Frage an die Techniker - Steuerkräfte

[hercules123]

Hallo zusammen,

 

kann mir je erklären, warum bei den Steuerflächen Eingaben mit Yoke, Column und Ruder die vom Piloten eingesetzte Kraft gemessen wird?

 

Ich kann mir nur vorstellen, dass das mit den Feel Computer zusammenhängt.

 

Somit also auch nur bei solchen Flugzeugen wie die 737 vorkommt.

 

 

 

Beste Grüße, Best Regards

Thomas

[Danix]

Warum oder wie?

 

Auf der Linie (also wenn das Flugzeug mal zertifiziert ist) werden die Steuerdrücke geschätzt. Man zieht oder drückt und fühlt, wie stark der Druck ist.

 

Dani

[Owndy]

Hi Thomas,

 

ich versteh deine Frage auch nicht ganz, aber ich versuchs mal!

Generell sollen/müssen die Steuerkräfte so angepasst sein, dass es einerseits möglich ist, das Flugzeug zu steuern, ohne dass einem der Arm abfällt. ;) Andererseits müssen die Kräfte aber auch entsprechend groß werden, wenn man sich in Bereiche bewegt, in denen die Struktur überlastet werden kann. Wie groß die Kraft jeweils sein muss, findet man in den Zulassungsvorschriften etc.

 

Große und hydraulisch angesteuerte Steuerflächen erfordern daher ein artificial feel system, um dem Piloten ein Feedback über das "Ausmaß" seiner Steuereingaben zu geben. (stichworte: stick force, stickforce per g, ...)

Die ganzen Airbusse haben ja kein artificial feel system, der Sidestick fühlt sich immer gleich an. Aus diesem Grunde war dann eben die ganze flight envelope protection nötig.

 

Hoffe das geht in die Richtung, was du wissen wolltest! Grüße

Bearbeitet 12. Februar 2016 von Owndy

[fm70]

Die ganzen Airbusse haben ja kein artificial feel system, der Sidestick fühlt sich immer gleich an. Aus diesem Grunde war dann eben die ganze flight envelope protection nötig.

Die Reihenfolge war wohl eher umgekehrt.

[hercules123]

Naja... erstmal danke für die Antworten.

 

Wenn ich bei einer bestimmten Speed am Elevator ziehe, liegen ja naturgemäß Steuerkräfte an, die zu überwinden sind.

 

Da diese wohl doch recht heftig sein können bei den grossen Maschinen, wird eben die Feel&Center Unit eingebaut, die die realen Kräfte in künstliche umrechnet und an das Steuerhorn weiter reicht.

Das verstehe ich soweit ja.. bingo.

 

Aber warum muss dann noch gemessen werden mit wieviel Kraft gerade am Yoke gezogen wird? Dieser Wert wird ja sogar im FDR aufgezeichnet.

Ich frage mich, ob die vom Piloten aufgewendete zu Kraft auch mit in die Feel&Center Berechnung eingeht.

 

Wiedermal schwer zu erklären was ich meine. Aber am Übergang von der Steuersäule zum Zug befindet sich ein force Sensor, das steht wohl fest.

 

Ich rede immer noch von der 737.

 

Könnte man die Steuersäule gar nicht bewegen, oder nur sehr wenig und es gäbe keine Bowdenzüge, würde ich das ja verstehen. Dann würden die Steuerflächen eben nach angewendeter Kraft ausschlagen. Aber real gibt es ja Bowdenzüge und PCU.

 

Komme einfach nicht auf die Lösung.

 

Bei A/P Betrieb wird der A/P ja disconnected, wenn man am Yoke zieht. Vielleicht wird hier ja der Input des Piloten gemessen und bei zB 10 kg wird der A/P disconnected.

 

 

Beste Grüße, Best Regards

Thomas

Bearbeitet 14. Februar 2016 von hercules123

[Combustion]

Also normalerweise wird doch eine Rudder- , Elevator- oder Aileron- feelunit eingebaut weil die Kräfte sonst viel zu klein wären und man das Flugzeug somit eher überlasten würde.

 

Zumindest bei Hydraulischen steuerungen. Wies bei der 737 genau aussieht weiss ich leider nicht.

 

Das die aktuell angewandte Kraft gemessen wird ist mir auch neu, aber vielleicht ist das ja ein 737 ding.

 

Es gibt sicher jemanden im Forum der das genau kennt.

 

gruss Thomas

[DaMane]

Die Reihenfolge war wohl eher umgekehrt.

Das kann man sehen wie man will.

 

Gruß

Manfred

[Vögelzwitscherer]

Aber warum muss dann noch gemessen werden mit wieviel Kraft gerade am Yoke gezogen wird? Dieser Wert wird ja sogar im FDR aufgezeichnet.

Ich frage mich, ob die vom Piloten aufgewendete zu Kraft auch mit in die Feel&Center Berechnung eingeht.

Ich kenne die "Control Force Sensoren" nur von den großen Embraers,

dort waren sie mir auch neu, und waren ausschließlich für den FDR da, keine andere Funktion.

Ich denke mal, da gab es wieder neue FDR, die mehr Parameter aufzeichnen konnten,

und diese muss man ja auch mit irgendwas füttern...

 

Die anderen mir vertrauten Muster (5 Jahre ältere Designs) haben soetwas nicht.

 

Alle anderen Antworten verwechseln das wohl mit dem "Artificial feel",

aber das kennste ja schon.

 

Hab mal irgendwo gelesen, dass moderne russische Kampfjets mit "Druckkräften" gesteuert werden,

also der Knüppel sich tatsächlich nicht bewegt, sondern die angbrachte Kraft in Ausschläge umgesetzt wird.

