DE1648762C

DE1648762C - Vorrichtung zur barometrischen Korrek tür eines Drucksignals

Info

Publication number: DE1648762C
Authority: DE
Inventors: Stanley Gordon Manchester Conn Best (V St A )
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Publication date: 1972-06-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur baroma- gewonnen, also aus dem Produkt von Höhenänderung

trischen Korrektur eines Drucksignals, das dem Druck bei Seeniveau und derjenigen Dichte, die zu dem zu

einer vorgegebenen Höhe entspricht, durch Erzeugen korrigierenden Drucksignal gehört,

eines barometrischen Korrektursignals, umfassend Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nun an eine Einrichtung zum Erzeugen eines dem barometri- 5 Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

sehen zu korrigierenden atmosphärischen Druck ent- F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer

sprechenden Drucksignals. barometrischen Korrekturvorrichtung gemäß der Er-

In einem Flugzeug müssen die verschiedenen Flug- findung,

höhen entsprechenden Drucksignale gemäß barome- F i g. 2 eine Betragsänderungsregelvorrichtung ge-

trischen Veränderungen korrigiert werden. Solche io maß der Erfindung.

korrigierten Drucksignale werden beispielsweise bei Bei der barometrischen KorTekturvorrichtung gemäß

der Druckregelung für die Kabine eines Flugzeuges als d=r Erfindung wird ein der Abweichung der barome-

Bezugssignale verwendet. Bei einigen Druckregelein- trischen Höhe für Seeniveaü von einem Tagesnormal

richtungen wird der Kabinendruck auf einen vorgege- entsprechendes Höhensignal durch ein der Tages-

benen Wert reduziert, wenn das Flugzeug die Reise- 15 normaldichte entsprechendes Signal modifiziert, und

höhe erreicht. Daher muß die Regeleinrichtung zu- zwar für die Höhe, für welche die Druckkorrektur er-

nächst feststellen- wann die Reisehöhe erreicht ist. In halten werden soll.

entsprechender Weise muß der Kabinendruck auf Die barometrische Druckvariation bzw. Druckeinen Wert erhöht werden, der am Landeort herrscht, korrektur für Seeniveau ist Δ P_n, während die entwenn das Flugzeug landet. ao sprechende Höhenvariation Δ H_n ist. Druck und

Durch Vergleich eines dem Kabinenaußendruck ent- Höhe hängen über folgende Formel zusammen:
sprechenden Signals P₀ mit einem vorgegebenen, dem

Umgebungsdruck bei Reisehöhe entsprechenden Signal APa₁= -AH_n-Q_n. Paer wird festgestellt, wenn die Reisehöhe erreicht ist.

Wenn das Signal Ρ_α<τ nicht barometrisch korrigiert as Darin bedeutet ρ_η die Seeniveaudichte. Es ist daher: wird, kann es vorkommen, daß die Regeleinrichtung

nicht anspricht, Wf in die Reisehöhe erreicht ist. -„ _ ^APi₁

Bezugsdaten zur barometrischen Korrektur werden *^l ~~ g_g
von den Bodenstationen iti Zent.ineter Quecksilbersäule bei Seehöhe Ps₁ gelieierl. Durch Subtraktion 30 Barometrische Variationen werden gewöhnlich in des Tagesnormals von 76 Zentimeter Quecksilbersäule Einheiten angegeben, welche nicht dem Druck, sonergibt sich die barometrische Korrektur A P₁₁. Um dem Höhenänderungen entsprechen, da eine Höhendie barometrischen Korrekturwerte auf Werte für große änderung bei Seeniveau oder beispielsweise 6096 m Höhen zu überführen, muß die Nichtlinearität zwischen die gleiche ist. Daher gilt:
Höhe und Druckänderung berücksichtigt werden. 35

Es sind Vorrichtungen bekannt (USA.-Patent- — A P_n
Schriften 2 731831 und 2X25 2271, bei denen das ^ΔΗ = ----- .
barometrische Korrektursignal durch Beaufschlagung ^*¹
mit einem Signal, das von der in der jeweiligen Flug- _p„ ... _{Druckänderuneen} „ji_t.
höhe herrschenden Temperatur abgeleitet wird, auf 40 ^{hur kleine} ^"»«änderungen gilt,
den der Flughöhe entsprechenden Korrekturwert überführt wird. AP = Δ P_n -^ρ-.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die ß'i
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur barometrischen Korrektur eines Drucksignals zu schaffen, bei 45 Darin bedeutet Δ P Druckänderungen bei jeder der ein barometrisches Korrektursignal für Seehöhe Druckhöhe und ρ die entsprechende Dichte bei dieser selbsttätig als Funktion eines von dem Druck bei der Hihe. Eine Substitution ergibt:
jeweiligen Flughöhe entsprechenden Signals in ein AP =ΔΗ
entsprechendes barometrisches Drucksignal überführt ^ '
wird, dessen Wert der Flughöhe entspricht. 5° Es hat sich gezeigt, daß die Tagesnormaldichte sich

