CH353193A - Gerät zur Nachbildung der Betriebswerte von Flugzeugmotoren - Google Patents

Gerät zur Nachbildung der Betriebswerte von Flugzeugmotoren

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CH353193A
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Harry Jr Dawson William
William Simpson Duncan
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Curtiss Wright Corp
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Description


  Gerät zur     Nachbildung    der Betriebswerte von     Flugzeugmotoren       Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Nachbildung  der     Betriebswerte    von     Flugzeugkolbenmotoren,    die  Funktionen der Luftdichte und der Motordrehzahl  sind, und zwar betrifft sie Einrichtungen zur Nach  bildung des Luftdurchsatzes des Motors, der Motor  leistung und des Ladeleitungsdruckes.  



  Die Nachbildung verschiedener bei Flugzeug  motoren auftretender     Betriebsgrössen    oder Zustände  sowohl bei Betrieb am Boden als auch     im        Fluge,     wie z. B. der Motordrehzahl     (rpm),    des absoluten  Druckes in den Ladeleitungen     (MAP),    der Motorluft  zufuhr     (We),    der Bremsleistung     (BHP)    und des mitt  leren Arbeitsdruckes     (BMEP),    des     Kraftstoff-Luft-          verhältnisses        (FIA),    der Kraftstoffzufuhr<I>(FF)</I> usw.,  ist zur Ausbildung von Flugpersonal am Boden vor  geschlagen worden.

   Die bisher benutzten Geräte sind  jedoch in manchen Fällen     noch    nicht genügend genau  und wirklichkeitsgetreu     ausgeführt,    um die Einwir  kung von Änderungen der Luftdichte auf das Ver  halten des Motors mit der für die Nachbildung des  Motors und die Ausbildung der Mannschaft erforder  lichen Genauigkeit zu gewährleisten. Dies ist um so  mehr der Fall, wenn atmosphärische Bedingungen  bezüglich der Temperatur und des Druckes in Be  tracht kommen, die vom     Normalen    abweichen. Eine  nennenswerte Abweichung, z.

   B. von der normalen  Lufttemperatur bei einer gegebenen Höhe des nach  geahmten Fluges, kann einen beträchtlichen Fehler  in dem berechneten Gewicht der Motorluft und     in-          ialgedessen    in dem     Kraftstoff-Luft-Verhältnis,    der  Motorleistung usw. hervorrufen, wenn die Rechnung  lediglich auf den nachgeahmten normalen Bedingun  gen der Umgebung beruht.  



  Das Gewicht     (W,)    der Motorluft oder des Motor  luftdurchsatzes kann für die Zwecke dieser Erfin  dung durch die Gleichung         We    -     (gE        +        K1)        K2        f        (rpm)        +        K3    2     +    K4    ausgedrückt werden, wobei     o    die Dichte der um  gebenden Luft,     pE    die Dichte der Luft am Motorein  gang,     rpm    die Motordrehzahl und     K1,        K2,

          K3    und     K4     Konstanten sind, die von" der Motorausbildung und  dem Ladeverhältnis abhängen.  



  Die Gleichungen für     MAP        und        BHP    können  ebenfalls in dieser     allgemeinen    Form     ausgedrückt     werden, wobei jedoch die Konstanten     K2,        K3    und     K4     für diese Gleichungen andere Werte     aufweisen.     



  Die     genannte    Grundgleichung ist mit vorgege  benen Konstanten nur für ein     Verhältnis    des Vor  verdichterdruckes, z. B. hohe     Vorverdichtung,    an  wendbar.     Wenn    eine niedrige     Vorverdichtung    be  nutzt wird, gilt     dieselbe    Grundgleichung jedoch mit  anderen Konstanten.     In    dem vorliegenden Nach  bildungssystem ist die     Luftdichte    9     die    Hauptvariable  der Anlage, wie sich aus der obigen Gleichung ergibt,  in der     W,    als Funktion von Luftdichte und Drehzahl  ausgedrückt ist.

   Wie oben erwähnt, lassen sich die  anderen eng damit zusammenhängenden     Motorkenn-          grössen,   <I>z. B.</I>     MAP    und Motorleistung, als Funktio  nen der Luftdichte und der Motordrehzahl     ausdrük-          ken.    Bei der Nachbildung des Verhaltens des Mo  tors,     das,    durch den Übergang von hoher     Vorverdich-          tung    auf niedrige     Vorverdichtung    beeinflusst wird,  könnten die Kenngrössen des Motors durch eine  entsprechende Änderung der Konstanten der obigen  Gleichung korrigiert werden.  



  Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird  auf ein Ausführungsbeispiel bezug     genommen,    das  in der Zeichnung dargestellt ist.  



  Die Figur zeigt eine schematische Darstellung  eines Gerätes zur Nachbildung bestimmter Betriebs  zustände eines Flugzeugkolbenmotors.      Das Gerät wird in der Regel in eine am Boden  befindliche Anlage zur Ausbildung von     Flugpersonal     für den Betrieb von     Flugzeugen    und Motoren ein  gebaut. Die Anlage hat nachgebildete     Flugzeugsteue-          rungen    für Querruder, Höhenruder, Seitenruder und  Gasdrossel, die vom Piloten zur Steuerung von  Rechenvorrichtungen eingestellt werden, welche be  stimmte     Flug-    und Motorzustände in an sich bekann  ter Art darstellen.  