Dies soll z.B. Reaktionszeit sparen.

Hab aber noch nicht von zivilen Flugzeugen gehört, die dieses Prinzip nutzen.

 

Der Robert

[IFixPlanes]

Die Messung der Kräfte hat mit dem A/P zu tun. Genauer gesagt mit dem CWS Mode.

Das AMM sagt dazu:
Control Wheel Steering (CWS) Force Transducers

• Three identical force transducers are installed in the captains and first officers control columns, two in the pitch axis and one in the roll axis. The pitch axis force transducers are located in the forward control quadrants below each control column. The roll axis force transducer is mounted between the control shaft and aileron drum below the captain's control column.
• Each force transducer provides dual electrically isolated ac output signals that are proportional to the force applied to the control wheel or column. The signals are used by the autopilot computers when the system is engaged in CWS (manual) or in CMD with no flight mode selected. When the autopilot is engaged in a CMD mode the CWS signals are monitored. CWS signals, above a preset level (high detent), will cause the CMD mode to disconnect and the CWS mode to engage.
• The purpose of the aileron force transducer is to provide input commands to the FCC while in the roll CWS mode.

PS: Der einzige Stecker am Elevator Feel "Computer" ist für einen Differenzdruckschalter (Hydraulik).

[Volume]

Die ganzen Airbusse haben ja kein artificial feel system, der Sidestick fühlt sich immer gleich an. Aus diesem Grunde war dann eben die ganze flight envelope protection nötig.

...

Die Reihenfolge war wohl eher umgekehrt.

Es sind nicht die Protections, es sind die Control Laws die im Prinzip das force feedback ersetzen.

Die Airbus Sidesticks haben Zentrierfedern, von daher produziert jeder Ausschlag eine wegproportionale Rückstellkraft.

Da beim Airbus ziehen/drücken aber (im normal law) nicht Höhenruderausschlag, sondern g´s kommandiert, gehört zu jeder Beschleunigung auch eine Kraft, so wie in der Bauvorschrift wörtlich gefordert. Je schneller man fliegt, desto stärker die Ruderwirkung, also umso geringer der benötigte Ausschlag, damit auch umso geringer die Änderung des Rudermomentenbeiwerts. Da der Staudruck aber höher ist, produziert der geringere Rudermomentenbeiwert wieder ein ähnliches Rudermoment.

In Bezug auf "Knüppelkraft über g´s" fühlt sich ein Airbus also sehr ähnlich an, wie ein vollmechanisches Flugzeug. Was anders ist sind die Wege, bei einem vollmechanischen Flugzeug würde der Knüppel mit der Geschwindigkeit "steifer", bei gleicher Kraft pro g werden die Wege viel geringer.

In Bezug auf "Knüppelkraft über Geschwindigkeit" hingegen ist er völlig anders, allerdings ist das bei einem Verkehrsflugzeug auch von untergeordneter Bedeutung, da man Geschwindigkeit dort eigentlich prinzipiell über Trimmung macht (bei jedem Hersteller), kein Airlinepilot fliegt längere Zeit mit einer Knüppelkraft, kein Airlinepilot erwartet seine Geschwindigkeit spüren zu können, die meisten Geschwindigkeitsänderungen gehen ohnehin mit Konfigurationsänderungen (Klappen, Schub, Fahrwerk) einher, welche wiederum auch die Knüppelkräfte beeinflussen.

 

Sobald ich eine hydraulische Steurung habe, kann ich rein technisch Null Steuerkraft realisieren. Was nicht geht (gerade wenn ich Steuerseile quer durchs Flugzeug bis ausserhalb der Druckkabine bewege), ist Null Reibung. Das würde in einer sehr, sehr unangenehmen Kraftcharakteristik enden. Du müsstest praktisch einen gezogenen Knüppel gegen Reibung in die Nullstellung zurückdrücken. Von daher baut man bei jedem Flugzeug mit hydraulischer Steuerung Federn ein, die eine wegabhängige Kraft (gerne auch mit einer bestimmten Nullkraft die man erstmal überwinden muss, um das Steuerorgan überhaupt aus der Nullstellung heraus zu bewegen) produzieren die deutlich über der Systemreibung liegt, und so ein künstliches Steuergefühl durch sinnrichtige Kräfte erzeugen. "artificial feel" oder "künstliches Gefühl" ist im Prinzip ein Oxymoron, wenn es künstlich ist, hat es mit fühlen eigentlich nichts zu tun, denn man fühlt ja eben genau nicht, was an der Steuerfläche nun los ist.

Es erfüllt aber seinen Zweck hinreichend, es erleichtert dem Piloten die intuitive Ruderführung, und schützt ihn vor Überreakttionen. 

 

 

Ich kenne die "Control Force Sensoren" nur von den großen Embraers,

dort waren sie mir auch neu, und waren ausschließlich für den FDR da

Das ist bereits Luxus, die meisten FDRs zeichnen nur Weg auf, nicht Kraft.

 

Gruß

Ralf

[hercules123]

Im welchem Bereich liegen eigentlich die Steuerkräfte an den Querrudern der 738?

Die sind glaube ich fast fix, werden also nur durch Geschwindigkeit beeinflusst, oder?

Technisch ist es meines Wissens auch ein Cam/Follower System, welches die Neutralstellung und Kraftverteilung vornimmt.

 

 

Beste Grüße, Best Regards

Thomas

Bearbeitet 13. März 2016 von hercules123

[flowmotion]

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Bearbeitet 1. Oktober 2019 von flowmotion

[hercules123]

Sehr interessant, danke Iris.

Hast Du vielleicht auch Werte in pounds, für zB breakout neutral position, and full deflection?

 

Beste Grüße, Best Regards

Thomas