100 durch Einstellung einer Trimmungsfluggeschwindigkeit gegen Luft einzustellen. So kann beispielsweise die Trimmungssteuerung 130 den Horizontalstabilisator 108 betätigen, wie dies Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet wissen. Die Handtrimmungssteuerung 130 kann in Form eines Schalters, eines Knopfs oder anderen geeigneten Steuergeräts vorgesehen sein.
Das Eingabegerät 132 arbeitet mit dem Steuergerät 112 zusammen, um als Eingabegerät für eine Trennung des Autopiloten (AP) und ebenso als Trimmungsgeschwindigkeits-Rücksetzeingabegerät zu arbeiten, um das Trimmungssteuersystem 101 zu steuern, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird. Bei dem bereitgestellten Beispiel ist das Eingabegerät 132 ein Autopilottrennungs-Eingabegerät, das auf dem Inceptor 110 an einem Ort angeordnet ist, der geeignet für einen herkömmlichen AP-Trennungsknopf ist. So kann beispielsweise das Eingabegerät 132 innerhalb der Reichweite eines Daumens des Piloten zur einfachen Betätigung während des Flugs angeordnet sein.
Das Steuergerät 112 kann jede Kombination von Software und Hardware enthalten. So kann beispielsweise die Steuerung 112 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) enthalten, eine Elektronikschaltung, einen Prozessor (zur gemeinsamen Benutzung, speziell angefertigt, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine Schaltnetzschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die geschilderte Funktionalität zur Verfügung stellen. Bei einigen Ausführungsformen können verschiedene Operationen, die von dem Steuergerät 112 durchgeführt werden, als Befehle auf einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sein. Die Befehle können ausgeführt werden, um einen oder mehrere Prozessoren dazu zu veranlassen, die nachstehend beschriebenen Operationen durchzuführen. Bei einigen Ausführungsformen weist das Steuergerät 112 mehrere getrennte Steuermodule auf, die zusammenarbeiten, um die nachstehend beschriebenen Operationen durchzuführen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Steuergerät 112 dazu ausgebildet, das in 3 angegebene Verfahren auszuführen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 112 ein Flugsteuercomputer des Flugzeugs 100. Bei dem bereitgestellten Beispiel ist das Steuergerät dazu ausgebildet, das Flugzeug 100 mit einem G-Befehlssystem zu steuern, welches Geschwindigkeitsstabilität aufweist. Geschwindigkeitsstabilität betrifft die Neigung eines Luftfahrzeugs, zu einer getrimmten Geschwindigkeit ohne Intervention durch den Piloten nach einer Störungsabweichung des Luftfahrzeugs von der getrimmten Geschwindigkeit zurückzukehren. So kann beispielsweise die Verstellung des Inceptors 100 eine normale Beschleunigungsreaktion befehlen und erzeugt die Abweichung von dem Trimmungszustand (Fluggeschwindigkeit gegen Luft bei diesem Beispiel) einen zusätzlichen G-Befehl, der die Eingabe des Piloten verstärkt. Es wird darauf hingewiesen, dass einige Ausführungsformen unterschiedliche Parameter zur Steuerung und Trimmung verwenden, beispielsweise Flugwegwinkel, Anstellwinkel oder Nickrate.
Bei dem bereitgestellten Beispiel steuert das Steuergerät 100 weiterhin das Flugzeug 100 mit Merkmalen der alpha-Begrenzung und des Geschwindigkeitsschutzes. Alpha-Begrenzung ist eine Untergruppe der normalen Steuervorschriften, welche Pilotenbefehle einschränkt, wenn derartige Befehle zu einem Strömungsabriss des Flugzeugs 100 bei dem gewünschten Anstellwinkel und der gewünschten Fluggeschwindigkeit gegen Luft führen würden. Geschwindigkeitsschutz schränkt Pilotenbefehle ein, die dazu führen würden, dass das Flugzeug 100 eine Obergrenze für die Fluggeschwindigkeit gegen Luft überschreitet. Diese Merkmale können gleich oder ähnlich der herkömmlichen alpha-Begrenzung und dem herkömmlichen Geschwindigkeitsschutz sein, wie dies Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet wissen.
In 3 ist ein Verfahren 200 gemäß einigen Ausführungsformen dargestellt. Bei der bereitgestellten Ausführungsform wird das Verfahren 200 vom Steuergerät 112 durchgeführt Eine Operation 210 empfängt eine Eingabe von einem Eingabegerät. So kann beispielsweise das Steuergerät 112 eine Eingabe vom Eingabegerät 132 in der Operation 210 empfangen.
