Force Feedback

[Alpin-Flier]

Hoi zäme

 

Allne no es guets Neuis!!

 

Im Moment mache ich einen neuen Anlauf, um das Force-Feedback in meinem B737-Simi zu optimieren. Gerne würde ich dieses Thema eingehend diskutieren, weiss aber nicht, ob hier genug Interesse daran vorhanden ist. Es  soll jedenfalls keine Einmannshow werden.

 

Eigentlich wollte ich alle Anforderungen mit je einem Motor im Quer- und Höhenruder-Antrieb erfüllen. Die Elektronik wäre an sich kein Problem. Dann habe ich aber feststellen müssen, dass sich die erforderlichen Getriebe-Motoren unter Spannung nur sehr schwer gegen ihre Laufrichtung bewegen lassen, also Stellkraft ok, Rückstellkraft viel zu hoch. Motoren ohne Getriebe mit praktikablen Spannungen und Strömen sind jedoch viel zu schwach, um spürbare Steuerdrücke zu ermöglichen.

 

Inzwischen tendiere ich wieder zu einer mehr mechanischen Lösung, mit zentrierenden Federn, Center-Verschiebung und Rückstellkraft-Aenderung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Das gäbe bestimmt eine viel höhere Linearität bzw. Symmetrie der Kräfte.

 

Ich würde mich freuen, wenn dazu eine kleine Diskussionsgruppe entstehen würde. Hinweise auf Anforderungen bzw. bestehende Lösungen wären natürlich auch sehr willkommen.

 

LG Urs

 

[Gast]

Generell kann kann man sagen sagen das die Flugachsen-Steuerung in Desktop- und Homecockpits ein dauernde Baustelle sind. Die Steuerungdrücke sind nicht dynamisch und meist zu schwach und auch die Zentrierung ist schlecht. Ich habe da auch schon mit verschiedenen Federn und Gewichten um denn Nullpunkt zu stabilisieren experimentiert.

Mein Ansatz sind 3 Getriebe-Stellmotoren die ich mit flexiblen Wellen mit den Achsen verbinden möchte. Mechanisch wäre das für 3 Achsen ein Aufwand von ca. 2000-3000 Sfr. Das  wäre noch tragbar.  Völlig unklar ist allerdings die Software-Einbindung. Die Software müsste z.B. mit der Trimmung kombiniert werden und  bei einem Hydraulikausfall mit entsprechend höheren Steuerdrücken und vermindertem Auslenkung reagieren. Mechanisch halte ich ein CLS-System für realisierbar,  softwaretechnisch sehe ich erhebliche Probleme. 

 

Bernd

[Alpin-Flier]

vor 14 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Mein Ansatz sind 3 Getriebe-Stellmotoren die ich mit flexiblen Wellen mit den Achsen verbinden möchte.

 

Ich denke, mit meiner aktuellen Lösung (Getriebemotor im Seilzug des Querruders) habe ich eine vergleichbare Konstruktion realisiert. Aber eben, leider sind die Kräfte nicht symmetrisch. Das zeigt sich folgendermassen:

Wenn ich das Steuerrad z.B. nach rechts drehe, schaltet der Motor ein und versucht, das Rad wieder zurück auf Mittelstellung zu bringen. Je grösser die Auslenkung, desto mehr Strom erhält der Motor. Das Drehmoment am Rad in einer bestimmten Stellung hängt jedoch stark von der Drehrichtung ab: nach rechts sehr hoch, nach links niedrig. Eigentlich sollte es sich jedoch nicht wesentlich ändern. Man stelle sich eine mechanische Feder vor. Da bleibt der Gegendruck auf einer bestimmten Stellung konstant, unabhängig von der Bewegungsrichtung. Beim Getriebemotor kann man das aber offenbar vergessen.

 

Ich habe auch Versuche mit demselben Motor, aber ohne Getriebe gemacht. Selbst hier ist das Drehmoment unterschiedlich: Es braucht etwa 35%  mehr Kraft, um den Motor entgegen der Drehrichtung zu bewegen als in der Gegenrichtung. Ueber das Getriebe wird dieser Effekt noch um Faktoren verstärkt. Die 35% könnte man ja noch akzeptieren. Nur bräuchte es zur Erzeugung der notwendigen Kräfte (eben ohne Getriebe) Motoren mit hoher Leistung (z.B. 400 W wie in meinen Motion-Säulen). Solche Motoren kosten mehrere hundert Franken und brauchen eine recht aufwendige, stromintensive Ansteuerung.

