DE1048091B - Verfahren zur von der Geschwindigkeit der Betaetigung des Steuerhebels unabhaengigenRegelung der Beschleunigung von Strahltriebwerken - Google Patents

Description

• Verfahren zur von der Geschwindigkeit der Betätigung des Steuerhebels unabhängigen Regelung der Beschleunigung von Strahltriebwerken Bei Strahltriebwerken ist bekanntlich eine von der Geschwindigkeit der Betätigung des Steuerhebels unabhängige Regelung der Beschleunigung erforderlich, was bei einer bekannten Vorrichtung (vgl. die deu'tsche Patentschrift 907 369) über einen Servomotor erfolgt. Der regeltechnische Aufwand ist bei dieser Ausführungsform nachteilig groß. Es ist außerdem bekannt (vgl. die USA.-Patentschrift 2 678 057), zur Vermeidung einer unter der Wirkung eines Überdruckes in der Speiseleitung plötzlich erfolgenden Vergrößerung der Brennstoffzufuhr zur Speisedüse mit Auftreten des Überdrucks- augenblicklich die Brennstoffzufuhr zur Speisedüse zumindest auf den Wert vor Auftreten dieses Überdruckes zu reduzieren. Letzteres geschieht über besondere Regelvorrichtungen in der Speiseleitung des Strahltriebwerkes. Bei den bekannten Vorrichtungen ist jedoch die nach der Drosselung- erforderliche Einstellung auf den durch den, Steuerhebel vorgegebenen Sollwert nicht befriedigend. Insbesondere unterscheiden die bekannten Vorrichtungen nicht zwischen kurzzeitiger Betätigung des Steuerhebels, die beispielsweise unwillkürlich auftreten und. -eine Regelung der Beschleunigung nicht bewirken sollen, sowie willkürlichen und vorgegebenen, wenn auch plötzlich eingeleiteten Einstellungen des Steuerhebels, die längere Zeiträume andauern. Dadurch können Pendelerscheinungen in den Regelkreisen und in den Verdichtern des Strahltrieb-,verkes entstehen, welche sogar zu einem Erlöschen des Strahltriebwerkes führen können. Die Erfindung will- diese Nachteile-vermeiden.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur von der Geschwindigkeit der Betätigung des Steuerhebels unabhängigen Regelung der Beschleunigungszeit von Strahltriebwerken, bei denen zur Vermeidung einer unter der-Wirkung eines Überdrucks in der Speiseleitung plötzlich erfolgenden Vergrößerung der Brennstoffzufuhr zur Speisedüse mit Auftreten des Überdrucks augenblicklich die Brennstoffzufuhr zur Speisedüse zumindest auf den Wert vor Auftreten dieses Überdrucks reduziert wird. Die Erfindung besteht darin,- -im Anschluß an diese Maßnahme die Brennstoffzufuhr von diesem Wert auf den durch den Überdruck bestimmten Wert während eines konstanten oder gesetzmäßig geänderten Zeitabschnitts einzustellen, wenn die Dauer des Überdrucks größer als dieser- Zeitabschnitt ist. Zweckmäßig wird bei Ausrüstung eines Luftfahrzeugs mit einem derartigen Strahltriebwerk die Länge des Zeitabschnittes in- Abhängigkeit von der Flughöhe und der Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeuges . verändert.-In. vorrichtungsmäßi:ger Hinsicht läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen; eine bevorzugte Ausführungsform wird an Hand der Figuren erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung der Beschleuni-. gungszeit eines Strahltriebwerks; Fig. 2 zeigt die Anwendung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung auf ein Regelsystem mit Höhenberichtigung.
• Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsfozxn enthält die Vorrichtung zur Regelung der Beschleunigungszeit einen Körper 1 mit zwei durch eine elastische Membran 4 voneinander getrennten Kammern 2 und 3. Diese Membran- ist mit einer Feder 5 verbunden; welche ihrerseits an einer Wand 6 befestigt ist, welche in der Kammer 2 angeordnet und mit Öffnungen 7 versehen ist, welche die beiden beiderseits dieser Wand liegenden Abschnitte dieser Kammer miteinander ih Verbindung setzen. Ferner ist die Membran 4 durch, eine Stange 8 unmittelbar mit einem Ventil 9 vertun= den, welches in der Speiseleitung 10 :des Strahltriebwerkes zwischen der Pumpe und der Speisedüse an= geordnet ist. Die Kammer 2 ist außerdem durch eine mit Luft gefüllte elastische Blase 11 verschlossen.