  Um die Grösse     W,    nach der obigen Gleichung  zu berechnen, sind Einrichtungen zur Erzeugung von       Steuergrössen    vorgesehen, die die Dichte     o    der um  gebenden Luft und die Dichte der Luft am Motor  eingang darstellen, wobei die letztere im folgenden  als Motorluftdichte bezeichnet wird. Die Messung  von     o"    erfolgt auf der Ansaugseite des Motors hin  ter dem Vergaser vor dem     Vorverdichtereinlass.    Das  System 1 für die Dichte der Umgebungsluft enthält  Einrichtungen zur Erzeugung geeigneter Signale, z. B.

    ein Servosystem mit einem Servoverstärker 2 zur Be  rechnung von o, einen Servomotor 3, der auf das       Verstärkerausgangssignal    anspricht, und ein     Poten-          tiometer    4, das einen einstellbaren Schleifkontakt 4'  aufweist, der von dem Motor über eine Verbindung 5  betätigt wird. Das     Potentiometer    4 wird an seiner  oberen Klemme mit einem     Wechselstromsignal    ge  eigneter Richtung -E gespeist und ist an seiner un  teren Klemme geerdet, so dass die am Schleifkontakt  4' abgenommene Spannung die Dichte     o    der Um  gebungsluft darstellt.  



  Das System für die Motorluftdichte 6 enthält  einen Servoverstärker 7, der ein Ausgangssignal er  zeugt, das der     Vergaserlufttemperatur        (CAT)    ent  spricht. Dieses steuert einen Servomotor 8 und den  Schleifkontakt 9' eines     Potentiometers    9.

   Dieses Po  tentiometer ist an seiner oberen Klemme über einen  Widerstand 10 geerdet und wird an seiner unteren  Klemme mit einem     Wechselstromsignal    über eine Lei  tung 11 vom Ausgang eines Verstärkers 12 gespeist,  der den     Vergaserauslassdruck        (CLDP)        ermittelt.    Der  Ausgang dieses Verstärkers ist an die Primärwick  lung 13 eines     Transformators    14 angeschlossen, der  eine mehrfache Sekundärwicklung 15 aufweist, die  mit einer Klemme 16 der Leitung 11 verbunden ist,  um dem     Potentiometer    9 ein Signal der richtigen       Iichtung    zuzuführen.

   Da der     Vergaserauslassdruck     auf der     Luftansaugseite    des Motors     zwischen    der  Drossel und dem Einlass zu dem inneren     Vorverdich-          ter    gemessen wird und da die Temperatur der Motor  luft sich in der     Einlassleitung    von dem Vergaser zu  dem     Vorverdichtereinlass    nicht wesentlich ändert,  kann die Dichte     ,n,    der     Motoransaugluft    durch Kom  bination der Steuergrössen     CLDP    und     CAT    darge  stellt werden.

   Die resultierende Grösse     o"    wird  durch die am CA     T-Schleifkontakt    9' abgegriffene  Spannung dargestellt.  



  Die verschiedenen Rechenschaltungen zur Erzeu  gung der     Steuergrössen,    welche die Werte o,     CLDP     und     CAT    darstellen, werden hier nicht ausführlich be-    schrieben, da sie nicht an sich neu sind und keinen  Teil der vorliegenden Erfindung bilden.  



  Das Signal     OE    des     Potentiometers    9 wird mit  einer Konstanten     K1    kombiniert, wie dies in der  obigen Gleichung angedeutet ist, indem ein     Summie-          rungsverstärker    17 benutzt wird, an dessen Ausgang  die Primärwicklung 18 eines Transformators 19 an  geschlossen ist, der eine mehrfache Sekundärwick  lung 20 aufweist.

   Das resultierende Signal     o,h    wird  mit der richtigen Phasenlage an der Klemme 21 der  Sekundärwicklung abgenommen und über eine Lei  tung 22 zur Speisung einer Anzahl von     Motordreh-          zahlfunktionspotentiometern    eines     Drehzahlservo-          systems    25 in der weiter unten beschriebenen Weise  benutzt.

   Die Konstante     KI,    die mit dem     Signal        oj;     kombiniert wird, wird durch ein konstantes     Wechsol-          stromsignal    dargestellt, welches je nach dem Zu  stand des     Vorverdichters    abwechselnd von einer Span  nungsquelle Ei oder     E."    über einen Kontakt 26  eines     Vorverdichtersteuerrelais    und eine Leitung 27  einem Eingangswiderstand 28 zugeführt wird, der an  die Eingangsklemme 29 des     oEh-Verstärkers    ange  schlossen ist.

   Das     o"-Signal    wird ebenso einem  Eingangswiderstand 30 zugeführt, der mit dem       Verstärkereingang    31 verbunden ist und die     Wech-          selstromsignale    an den Klemmen 29 und 31 werden  in an sich bekannter Weise im Verstärker algebraisch  addiert.  