Die Operation 212 bestimmt, ob ein Autopilot (AP) eingeschaltet ist. Ist der Autopilot eingeschaltet, so ist die empfangene Eingabe eine Autopilottrennungs-Eingabe und trennt die Operation 214 den Autopilot in Reaktion darauf ab, dass die Autopilottrennungs-Eingabe empfangen wird. Zum Beispiel kann das Steuergerät 112 bestimmen, ob der Autopilot des Flugzeugs 100 eingeschaltet ist, und kann den Autopilot abtrennen, um den Flug des Flugzeugs 100 von Hand zu ermöglichen in Reaktion darauf, dass die Autopilottrennungs-Eingabe vom Eingabegerät 132 empfangen wird. Bei dem bereitgestellten Beispiel führt das Steuergerät 112 keine weitere Aktion in Reaktion auf den Empfang der Autopilottrennungs-Eingabe durch.
Die Operation 216 bestimmt, ob hörbare oder sichtbare Warnungen in Bezug auf einen ausgeschalteten Autopilot aktiv sind. Die Operation 218 schaltet die Warnungen aus oder deaktiviert sie, wenn die Warnungen aktiv sind. Daher schaltet ein erstes Niederdrücken des Eingabegeräts, wenn der Autopilot aktiv ist, automatisch den Autopilot aus. Ein zweites Niederdrücken deaktiviert jegliche Aktivautopilot-Ausschalthinweise.
Wenn der Autopilot ausgeschaltet ist, ist die Eingabe von dem Eingabegerät eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe, und bestimmt die Operation 220, ob eine Handtrimmung aktiv ist. Die Handtrimmung ist aktiv, wenn eine Eingabe von einer Nachtrimmungssteuerung momentan empfangen wird, wenn die Trimmungsnachstellungs-Eingabe empfangen wird, beispielsweise während eines Ausfalls der Nachtrimmungssteuerung, oder wenn gleichzeitig die Handtrimmungssteuerung und das Eingabegerät gedrückt werden. Wenn die Handtrimmung aktiv ist, wenn die Trimmungsnachstellungs-Eingabe empfangen wird, schaltet die Operation 222 die Handtrimmung aus. Bei dem bereitgestellten Beispiel bleibt die Handtrimmungssteuerung ausgeschaltet, bis das Steuergerät 112 zurückgesetzt wird. Beispielsweise wird, wenn eine Handtrimmungseingabe von der Trimmungssteuerung 130 aktiv ist, während eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe vom Eingabegerät 132 empfangen wird, das Steuergerät 112 die Handtrimmungssteuerung 130 deaktivieren. Wenn das Steuergerät 112 nicht die Handtrimmungssteuerung 130 deaktiviert, ist das Fly-by-wire-System dazu ausgebildet, die Nicktrimmungen des Flugzeugs 100 auf Grundlage einer Handtrimmungseingabe von der Trimmungssteuerung 130 einzustellen, wenn der Autopilot ausgeschaltet ist.
Die Operationen 224 und 226 stellen fest, ob die alpha-Begrenzung und/oder der Geschwindigkeitsschutz aktiv ist. Bei dem bereitgestellten Beispiel wird dann, wenn die alpha-Begrenzung und/oder Geschwindigkeitsschutz aktiv Manöver des Luftfahrzeugs einschränken, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe unberücksichtigt gelassen, und wird die Trimmungs-Fluggeschwindigkeit gegen Luft nicht zurückgesetzt. Beispielsweise kann das Steuergerät 112 die Trimmungsnachstellungseingabe unberücksichtigt lassen, wenn das Fly-by-wire-System momentan Manöver des Flugzeugs 100 einschränkt, auf Grundlage von alpha-Begrenzung, Geschwindigkeitsschutz, oder sowohl alpha-Begrenzung als auch Geschwindigkeitsschutz.
Wenn alpha-Begrenzung und/oder Geschwindigkeitsschutz nicht aktiv sind, stellt die Operation 228 eine Trimmungs-Fluggeschwindigkeit gegen Luft auf einen stabilisierten Flugzustand bei der momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft ein. Zum Beispiel kann das Steuergerät 112 die Nicktrimmungs-Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Flugzeugs 100 auf Grundlage eines stabilisierten Flugzustands von 1 G einstellen, als den stabilen Flugzustand bei der momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft, in Reaktion auf den Empfang der Trimmungsnachstellungs-Eingabe, während alpha-Begrenzung und/oder Geschwindigkeitsschutz ausgeschaltet ist bzw. sind.