 

Deshalb tendiere ich wieder zu einer Lösung mit Federn. Die Rückstellkraft-Steuerung habe ich ja schon mal mit meinem Höhenruder ausprobiert. Das hat recht gut geklappt. Jetzt muss ich nur noch die Mittelstellung ändern können, damit sich das Steuer auch während des Fluges mit Autopilot bewegt. Als Antrieb könnte ich mir dabei sog. Monster-Servos vorstellen, eines für die Mittelstellung, eines für die Aenderung der Rückstellkraft.

 

Es würde mich schon sehr interssieren, ob jemand von Euch schon eine Lösung gefunden oder zumindest Versuche gemacht hat.

 

LG Urs

[Gast]

Urs, 

 

was meinst Du mit sogenannten Monster-Servos? Das ginge ja dann doch wieder in Richtung der bekannten Control-Load-System Lösungen wie sie bei professionelleren Systemen zum Einsatz kommen. Dort findest Du keine Federn oder Seilzüge, wahrscheinlich schon aus Gründen der Zentrierung in der Mittelstellung. Aus Gründen der Zertifizierung sind dort Toleranzgrenzen vorgeschrieben die wir "Wald-und-Wiesen"-Simmer nicht bezahlen können (wollen!) und benötigen. Mir schwebt vor die dort vorhandenen Lösungen für Homecockpit-Simmer nutzbar zu machen,  denn wir müssen unsere Sims ja nicht für den professionellen Bereich zertifizieren lassen. Wir haben ja genügend technisch ausgereifte Lösungen auf unseren Schreibtischen und in den Sim-Buden (Thrustmaster, Saitek & Co.)

Aber siehe z.B. Moog, Inc. - Precision motion control products, systems, servovalves, actuators, das sind z.B. professionellen Lösungen. 

Dabei gäbe es schon Lösungsangebote in der Schweiz, so ist es nicht. Aber für den low-budget-Sim Bereich haben diese leider keine Angebote. Sie sagen der Markt ist zu klein.....

Anyway, bliebe dann immer noch die Frage wie ich es mit meiner Software (ProSim) verbinden kann. Möglicherweise kann das FSUIPC helfen. Ich werde mal in dieser Hinsicht meine Kanäle befragen.

 

LG Bernd

[flyandhike]

Hallo Urs

eine Force-Feed-Back-Steuerung selbst zu bauen geht mir auch immer wieder durch den Kopf. Dies umzusetzen liegt aber noch in weiter Ferne, da z.Z. noch zu aufwendig für mich. Ich arbeite vorerst einmal an einer vernünftigen, zuverlässigen Steuerung für meinen Heli, danach auch an einer für Fläche zu realisieren.

 

Bei meinen Nachforschungen bin ich jedoch auf den folgenden interessanten Beitrag gestossen: Hier wird eine Open Source Lösung für einen DIY FFB Yoke vorgestellt. Das Konzept, die Lösung wie auch Zeichnungen (3D Druck ready) sind da verfügbar, wie auch eine zugehörige Forum Plattform. Vielleicht gibt dir das einen Input?

DIY Force Feedback Yoke v2

 

Grüsse Donat

[Alpin-Flier]

Hoi Bernd und Donat

 

Herzlichen Dank für Eure Inputs.

 

vor 4 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Monster-Servos? Das ginge ja dann doch wieder in Richtung der bekannten Control-Load-System Lösungen

Nein, damit werden m. W.  im Modellflug grosse Servos mit hohem Drehmoment für grosse Scalemodelle bezeichnet. Man könnte damit Nullpunkt- oder Federspannungsänderungen erzeugen. Sie sind an den Bewegungen der Steuerachsen selbst nicht beteiligt. Der Preis dürfte im Normalfall um die 50.- bis 100.- CHF liegen, also um Faktoren billiger als die erwähnten Profi-Lösungen für Direktantrieb.

 

Das bringt mich zur Frage, was wir eigentlich genau brauchen, damit die Steuerelemente der Realität möglichst nahe kommen. Aus meiner Sicht:

- Erhöhung der Rückstellkraft bei steigender Geschwindigkeit

- Verschieben der Mittelstellung für Autopilot und Trimmung

Ich lasse mal das Verhalten bei Cold&Dark beiseite. Gibt es noch weitere Einflüsse?

 

Das erwähnte Verhalten lässt sich mit zwei verstellbaren Achsen realisieren, Antrieb durch Servos oder Spindelschlitten mit Rückmeldung. Der Rest ist Software, die IMHO nicht sehr kompliziert sein sollte.

 

Die von Euch erwähnten Links werde ich aber auf jeden Fall im Detail studieren.