  Der Schalter 26 des     Vorverdichtersteuerrelais     wird von dem Relais 32 für hohe     Vorverdichtung    ge  steuert, welches den Schalter 26 so einstellt, dass er  entweder niedrige oder hohe     Vorverdichtung    dar  stellt und hierdurch die Konstante K, je nach dem  Zustand des     Vorverdichters    ändert.

   Das Schliessen  eines     Vorverdichtersteuerschalters    33 durch den  Flugingenieur zur Darstellung der hohen     Vorverdich-          tung    bewirkt die Erregung der Wicklung 32 über  eine Stromquelle 34, so dass der     K-Schalter    26 in  die Lage  hohe     Vorverdichtung     gebracht wird,  wo er mit einer konstanten Spannungsquelle E, in  Verbindung steht. Die Abschaltung der Relaiswick  lung durch Öffnung des Schalters 33 zur Darstellung  der niedrigen     Vorverd'ichtung    bewirkt, dass der     K-          Schalter    26 auf eine konstante Spannungsquelle El  geschaltet wird.

   Der Wert     oEh    wird daher durch die  hohe oder niedrige     Vorverdichtung        beeinflusst.     



  Um eine dynamische Charakteristik in den     o%h-          Rechner    einzuführen, wird ein Signal, das eine  Funktion der Motordrehzahl, und zwar insbesondere  der Änderung der Drehzahl darstellt, der Eingangs  klemme 24 zugeleitet. Diese Signalspannung wird von  dem Servosystem abgeleitet und bildet die     rpm-Rück-          kopplungssteuerspannung,    wie dies noch weiter  unten beschrieben wird. Beim Betrieb arbeitet das       r.pm-Rückkopplungssignal    als Dämpfung und stellt  die Trägheit der     Motorteile    dar, durch die der Be  trieb des     Vorverdichters    usw. und dadurch der Mo  torluftdichte in einem gegebenen Zeitpunkt beeinflusst  wird.  



  Das     2.Eh-Signal    wird mit einer passenden<I>rpm-</I>      Steuergrösse kombiniert, um die betreffenden Motor  zustände mit Hilfe verschiedener     Funktionspotentio-          meter   <I>A, B,</I> C bzw.     Al,        Bi    und     Cl    zu berechnen, die  zu dem oben erwähnten     rpm-Servosystem    25  gehören.

   Die     kombinierten        QQEn-    und     rpm-Funk-          tionssignale    der betreffenden     Potentiometer    A,  B, C oder     Ap        BI    und Cl werden über zugehörige  Schalter 35, 36 und 37 des     Vorverdichtersteuerrelais     einem     W,.-System    38 sowie einem     BHP-Rechen-          system    39 und einem     MAP-Rechensystem    40 zuge  führt.

   Die     Funktionspotentiometer   <I>A, B</I> und C sind  so ausgebildet,     dass    sie dem Wert der Konstanten KZ  in der entsprechenden     We,        BHP-    oder     MAP-Glei-          chung    für niedrige     Vorverdichtung    entsprechen und  die     Potentiometer        Al'        Bi    und     Cl    sind so ausgebildet,  dass sie dem Wert von     K2    für hohe     Vorverdichtung     entsprechen.

   Die Berechnung von     W"    ist insbesondere  in erster Linie durch ein Signal bestimmt, das ent  weder vom     Potentiometer    A oder     Al    abgeleitet wird  und über eine Leitung 41 oder eine Leitung 42  von dem betreffenden     Potentiometer    dem Relaiskon  takt a oder     al    zugeführt wird. Der Schalter 35 wählt  das der hohen oder niedrigen     Vorverdichtung    ent  sprechende Signal aus, welches über eine Leitung 43  einem Eingangswiderstand am Eingang 44 des     W,        -          Servoverstärkers    45 zugeführt wird.  



  Die Ermittlung von     BHP    wird teilweise durch ein  Signal gesteuert, das entweder von dem     Potentiometer     B oder     B,    abgegriffen und über eine Leitung 46 oder  eine Leitung 47 von dem betreffenden     Potentiometer     einem Relaiskontakt b oder     bi    zugeführt wird. Der  Schalter 36 wählt das Signal entsprechend der hohen  oder niedrigen     Vorverdichtung    aus, so dass es über  eine Leitung 48 einem Eingangswiderstand zuge  führt wird, der     mit    der Eingangsklemme 49 des       BHP-Summenverstärkers    50 verbunden ist.  



  Zur Berechnung von     MAP    wird ein Signal be  nutzt, das von einem der     Potentiometer    C oder     C1     abgeleitet und über eine Leitung 51 oder 52 von  dem betreffenden     Potentiometer    einem Relaiskontakt  c oder     cl        zugeführt    wird. Der Schalter 37 wählt das  Signal für die hohe oder niedrige     Vorverdichtung     aus. Das Signal wird über eine Leitung 53 einem  Eingangswiderstand     zugeführt,    der an eine Ein  gangsklemme 54 des     MAP-Servoverstärkers    55 an  geschlossen ist.  



  Der Rest der oben erwähnten Gleichung für     W,     bezieht sich auf die Dichte     o    der     Umgebungsluft.     Dieser Faktor wird den erwähnten Recheneinrich  tungen über ein Signal     zugeführt,    das von dem O  System 1 abgeleitet ist. Für die Berechnung von     W"     wird das     EJ-Signal    vom Schleifkontakt 4' über eine  Leitung 56 dem Eingangswiderstand     zugeführt,    der  an eine Eingangsklemme 57 des     W,-Servoverstärkers     45 angeschlossen ist.