Eine Vorrichtung zur barometrischen Korrektur eines linear mit dem Umgebungsdruck ändert, wenn die

Drucksignals ist daher gemäß der Erfindung gekenn- Höhe in brauchbaren Genauigkeitsgrenzen geändert

zeichnet durch pine auf das Drucksignal ansprechende wird. Dieser Zusammenhang bleibt bis zu Höhen von

Schaltung zum Erzeugen eines der Tagesnormal- etwa 4572 m erhalten. Man kann daher schreiben:

Luftdichte bei dem atmosphärischen Druck ent- 55

sprechenden Drucksignals, eine Einrichtung zum Er· ρ = K₁Pt + K₁ zeugen eines einer barometrischen Höhenkorrektur

entsprechenden Höhensignals, eine das Höhensignal wobei P_x, die Umgebungsdruckanzeige bei der gewähl·

und das Dichtesignal empfangende Schattung zum ten Höhe (in Torr) angibt, für die eine barometrische

Erzeugen eines barometrischen Druckkorrektursignals ββ Korrektur durchzufuhren ist. Es gilt daher: bei einer vorgegebenen Höhe, das dem Produkt aus

Höhen· und Dichtesignal entspricht, und durch eine ΔP — AM(K₁P₁ -f K₂)Torr/m.

Korrektureinrichtung zur barometrischen Korrektur Qw\n bedeutet des Drucksignals.

Bei der erflndungsgemäßen Vorrichtung wird dem· 65 ATj « 34,12-10"» und K, - 4008 · t0~*, nach ein Korrektursignal gemäß der Formel

F i g. 1 zeigt eine schaltungsmäßige Realisierung

AP Λ H χ (K₁Pt + KJ der letztgenannten Gleichung,

Claims

Der Pilot empfängt eine barometrische Höhen- Es sei erwähnt, daß das /"„-Signal nbht das einzigs

messerkorrektur von einer Bodenstation in Form eines Signal sein muß, mit dem der veränderbare Widerabsoluten Seeniveaudrucks in Zentimeter Quecksilber- stand 16 beaufschlagt wird, Andere Drucksignale könsäule. Er dreht die Höhenmesserskala auf diese Ein- nen ebenfalls verwendet werden. Erforderlich ist, daß stellung und erhält durch einen automatischen Mecha- 5 das beaufschlagende Signal den Druck bei der Höhe nismus eine korrigierte Höhenanzeige. Die korrigierte wiedergibt, für welche die barometrische Korrektur Höhe stellt die genaue Höhe dar, wenn die Tages- durchzuführen ist.

normaltemperatur bei allen Höhen existiert. In man- Der Schalter 32 kann daher auf eine Klemme 34

chen Fällen liefert der Mechanismus ein äquivalentes umgeschaltet werden,'an der ein vom Schieber eines Δ H bei Seeniveau in Abhängigkeit von der barome- xo veränderbaren Widerstandes 46 abgenommenes /O₁-trischen Korrektur Δ P_n für Seeniveau, wobei dann Signal liegt. An einer Klemme 36 liegt eine Reise- A H zur Umwandlung der angezeigten Höhe in eine spannung vom Schieber eines veränderbaren Widerkorrigierte Höhe verwendet wird. Gemäß F i g. 1 Standes 48. An einer Klemme 38 wird ein von einem ruft ein Mechanismus 12 eine Drehung einer Welle 10 Wandler 50 geliefertes Kabinendrucksignal erhalten, hervor, welche ein Maß für Δ H ist. 15 Es können weiterhin andere beaufschlagende Druck-

