Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug.

Im Rahmen der Flugausbildung ist es erforderlich, dass die Flugschüler unterschiedliche Typen von Flugzeugen fliegen, insbesondere einmotorige Flugzeuge, mehrmotorige Flugzeuge und/oder turbinengetriebene Flugzeuge.

Klassischerweise beginnt die Flugausbildung auf flugmechanisch einfach zu fliegenden, gutmütigen Luftfahrzeugmustern, welche mit wenig Aufwand bedient werden können. Hierbei werden üblicherweise in den ersten Flugstunden Triebwerksbedienung und Triebwerksüberwachung teilweise vom Fluglehrer übernommen, um die Anforderungen an den Flugschüler langsam zu steigern und diesen nicht zu überfordern. Bei der fortgeschrittenen Ausbildung und der Umschulung auf andere Klassen und Klassenberechtigungen wie z.B. einmotorige Flugzeuge („Single Engine Piston“ - SEP), mehrmotorige Flugzeuge („Multi Engine Piston“ - MEP), einmotorige Turbinenflugzeuge („Single Engine Turbine“ - SET) oder auch bei Einweisungen in komplexe Systeme wie z.B. Verstellpropeller wird auf komplexere Flugzeuge mit diesen Antriebsarten und/oder Systemen zurückgegriffen.

Ein häufiger Typenwechsel ist jedoch mit einer Umgewöhnung des Flugschülers und einer damit bedingten Erhöhung der benötigten Flugstunden bis zur Beherrschung des jeweiligen Typs verbunden. Es besteht somit ein Bedarf, einen Flugschüler in effektiver Weise mit unterschiedlichen Flugzeugtypen vertraut zu machen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den mit der Ausbildung von Flugschülern verbundenen Aufwand zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch ein System zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Danach stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Erfindungsaspekt ein System zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen bereit, das ein Elektroflugzeug mit M jeweils von einem Elektromotor angetriebenen Propellern aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter des Propellers jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel aufweisen.

Es ist vorgesehen, dass das System N verstellbare Bedienelemente umfasst, N > 1 , die abhängig von ihrer Einstellposition Steuersignale erzeugen. Die Bedienelemente sind durch einen Piloten bzw. Flugschüler manuell betätigbar. Weiter ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage der von den N Bedienelementen erzeugten Steuersignale die M Propeller im Hinblick auf Drehzahl und Propellerwinkel zu steuern.

Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die M Propeller auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke abzubilden, K > 1 und K < M, und den oder die Propeller, die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, mit der gleichen Drehzahl anzutreiben und für diese den gleichen Propellerwinkel einzustellen. Für den Fall, dass mehrere Propeller ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, bilden diese Propeller somit eine Gruppe, wobei die Propeller der Gruppe mit der gleichen Drehzahl und mit dem gleichen Propellerwinkel angetrieben werden. Wenn das Elektroflugzeug beispielsweise vier Propeller aufweist und zwei Flugzeugtriebwerke simuliert werden, so werden jeweils zwei Propeller zur Simulation eines Flugzeugtriebwerks eingesetzt, d. h. es werden jeweils zwei Propeller auf ein Flugzeugtriebwerk abgebildet. Somit liegen zwei Gruppen von jeweils zwei Propellern vor, die zur Simulation eines Flugzeugantriebs jeweils mit gleicher Drehzahl und gleichem Propellerwinkel angetrieben werden. Jedoch liegt es ebenso im Rahmen der Erfindung, dass ein Flugzeugtriebwerk durch lediglich einen Propeller simuliert wird. Die Anzahl der simulierten Flugzeugtriebwerke kann grundsätzlich beliebig sein.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk die Drehzahl des oder der Propeller, die jeweils das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente eingestellt wird. Jedem zu simulierenden Flugzeugtriebwerk ist somit ein Bedienelement zugeordnet, über das die Drehzahl der dem betrachteten Flugzeugtriebwerk zugeordneten Propeller einstellbar ist, wodurch der Schub des simulierten Flugzeugtriebwerks einstellbar ist. Die Einstellung der Drehzahl kann dabei durch eine direkte Drehzahlvorgabe des jeweiligen Elektromotors oder alternativ durch Einstellung der Leistung oder des Drehmoments des jeweiligen Elektromotors erfolgen.

Weiter wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk der Propellerwinkel des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines weiteren Bedienelements oder automatisch durch die Steuereinheit eingestellt.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Elektroflugzeug mit Elektroantrieb zur Simulation einer Mehrzahl von Luftfahrzeugkonfigurationen einzusetzen, wobei sich die unterschiedlichen Luftfahrzeugkonfigurationen durch eine unterschiedliche Anzahl und/oder eine unterschiedliche Art von Flugzeugtriebwerken auszeichnen. Beispielsweise stellen einmotorige Flugzeuge mit Kolbenmotor (SEP), zweimotorige Flugzeuge mit Kolbenmotor (MEP) und einmotorige Flugzeuge mit Gasturbinentriebwerk (SET) unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Die Erlangung von Klassenberechtigungen für diese Luftfahrzeugkonfigurationen (SEP, MEP, SET) wird unter Verwendung nur eines Flugzeugmusters möglich.

Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Systems können sowohl eine Anfängerschulung als auch eine Fortgeschrittenenausbildung sowie Klassenberechtigungen für verschiedene Triebwerke unter Verwendung nur eines Elektroflugzeugs nachgebildet werden. Die Erfindung ermöglicht beispielsweise Flugschulen eine Reduktion der Anzahl der Flugzeugmuster für die genannten Luftfahrzeugkonfigurationen. Hierdurch ergibt sich eine höhere Ausnutzung der Flotte. Als Sekundäreffekte ergeben sich durch die reduzierte Anzahl der zu unterhaltenden Flugzeugmuster geringere Kosten für Ersatzteilhaltung und Wartung.

Ein weiterer, mit der Erfindung verbundener Vorteil besteht darin, dass durch die Vertrautheit des Flugschülers mit den Flugeigenschaften des eingesetzten Musters nur eine Umgewöhnung an neue Triebwerksverhalten notwendig wird. Hierdurch ist die Ausbildungszeit in Form der benötigten Flugstunden reduzierbar, was sich wiederum in geringeren Ausbildungskosten niederschlägt.

Die Bedienelemente sind beispielsweise als Hebel oder als Schieber ausgebildet. Die Einstellposition des Hebels oder Schiebers wird als elektrisches Signal der Steuereinheit zugeführt. Als Propellerwinkel wird der Blattwinkel der Propellerblätter des Propellers bezeichnet.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die M Propeller genau ein Flugzeugtriebwerk, K = 1 , simulieren, wobei ein verstellbares erstes Bedienelement vorgesehen ist, dessen Einstellposition die Drehzahl der Propeller einstellt. Sämtliche Propeller werden mit der gleichen Drehzahl angetrieben und weisen den gleichen Propellerwinkel auf, so dass ein symmetrischer Schub gewährleistet wird. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor.

Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Der Flugschüler gibt über das erste Bedienelement lediglich die Drehzahl der Propeller bzw. den Schub des simulierten Flugzeugtriebwerks vor.

Alternativ kann eine Einsteilbarkeit der Propellerwinkel vorgesehen sein. Für diesen Fall sieht das System ein verstellbares zweites Bedienelement vor, wobei die Einstellposition des zweiten Bedienelements den Propellerwinkel der M Propeller festlegt. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller. Dabei kann eine sogenannte Festdrehzahlregelung bzw. „Constant- Speed-Regelung“ vorgesehen sein, wonach die Propellerdrehzahl entweder durch die Verstellung der Propellerblätter konstant geregelt und die Schubkraft somit nur durch das am Propeller anliegende Drehmoment geändert wird, oder wonach die Propellerdrehzahl über die Variation des am Propeller anliegenden Drehmoments konstant gehalten wird und somit die Schubkraft über die Verstellung der Propellerblätter geändert wird. Eine Ausgestaltung sieht dabei vor, dass das zweite Bedienelement arretierbar ist, für welchen Fall der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Über eine solche Arretierungsfunktionen kann somit bei Vorhandensein von zwei Bedienelementen ein Modus mit nur einem Bedienelement dargestellt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die M Propeller zwei Flugzeugtriebwerke, K = 2, simulieren, wobei M > 2 ist. Dabei ist vorgesehen, dass die M Propeller auf zwei zu simulierende Flugzeugtriebwerke abgebildet werden. Es sind zwei verstellbare Bedienelemente vorgesehen, wobei die Einstellposition des einen Bedienelements die Drehzahl des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, bestimmt. Die Einstellposition des anderen Bedienelements bestimmt die Drehzahl des oder der Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden.

Auf diese Weise wird ein zweimotoriges Flugzeug simuliert, wobei der Schub jedes simulierten Flugzeugtriebwerks durch das zugehörige Bedienelement mittels der zentralen Steuerung gesondert einstellbar ist.

Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Propellerwinkel der M Propeller durch die Steuereinheit zum einen für den oder die Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, und zum anderen für den oder die Propeller, die das andere zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, jeweils automatisch eingestellt werden. Das Elektroflugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug ohne Verstellpropeller bzw. Propellerhebel.

Alternativ ist vorgesehen, dass das System zwei weitere verstellbare Bedienelemente aufweist, wobei die Einstellposition des einen weiteren Bedienelements den Propellerwinkel des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, festlegt und die Einstellposition des anderen weiteren Bedienelements den Propellerwinkel des oder der Propeller, die das eine zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, festlegt. Das Elektroflugzeug verhält sich damit wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Propeller-Steuerung für jedes simulierte Flugzeugtriebwerk.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Propellerwinkel im Beta-Modus oder im Reverse-Modus einzustellen. Im sogenannten Beta-Modus wird der Einstellwinkel der Propellerblätter direkt über das Bedienelement vorgegeben. Im Reverse-Modus wird ein negativer Einstellwinkel der Propellerblätter eingestellt. Der Reverse-Modus führt zu einer Bremswirkung anstelle eines Vorwärtsschubs des Flugzeugs.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei weiteren verstellbaren Bedienelemente arretierbar sind, für welchen Fall der Propellerwinkel der jeweiligen Propeller durch die Steuereinheit automatisch eingestellt wird. Über eine solche Arretierungsfunktionen kann somit bei Vorhandensein von zwei weiteren Bedienelementen für die Einstellung der Propellerwinkel ein Modus mit nur zwei Bedienelementen für den Schub dargestellt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das System für zwei Modi konfigurierbar ist, zum einen einen Kolbenmotor-Modus, in dem die von den N Bedienelementen erzeugten Steuersignale eine Steuerung der Propeller ohne Zeitverzögerung bewirken, und zum anderen einen Gasturbinen-Modus, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, im Gasturbinen-Modus definierte Verzögerungsprofile in der Steuerung der Propeller zu realisieren. Beispielsweise kann zwischen den beiden Modi über ein Bedienungsmenü gewählt werden. Dabei ist der Kolbenmotor-Modus der Standard-Modus. Durch Auswählen des Gasturbinen-Modus ist es möglich, das trägere Verhalten von Turbinen zu simulieren. Hierzu wird ein bestimmtes Ansprechverhalten in der Steuereinheit in Form von Verzögerungsprofilen hinterlegt.

Dabei sieht eine Ausführungsvariante vor, dass das trägere Ansprechverhalten im Gasturbinen-Modus aus Sicherheitsgründen abschaltbar ist. Hierzu ist eine manuelle Notbetätigung vorgesehen, bei deren Betätigung das System, wenn es sich im Gasturbinen-Modus befindet, in den Kolbenmotor-Modus überführt wird. Die manuelle Notbetätigung stellt einen „Override“-Modus bereit, der eine Rückkehr in den Kolbenmotor-Modus ermöglicht. Durch den „Override“-Modus kann die Sicherheit im Vergleich zu turbinengetriebenen Flugzeugen deutlich erhöht werden, da die Leistung im Bedarfsfall sofort verfügbar ist.

Die manuelle Notbetätigung wird gemäß einer Ausführungsvariante durch ein gesondertes Bedienelement bereitgestellt, beispielsweise einen „Override“-Knopf an einem der Bedienelemente. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die manuelle Notbetätigung ausgelöst wird, wenn einer der Bedienhebel in einen Endanschlag verfahren wird. Wenn beispielsweise ein Schubhebel in seinen Endanschlag verfahren wird, wird automatisch in die andere Betriebsart zurück gewechselt, so dass die vollständige Leistung der Propeller ohne Zeitverzögerung zur Verfügung steht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit des Weiteren dazu ausgebildet ist, unter Berücksichtigung mindestens eines Zündschloss- Bedienelementes, das verschiedene Stellungen aufweist, einen Magnetcheck für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk durchzuführen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, durch Auslesen der Stellung des Zündschloss-Bedienelementes das Systemverhalten bei einer Einfachzündung oder einer Doppelzündung zu simulieren.

Dieser Erfindungsvariante erlaubt insbesondere die Simulation eines Magnetchecks bei Kolbenmotoren, die eine Doppelzündung mit zwei Zündkreisen aufweisen, wobei es üblich ist, einen Zündschloss-Schlüssel auf den rechten Zündkreis, den linken Zündkreis und beide Zündkreise zu drehen und dabei einen Drehzahlabfall zwischen den Werten beider Zündkreise und den Werten jeweils eines Zündkreises zu prüfen. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, einen solchen Drehzahlabfall abhängig von der Stellung des Zündschloss-Bedienelementes zu simulieren.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die N verstellbaren Bedienelemente in Form von unterschiedlichen, austauschbaren Steuerungskulissen bereitgestellt werden, die eine unterschiedliche Anzahl von mechanisch betätigbaren Bedienelemente aufweisen, wobei mindestens eine Steuerungskulisse mit einem Bedienelement und eine Steuerungskulisse mit zwei Bedienelementen vorgesehen ist. Beispielsweise können drei unterschiedliche Steuerungskulisse mit einem, zwei und vier Bedienelementen vorgesehen sein. Dabei wird eine Steuerungskulisse mit einem Bedienelement beispielsweise dazu eingesetzt, um ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und ohne Verstellpropeller zu simulieren. Eine Steuerungskulisse mit zwei Bedienelementen wird beispielsweise dazu eingesetzt, ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller zu simulieren oder um ein zweimotoriges Flugzeug mit automatischer Einstellung der Propellerwinkel zu simulieren. Eine Steuerungskulisse mit vier Bedienelementen wird beispielsweise dazu eingesetzt, ein zweimotoriges Flugzeug zu simulieren, bei dem für beide Motoren Bedienelemente für Schub und Propellerwinkel vorhanden sind.