   Zur Berechnung von     BHP    wird  das gleiche Signal über Leitungen 56 und 58 einem  Eingangswiderstand zugeleitet, der an eine Eingangs  klemme 59 des     BHP-Summierungsverstärkers    50 an  geschlossen ist. Das     2-Signal    vom Schleifkontakt 4'  wird ferner mit Funktionen der Drosselstellung und    der Motordrehzahl zur Berechnung vom     MAP    kom  biniert. Zu diesem Zweck wird das Signal vom  Schleifkontakt 4' über eine Leitung 60 der unteren  Klemme eines     Potentiometers    61 zugeführt, dessen  Schleifkontakt 61' durch die Nachbildung eines Gas  hebels 62 eingestellt werden kann.

   Das     Potentiometer     ist an seiner oberen     Klemme        (Drossel        offen)    geerdet,  und die abgeleitete     Spannung    am Schleifkontakt 61'  wird über eine Leitung 63 einem     Potentiometer    64  des     rpm-Systems        zugeführt.    Die am Schleifkontakt 64'  abgeleitete Spannung wird über eine Leitung 65 dem  Eingangswiderstand zugeführt, der an eine Ein  gangsklemme 66 des     MAP-Servoverstärkers    55 an  geschlossen ist.  



  Wenn es sich bei dem Motor um einen sogenann  ten      Turbo-Compound-Motor     handelt, bei dem Lei  stung aus den Abgasen des Motors gewonnen und auf  die Kurbelwelle des Motors übertragen wird, kann die  mit der     MAP-Eingangsklemme    66     verbundene    Schal  tung dazu benutzt werden, um eine     wirklichkeits-          getreuere    Nachahmung der Grösse     MAP   <I>zu</I> erzielen.  Wie oben erwähnt, stellt das Signal eine kombinierte  Funktion von     o,    der Drosselstellung und der Motor  drehzahl dar.

   Bei dem     Turbo-Compound-Motor     ändert sich     MAP    nicht linear mit     o,    wie in der Grund  gleichung angedeutet, und zwar insbesondere für       Drosselzwischenstellungen,    so dass für diesen Fall das       Drosselfunktionspotentiometer    61 und das     Drehzahl-          funktionspotentiometer    64 entsprechend ausgebildet  werden.  



  Die Berechnung von     rpm,    welche die Stellung  des     rpm-Servosystems    25 bestimmt, wird nicht aus  führlich beschrieben, da sie nicht mehr neu ist. Es  möge genügen, darauf hinzuweisen, dass das     Signal     zur Speisung der Klemme 23 des     Eingangswider-          standes,    der an die     Eingangsklemme    67 des     rpm-"     Servoverstärkers 68 angeschlossen ist, einem Signal  entspricht, das eine Funktion der Grösse     BHP    und  der Propellerbelastung darstellt.

   Die Beschreibung des       rpm-Servogeräts    25 dürfte ferner genügen, um die  verschiedenen Servosysteme der     Anlage        zu    erläu  tern, da diese bezüglich der Arbeitsweise     im    wesent  lichen übereinstimmen.

   Das     rpm-System,    welches  ein sich selbst einstellendes     Integriersystem    ist, ent  hält den Servoverstärker 68, der mit der ermittelten       rpm-Signalspannung    gespeist wird, einen Motor 70,  der an den     Verstärkerausgang    angeschlossen ist und  einen Rückkopplungsgenerator 71 sowie eine An  zahl von     Potentiametern        antreibt,    die über ein       Untersetzungsgetriebe    72 mit dem Motor-Generator  verbunden sind.

   Zur Vereinfachung der Darstellung  ist nur der     Potentiometerwiderstand    73 zur Selbst  einstellung des Servosystems als mit Draht bewickelt  dargestellt; es ist klar, dass auch die anderen     Poten-          tiometerwiderstände    in entsprechender Weise be  wickelt sind. Der Servoverstärker 68 ist ein     Sum-          mierverstärker,    der die Resultierende von Eingangs  wechselspannungen     ermittelt;    zur Berechnung sind  ferner geeignete     Anpassungswiderstände    in den     Ver-          stärkereingangskreisen    vorgesehen.

        Verstärker dieser     Art    sind an sich bekannt und  dienen zur algebraischen Addition einer Anzahl von  einzelnen Wechselspannungen veränderlicher Grösse  und Polarität, so dass eine ausführliche Beschreibung  nicht notwendig erscheint.  



  Der Teil der Servosysteme, der den Motorgene  rator oder nur einen Motor enthält, ist in anderen  Teilen der     Schaltung    lediglich mit M bezeichnet. Der  Motor 70 ist ein     Zweiphasenmotor    mit einer Steuer  phasenwicklung 74, die von dem Servoverstärker in  der dargestellten Weise gespeist wird, und mit einer  zweiten Phasenwicklung 75, der eine konstante Be  zugswechselspannung e, unter 90  Phasenverschie  bung gegenüber der     Steuerspannung,        zugeführt    wird.  Die Arbeitsweise eines solchen Motors ist an sich  bekannt.