Der hier verwendete Begriff „momentane Fluggeschwindigkeit gegen Luft“ betrifft die Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Flugzeugs 100 zum Zeitpunkt oder in der Nähe des Zeitpunkts der Trimmungsnachstellungs-Eingabe. Zum Beispiel kann die momentane Fluggeschwindigkeit gegen Luft ein momentaner Wert von einem Sensor für die Fluggeschwindigkeit gegen Luft sein, oder kann ein Mittelwert über einen festgelegten Zeitraum um den Zeitpunkt der Trimmungsnachstellungs-Eingabe herum sein (beispielsweise mittlere Fluggeschwindigkeit gegen Luft über 1 Sekunde).
Bei dem bereitgestellten Beispiel wird die Nachtrimmungs-Funktionalität auf eine vorbestimmte Trimmungsrate eingestellt, die so gewählt ist, dass jegliche unerwünschten Nick-Transienten verringert werden. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Trimmungsrate so gewählt sein, dass sie 0,10 g/sek beträgt.
Zwar wurde zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung angegeben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass eine große Anzahl von Variationen vorhanden ist. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, und dass nicht angestrebt ist, den Umfang, die Einsetzbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung auf irgendeine Art und Weise einzuschränken. Stattdessen stellt die voranstehende detaillierte Beschreibung Fachleuten auf diesem Gebiet eine bequeme „Roadmap“ zum Implementieren einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zur Verfügung. Ebenfalls wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen bei der Funktion und der Anordnung von Elementen durchgeführt werden können, die bei einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben wurden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.

Claims

Luftfahrzeug (100), welches aufweist: ein Trimmungssteuersystem (101) zum Steuern von Flächen des Luftfahrzeugs (100); und ein Fly-by-wire-System (102), das in Kommunikationsverbindung mit dem Trimmungssteuersystem (101) steht, wobei das Fly-by-wire-System (102) aufweist: ein Eingabegerät (132), das dazu ausgebildet ist, eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe von einem Benutzer zu empfangen; und ein Steuergerät (112), das in Kommunikationsverbindung mit dem Eingabegerät (132) steht, wobei das Steuergerät (112) dazu ausgebildet ist, das Trimmungssteuersystem (101) zu steuern, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Benutzer zu erhalten, und eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage eines stabilen Flugzustands bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Luftfahrzeugs (100) in Reaktion auf die Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Eingabegerät (132), wobei das Eingabegerät (132) ein Autopilottrennungs-Eingabegerät ist und wobei das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgelegt ist, einen Autopiloten in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Eingabegerät (132) auszuschalten.
Luftfahrzeug (100) nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung dazu ausgebildet ist, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) auf Grundlage eines stabilisierten Flugzustands von 1 G als der stabile Flugzustand einzustellen.
Luftfahrzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass eine Eingabe von dem Eingabegerät (132) die Trimmungsnachstellungs-Eingabe ist, wenn ein Autopilot des Luftfahrzeugs (100) ausgeschaltet ist.
Luftfahrzeug (100) nach Anspruch 3, bei welchem die Steuerung weiterhin dazu ausgebildet ist, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe unberücksichtigt zu lassen, wenn das Fly-by-wire- System (102) momentan Manöver des Luftfahrzeugs (100) einschränkt, auf Grundlage von alpha- Begrenzung, Geschwindigkeitsschutz, oder sowohl alpha-Begrenzung als auch Geschwindigkeitsschutz.
Luftfahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Fly-by-wire-System (102) weiterhin eine Handtrimmungssteuerung (130) aufweist, und das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) auf Grundlage einer Handtrimmungseingabe von der Handtrimmungssteuerung (130) einzustellen, wenn ein Autopilot ausgeschaltet ist.
Luftfahrzeug (100) nach Anspruch 5, bei welchem das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Handtrimmungssteuerung (130) zu deaktivieren, in Reaktion auf den Empfang der Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Eingabegerät (132), während die Handtrimmungseingabe von der Handtrimmungssteuerung (130) empfangen wird.
Luftfahrzeug (100) nach Anspruch 1, bei welchem das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass eine Eingabe von dem Eingabegerät (132) die Autopilottrennungs-Eingabe ist, wenn der Autopilot eingeschaltet ist.
Luftfahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Fly-by-wire-System (102) weiterhin einen Inceptor (110) aufweist, und das Eingabegerät (132) auf dem Inceptor (110) angeordnet ist.