 

LG Urs

[Reto Stöckli]

Hoi zäme

 

Ich höre mal zu und werde in ein paar Jahren damit beginnen

 

In welchem Preissegment bewegen sich eigentlich die Direct Drives von Brunner? Siehe: https://www.brunner-innovation.swiss/product/cls-p-direct-drive-solutions/

 

Sie haben immerhin auch Software dazu, allenfalls sogar ein API, um seine eigene Software zu schreiben?

 

Reto

[flyandhike]

Am 8.1.2022 um 17:11 schrieb Alpin-Flier:

Das bringt mich zur Frage, was wir eigentlich genau brauchen, damit die Steuerelemente der Realität möglichst nahe kommen. Aus meiner Sicht:

- Erhöhung der Rückstellkraft bei steigender Geschwindigkeit

- Verschieben der Mittelstellung für Autopilot und Trimmung

Ich lasse mal das Verhalten bei Cold&Dark beiseite. Gibt es noch weitere Einflüsse?

 

Das ist die korrekte Fragestellung: was ist das Ziel und welche Erwartungen habe ich am FFB?

- die möglichst realitätsnahe Ausübung der Kräfte am Steuerhorn: diese sind vorab mal abhängig vom Flugzeugtyp. Ich gehe mal davon aus, dass die Sim-S/W diese korrekt ausgibt. Dennoch ist das nicht so trivial: bei GA-Flugzeugen entsprechen die Kräfte dem aerodynamischen Druck auf die Ruder (Typ, Geschwindigkeit, Turbulenzen, ...?), welche über die Steuerseile direkt auf die Knüppel/Horn geleitet werden. Bei Airlinern, welche sowieso mittels fly by wire gesteuert werden, werden die Kräfte auf die Steuerungen ja ebenfalls auch in der Realität simuliert. Also: wie gross ist die Erwartung bei deinem Flugzeug einen Steuerdruck realitätsnah mittels FFB auszuüben gegenüber einer simplen Federkraft?

- verschieben der Mittelstellung beim trimmen: In der Realität halte ich die Flugzeugnase in der gewünschten Stellung. Dazu muss ich allenfalls einen Druck von Hand auf das Steuerhorn ausüben. Mit der Trimmung wird dieser Druck auf die Hand weggenommen, wobei die Hand dieselbe Position beibehält. Im Sim passiert eigentlich genau dasselbe, jedoch mit dem Unterschied, dass ich den Druck auf das Horn durch eine minimale Handbewegung löse. In beiden Fällen halte ich immer die Flugzeugnase in gewünschter Richtung - dies ist das Hauptfunktion und Konzentration beim Steuern! Die Hand wird in beiden Fällen fast automatisch die richtigen Bewegungen ausführen.

Zudem: die allgemeinen Anforderungen an ein Steuersystem beim Simulator sind sehr umfangreich und hoch! Alles was da am Markt so angeboten wird hat so seine Vor- und Nachteile. Möchte man doch einige Wünsche erfüllt haben, wird es halt teuer. Hier nur einige Anforderungen: Robust, stabil, spielfrei, leichtgängig, ruckelfrei, sauberer Nullpunkt, einwandfreie Positionsmessung, schnelle Übertragung der Position (Lagtime über das gesamte System gemessen: von Bewegung am Steuer bis und mit zur Reaktionsanzeige auf dem Bildschirm - was das alles beinhaltet!), ... Beim FFB: muss da auch noch eine Lagtime eingerechnet werden?

 

Dies nur so meine Überlegungen.

 

Grüsse Donat

[Alpin-Flier]

Hoi Donat

 

Besten Dank für Deine Ueberlegungen.

vor 20 Stunden schrieb flyandhike:

Kräfte am Steuerhorn: diese sind vorab mal abhängig vom Flugzeugtyp. Ich gehe mal davon aus, dass die Sim-S/W diese korrekt ausgibt.

Dass unsere Simis solche Daten liefern, glaube ich eher nicht. Du kriegst IMHO nur die Stellung der Steuerachsen, die Geschwindigkeit und die Fluglage des Fliegers zurück. Im realen Flieger sorgt die Feel and Centering Unit für eine Simulation der Kräfte am Steuerhorn, weil da ja eine Hydraulik dazwischen ist. Da werden Drehmomente gemessen, miteinander verglichen und Ventile gesteuert. So kompliziert ist es für uns aber nicht. Eigentlich müsste es genügen, Auslenkung und Geschwindigkeit einzubeziehen, zumindest für normale Fluglagen. Dazu kommt bei der B737 noch, ob der Hydraulik-Druck vorhanden ist oder nicht. Bei Ausfall der Hydraulik dürften die erforderlichen Kräfte allerdings so hoch sein, dass sie im Hobby-Bereich kaum realisierbar sind. Zitat aus den B737-Unterlagen zum Ausfall von Steuerachsen (Wegfall Servo, Blockierung durch Eis, usw.):

"Use maximum force, including a combined effort of both pilots, if needed. A maximum two-pilot effort on the controls will not cause a cable or system failure."