   Er läuft in der einen Richtung um, wenn  die Steuer- und Bezugsspannungen in den betreffen  den Wicklungen den gleichen Augenblickswert der  Polarität aufweisen und in der     umgekehrten    Rich  tung, wenn der Augenblickswert der Polarität der  Steuerspannung derjenigen der Bezugsspannung ent  gegengesetzt ist. wobei die Drehzahlgeschwindigkeit  in beiden Fällen von der Grösse der Steuerspannung  abhängt. Die Schaltung der Motoren ist im Interesse  der Klarheit in vereinfachter Form dargestellt, und  es ist ersichtlich, dass bekannte Schaltungen zur Ver  besserung der Motoreigenschaften, z. B. zur Erzielung  eines schnellen     Ansprechens    usw., benutzt werden  können.  



  Der Motor treibt einen     Zweiphasen-Rückkopp-          lungsgenerator    71, der ebenfalls eine Bezugsphasen  wicklung 76 aufweist, die mit einer um 90  ver  schobenen Bezugsspannung     e@    gespeist wird,     während     die zweite Phasenwicklung 77 eine     Geschwindig-          keitsrückkopplungsspannung        Efu    zur Drehzahlsteue  rung erzeugt. Der Motor dient auch dazu, um über  ein Getriebe 72 und geeignete     mechanische    Verbin  dungen, die durch die gestrichelten Linien 78 ange  deutet sind, ein oder mehrere     Potentiometer    und  Anzeigegeräte anzutreiben.

   Im vorliegenden Fall wer  den die     Potentiometer    73,<I>A, B, C,</I>     A1,        B1,        C1    und 64  sowie ein     Anzeigegerät    79 von dem Motor angetrie  ben, wobei das Gerät 79 die Drehzahl     rpm    anzeigt.  



  Die einzelnen     Potentiometer-Widerstände,    z. B.  der Widerstand 73, können     in    an sich bekannter  Weise auf     Spulenträgern    aufgewickelt sein und sind  entweder kreisförmig oder bandförmig ausgebildet,  wobei in der Darstellung zur Vereinfachung eine  ebene Ausbildung angedeutet ist. Eine Betätigung  des Servomotors 70 in der einen Richtung bewirkt,  dass der     Potentiometer-Schleifkontakt    73' in eine  entsprechende     Winkelstellung'auf    dem Widerstands  körper bewegt wird, um eine Spannung abzuleiten,  das heisst     abzugreifen,    die der Stellung des Schleif  kontaktes entspricht.  



  Jedes     Potentiometer    der Servosysteme ist so  geformt oder hat einen solchen     Umriss,    dass der Wert  der abgeleiteten Spannung am     Schleifkontakt    eine  gewünschte Beziehung zu der Winkelstellung des  Kontaktes aufweist, die von der besonderen Funk-         tion    des     Potentiometers    abhängt. Den Klemmen der       Potentiometer    wird eine Spannung zugeführt, die       bezüglich    des     Augenblickswertes    der Polarität und  der Grösse von der Aufgabe des betreffenden     Poten-          tiometers    abhängt.

   Der Umriss aller     Funktionspoten-          tiometer    stellt die Ableitung der betreffenden Funk  tion dar, und obwohl hierbei mathematische Bezie  hungen berücksichtigt werden müssen, sind die     Poten-          tiometerwiderstände    zur Vereinfachung alle gleich  dargestellt. Der Umriss oder die     Breitenänderung    und  daher die     Widerstandsverteilung    eines     Potentiometers     ist proportional der Ableitung der Funktion der Kenn  grösse, die nachgebildet werden soll, und zwar mit  Bezug auf die Variable, die durch die Einstellung des       Potentiometers    gegeben ist.

   Die Breite des Wider  standkörpers in einer gegebenen Kontaktstellung wird  daher durch den linearen oder nicht linearen Charak  ter der Funktion bestimmt. Die     rpm-Servowider-          stände    dienen zur Ableitung von Signalen, die bei  der Berechnung der Grössen<I>W,"</I>     BHP    und     MAP    be  nutzt werden.  



  Das vollständige     W"-System    38 enthält den oben.  erwähnten Servoverstärker 45, einen Servomotor 80  und ein     Ansprechpotentiometer    81, um am Schleif  kontakt 81' das     W,-Signal    zu erzeugen, welches über  eine Leitung 82 dem     Bemessungs-    oder Anpassungs  widerstand zugeführt wird, der an die Eingangs  klemme 83 des Verstärkers angeschlossen ist.

   Zur  Korrektur bei hoher oder niedriger     Vorverdichtung     wird ein     K-Signal    von dem Relaisschalter 26 über  die Leitungen 84 und 85 dem Eingangswiderstand  an der Klemme 86 des Verstärkers 45     zugeführt.    Die  addierten Signale erzeugen eine resultierende Steuer  grösse     W,    nach der obigen Gleichung.  