Grundsätzlich ist es denkbar, eine Steuerungskulisse mit der maximal erforderlichen Anzahl von Bedienelementen einzusetzen und die Bedienelemente bis auf eines mit einer Arretierfunktion zu versehen. Auf diese Weise können in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit sämtliche Luftfahrzeugkonfigurationen simuliert werden. Jedoch besteht bei einer solchen Ausgestaltung die Gefahr, dass der Flugschüler die einzelnen Bedienelemente verwechselt. Daher kann es zu bevorzugen sein, austauschbare Steuerungskulissen vorzusehen, die lediglich die Anzahl von Bedienelementen aufweisen, die bei Flug mit dem Elektroflugzeug für die aktuelle Simulation erforderlich ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das System eine Mensch- Maschine-Schnittsteile aufweist, die zusätzlich zu den N Bedienelementen ein konfigurierbares Display umfasst, wobei das Display Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte darstellt und/oder für eine Bedienung bereitstellt. Hierbei handelt es sich um herkömmliche, in einem Cockpit angeordnete Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese über die Steuereinheit elektronisch ausgelesen werden.

Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass das konfigurierbare Display eine Darstellung der Drehzahl für mindestens ein simuliertes Flugzeugtriebwerk aufweist. Dies ist insbesondere bei dem bereits erwähnten Magnetcheck für eine visuelle Prüfung eines Drehzahlabfalls vorteilhaft.

Die Steuereinheit kann des Weiteren dazu ausgebildet ist, Steuersignale von einem Batterie-Managementsystem zu erhalten und bei der Steuerung der Propeller zu berücksichtigen. Hierbei kann bei beispielsweise eine Steuerung derart erfolgen, dass unter Berücksichtigung der noch vorhandenen Batterieleistung eine möglichst lange Flugstrecke realisiert werden kann.

Wie bereits erwähnt, unterscheiden sich die einzelnen Luftfahrzeugkonfigurationen durch eine unterschiedliche Anzahl und/oder eine unterschiedliche Art der simulierten Flugzeugtriebwerke. Ausführungsbeispiele hierzu sehen vor, dass die

Luftfahrzeugkonfigurationen zumindest eine der folgenden Konfigurationen umfassen: ein Luftfahrzeug mit einem als Kolbenmotor ausgebildeten Flugzeugtriebwerk; ein Luftfahrzeug mit zwei jeweils als Kolbenmotor ausgebildeten

Flugzeugtriebwerken ; ein Luftfahrzeug mit einem als Gasturbinentriebwerk ausgebildeten

Flugzeugtriebwerk; ein Luftfahrzeug mit zwei jeweils als Gasturbinentriebwerk ausgebildeten Flugzeugtriebwerken.

Sofern Gasturbinentriebwerke simuliert werden, kann es sich um Turboprop-Triebwerke handeln. Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem Elektroflugzeug, das M jeweils von einem Elektromotor angetriebene Propeller aufweist, M > 1 , wobei die Propellerblätter des Propellers jeweils einen einstellbaren Propellerwinkel aufweisen. Das Verfahren umfasst:

Steuern auf der Grundlage von N Bedienelementen erzeugter Steuersignale die M Propeller im Hinblick auf Drehzahl und Propellerwinkel, wobei die M Propeller auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke, K > 1 und K < M abgebildet werden, der oder die Propeller, die jeweils ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, mit der gleichen Drehzahl angetrieben und für diese der gleiche Propellerwinkel eingestellt wird, für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk die Drehzahl des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente eingestellt wird, und für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk der Propellerwinkel des oder der Propeller, die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines anderen der N Bedienelemente oder automatisch eingestellt wird.

Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass das Verfahren konsekutiv für unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen durchgeführt wird, die sich in der Anzahl und/oder der Art der zu simulierenden Flugzeugtriebwerke unterscheiden.

Die im Hinblick auf das erfindungsgemäße System erläuterten Ausführungsvarianten bestehen in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.

In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogramm in einem Computer ausgeführt wird. Ein solcher Computer ist insbesondere die genannte Steuereinheit.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem

Elektroflugzeug, das im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei jeweils von einem Elektromotor angetriebene Propeller aufweist; und Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen.