Bezüglich Turbulenzen sehe ich im Moment keine Möglichkeit, diese auf die Steuerhörner zu übertragen. Dazu fehlen m.E. Daten aus dem Simulator. Ich lasse mich aber gerne korrigieren... und dann gibt's ja noch die Stickshaker.

 

Bezüglich Kräfte am Querruder habe ich folgende Angaben zu den max. zulässigen Drehmomenten im Normalbetrieb gefunden:

- Bewegen aus der Neutrallage:    3.2  Nm

- 5° Auslenkung:                             4 Nm

- 20° Auslenkung:                           6.3 Nm

....

- 75° Auslenkung:                          13.9 Nm

 

Beim Loslassen muss das Steuer exakt in die Neutrallage zurückgehen. Das gibt eine Vorstellung, wie robust die Mechanik auszulegen ist. Leider fehlen mir aber bis jetzt Angaben zu den minimalen Werten und wie sich diese Momente bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten verhalten. Vielleicht liest hier eine B737-Crew mit, welche Angaben dazu machen könnte?

 

Uebrigens, zum Umrechnen, wenn kein Drehmoment-Messer zur Verfügung steht: Das Steuerhorn der B737 hat einen Radius von 0.156 m. Drehmoment durch diesen Wert teilen: Aus 3.2 Nm werden somit 19.3 N (ca. 2 Kg), aus 13.9 Nm werden 89 N (ca. 9 Kg). Man müsste für eine entsprechende Auslenkung also mit einem Gewicht von 2 bis 9 kg tangential aussen am Steuerrad ziehen (z.B. mit Kofferwaage).

 

LG Urs

Bearbeitet 12. Januar 2022 von Alpin-Flier

[Alpin-Flier]

Hoi zäme

 

Inzwischen habe ich mal ausprobiert, was in der PMDG NGXu (Desktop) passiert, wenn ich Trimmungen auf den primären Achsen vornehme.

 

- Das Höhenruder hat keine eigene Trimmung. Das Trimmrad wirkt ausschliesslich auf den Stabiliser. Das Höhenruder bleibt in der Längsachse des Stabis, solange die Steuersäule in der Neutrallage bleibt und federt nach Auslenkung zurück. Die Neutralstellung der Säule kann nicht verschoben werden. Der Autopilot verstellt ebenfalls nur das Trimmrad, also den Stabiliser (Vermutung).  

- Beim Trimmen des Querruders (Schalter im Pedestal) wird die Neutralstellung des Steuerrades bis auf etwa +/- 45° verschoben, auch sichtbar an der Querruder-Steuerfläche. Das Steuerrad "federt" nach manueller Auslenkung in diese Lage zurück. Als Anzeige der Verstellung dient die Skala auf der Steuersäule bei losgelassenem Steuer.

- Beim Trimmen des Seitenruders mittels Drehschalter im Pedestal wird die Neutralstellung der Fusspedale ebenfalls verschoben und auch auf der Anzeige im Pedestal angezeigt. Die Steuerfläche am Heck geht mit.  

- Für alle drei Achsen sollte die Rückstellkraft in die Neutrallage von Geschwindigkeit und Hydraulikdruck ein/aus abhängen.

 

Fazit:
- Beim Höhenruder braucht es keine Verschiebung der Neutrallage. Eine Erhöhung der Rückstellkraft bei höherer Geschwindigkeit und Ausfall der Hydraulik dürfte genügen.

- Beim Querruder sind Aenderungen der Neutrallage erforderlich. Im manuellen Betrieb wird die Neutrallage mit den Schaltern verändert, sichtbar am Ausschlag des Steuerhorns. Im Autopilot-Modus wird die Neutrallage von der SW verschoben, sodass die Stellung des Cockpit-Steuers jeweils dem Steuer im Desktop entspricht. Werden Trimmschalter betätigt oder am Steuer gedreht, fällt der Autopilot raus und die Neutralstellung geht auf letzten Wert vor dem Einschalten des Autopilot (alternativ: die momentane Stellung wird als Neutralstellung übernommen, tbd). Auch hier ist eine Erhöhung der Rückstellkraft bei höherer Geschwindigkeit und Ausfall der Hydraulik notwendig.

- Auch beim Seitenruder sind Aenderungen der Neutrallage und der Rückstellkraft erforderlich. Die Rückkopplung auf die Pedale werde ich aber vorläufig weglassen. Zu kompliziert und zu kraftaufwendig.

 

Gerne wüsste ich von unseren Profis, ob ich mit diesen Vorstellungen bzw. Absichten völlig oder teilweise daneben liege. Auch bezüglich der effektiven Kräfte an den Steuerorganen in verschiedenen Situationen fehlt es noch an Informationen.

 

LG Urs

[Gast]

vor 3 Stunden schrieb Alpin-Flier:

 

 

- Das Höhenruder hat keine eigene Trimmung. Das Trimmrad wirkt ausschliesslich auf den Stabiliser. Das Höhenruder bleibt in der Längsachse des Stabis, solange die Steuersäule in der Neutrallage bleibt und federt nach Auslenkung zurück. Die Neutralstellung der Säule kann nicht verschoben werden. Der Autopilot verstellt ebenfalls nur das Trimmrad, also den Stabiliser (Vermutung).  

 

 

Es ist leider etwas komplizierter. Der Autopilot beinflusst Stabilizer und Elevator und je nach CG-Trimmung verändert sich auch die Neutralstellung der Steuersäule. Mehr in Detail im Chris Brady Video zu Flight-Controls-Pitch (1:08).  

 

 

Bernd

[Alpin-Flier]

Hoi Bernd

 

Du hast völlig recht, ich habe mir das wohl etwas zu einfach vorgestellt. Dafür habe ich jetzt mit Deiner Hilfe eine unglaublich informative Quelle zu den technischen Details kennengelernt, allerbesten Dank. Da gibt es Videos nicht nur zum Pitch, sondern auch zu den Ailerons und zum Rudder. Die Ailerons werden samt Spoilern sehr gut beschrieben und in einem eingebetteten Video sogar in Betrieb gezeigt, mit und ohne Hydraulik. Ein wahrer Leckerbissen für einen Technik-Freak wie mich.

 

Es gibt noch viele weitere Videos von dem genialen Chris Brady, die ich mir wahrscheinlich alle ansehen werde. Leider werden sie dauernd von Werbung unterbrochen, ein Schicksal, das erfolgreiche Videos bei Youtube so an sich haben. Nun habe ich mir aber ein Youtube-Premium-Abo beschafft. Jetzt kann ich mir interessante Technik in Reinkultur genehmigen

 

Wie weit ich dann in der Realisierung des FFB gehe, weiss ich noch nicht. Das Thema war im ILS-Forum übrigens schon mal im 2012 aktuell:

https://www.flightforum.ch/board/topic/87048-stabtrim-und-elevator/

https://www.flightforum.ch/board/topic/87073-auflistung-der-steuerkraefte-einer-737ng-gesucht/

 

Da sind auch schon viele Infos enthalten, insbesondere zu den Steuerkräften. Auf jeden Fall bleibt es spannend. Nochmals ganz herzlichen Dank.

 

LG Urs

Bearbeitet 16. Januar 2022 von Alpin-Flier
Link korrigiert

[Alpin-Flier]

Hoi zäme

 

Ich denke, es ist Zeit, wieder mal ein Update zu diesem Thema zu machen. Inzwischen habe ich eine Menge gelernt und aus diesem Wissen eine Lösung konstruiert. Dabei musste ich immer berücksichtigen, dass ich nur wenig Höhe unter meiner Plattform habe, 65 mm, um genau zu sein. Grundsätzlich bin ich dem Gedanken treu geblieben, dass ich für Forcce Feedback eine Verstellung der Neutrallage und eine Steuerung der Rückstellkraft brauche. Meine Lösung dafür sieht vorerst mal so aus:

 

 

Auf der linken Seite ist das ForceFeedback für die Ailerons (Querruder) zu sehen, rechts jenes für den Elevator (Höhenruder). Ein ForceFeedback für die Pedale (Seitenruder) lasse ich vorerst weg. Gut zu sehen sind die vier Aktuatoren. Nach einigem Suchen habe ich bei Aliexpress das Passende gefunden. Pro Stück sind rund 40.- CHF zu berappen. Dazu kommen allerdings etwa 110.- CHF für den Transport der vier. Ist insgesamt aber immer noch viel günstiger als der vierfache Preis für ähnliche Produkte in der Schweiz. Das ist also der Ersatz für die früher erwähnten Monsterservos, die ebenfalls viel teurer wären.

 

Aktuatoren und Gestänge sind auf je einem Chassis aus Stahlprofilen montiert. Der eine Aktuator schiebt eine Kurvenscheibe hin und her, während der andere eine Zugfeder mehr oder weniger anspannt. Ich denke, Ihr könnt die Funktionen selbst erkennen.