  Um das Gewicht des Motorkraftstoffes oder den  Kraftstoffdurchsatz (FF) zu ermitteln, wird das<I>W, -</I>  Signal vom Schleifkontakt 81' über die Leitung 87  einem     Potentiometer    88 eines     (FA)-Kraftstoff-Luft-          Verhältnissystems    90     zugeführt.    Das     F,IA-System    ent  hält einen Servoverstärker 91 und einen Servo  motor 92 zur Steuerung der     Potentiometer    93 und  88. Die am Schleifkontakt 88' des     Potentiometers    88  abgeleitete Spannung kann das Gewicht des Kraft  stoffes darstellen, da die Motorluft     eliminiert    ist.

    Das Signal wird über eine Leitung 94 der Eingangs  klemme 95 eines     FF-Servoverstärkers    96 zugeführt,  dessen Ausgangsspannung einen Motor 97, ein Po  tentiometer 98 und einen     Kraftstoffdurchsatzanzeiger     99 steuert.  



  Das vollständige Rechensystem für die Grösse       BHP    erhält ausser den Funktionssignalen für die  Dichte und die Drehzahl an den Klemmen 49 und  59 ein     K-Signal    von dem Relaisschalter 26 über die  Leitung 84 an dem Eingangswiderstand, der an die  Eingangsklemme 100 des Verstärkers 50 angeschlos  sen ist, sowie ein Signal von dem     FIA-System,    welches  eine Funktion der Grössen     BHP    und     F/A    darstellt.

    Die     BHP-Funktion    wird von einem     BHP-Transfor-          mator    101 abgeleitet, dessen Primärwicklung von der      Ausgangsspannung des Verstärkers 50 gespeist wird;  die mehrfache Sekundärwicklung desselben erzeugt  an der Klemme 102 ein Signal geeigneter Richtung,  welches über eine Leitung 103 dem     FIA-Funktions-          potentiometer    93     zugeführt    wird.

   Dieses     Potentio-          meter,    welches an seinen beiden gegenüberliegenden  Klemmen mit dem     BHP-Signal    gespeist wird     und    in  der Mitte geerdet ist, ist so ausgebildet, dass die  am Schleifkontakt 93' abgeleitete Spannung die ge  wünschte Funktion der Grössen     BHP    und     F/A    dar  stellt. Dieses Signal wird über eine Leitung 104 dem  Eingangswiderstand     zugeführt,    der an eine Eingangs  klemme 105 des     BHP-Verstärkers    50 angeschlossen  ist.  



  Eine typische Anordnung zur     Einführung    eines  Korrekturfaktors ist in der Schaltung     zwischen    dem       BHP-    und dem     F?A-System    dargestellt     und        enthält     das     FA-Potentiometer    93. Hier wird das     BHP-Signal     entsprechend einer     Änderung    der Grösse     FIA    ver  ändert und dem     BHP-Verstärker    an der Klemme 105  wieder zugeführt. Dieses Korrekturverfahren     kann    im  Bedarfsfall auch bei anderen Systemen angewendet  werden.  



  Das     BHP-Signal    an der Klemme 102 wird nor  malerweise auch benutzt, um eine Eingangsklemme  106 eines Servoverstärkers 107 eines     BMEP-Systems     108 zu speisen. Dieses System enthält ein     Potentio-          meter    109, welches von einem     rpna-Signal    über eine  Leitung 110 von dem Schleifkontakt 73' des     rpm-          Potentiometers    73 gespeist     wird.    Die resultierende  abgeleitete Spannung am     PMEP-Schleifkontakt    109'  wird der Eingangsklemme 111 des Verstärkers 107  zugeführt,

   so dass das resultierende     Verstärkeraus-          gangssignal    die Grösse     BMEP    darstellt. Das     Servo-          system    steuert auch ein     BMEP-Anzeigegerät    112 wie  im wirklichen Fall.  



  Zur getreueren Nachbildung wird das     BHP-Signal     an der Ausgangsklemme 102 von den     BMEP-    und       FFA-Systemen    abgeschaltet, wenn der Motor abge  schaltet ist, das heisst keine Verbrennung stattfindet.  Wenn der Motor z. B. vom Fahrtwind angetrieben  wird, während er abgeschaltet ist, findet keine     BMEP-          Anzeige    statt, obgleich natürlich die Grössen     MAP     und     W,    angezeigt werden.

   Um. dies     nachzuahmen,        kann     ein Schalter 120 durch ein     Motorabschaltrelais    121  gesteuert werden und die Verbindung zwischen der  Klemme 102 und der Leitung 103 unterbrechen, wenn  der Motor abgeschaltet ist, und um diese Verbindung  wieder herzustellen, wenn der Motor eingeschaltet  wird. Die     Grundvoraussetzungen    für den Betrieb   < ;Motor eingeschaltet  sind: 1. dass die Drehzahl grö  sser als Null ist, 2. dass     F/A    einen     vorbestimmten     Wert, z. B. 0,045, überschreitet und 3.     d'ass    die Zün  dung eingeschaltet ist.

   Die Steuerung des Relais 121  kann daher durch Schliessung des Kreises der  Relaiswicklung nach Erde durch einen Zündschalter  122, einen     F/A-Schalter    123, der von dem     F/A-          Servosystem    durch eine     Nockenscheibe    124 über eine  Verbindung 125 betätigt wird, und einen     rpm-Schalter     126, der von dem     rpm-Servomotor    über eine Nok-         kenscheibe    127 und eine Verbindung 78 betätigt wird  sowie eine Leitung 128 erfolgen. Die andere     Klemme     ist an eine     Spannungsquelle        Ed,    angeschlossen.