Die Welle 10 ist mit einem Schieber 14 eines variab- signale hinzugefügt werden, wobei diese Drucksignale len Widerstandesl6 gekoppelt. Der Widerstand 16 ausgewählten Kabinendrucken .der barometrisch korist an einer Seite an Erde geschaltet und w^!rd mil einer rigierten /O₁- oder P_acrSignalen entsprechen.
Spannung beaufschlagt, welche die Gleichung Der Vorteil der Beaufschlagung des variablen

ao Widerstandes 16 mit dem /"„-Signal liegt darin, daß

ρ = K₁P_x + K₂ dieses Signal den Druck sowohl bei der Reisehöhe als

auch den Landehöhen wiedergibt, für die die barome-

wiedergibt. Der Schieber 14 ist elektrisch mit zwei trischen Korrekturen durchzuführen sind. Ist der Summiernetzwerken 26 und 28 gekoppelt, auf welche Schalter auf die Klemme 34 umgeschaltet, so liefert die weiterhin vorgegebene Umgebungsdruckcignale ge- 25 Vorrichtung lediglich eine Korrektur für die Landeortgeben werden. Diese Signale entsprechen dem voraus- höhe. Liegt der Schalter 32 an dei Klemme 38, so sichtlichen Umgebungsdruck/⁵Oi am Landeort bzw. dem kann der Kabinendruck als Beaufschlagung für den Umgebungsreisedruck Pacr für Tagesnormalbedingun- Landebestimmungsort des Fluges verwendet werden, gen. Der Widerstand 16 ist ein Teil eines Brückennetz- da die Kabinen diesen Druck zu diesem Zeitpunkt aufwerkes, welches weiterhin Widerstände 20 und 22 30 weisen muß.

enthält. Das vom Schieber 14 abgenommene Signal Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der Vorrich-

kann daher in bezug auf den Verbindungspunkt der tung gemäß der Erfindung zeigt F i g.
2. In dieser Widerstände 20 und 22 sowohl ein positives als auch Figur ist eine Betragsbegrenzervorrichtung mit einer ein negatives Korrektursignal liefern, was davon ab- Wählscheibe 60 dargestellt, welche mechanisch mit hängt, ob ''ie barometrische Korrektur für einen Tag 35 einem Schieber 62 eines Potentiometers 64 gekoppelt durchgeführt wird, an dem ein großer oder kleiner ist. Das Potentiometer 64 wird mit einem der Normal-Druck herrscht. Die Spannung, mit dem der veränder- tagesdichte bei sich ändernden Höhendrucken entbare Widerstand 16 beaufschlagt wird, wird von einem sprechendem Signal beaufschlagt. Die Wählscheibe 60 Druckwandler 24 erzeugt, welcher eine dem Umge- . . ... _OI . . .. . ... . ΔΗ

bungsdruckP« entsprechende elektrische Ausgangs- 40 ^{Ist mit einer Skala in Meter pro Minute} ZT ^ver" spannung liefert. Das Signal wird auf eine Klemme 40 sehen. Durch Drehen der Wählscheibe zur Anzeige eines Schalters 32 und über diesen auf einen Wider- des gewünschten Änderungsbetrages in Meter pro stand 40 gegeben. Die andere Seite des Widerstandes 40 Minute wird am Schieber 62 ein entsprechendes Ändeliegt zusammen mit einer Vorspannungsquelle 42 am rungsbetragsignal in Torr pro Minute für verschiedene Punkt 18, wobei die Corspannungsquelle über einen 45 Höhen erhalten. Das Betragsänderungssignal kann Widerstand 44 angekoppelt ist. dann zur Regelung des Kabinendrucks und zur Ein-

Der Zweck des Widerstandes 40 und der Vorspan- haltung der Änderung in einem gewünschten Betrag nung 42 liegt darin, am Punkt 18 eine Spannung zu verwendet werden,
erzeugen, welche der Dichte gemäß obiger Formel

entspricht. Da der variable Widerstand 16 mit dieser 5° Patentansprüche:

Spannung beaufschlagt wird und die Δ Η angegebene

Drehung der Welle direkt auf den Schieber 14 ge- 1. Vorrichtung zur barometrischen Korrektur

koppelt wird, entspricht das Ausgangssignal am eines Drurksignals, das dem Druck bei einer vor-

Schieber der Multiplikation gegebenen Höhe entspricht, durch Erzeugen eines

55 barometrischen Korrektursignals, umfassend eine

AH(KiPt H- KJ. Einrichtung zum Erzeugen eines dem barometrischen zu korrigierenden atmosphärischen Druck Diese Multiplikation ist gleich Δ Ρκ,ν entsprechenden Drucksignals, gekennzeich-

