Reverse Engineering des 3-Achsen-Lageanzeigers des F-4-Kampfjets

Reverse Engineering des 3-Achsen-Lageanzeigers des F-4-Kampfjets

• Kürzlich habe ich einen Lageanzeiger aus einem F-4-Kampfjet erhalten. Dieses Gerät zeigt Richtung und Lage des Flugzeugs mithilfe einer rotierenden Kugel an.
• Der künstliche Horizont in gewöhnlichen Flugzeugen zeigt zwei Achsen an (Nick und Roll), aber der F-4-Anzeiger verwendet eine rotierende Kugel, um drei Achsen darzustellen (Nick, Roll und Gier/Azimut).
• Ich war neugierig, wie die Kugel sich um drei Achsen drehen kann und dabei trotzdem im Gerät befestigt bleibt.

F-4-Flugzeug

• Die F-4 Phantom II ist ein Überschall-Kampfjet, der von 1958 bis 1981 hergestellt wurde.
• Im Vietnamkrieg wurde sie als wichtiges Kampfflugzeug eingesetzt und auch im Golfkrieg der 1990er Jahre verwendet.
• Die F-4 konnte Atombomben tragen.

Mechanismus des Lageanzeigers

• Die Kugel stellt die Position des Flugzeugs in drei Achsen dar.
  • Rollachse: der Winkel, um den sich das Flugzeug nach links oder rechts neigt
  • Nickachse: der Winkel, um den sich das Flugzeug nach oben oder unten neigt
  • Gier-/Azimutachse: die Richtung des Flugzeugs
• Der Anzeiger bewegt die Kugel mit drei Motoren.
  • Der Rollmotor ist am Rahmen des Anzeigers befestigt, während sich die Nick- und Giermotoren im Inneren der Kugel befinden.
  • Die Kugel wird durch einen Roll-Gimbal gehalten, und der Rollmotor dreht den Roll-Gimbal und die Kugel.

Servoregelkreis

• Die Motoren werden durch einen Servoregelkreis gesteuert.
• Der Lageanzeiger erhält elektrische Signale von einem externen Gyroskop, die Roll-, Nick- und Gier/Azimut-Position angeben.
• Jeder Motor wird von einem Servoregelkreis gesteuert und dreht sich, bis Eingangs- und Ausgangswinkel übereinstimmen.

Verstärker

• Die Motoren werden von einer Verstärkerbaugruppe mit Strom versorgt.
• Die Verstärkerbaugruppe besteht aus drei Verstärkerplatinen (Roll, Nick, Gier/Azimut), einer DC-Stromversorgungsplatine, einem AC-Transformator und Trimmpotentiometern.
• Jede Verstärkerplatine verstärkt das Fehlersignal, um den Motor zu steuern.

Nick-Trimmschaltung

• Der Lageanzeiger hat einen Nick-Trim-Knopf.
• Da ein Flugzeug im Horizontalflug mit einem leichten Winkel fliegen kann, kann der Pilot den Anzeiger mit dem Nick-Trim-Knopf justieren.
• Die Nick-Trim-Einstellung ist so ausgelegt, dass ihr Effekt allmählich verschwindet, wenn sich das Flugzeug vom Horizontalflug entfernt.

Fazit

• Der Lageanzeiger ist ein wichtiges Instrument im Flugzeug.
• Der Lageanzeiger der F-4 ist komplexer als ein gewöhnlicher künstlicher Horizont und zeigt durch die zusätzliche dritte Achse die Flugrichtung an.
• Moderne Kampfjets verwenden digitale Displays, um Daten anzuzeigen, statt komplexer elektromechanischer Instrumente.

Zusammenfassung von GN⁺

• Dieser Artikel behandelt den Prozess des Reverse Engineering eines 3-Achsen-Lageanzeigers aus einem F-4-Kampfjet.
• Er erklärt den Mechanismus des Lageanzeigers sowie Servoregelkreis, Verstärker und Nick-Trimmschaltung.
• Moderne Kampfjets verwenden digitale Displays, aber mechanische Instrumente haben weiterhin ihren Reiz.
• Andere Projekte mit ähnlicher Funktion sind unter anderem das FDAI des Apollo-Raumschiffs und der Soyus Globus.

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Danke, dass du hochauflösende Bilder eingebunden hast

  • Erstaunlich, wie viele analoge Tricks verwendet wurden
  • Heutzutage ließe sich das vermutlich mit ein paar Zeilen Code lösen

• Ich wollte schon immer so eine Anzeige in ein Armaturenbrett eines Autos einbauen

  • Ich habe bereits einen Bootskompass eingebaut; er ist nützlich und sieht gut aus
  • Elektronische Anzeigen sind viel seltener als Vakuum- oder reine Glascockpits

• Der Autor ist bereit, Fragen zu beantworten, falls es welche gibt

• Eine interessante Tatsache ist, dass dieses Flugzeug immer noch das Rückgrat der iranischen Luftwaffe bildet

  • Vor einigen Jahren wurde in einigen Varianten noch dieselbe Einheit verwendet, bevor die Avionik aufgerüstet wurde

• Frage aus Neugier/Unwissenheit

  • Der Autor erwähnt, dass die F35 vollständig digitale Touchscreens verwendet
  • Ich frage mich, was passiert, wenn eine starke Waffe diese beschädigt
  • Im Vergleich zur F4 würden bei der F4 wohl nur Instrumente in einer bestimmten Leitung beschädigt werden
  • Bei der F35 scheint das beängstigender, weil alles vollständig digital ist
  • Offensichtlich gibt es bei der F35 Dinge, die ich nicht bedacht habe

• kens@ ist ein Schatz, den wir nicht verdient haben

• Die Ingenieure, die dieses Problem gelöst haben, wären sicher sehr erfreut zu sehen, dass ihre Lösung verstanden wird

• Es ist wirklich großartig, die technischen Details der Konstruktion zu sehen

  • Als Software-Mensch habe ich mich immer gefragt, wie man bei so komplexer Hardware mit Bugs und QA umgeht

• Es ist verrückt, dass all diese Technik von Leuten entwickelt wurde, die mit Rechenschiebern gearbeitet haben