Die Figur 1 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten eines Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen, wobei die Simulation mit einem Elektroflugzeug erfolgt.

Das betrachtete Elektroflugzeug weist M elektrische Flugzeugtriebwerke 1 , 2 auf, die jeweils aus einer elektrischen Antriebseinheit 10, 20 und einem durch die Antriebseinheit 10, 20 angetriebenen Propeller 11 , 21 bestehen. Die Antriebseinheit 10, 20 umfasst dabei jeweils einen Elektromotor 12, 22, der über einen Wechselrichter 13, 23 mit einem Wechselstrom versehen wird. Die Gleichrichter 13, 23 werden über eine

Gleichstromleitung 14 über eine Batterie 17 mit Strom versorgt.

Die Propeller 11 , 12 werden jeweils mit einer Drehzahl n von der Antriebseinheit 10, 20 angetrieben. Sie weisen Propellerblätter 110, 210 auf, die im Hinblick auf ihren Propellerwinkel a einstellbar sind. Es handelt sich bei den Propellern 11 , 12 somit um Verstellpropeller, bei denen der Propellerwinkel a, auch als Blattwinkel oder Einstellwinkel bezeichnet, während des Betriebes verstellbar ist, so dass eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen erfolgen kann. Beispielsweise sind Verstellpropeller bekannt, bei denen die Propellerblätter hydraulisch verstellbar sind.

Das betrachtete Elektroflugzeug umfasst ausschließlich elektrische Flugzeugtriebwerke 1 , 2, wobei die dargestellte Anzahl von Flugzeugtriebwerken lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise kann alternativ vorgesehen sein, dass nur ein einziges Flugzeugtriebwerk vorhanden ist. Alternativ können mehr als zwei Flugzeugtriebwerke vorgesehen sein.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, mit dem oder den vorhandenen elektrischen Flugzeugtriebwerken unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen zu simulieren, beispielsweise Luftfahrzeugkonfigurationen mit einem einmotorigen Flugzeug mit Hubkolbenmotor (SEP), mit einem mehrmotorigen Flugzeug mit Hubkolbenmotor (MEP), oder mit einem einmotorigen Turbinenflugzeug (SET). Die Figur 1 zeigt schematisch zwei solcher zu simulierender, nicht elektrischer Flugzeugtriebwerke 61 , 62, wobei auch diese Darstellung wiederum nur beispielhaft ist und alternativ nur ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk oder mehr als zwei zu simulierende Flugzeugtriebwerke vorgesehen sein können.

Das System der Figur 1 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Bedienelementen 31- 34, die beispielsweise in Form eines Bedienhebels oder eines Schiebers ausgebildet sind und der Einstellung der Drehzahl oder des Propellerwinkels der Propeller 11 , 12 dienen. Dabei sind in der Figur 1 vier unterschiedlich konfigurierte Mensch-Maschinen- Schnittstellen 9a-9d für den Flugpiloten (im Folgenden als HMI - „Human Machine Interface“ bezeichnet) dargestellt, die eine je nach Konfiguration unterschiedliche Anzahl von Bedienelementen 31-34 aufweisen. So weist das in der Figur 1 links dargestellte HMI 9a zwei Bedienelemente 31 , 33 auf. Das rechts daneben angeordnete HMI 9b weist nur ein Bedienelement 31 auf. Das rechts daneben angeordnete HMI 9c weist vier Bedienelemente 31-34 auf. Das rechte HMI 9d weist wiederum zwei Bedienelemente 31 , 32 auf.

Neben den Bedienelementen 31-34 umfasst jedes HMI 9 schematisch dargestellte Anzeigen, Schalter und/oder Messgeräte 91 , 92, die typischerweise in einem Cockpit vorhanden sind und durch einen Piloten bedienbar und/oder ablesbar sind. Die Anzeigen umfassen auch eine gesondert dargestellte Drehzahlanzeige 95.

Die Bedienelemente 31-34 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, in physisch austauschbare Triebwerkssteuerungskulissen 81-84 integriert. Die austauschbaren Triebwerkssteuerungskulissen 81-84 erlauben es, für den Flug mit einem ausgewählten Flugzeugtyp, der einer simulierten Luftfahrzeugkonfiguration entspricht, in einfacher Weise die für diesen Flugzeugtyp erforderliche Anzahl an Bedienelementen 31-34 im HMI 9 bereitzustellen. So umfasst die Steuerungskulisse 81 einen Bedienhebel. Die Steuerungskulisse 82 umfasst zwei Bedienhebel 31 , 33. Die Steuerungskulisse 83 umfasst vier Bedienhebel 31-34 und die Steuerungskulisse 94 umfasst zwei Bedienhebel 31 , 32. Sofern keine

Triebwerkssteuerungskulissen vorgesehen sind, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die einzelnen Bedienhebel 31-34 einzeln entnehmbar und platzierbar sind.

Das HMI 9a-9d ist über eine Steuereinheit 4 mit den elektrischen Flugzeugtriebwerken 1 , 2 gekoppelt. Die Kommunikation zwischen dem HMI 9, der Steuereinheit 4 und den elektrischen Flugzeugantrieben 1 , 2 erfolgt über einen Steuerbus 15. Dabei steuert die Steuereinheit 4 über den Steuerbus den Propellerwinkel a der Propeller 11 , 21 und die Drehzahl n des jeweiligen Elektromotors 12, 22 bzw. Propellers 11 , 21. Die Einstellung der Drehzahl n kann dabei durch eine direkte Drehzahlvorgabe des jeweiligen Elektromotors 11 , 22 oder alternativ durch Einstellung der Leistung oder des Drehmoments des jeweiligen Elektromotors 11 , 22 erfolgen.

Die Steuereinheit 4 umfasst beispielsweise einen Prozessor und ein nichtflüchtiges Speichermedium, in dem Computerprogramme gespeichert sind, die bei Ausführung durch den Prozessor die Steuereinheit 4 veranlassen, unter Berücksichtigung von Steuersignalen, die die Steuereinheit 4 von der HMI 9a-9d, insbesondere den Bedienelementen 31-34 erhält, die elektrischen Flugzeugtriebwerke 1 , 2 im Hinblick auf die Drehzahl n und den Propellerwinkel a zu steuern.

Neben Steuersignalen der HMI 9a-9d, insbesondere Steuersignalen der Bedienelemente 31-34, erhält die Steuereinheit 4 Steuersignale von einem oder mehreren elektrischen Zündschlössern 5, wobei bevorzugt jedem zu simulierenden Flugzeugtriebwerk 61 , 62 ein elektrisches Zündschloss 5 zuordbar ist.

Das elektrische Zündschloss 5 dient der Simulation eines Magnetchecks für ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 , 62, wobei als Flugzeugtriebwerk ein Flugtriebwerk mit Kolbenmotor angenommen wird. Es ist bekannt, dass Kolbenmotoren in Flugtriebwerken eine Doppelzündung aufweisen. An jedem Zylinder arbeiten zwei Zündkerzen, die unabhängig voneinander das Luft-Benzin-Gemisch im Brennraum entzünden. Vor dem Start wird ein Sicherheitsprocedere durchlaufen, bei dem der Zündschlüssel den einen Zündkreislauf aktiviert, anschließend beide Zündkreisläufe aktiviert, und anschließend den anderen Zündkreislauf aktiviert. Dabei wird der Drehzahlabfall erfasst. Bei zwei einwandfrei arbeitenden Zündkreisen verbrennt der Kraftstoff deutlich schneller als bei einem. Fällt ein Zündkreis aus, liefert der Motor nicht mehr die volle Leistung. Gibt es bei diesem Prozedere auf einem Zündkreis überhaupt keinen Drehzahlabfall, ist dies ein Zeichen für einen Fehler und ein Start sollte abgebrochen werden.

Dieses Procedere wird durch das elektrische Zündschloss 5 simuliert, dass vier verschiedene Stellungen für „Aus“ (Stellung 51), für die Aktivierung des einen Zündkreislaufs (Stellung 52), für die Aktivierung des anderen Zündkreislaufs (Stellung 53) und für die Aktivierung beider Zündkreisläufe (Stellung 54) aufweist. Dabei wird die durch die Drehzahlanzeige 95 dargestellte Drehzahl beobachtet. Beide Zündkreisläufe werden bei Verbrennungsmotoren durch Zündmagneten aktiviert. Das Procedere wird mittels der elektrischen Flugzeugtriebwerke 1 , 2 simuliert, in dem die Steuereinheit 4 dazu ausgebildet ist, durch Auslesen der Stellung 51-54 des elektrischen Zündschlosses 5 das Systemverhalten bei einer Doppelzündung zu simulieren und eine entsprechende Drehzahl an der Drehzahlanzeige 95 anzugeben.

Weiter erhält die Steuereinheit 4 Steuersignale von einem Batterie-Management System 16, dass die Batterie 17 steuert und Steuersignale für ein geeignetes Batterie- Management an die Steuereinheit 4 übersendet. Weiter kann die Steuereinheit 4 Steuersignale an das Batterie-Managementsystem 16 bereitstellen.

Nachfolgend wird die Steuerung des Systems zur Simulation unterschiedlicher Luftfahrzeugkonfigurationen anhand der verwendeten Bedienelemente 31-34 beispielhaft an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.

Dabei wird zunächst die Konfiguration gemäß dem HMI 9b betrachtet, wonach genau ein verstellbares Bedienelement 31 vorgesehen ist. Es ist vorgesehen, dass genau ein nicht elektrisches Flugzeugtriebwerk 61 simuliert wird. Dies bedeutet, dass die vorhandenen zwei Propeller 11 , 21 auf ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 abgebildet werden, wobei beide Propeller 11 , 21 mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass ein symmetrischer Schub bereitgestellt und ein einmotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor simuliert wird.

Es ist offensichtlich, dass alternativ auch eine größere Anzahl oder auch nur ein Propeller vorgesehen sein könnte, um ein solches Flugzeugtriebwerk 61 zu simulieren.

Die Drehzahl der Propeller 11 , 21 , die wie erläutert identisch ist, wird durch das Bedienelement 31 eingestellt, wobei das Bedienelement 31 beispielsweise als Hebel ausgebildet ist, dessen Stellung bzw. Einstellposition die Drehzahl n der Propeller 11 , 21 einstellt (sogenannter Leistungshebel oder Schubhebel). Dabei erzeugt das Bedienelement 31 elektrische Steuersignale in Abhängigkeit von seiner Einstellposition und überträgt diese an die Steuereinheit 4, die auf der Grundlage dieser Steuersignale die Drehzahl n der Propeller 11 , 21 und damit den Schub des simulierten Flugtriebwerks 61 steuert.

Für die Einstellung des Propellerwinkels a ist bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel kein eigener Verstellhebel vorgesehen, so dass die Steuereinheit 4 den Propellerwinkel automatisch einstellt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt die Konfiguration gemäß dem HMI 9a dar. Hier ist vorgesehen, dass das System neben dem Bedienelement 31 für den Schub ein weiteres Bedienelement 33 für die Einstellung des Propellerwinkels a aufweist, das ebenfalls als Bedienhebel oder Schieber ausgebildet sein kann. Ein solches Bedienelement kann auch als Propellerverstellhebel bezeichnet werden. Dabei wird wiederum angenommen, dass die vorhandenen zwei Propeller 11 , 21 auf ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 abgebildet werden, wobei beide Propeller 11 , 21 mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass ein symmetrischer Schub bereitgestellt wird.

Durch das weitere Bedienelement 33 kann nun zusätzlich der Propellerwinkel a eingestellt werden. Das Flugzeug verhält sich wie ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor und Verstellpropeller. Dabei kann in einer Ausführungsvariante die Propellerverstellung über eine Constant-Speed-Regelung vom Piloten bedient werden.

In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement 33 arretierbar ausgebildet ist. Hierdurch kann in einfacher Weise die Konfiguration gemäß HMI 9b hergestellt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt die Konfiguration gemäß dem HMI 9c dar, wonach vier verschiedene Bedienelemente 31-34 vorgesehen sind. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden Propeller 11 , 21 zwei unterschiedliche Flugzeugtriebwerke 61 , 62 simulieren. Dementsprechend simuliert jeder Propeller 11 , 21 ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62. Dies ist aber nur beispielhaft zu verstehen. Beispielsweise könnte alternativ vorgesehen sein, dass insgesamt vier oder sechs elektrische Flugzeugtriebwerke mit Verstellpropeller vorgesehen sind, wobei dann jeweils zwei oder drei Propeller ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62 simulieren.

Dabei gilt wiederum, dass die Steuereinheit 4 derart programmiert und ausgebildet ist, dass der oder die Propeller, die ein Flugzeugtriebwerk 61 , 62 simulieren, mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben werden, so dass für jedes simulierte Flugzeugtriebwerk ein Schub definiert werden kann. Hierdurch wird ein zweimotoriges Flugzeug mit Kolbenmotor simuliert.

Dabei dient das Bedienelement 31 der Einstellung der Drehzahl des einen Propellers 11 und damit der Simulation des Schubs des einen simulierten Flugzeugtriebwerks 61. Das weitere Bedienelement 32 dient der Einstellung der Drehzahl des anderen Propellers 21 und damit der Simulation des Schubs des anderen simulierten Flugzeugtriebwerks 62. Hierzu erzeugen die Bedienelemente 31 , 32 wie erläutert Steuersignale an die Steuereinheit 4 entsprechend ihrer aktuellen Stellung.

Die beiden weiteren Bedienelemente 33, 34 dienen der Einstellung des Propellerwinkels der beiden Propeller 11 , 21. So wird über das Bedienelement 33 der Propellerwinkel des Propellers 11 und damit der Propellerwinkel des simulierten Flugzeugtriebwerk 61 eingestellt. Über das Bedienelement 34 wird der Propellerwinkel des Propellers 12 und damit der Propellerwinkel des simulierten Flugzeugtriebwerk 62 eingestellt.