Der Verbindungspunkt21 zwischen den Wider- net dur.-h eine auf das Drucksignal an

ständen 20 und 22 ist auf die negativen Eingänge der 60 sprechende Schaltung (40, 42, 44) zum Erzeugen Summiernetzwerke 2b und 28 geschaltet, so daß das eines der Tagesnormal-Luftdichte bei dem atmo-

Korrektursignal Δ Pbar negativen und positiven Kor- sphärischen Druck entsprechenden Dichtesignals,

rektursignalen in bezug auf ein Tagesnormal entspricht, eine Einrichtung (12) zum Erzeugen eines einer

Die erhaltene Korrektur ist bis zu Höhen von barometrischen Höhenkorrektur entsprechenden

6486 m auf einige Prozent genau. Diese Höhe liegt im 6s Höhensignals, eine das Höhensignal und das Dichte-Bereich von Wichtigkeit, da Plugzeuge mit einer Tages- signal empfangende Schattung (14, 16) zum Ernormalkorrektur (3/W ==0) über dieser Höhe ge· zeugen eines barometrischen Druckkorrektursignals flotten werden. büi einer vorgegebenen Höhe, das dem Produkt aus

Höhen- und Diehtesignal entspricht, und durch line Korrektureinrichtung (16,18] zur baromeiri' sehen Korrektur des Drucksignals.

1 Voffiehtung nach Anspruch 1, dadurch ge* kennzeichnet, daß die Schaltung (40,41,44) einen i Sehaltungsteit (40) zur Multiplikation des Druck' signals mit einem ersten Faktor (AT₁), der dem An* stieg dir Kunre aus Umgebungsdruck und Luftdichte bei Tagesnormalbedtngungen proportional ist, und einen Seheltungstell (43,43) zum Addieren te eines zweiten Faktors (Ä_t) zu dem multiplizierten Drucksignal aufweist, wobei der zweite Faktor (At) dem Schnittpunkt der Kurve von Umgebungsdruck und Luftdichte bei Tagesnormalbedingungcn mit der Dichteachse entspricht. ti
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zum Erzeugen eines barometrischen Druckkorrektursignals einen veränderbaren Widerstand (16) mit einem Schieber (14) aufweist, wobei der Schieber mecha- ie niseh mit dem Höhensignal und der veränderbare Widerstand mit dem Dkhtesignal beaufschlagt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand (14) in eine Brückenschaltung (16, 20, 22) einge- ·$ schaltet ist, wobei der Widerstand (16) eine barometrische Druckkorrektur Hefen, deren Polarität sich in Abhängigkeit von der Abweichung des absoluten barometrischen Druckes vom Tagesnormal ändert. 3»
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (26, 28) einen Differentialverstärker enthält, auf den das Drucksignal und das barometrische Druckkorrektursignal gegeben werden. 3S
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksignal den Außendruck einer Flugzeugkabine angibt.
7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksignal den Landeortdfuck angibt.
8, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksignal einem vorgegebenen fteiseumgebungssignal entspricht,
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gckcnnztieniM, daß des Druekslgnal den Kabinenlnnendruck angibt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche! bis 9, gekennzeichnet deren elm Einrichtung (60) zur Festlegung tine» ώήβη» Differentialhöhensignal entsprechenden Signais aod eine am Differentialhehenslgnal und dem Drucksignal liegende Schaltung (6$, 64) zum Erzeugen elms ein entsprechendes Dmksifnal bei einer ersten Metra angebenden Signals.
H. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffenntialhdhensignal den Anderungsbetrag der Höhe angibt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung, welche das entsprechend« Druckdifferential angebende Signal eraeuft, ein Potentiometer (64) mit einem Schieber (61) umfaßt, wobei die Schieberstellung durch die Festlegungsemrichtung (60) gesteuert und das Potentiometer mit dem Dithtesignal beaufschlagt wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12. gekennzeichnet durch eine Vorspannungssignalquelle zum Erzeugen eines Vorspannungv signals mit vorgegebener Polarität und Größe und durch eine das Vorspannungssignal auf den Schie ber (62) gebende Einrichtung, wobei die Größe und Polarität des Vorspanmmgsstgnals ein Null-entsprechendes Druckdifferentialsignal bei einer vorgegebenen Stellung des Schiebers angibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen