Einsatzmöglichkeiten fluidischer Steuerungen by Klaus-Dieter Pautz

By Klaus-Dieter Pautz

In einer zusammenfassenden Ubersicht wurde die fluidische Sig nalverarbeitungstechnik mit anderen moglichen Verfahren vergli chen. Es zeigten sich hierbei insbesondere Anwendungsmoglichkei ten fUr die Fluidik in der Luft- und Raumfahrt. Unter der Be rUcksichtigung der Erfordernisse und Entwicklungstendenzen der bordseitigen Informationsverarbeitung wurden deshalb fluidische Losungen fUr die Sensoren, Informationsverarbeitung und fUr die Stellglieder diskutiert und mit konventionellen und neueren nicht-fluidischen Komponenten verglichen. FUr fluidische Sensoren und Stellglieder bestehen aussichtsrei che Anwendungsmoglichkeiten; sie erfordern jedoch in komplexe ren Flugregelungssystemen Signalwandler an der Schnittstelle zum elektronischen Bordrechner. 1m Rahmen des Vorhabens wurden als Vertreter der Sensoren Vor texelemente untersucht, die konventionelle Wendekreisel ersetzen konnen. Weiterhin wurde ein neuartiges fluidisches Stellglied fUr die Flugzeugprimarsteuerung vorgeschlagen. Dieses benotigt elektrofluidische Signalwandler. Als gUnstigste Losung hat sich fUr diese Signalwandlung das Funkenkammerelement gezeigt, das in Stellgliedsysteme integriert werden kann. Urn die Moglichkeiten rein fluidischer Regelungssysteme auch fUr komplexe Aufgaben, wie z. B. die Flugregelung, zu verbessern, wurde ein neues Regelungskonzept erarbeitet und auf einem Ana logrechner mit den konventionellen Verfahren verglichen. fifty four i. Literaturverzeichnis 1) Wernicke, J., Zur Technik der Informationsverarbeitung an Bord kunfti ger Verkehrsflugzeuge, Habilitationsschrift TU Berlin, Nov. 70. 2) Tafel, H.J., Analoge oder digitale Signaltechnik in der Fluidik, Fach tagung lhydraulik und Pneumatik, seventy one. three) Glattli, H.H., Fluidische und nicht-fluidische Schaltelemente, fluid, Nov. seventy one. four) Holmes, A.B., Campagnuolo, C.J. und R.W. Warren, program of Fluidics to Sensing and Controlling Fluid Phenomena, ASME (67 - DE - 12).

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2. Es gibt ffir die verschiedenartigen St5rmomente Htlhenbereiche, in denen sie dominant sind oder dominant gemacht werden k5nnen fiber die Summe der anderen St5rmomente. Die St5rmomente auf Erdsatelliten zeigen darUber hinaus ein charakteristisches periodisches Verhalten. t des Erdfeldes fUr einen in 3 Achsen raurnfest stabilisierten Satelliten. FUr eine spezielle Wahl des Koordinatensystems treten nur zwei Komponenten Mx und M des St5rmomentes auf . y (Rotationssymmetrie des Satelliten). Folgendes ergibt sich hierbei: 1.

So beispielsweise die Winkelgeschwindigkeiten im Bereich + 50/5 und die AusgangsgroBen fUr den Servorverstarker zur SteIlgliedbetatigungj ferner der Frequenzgang, die Linearitat und die Ansprechempfindlichkeit. Mit diesen Angaben kann bereits eine Vorauswahl der zu verwendenden fluidischen Elemente gewonnen werden. Beginnt man mit dem Vortexsensor, so ~st fUr diesen ein hohes Signal/Rausch-Verhaltnis zu fordern () 100), weiterhin sind die Ansprechempfindlichkeit und die Langzeitdrift wichtige Kenngro- Ben.

Die Eigenschaften dieser ReaktionsdUsen (Kalt/HeiBgas) lassen es bei den geforderten Zuverl~ssigkeiten des Stellgliedsystems nur zu, daB es lediglich mit positiven oder negativen Vorzeichen ab- oder angeschaltet werden kann. Eine DrosselungsmBglichkeit dieser Stellglieder ist deshalb nicht vorgesehen, •. Mqglich dagegen erscheint ein diskret gestuftes System zu verwirklichen, das mit getrennten ReaktionsdUsen und Kreuzkopplungen in den Zuleitungen den Zuverl~ssigkeitsanforderungen durch innere Redundanz entspricht, ohne daB dabei der Atifwand zu groB wird.

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