• Die beiden Kammern 2 und 3 werden mit :der Leitung 10 hinter dem Ventil 9 durch eine:Abzweigung in Verbindung gesetzt, welche einen mit der Kammer 2 verbundenen --Zweig 12, einen mit der. Kammer 3 verbundenen Zweig 13 und einen Zweig 14 aufweist, welche die- Zweige 12 und 13 miteinander verbindet und seinerseits mit der Leitung 10 verbunden ist. Der zwischen der Kammer 2 und derLeitung13 liegende Zweig 12 ist mit einer Drossel 15 versehen, welche durch eine Manometerkapsel 16 gesteuert wird, welche in einem Gehäuse 17 enthalten ist, welches zur Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Flugzeugs durch -die Leitung 18 dem Gesamtdruck ausgesetzt ist. Die Kapsel 16 trägt außerdem einen Regelknopf 19.
• Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Nenn der Pilot des Strahltriebwerkes zu beschleunigen wünscht, betätigt er den Gashebel in der Öffnungsrichtung, nas einen augenblicklichen Überdruck d p in der Hauptleitung 10 hervorruft. Durch die Wirkung dieses Überdrucks, welcher durch den in die Kammer 3 mündenden Zweig 13 der Abzweigung auf die Membran 4 übertragen wird, wird die Feder 5 von der Membran 4 zurückgedrückt und schließt teilweise das Ventil 9, welches dann den. Brennstofüberschuß begrenzt. Gleichzeitig bilden sich infolge des Vorhandenseins der Drossel 15 in dem Zweig 14 dieser Überdruck d p mit einer Verzögerung in der Kammer 2 wieder aus und drückt die Blase 11 zusammen. Nach einer Zeit t, welche der effektiven Beschleunigungszeit des Strahltriebwerks entspricht, stellt sich ein Druckausgleich zwischen den beiden- Kammern 2 und 3 ein, und das Ventil 9 nimmt unter der Einwirkung der Feder 5 wieder seine Öffnungsstellung ein.
• Ein Unterdruck .infolge einer plötzlichen Verzögerung mittels einer Betätigung des Gashebels durch den. Piloten in entgegengesetztem Sinn hat jedoch nur zur Wirkung, daß die Membran 4 das bereits voll geöffnete Ventil 9 zurückzudrücken sucht.
• Die Verzögerungsdrossel 15, welche von der unter der Einwirkung des Gesamtdrucks stehenden Manometerkapsel 16 gesteuert wird, gestattet die Veränderung der Beschleunigungszeit in. Abhängigkeit von der Flughöhe und der Fluggeschwindigkeit. In großer Höhe drückt die Kapsel 16 die Drossel 15 zurück, so daß der Ouerschnitt der Drossel 15 abnimmt und die Beschleunigungszeit zunimmt. Die die Beschleunigungzeit bestimmende Stellung der Drossel 15 kann leicht-durch den Knopf 19 geregelt werden.
• Die Form der Drossel 15 kann so gewählt werden; daß ein beliebiges Beschleunigungsgesetz *in Abhängigkeit-von der Höhe erhalten wird. -Fig. 2 zeigt eine Regelanordnung, welche die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Regelung der Beschleunigungszeit -enthält. Diese -Regelanordnung ist im übrigen auf die in der am 4. Januar 1949 von dem Erfinder eingereichten -französischen Patentschrift 1011263 beschriebenen Artausgebildet und sei nachstehend kurz erläutert.
• Das Turbostrahltriebwerk 20, welches die in der am 30. November 1948 von dem Erfinder eingereichten französischen Patentschrift 1011059 beschriebene Bauart aufweist und einen Verdichter, eine Verbrennungskammer mit ringförmigem Querschnitt und eine Turbine enthält, wird durch eine Pumpe 21 über die Hauptleitung 22 gespeist: Die Saug- und Druckseite dieser Pumpe sind durch eine Umgehungsleitung23 miteinander verbunden, an welcher ein Regelventil 24 zur Regelung des Brennstoffdrucks in der Hauptleitung angebracht ist, wobei der Überschuß durch die Umgehungsleitung 23 auf die Ansauges:eite der Pumpe zurückgeschickt wird. Ein Drehzahlregler 25,- auf <<-elchen der Steuerhebel einwirkt, regelt die Drehzahl des Strahltriebwerks. Dieser Drehzahlregler ist mit einem in die Leitung 22 eingeschalteten Ventil 26 verbunden. Ferner weist die Leitung 22 vor der Düse 27 zur Einspritzung des Brennstoffs in das Strahltriebwerk in an sich bekannter Weise ein von einer Vorrichtung 29 zur Höhenberichtigung gesteuertes Ventil 28 auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 30 zur Regelung der Beschleunigungszeit ist zwischen dem Geschwindigkeitsregler 25 und dieser Vorrichtung 29 zur Höhenberichtigung angeordnet. Damit die Vorrichtung 30 arbeitet, maß der Brennstoffdruck in der Leitung 22 zwischen den Ventilen 26 und 28 höher als der Luftdruck in der Blase der Vorrichtung 30 sein. Die Vorrichtung 29 gestattet, in der Leitung 22 in beliebiger Höhe unabhängig von den Abmessungen der Einspritzdüse 27 den gewünschten Druck zu erhalten, welcher dem günstigsten Arbeiten des Drehzahlreglers und des Beschleunigungssystems entspricht.
• Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann insbesondere die elastische Blase durch einen Kolben ersetzt werden, welcher in der Kammer 2 verstellbar ist und die gleiche Aufgabe wie diese Blase erfüllt. Ebenso braucht das Ventil 9 nicht mit der Membran 4 unmittelbar verbunden zu sein, sondern kann durch eine auf es einwirkende Feder gegen die Membran angedrückt gehalten werden. Ferner kann bei Benutzung der Vorrichtung in einer festliegenden Höhenlage die Drossel 15 einen konstanten Querschnitt haben, welcher entsprechend dieser festliegenden Höhenlage einstellbar ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur von der Geschwindigkeit der Betätigung des Steuerhebels unabhängigen Regelung der Beschleunigung von Strahltriebwerken, bei denen zur Vermeidung einer unter der Wirkung eines Überdruckes in der Speiseleitung plötzlich erfolgenden Vergrößerung der Brennstoffzufuhr zur Speisedüse mit Auftreten des Überdruckes augenblicklich die Brennstoffzufuhr zur Speisedüse zumindest auf den Wert vor Auftreten dieses Überdruckes reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß danach die Brennstoffzufuhr von diesem Wert auf den durch den Überdruck bestimmten während eines konstanten oder gesetzmäßig geänderten Zeitabschnittes eingestellt wird, wenn die Dauer des Überdruckes größer als die des Zeitabschnittes ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrüstung eines Luftfahrzeuges mit dem Strahltriebwerk die Länge des Zeitabschnittes in Abhängigkeit von der Flughöhe und der Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeuges verändert -wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der in die Brennstoffzufuhrleitung des Strahltriebwerkes ein normalerweise für einen stetigen Durchfluß der Brennstoffzufuhr voll geöffneter, regelbarer Drosselschieber eingebaut ist und sich in einer Abzweigang von dieser Hauptleitung eine Einrichtung zum augenblicklichen mehr oder weniger großen Teilverschluß der Hauptleitung durch den Schieber beim Auftreten eines Überdruckes befindet, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche den Schieber aus seiner teilweisen Schließstellung während eines konstanten Zeitabschnittes oder in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Gesetzmäßigkeit nach- und nach wieder in die offene Stellung zurückführt: _ 4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in ein Luftfahrzeug eingebauten Strahltriebwerk zur Beeinflussung der Vorrichtung zur allmählichen Wiederöffnung des Schiebers während einer von Flughöhe und Fluggeschwindigkeit abhängenden Zeit eine auf Geschwindigkeit und Flughöhe ansprechende Einrichtung vorgesehen ist. 5. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Raum (1) mit zwei Kammern (2, 3), die durch eine elastische Membran (4) voneinander getrennt sind, welche direkt oder indirekt mit dem in die Brennstoffzufuhrleitung (10) eingeschalteten und normalerweise für einen stetigen Durchfluß der Brennstoffzufuhr geöffneten Schieber in Verbindung steht und wobei die zweite Kammer (2) das Verbindungselement von Membran und Schieber nicht enthält, sondern der Aufnahme einer zweiten verformbaren Wand (11) dient, die von dem Schieber unabhängig ist und auf Druckschwankungen anspricht, und wobei ferner die beiden Kammern (2, 3) durch eine an die Zufuhrleitung (10) stromabwärts vom Schieber in an sich bekannter Weise angeschlossene Abzweigung miteinander in Verbindung stehen, so daß die erste Kammer (3) direkt an die Brennstoffzuführungsleitung (10), die zweite Kammer (2) über eine in dem Teil (14) der Abzweigung (12, 13, 14) angeordnete Drossel (15) an der Brennstoffzuführungsleitung (10) angeschlossen ist. 6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite verformbare Wand (11) der zweiten Kammer (2) von einer an sich bekannten, mit Luft gefüllten elastischen Blase gebildet ist oder durch einen in dieser Kammer beweglichen Kolben, wobei der Luftdruck in dieser Blase oder der durch den Kolben in dieser Kammer ausgeübte Druck bei stillstehendem Triebwerk geringer ist als der Mindestdruck des Brennstoffes während des Betriebes des Triebwerkes. 7. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der an sich bekannten Abzweigung (12, 13, 14) angeordnete Drossel (15) dort eine Öffnung herstellt, die entweder fest einstellbar oder vorzugsweise durch eine Einrichtung geregelt ist, welche auf ein oder mehrere Betriebsparameter anspricht, bei dem Strahltriebwerk eines Luftfahrzeuges, beispielsweise eine barometrische Kapsel (16), die zur Berücksichtigung der Geschwindigkeit und/oder Flughöhe des Luftfahrzeuges durch den Gesamtdruck beeinflußt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 907 369; schweizerische Patentschrift Nr. 290 997; britische Patentschrift Nr. 662 862; USA.-Patentschriften Nr. 2 678 057, 2 618 222, 2552231. In Betracht gezogene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 928 264.