 

Anwendung Ailerons:
Interessanterweise gibt es bei der reellen B737 im Normalbetrieb gar keine echte Rückmeldung der am Querruder anliegenden Kräfte. Die sind hinter der Hydraulik "versteckt". Die einzige "Rückmeldung" besteht darin, dass bei grösserer Auslenkung die Rückstellkraft grösser wird (reine Feder- auf Kurvenscheibe-Funktion, auch beim echten Flieger). Insofern wäre eine Federkraft-Steuerung überflüssig. Aber Achtung: bei Ausfall der gesamten Hydraulik bzw. bei Cold/Dark sind die Stellkräfte viel höher und dann im Flug erst noch von der Geschwindigkeit abhängig. Also ist für den Simi doch eine Federkraft-Steuerung notwendig.

 

Anwendung Elevator:
Hier werden die Kräfte am Yoke und dessen Mittelstellung recht komplex aus verschiedenen Parametern errechnet, wozu im reellen Flieger ein "Hydraulikcomputer" aus den 60er Jahren verwendet wird! Der hat folgende Eingänge:
- Geschwindigkeit (Pivotrohre am Seitenleitwerk)
- Stellung des Stabilizers
- Stall-Warn-System (Gegendruck-Erhöhung in Stall-Nähe)

Den für uns interessantesten Einfluss auf die Rückstellkraft hat wohl die Geschwindigkeit, weshalb ich mich darauf beschränke. Die sich ändernde Stellung der Steuersäule im Automatikflug bekomme ich von der NGXu-Software. Mit der Trimmung kann ich die Neutralstellung im manuellen Flug bestimmen, solange ich die Steuersäule nicht aus der Neutralstellung drücke.

 

Zwar stehen die Trimmachsen im SDK der NGXu noch nicht zur Verfügung. Man kann das aber einigermassen brauchbar umgehen. Im Autopilot-Betrieb wird einfach die Stellung der Steuerachse auf den Aktuator für die Neutralstellung übertragen. Damit folgt der HW-Yoke jenem der Software. Sobald der Yoke vom Piloten um einen bestimmten Betrag aus der momentanen Stellung gedrückt wird, fällt die Steuerung in den manuellen Betrieb (CWS) und lädt die zuletzt eingestellte Trimmung als Neutrallage. Ich darf nur nicht die Trimmtasten betätigen, wenn ich die Steuersäule aus der Neutralstellung drücke. Sonst übernimmt meine SW diese Stellung als Neutralstellung. Damit kann ich leben.

 

So, das war wieder mal eine geballte Ladung an Infos zu diesem doch recht interessanten Thema. Für Anregungen und Fragen bin ich gerne zu haben.

 

LG Urs 

Bearbeitet 11. Februar 2022 von Alpin-Flier

[Gast]

Das ist schon mal sehr beeindruckend und dankenswert, dass Du entsprechende Komponenten zu annehmbaren Preisen ausfindig gemacht hast. Verstehe ich richtig, ein Aktuator "bestimmt" die (möglichst exakte) Zentrierung und der zweite verändert den Aufhängepunkt einer Feder dynamisch um "zunehmender Widerstand" bei der Auslenkung zu simulieren? Das entspräche dem "hydro-mechanic-barometric feel-Computer" wie ihn Chris Brady beschreibt. Bei Ereignis "Hydraulikausfall" wird der Widerstand im Feder/Aktuator-Teil erhöht? Kann dieser Feder/Aktuator-Anteil nicht software-technisch gelöst werden? 

Nächster Schritt testweise ein Funktionsmodell?

 

Bernd

[Alpin-Flier]

vor 2 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Verstehe ich richtig, ein Aktuator "bestimmt" die (möglichst exakte) Zentrierung und der zweite verändert den Aufhängepunkt einer Feder dynamisch um "zunehmender Widerstand" bei der Auslenkung zu simulieren?

Genau so ist es. Die Aktuatoren können bei 12 V etwa 700N stemmen und über eine max. Länge von 100 mm verstellt werden. Das müsste auch für höhere Kräfte am Yoke reichen. Mittels Formgebung des V-Ausschnitts lässt sich auch noch "spielen". Ich mach ihn vorerst mal linear. Durch die Kurvenscheibe ist die Neutralstellung übrigens sehr exakt (wie beim richtigen Flieger ).

 

vor 2 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Bei Ereignis "Hydraulikausfall" wird der Widerstand im Feder/Aktuator-Teil erhöht?

Ebenfalls richtig. Die Zugfeder hat bei der grössten zulässigen Dehnung eine Kraft von rund 600N, was der Aktuator eigentlich problemlos schaffen sollte. Beim Elevator wird die Feder übrigens auch bei aktiver Hydraulik im Flug verstellt.

 

vor 2 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Kann dieser Feder/Aktuator-Anteil nicht software-technisch gelöst werden? 

Falls Du die direkte Steuerung von Motoren für die Rückstellkraft meinst, ein klares Nein. Den Grund habe ich schon früher in diesem Thread beschrieben. Bei meiner aktuellen Lösung erfolgen Yoke-Bewegungen immer gegen die mechanische Feder, verzögerungsfrei und reziprok. Die SW bestimmt aus den Betriebszuständen die notwendige Federkraft, die dann relativ langsam nachgeregelt wird (geringe SW-Belastung). Die Aktuatoren haben eingebaute Potentiometer für die Rückmeldung der Stellung. So lässt sich über die SW eine saubere Servofunktion realisieren.

BTW, diese Lösung ist auch die einzig richtige für Cold/Dark. Man muss nur beim Ausschalten der Hydraulik die Federn auf hohe Spannung fahren...

 

vor 2 Stunden schrieb Venturi-Sim:

Nächster Schritt testweise ein Funktionsmodell?

Da die Konstruktion eigentlich recht einfach und bezahlbar ist, werde ich gleich die definitiven Units aufbauen. Damit werde ich dann Tests auf der Werkbank machen, um die möglichen Kräfte zu verifizieren. Auf jeden Fall werde ich als nächstes das 2mm-Stahlseil (Tragkraft 45 kg), welches die Controlwheels verbindet, durch ein 3mm-Seil ersetzen (Tragkraft 100kg).

 

LG Urs

[Flying Bull]

Hi Urs,

ich bin nur zufällig über den Thread gestolpert - und auch kein Homecockpit-Bauer.
Allerdings spiele ich mit 3D Drucker und selbstgebauten CNC herum.
Wäre das Force Feedback nicht einfach über Stepper-Motoren und Federpakete lösbar?
Kombiniert mit einer Bremse, so dass Force Trim Release die Bremse öffnet und das Federpaket wieder in die Nullstellung zurück springen kann.
Gruß Udo
Flying Bull

[Alpin-Flier]

Hoi Udo

vor 2 Stunden schrieb Flying Bull:

Wäre das Force Feedback nicht einfach über Stepper-Motoren und Federpakete lösbar?

Eigentlich mache ich das ja schon, verwende aber statt Stepper-Motoren viel einfacher anzusteuernde Servos (DC-Motor mit Pot). Diese Servos sind selbsthemmend, weshalb sie nach dem Stellvorgang praktisch keinen Strom verbrauchen. 

 

vor 2 Stunden schrieb Flying Bull:

Kombiniert mit einer Bremse, so dass Force Trim Release die Bremse öffnet und das Federpaket wieder in die Nullstellung zurück springen kann.

Das habe ich leider nicht verstanden. Wozu braucht man eine Bremse? Die Feder versucht einfach, die Steuerung in die Neutrallage zu bringen, solange ein Ausschlag erzwungen wird. Dies erfolgt verzögerungsfrei und reziprok. Das Einzige, was man noch überlegen könnte, wäre, eine Dämpfung mit einer Gasdruckfeder einzubauen, damit das Steuer nicht zu schnell in die Neutrallage geht, wenn man es loslässt. Vielleicht habe ich aber Deinen Kommentar falsch verstanden, insbesondere den Ausdruck "Force Trim Release". Falls damit die Rückstellung der Trimmung auf die absolute Mittelstellung gemeint ist: das kann die SW durch Aendern der Neutralstellung problemlos erreichen. Dieser Wert ist in der SW konfigurierbar.

 

LG Urs

[Flying Bull]

Hi Urs,
ich bin wie geschrieben nicht im Bereich Flugsimulator unterwegs.
Es geht um die Triebkräfte - man kann ja gegen die Federspannung fliegen, die Spannung durch fahren der Trimm-Motoren langsam reduzieren - und bei Force Trim Release wird mit Knopf drücken die komplette Trimmung ausgekuppelt - sprich so lange ich das Köpfchen drücke kann ich lastfrei den Stick bewegen.
Sobald ich den Knopf los lasse ist der Nullpunkt der Federn an genau dem Punkt.