Eine Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass die Bedienelemente 33, 34 zur Einstellung des Propellerwinkels arretierbar ausgebildet sind. Hierdurch kann in einfacher Weise mit dem HMI 9c mit vier Bedienhebeln das HMI 9a mit zwei Bedienhebeln simuliert werden.

Das HMI 9d zeigt eine Ausführungsvariante, bei der lediglich zwei Leistungshebel 31 , 32 vorgesehen sind, mit denen die Drehzahl n des einen Propellers 11 und die Drehzahl n des anderen Propellers 21 gesteuert wird. Dabei erfolgt die Einstellung des Propellerwinkel durch die Steuereinheit 4 automatisch.

Die Konfiguration des HMI 9d ist insbesondere dazu geeignet, Flugzeugtriebwerke 61 , 62, die als Gasturbinentriebwerke ausgebildet sind, zu simulieren. Gasturbinentriebwerke zeichnen sich durch ein zeitverzögertes Ansprechen auf die Einstellung eines Schubes aus. Hierbei ist vorgesehen, dass das System für zwei Modi konfigurierbar ist, einen Kolbenmotor-Modus, in dem die von den Bedienelementen 31-34 erzeugten Steuersignale eine Steuerung der Propeller 11 , 12 ohne Zeitverzögerung bewirken, und einen Gasturbinen-Modus, der die Aktivierung definierter Verzögerungsprofile in der Steuereinheit 4 auslöst. Die Verzögerungsprofile bewirken, dass das Ansprechverhalten der elektrischen Triebwerke 1 , 2 dem Ansprechverhalten eines Gasturbinentriebwerks entspricht. Auf diese Weise kann das trägere Verhalten von Gasturbinentriebwerken simuliert werden.

Die Einstellung eines Gasturbinen-Modus kann vor dem Start des Elektroflugzeugs konfiguriert werden, beispielsweise über die HMI 9d.

Dabei ist vorgesehen, dass an den Bedienhebeln bzw. Schubhebeln 31 , 32 jeweils eine manuelle Notbetätigung in Form eines Knopfes 7 oder dergleichen angeordnet ist. Bei Betätigung der Notbetätigung 7 wechselt das System automatisch vom Gasturbinen- Modus zurück in den Kolbenmotor-Modus, so dass ein schnellstmögliches Ansprechen der Propeller 11 , 21 ermöglicht wird. Hierbei handelt es sich um ein Sicherheit-Feature, um in Gefahrensituationen auf die vollständige Leistung der Triebwerke 1 , 2 zurückgreifen zu können.

Die manuelle Notbetätigung kann auch in anderer Weise als durch ein gesondertes Bedienelement 7 realisiert sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die manuelle Notbetätigung ausgelöst wird, wenn einer der Bedienhebel 31 , 32 in seinen Endanschlag verfahren wird.

Die Figur 2 verdeutlicht die Verfahrensschritte, die durch die Steuereinheit 4 ausgeführt werden. Die Verfahrensschritte dienen dabei allgemein dazu, auf der Grundlage der Steuersignale, die von den Bedienelementen 31-34, 5 erzeugt werden, die vorhandenen Propeller 11 , 21 im Hinblick auf Drehzahl n und Propellerwinkel a einzustellen.

Dabei werden gemäß Schritt 201 die gegebenen M Propeller 11 , 21 auf K zu simulierende Flugzeugtriebwerke 61 , 62 abgebildet, wobei K > 1 und K < M ist. Gemäß Schritt 202 werden der oder die Propeller 11 , 21 , die ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk 61 , 62 bilden, jeweils mit der gleichen Drehzahl n und dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben. Für den Fall, dass mehrere Propeller ein zu simulierendes Flugzeugtriebwerk bilden, werden diese Propeller somit mit der gleichen Drehzahl n und mit dem gleichen Propellerwinkel a angetrieben.

Gemäß Schritt 203 wird für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 die Drehzahl des oder der Propeller 11 , 21 , die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk bilden, durch die Einstellposition eines der N Bedienelemente 31 , 33 eingestellt. Hierdurch wird der Schub des zu simulierenden Flugzeugtriebwerks 61 , 62 simuliert.

Gemäß Schritt 204 wird des Weiteren für jedes zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 der Propellerwinkel a des oder der Propeller 11 , 21 , die das zu simulierende Flugzeugtriebwerk 61 , 62 bilden, durch die Einstellposition eines weiteren

Bedienelements 31 , 33 oder automatisch eingestellt. Hierdurch wird der Propellerwinkel des zu simulierenden Flugzeugtriebwerks 61 , 62 eingestellt. Das Verfahren kann gemäß Schritt 205 konsekutiv für unterschiedliche Luftfahrzeugkonfigurationen durchgeführt werden, die sich in der Anzahl und/oder der Art der zu simulierenden Flugzeugtriebwerke 61 , 62 unterscheiden. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.