Fly-by-wire-System (102) für ein Luftfahrzeug (100), wobei das Fly-by-wire-System (102) aufweist: ein Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), das dazu ausgebildet ist, eine Trimmungsnachstellungseingabe von einem Benutzer zu empfangen; und ein Steuergerät (112), das in Kommunikationsverbindung mit dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132) steht und dazu ausgebildet ist: ein Trimmungssteuersystem (101) zu steuern, das dazu ausgebildet ist, Flächen des Luftfahrzeugs (100) zu steuern, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe zu empfangen, eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage eines stabilen Flugzustand s bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Luftfahrzeugs (100) in Reaktion auf das Erhalten der Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), wenn ein Autopilot ausgeschaltet ist, und den Autopiloten auszuschalten in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), wenn der Autopilot eingeschaltet ist.
Fly-by-wire-System (102) nach Anspruch 9, bei welchem das Steuergerät (112) dazu ausgebildet ist, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) auf Grundlage eines stabilisierten Flugzustands von 1 G als der stabile Flugzustand einzustellen.
Fly-by-wire-System (102) nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe unberücksichtigt zu lassen, wenn das Fly-by-wire-System (102) momentan Manöver des Luftfahrzeugs (100) auf Grundlage von alpha-Begrenzung, Geschwindigkeitsschutz, oder sowohl alpha-Begrenzung als auch Geschwindigkeitsschutz einschränkt.
Fly-by-wire-System (102) nach Anspruch 9, 10 oder 11, welches weiterhin eine Handtrimmungssteuerung (130) aufweist, wobei das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage einer Handtrimmungseingabe von der Handtrimmungssteuerung (130), wenn der Autopilot ausgeschaltet ist und die Handtrimmungssteuerung (130) nicht deaktiviert wurde.
Fly-by-wire-System (102) nach Anspruch 12, bei welchem das Steuergerät (112) weiterhin dazu ausgebildet ist, die Handtrimmungssteuerung (130) zu deaktivieren, in Reaktion auf den Empfang der Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), während die Handtrimmungseingabe von der Handtrimmungssteuerung (130) empfangen wird.
Fly-by-wire-System (102) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welches weiterhin einen Inceptor(110) aufweist, wobei das Autopilottrennungs-Eingabegerät (132) auf dem Inceptor (110) angeordnet ist.
Steuergerät (112) zum Einsatz mit einem Fly-by-wire-System (102) eines Luftfahrzeugs (100), wobei das Steuergerät (112) aufweist: einen Prozessor; und eine mit dem Prozessor gekoppelte Speichereinheit, welche Befehle für den Prozessor speichert, wobei die Befehle dazu ausgebildet sind, mit dem Prozessor zusammenzuarbeiten, um: ein Trimmungssteuersystem (101) zu steuern, das dazu ausgebildet ist, Flächen des Luftfahrzeugs (100) zu steuern, eine Trimmungsnachstellungs-Eingabe von einem Benutzer eines Eingabegeräts (132) zu erhalten, eine Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage eines stabilen Flugzustands bei einer momentanen Fluggeschwindigkeit gegen Luft des Luftfahrzeugs (100) in Reaktion auf die Trimmungsnachstellungs-Eingabe, wenn ein Autopilot ausgeschaltet ist, und den Autopilot auszuschalten in Reaktion auf eine Autopilottrennungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), wenn der Autopilot eingeschaltet ist.
Steuergerät (112) nach Anspruch 15, bei welchem die Befehle weiterhin dazu ausgebildet sind, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen, auf Grundlage eines stabilisierten Flugzustands von 1 G als der stabile Flugzustand.
Steuergerät (112) nach Anspruch 15 oder 16, bei welchem die Befehle weiterhin dazu ausgebildet sind, die Trimmungsnachstellungs-Eingabe unberücksichtigt zu lassen, wenn das Fly-by-wire-System (102) momentan Manöver des Luftfahrzeugs (100) begrenzt auf Grundlage von alpha-Begrenzung, Geschwindigkeitsschutz, oder sowohl alpha-Begrenzung als auch Geschwindigkeitsschutz.
Steuergerät (112) nach Anspruch 15, 16 oder 17, bei welchem die Befehle weiterhin dazu ausgebildet sind, die Nicktrimmung des Luftfahrzeugs (100) einzustellen auf Grundlage einer Handtrimmungseingabe von einer Handtrimmungssteuerung (130), wenn der Autopilot ausgeschaltet ist.
Steuergerät (112) nach Anspruch 18, bei welchem die Befehle weiterhin dazu ausgebildet sind, die Handtrimmungssteuerung (130) zu deaktivieren, in Reaktion auf den Empfang der Trimmungsnachstellungs-Eingabe von dem Autopilottrennungs-Eingabegerät (132), während die Handtrimmungseingabe von der Handtrimmungssteuerung (130) empfangen wird.