   Wenn  der Zündschalter eingeschaltet ist     und   <I>die</I>     FIA-    und       rpm-Schalter    geschlossen sind, um den eingeschalteten  Zustand des. Motors zu     kennzeichnen,    wird das Re  lais 121 erregt und. der Schalter 120 geschlossen, um  die Verbindung zwischen den     BHP-    und     BMEP-Sy-          stemen    herzustellen.

      Das vollständige     MAP-System    erhält ausser den  Dichte- und     Drehzahifunktionssignalen    an den     Ein-          gangsklemmen    66 und 54 ein     K-Signal    über     die     Leitung 84 und eine Leitung 113 von dem Relais  schalter 26 an dem Eingangswiderstand, der an die       MAP-Eingangsklemme    114 angeschlossen ist, sowie  ein     MAP=Ansprechsignal    von einem     Potentiometer     115 an     einer        Eingangsklemme    116.

   Das     MAP-Servo-          system    steuert auch ein     MAP-Anzeigegerät    117 wie  in der     Praxis.     



  Es ist daher ersichtlich, dass die     Nachbildung    der  kritischen Bedingungen des Motors einschliesslich des       Motorluftdurchsatzes,    der Grösse     MAP    und der Mo  torleistung nicht nur die Änderungen der nachgebil  deten Dichte der Umgebungsluft und der Motorluft,  sondern auch die     Änderungen    der Motoreigenschaf  ten bei hoher oder niedriger     Vorverdichtung        in    Be  tracht zieht.

   Diese Nachbildung wird mit einem  Minimum an     Zeitaufwand    und     Servoausrüstung    er  reicht, so dass die     vollständige    Anlage nicht nur  genauer und betriebssicherer arbeitet,     sondern    auch  weniger teuer ist.  



  Zwecks Vereinfachung der Darstellung sind nur  eine kleine     Anzahl    von     Vorverdichter-Relaisschaltern     dargestellt, das heisst ein einziger Schalter 26 zur  Auswahl des     K-Signals    (Ei oder     E2)    für die     qEIc,-,          MAP-,        We    und     BHP-Systeme.    Es ist klar, dass der  Richtungssinn der Konstanten K sich nicht nur in den  Gleichungen für jeden Motor, sondern auch     für    ver  schiedene Motoren ändern kann,

   so dass im Bedarfs  fall ein getrennter Relaisschalter zur Auswahl der  Signalspannungen geeigneter Polarität oder Richtung  für die betreffenden Rechensysteme     verwendet     werden kann. Eine einzige Signalquelle für jedes       Vorverdichterverhältnis    kann für die     K-Signale    der  gleichen Richtung benutzt werden, da die Eingangs  widerstände der Rechensysteme für die Grösse der  Eingangssignale massgebend sind.  



  Die Darstellung ist ferner durch     Fortlassung    von  Sekundärkreisen     vereinfacht,    wie z. B. von Schaltun  gen, die in an sich bekannter Weise von dem     Lehrer     gesteuert werden, um Störungen     nachzubilden,    indem  z. B. die Arbeitsweise der Systeme, welche die kriti  schen Motorzustände darstellen,     beeinflusst    oder ge  stört wird. Der     Lehrer    kann z. B.

   Signale     einführen,     die die     We,        rpm-    und     F/A-Systeme        beeinflussen,    um  verschiedene     Betriebsunregelmässigkeiten    und Störun  gen nachzuahmen. Er kann auch derartige Signale in  das     QEx-System    einführen, um unerwartete Anderun-      gen der Motorluftdichte nachzuahmen und dadurch  neue     MAP-Anzeigen    usw. zu bewirken.  



  Die zur Vereinfachung alle gleich dargestellten       Potentiometer    brauchen nicht gleichförmig bewickelt  zu sein und können entsprechend geformte Umrisse  aufweisen und veränderliche Widerstandscharakteristi  ken haben, um den speziellen Funktionen oder Motor  eigenschaften angepasst zu werden.  



  Die Steuerspannungen zum Betrieb des beschrie  benen Übungsgerätes sind mit Ausnahme der beson  ders bezeichneten Fälle Wechselspannungen. Der  Augenblickswert der Polarität der     Signalspannung    be  zieht sich an den angegebenen Stellen auf die Phasen  beziehung gegenüber einer Bezugswechselspannung.  Es sei jedoch bemerkt, dass die     Erfindung    nicht  auf Wechselspannungen und entsprechende Geräte  beschränkt ist und dass auch Systeme mit Gleichspan  nung verwendet werden können.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Gerät zur Nachbildung der Betriebswerte eines Flugzeugkolbenmotors, die Funktionen der Luft dichte und der Motordrehzahl sind, gekennzeichnet durch elektrische Einrichtungen (6 und 12), die je auf die nachgebildete Lufttemperatur und den Luft druck zwischen dem Vergaser und einem Vorverdich- ter ansprechen, um gemeinsam ein elektrisches Steuer signal zu erzeugen, welches die Dichte (QE) der Motor luft darstellt, durch Einrichtungen (25 und<I>A, B, C,</I> A 1 usw.) zur Erzeugung elektrischer Steuersignale, die Funktionen der nachgebildeten Motordrehzahl darstellen, und durch eine Anzahl von elektrischen Systemen (38, 39, 40),
    die je auf die kombinierte Motorluftdichte und entsprechende Motordrehzahl steuersignale ansprechen, um die folgenden Betriebs werte: Motorluftdurchsatz, Motorleistung und Lade leitungsdruck darzustellen. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Gerät nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Einrichtungen (35, 36 oder 37) zur Änderung des Wertes des kombinierten Steuersignals zur Dar stellung verschiedener charakteristischer Wirkungen des Vorverdichterbetriebes auf die betreffenden Mo torzustände im Zusammenhang mit hoher oder niedriger Vorverdichtung, und durch Mittel (32) zur Auswahl der kombinierten Steuersignale, die den betreffenden Motorzuständen in Abhängigkeit von dem Vorverdichterbetrieb entsprechen, wobei die elektrischen Systeme, welche die Durchflussmenge der .Motorluft, die Motorleistung und den Ladeleitungs druck darstellen,
    je auf die entsprechenden ausgewähl ten elektrischen Signale ansprechen. 2. Gerät nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einrichtungen zur Erzeugung der Signale, welche Funktionen der nachgebildeten Mo tordrehzahl darstellen, ein Servosystem (25) enthalten, das entsprechend der nachgebildeten Motordrehzahl betrieben wird und eine Anzahl von Funktionen er- zeugenden Mitteln<I>(A, B, C,</I> A1 usw.) aufweist, von denen je zwei für die Betriebszustände mit hoher oder niedriger Vorverdichtung abwechselnd einge schaltet sind, und wobei die funktionserzeugenden Mittel von dem Signal gespeist werden, welches die :
    Motorluftdichte darstellt, so dass kombinierte Signale für die entsprechenden Motorzustandssysteme erzeugt werden. 3. Gerät nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Einrichtungen (1, 4) zur Erzeugung eines zusätzlichen elektrischen Steuersignals, welches die Dichte der Umgebungsluft darstellt, wobei die Motor zustandssysteme auch auf das Signal der Dichte der Umgebungsluft ansprechen. 4.
    Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das elektrische System (38), welches den Motorluftdurchsatz darstellt, auch auf eins von mehreren elektrischen Signalen anspricht, welche charakteristische Konstanten darstellen, und dass Ein richtungen (26, 32) zur Auswahl eines bestimmten Signales entsprechend einem Betrieb mit hoher oder niedriger Vorverdichtung vorgesehen sind. 5.
    Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das elektrische System, welches die Motorleistung darstellt, ein Rechengerät (39) für die elektrische Bremsleistung (BHP) enthält, das ein elektrisches Signal zur Darstellung der Bremsleistung erzeugt, und dass Einrichtungen (90, 94) zur Erzeu gung eines elektrischen Steuersignals vorgesehen sind, welches eine Funktion des Kraftstoff-Luft-Verhält- nisses darstellt, und dass dieses Funktionssignal mit dem Bremsleistungssignal kombiniert wird',
    wobei das Bremsleistungssignalsystem auf ein kombiniertes Si gnal für Bremsleistung und Kraftstoff-Luft-Verhält- nis anspricht, sowie auf ein kombiniertes Signal der Motorluftdichte und der Motorgeschwindigkeit. 6.
    Gerät nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Einrichtungen (90, 88) zur Erzeugung eines Steuersignales, das ein nachgebildetes Kraftstoff-Luft- Verhältnis darstellt, und durch Mittel, die von dein Motorluftdurchsatzsystem (38) zur Erzeugung eines Steuersignales gesteuert werden, das den Motorluft- C, darstellt, sowie durch Einrichtungen (96, 99), die auf die kombinierten Signale zur Darstel lung des Motorkraftstoffdurchsatzes ansprechen. 7.
    Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das elektrische System, welches die Motorleistung darstellt, ein Rechensystem (39) für die Bremsleistung und ein Recheneingang für den mittleren Arbeitsdruck (104) enthält, wobei der Bremsleistungsrechner auf ein kombiniertes Signal der lvlotorluftdichte und Motordrehzahl für das Mo torleistungssystem anspricht und geeignet ist, ein elek trisches Signal zu erzeugen, das die Bremsleistung darstellt, während der Rechner für den mittleren Arbeitsdruck gemeinsam auf das Bremsleistungssignal und das Motordrehzahlsignal anspricht, um den mittleren Arbeitsdruck darzustellen. B.
    Gerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Einrichtungen (4, 61, 64) zur Er zeugung elektrischer Steuersignale, die kombinierte Funktionen der Dichte der Umgebungsluft, der Dros selstellung und der Motordrehzahl darstellen, vorge sehen sind, wobei das elektrische System (40), welches den absoluten Ladeleitungsdruck darstellt, auf diese kombinierten Steuersignale und auch auf kombinierte Signale für die Motorluftdichte und Motordrehzahl anspricht, um den absoluten Ladeleitungsdruck dar zustellen.
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