 

Gruß Udo

Flying Bull
 

[Alpin-Flier]

Hoi Udo

 

Ich kann aufgrund meiner Infos nur Aussagen bezüglich der B737-800 machen. Da gibt es aber kein Auskuppeln der Trimmung. Die Federkraft liegt immer an, sobald man die Neutralstellung verlässt. Man kann aber bei einem bestimmten Steuerausschlag mittels Trimmschaltern die Neutralstellung so lange verstellen, bis kein Gegendruck mehr anliegt. So bleibt dann das Steuer in dieser Stellung, wenn man es loslässt. Ist das denn bei Deinem Flieger, den Du beruflich fliegst,  anders? Ich kann mir vorstellen, dass bei Fly-by-wire-Fliegern das tatsächlich anders gelöst ist. Die B737-800 gehört aber nicht dazu.

 

LG Urs

[Flying Bull]

Hallo Urs,

Es gibt da offenbar unterschiedliche Lösungsansätze, je nach Hersteller

 

Aus dem FLM:

(Collective) TRIM REL - Opens Clutch in collective trim unit, reduces friction felt by the pilot.

(Cyclic) TRIM REL - opens clutch in cyclic trim units and thus de-activates the force feel system of cyclic trim units

 

With the respective TRIM REL push button, the pilot can change the zero force position of the cyclic stick and the collective lever.

If the AFCS is disengaged, the zero force position of the cyclic stick can also be changed by using the BEEP TRIM switch.

 

Gruß Udo
 

[hercules123]

Hallo Urs,

dieses Thema ist seit Jahren bei mir aktuell. Ich habe mich damit schon stark beschäftigt und auch viele Informationen dazu gesammelt.

Die echte Feel und Centering Unit der 737 arbeitet eigentlich recht simpel. Du kennst ja Bradys Videos, daher weißt ja schon das meiste.

Das Herz der Unit ist das CAM, welches tatsächlich wie ein Herz aussieht.
Auf der Kante dieses Cam läuft ein Roller, der mit Kraft durch Federn angepresst wird. Das ist das sogenannte Base-Feel, welches immer vorhanden ist. Darüber hinaus wird dynamisch Druck durch einen (zwei) Aktoren auf den Roller ausgeübt, welcher durch die IAS und den Stab-Trim gesteuert wird. Bei höherer IAS und oder Fehltrimmung nimmt der Druck entsprechend zu.
Der Roller liegt aufgrund der Kräfte und bei Ruhestellung der Steuersäule im Tal des Cams.
Da das Cam auf einer Achse gelagert ist, kann durch Verdrehen des CAM auch die Neutralstellung der Steuersäule verändert werden bin der Feel Center Unit.

Ich hatte schon einmal einen Funktionsaufbau gemacht, der auch wunderbar funktionierte. Nur waren die notwendigen realen Kräfte so hoch, dass es das Cam zerdrückt hatte am Rand. Dieses hatte ich aus Aluminium gefräst.

Auf meiner Suche bekam ich dann Kontakt zu jemanden der die realen Daten der Aktoren, der Yokes-Kräfte usw hatte. Er hat mir auch das CAM als CAD Datei zur Verfügung gestellt. Ebenso eine Programm welches bei verschiedenen Winkeln der Steuersäule und der Trimming für anliegenden Kräfte an der Steuerung ausgibt.

Leider darf ich diese Daten nicht weitergeben. Das musste ich versprechen.

Hab irgendwo ein Bild meines Prototypen, kann es aber grade nicht finden.

Dein Ansatz ist im Prinzip schon sehr nahe am Real, wenn ich das richtig sehe. Habe aber nur überflogen.

Die Form des Cam ist natürlich entscheidend. Es ist aber nicht linear! Die am Höhenruder anliegenden Kräfte sind beachtlich. Von manual reversion mal ganz abgesehen.

Das eigentliche Umsetzung-Problem war die Tatsache das durch die langen Steuersäulen 80 bis 90 Prozent der Feel-Kraft kompensiert wird. Die Hebelwirkung bei fast 1m langen Säulen heben viel Kraft auf.

Das Cam muss auf jeden Fall aus Stahl "geschnitzt" werden und eine ordentliche Dicke aufweisen, um den Druck zu verkraften.

Mechanisch simpel, aber von den Materialien Anforderungen her recht hoch so eine Unit zu bauen.

Die Lösungen mit den Motoren erfordert Ruhe wirklich gute Steuerung durch den Controller.
Jede Unregelmäßigkeit ist im Yoke zu spüren.
Als beste Getriebe bieten sich hier Planetengetriebe an, da sie sich gut manuell drehen lassen bei Motorstillstand. Nachteilig ist aber wohl die geringe Untersetzung die sie bieten. 1:10 ist glaube ich so das maximale.

Lg
Thomas




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