-
Fliegerschulungsgerät zur Nachbildung des stationären Zustandes und
der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen Die Erfindung betrifft
ein Fliegerschulungsgerät zur Nachbildung des stationären Zustandes und der dynamischen
Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen.
-
Ein Fliegerschulungsgerät für diesen Zweck ist bereits bekannt, wobei
die Aufgabe durch die Nachbildung einer Drosselsteuerung gelöst wird, die bei Bedienung
durch den Flugschüler eine Steuergröße ableitet. Das Gerät sieht eine Anzahl von
weiteren Vorrichtungen zur Ableitung von Steuergrößen vor, die auf eine in der Nachbildung
vorgegebene Flug-und Umgebungstemperatur ansprechen und die gemeinsam Steuergrößen
erzeugen, die Funktionen des adiabatischen Temperaturverhältnisses in Abhängigkeit
von der Relativbewegung zwischen der Luft und dem Flugzeug darstellen. Außerdem
sind Recheneinrichtungen vorgesehen, die auf die abgeleiteten Größen der Drosseleinstellung
und des adiabatischen Temperaturverhältnisses ansprechen, um eine Steuergröße zu
erzeugen, die die Turbinenausgangstemperatur darstellt.
-
Mit der Erfindung wird ein Fliegerschulungsgerät zur Nachbildung des
stationären Zustandes und der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen
vorgeschlagen, das eine Verbesserung des bekannten Gerätes darstellt. Erfindungsgemäß
kennzeichnet sich das Fliegerschulungsgerät durch ein System mit einer nachgebildeten
Gashebelsteuerung zur Erzeugung eines Signals, das die verlangte Turbinendrehzahl
darstellt, sowie mit einem System zur Erzeugung eines Signals, das den Augenblickswert
der Turbinendrehzahl darstellt, ferner mit Einrichtungen zum Vergleich der Signale
und zur Erzeugung eines Fehlersignals, das die verlangte Änderungsgeschwindigkeit
der Drehzahl darstellt, weiterhin mit Hilfsmitteln zur Erzeugung von Signalen, die
kombinierte Funktionen von nachgebildeten Druck- und Temperaturverhältnissen bei
dem nachgebildeten Flug darstellen, und schließlich mit einem Rechensystem, das
auf das Fehlersignal und die kombinierten Funktionssignale anspricht, um den augenblicklichen
und den stationären Kraftstoffdurchfluß für den Motor zu berechnen, wobei das Rechensystem
auch ein Signal zur Steuerung der Arbeitsweise des Systems für den Augenblickswert
der Drehzahl erzeugt.
-
Eine genaue Nachbildung des stationären und dynamischen Verhaltens
von Düsenmotoren ist für die Fliegerschulung von wesentlicher Bedeutung, um die
Piloten und die Mannschaften von Düsenflugzeugen mit dem Verhalten und den Betriebseigenschaften
des Motors vertraut zu machen. Die richtige Betriebsweise von modernen Strahlturbinen
in Flugzeugen hoher Geschwindigkeit macht es notwendig, daß die Piloten eine gründliche
Kenntnis der charakteristischen Drehzahl, Temperatur und anderer Größen des Motors
bei der Bedienung des Gashebels, bei der Veränderung der Luftgeschwindigkeit (oder
Machzahl), der Höhe und anderer wichtiger Faktoren erhält. So ist z. B. die Temperatur
des Gasabführungsrohres ein sehr kritischer Faktor beim Betrieb von Gasturbinen,
da sie die Lebensdauer der Turbine und daher den Betrieb des Flugzeuges selbst beeinflußt.
Wenn der Gashebel geöffnet und mehr Kraftstoff zur Beschleunigung der Turbine zugeführt
wird, ergibt sich infolge einer Verzögerung im Ansprechen des Turbinenrotors unmittelbar
eine Zunahme der Temperatur im Gasabführungsrohr; die zusätzliche Wärmeenergie wird
nämlich infolge verschiedener Faktoren, z. B. der Trägheit und der Kompressorbelastung,
nicht unmittelbar von dem Rotor aufgenommen. Diese Temperaturzunahme muß vom Piloten
beachtet und auf kurze Zeiten beschränkt werden, da sonst eine Beschädigung der
Turbine eintreten kann. Andere Faktoren, z. B. die Höhe und die Machzahl, beeinflussen
die Turbinendrehzahl und die Temperatur des Gasabführungsrohres bei gegebenen Bedingungen
der Kraftstoffzufuhr.
-
In den Gleichungen, die der Arbeitsweise des Nachbildungsgerätes für
einen Düsenmotor zugrunde
liegen, sind einige grundlegende Parameter,
die Faktoren der Umgebung und die Machzahl (M) betreffen, enthalten, und zwar Quadratwurzel
des adiabatischen Temperaturverhältnisses,
das relative Druckverhältnis (Staudruck/Umgebungsdruck)
multipliziert mit der Quadratwurzel des adiabatischen Temperaturverhältnisses.
-
Die Verhältnisse O, und 82 sind bekannte aerodynamische Ausdrücke.
Die Machzahl ist das numerische Verhältnis der Augenblicksgeschwindigkeit des Flugzeuges
zur Schallgeschwindigkeit bei der Temperatur der umgebenden Luft und ist ein wichtiger
Faktor, der das Verhalten sowohl des Flugzeuges als auch des Motors beeinflußt.
Die Grundgleichungen für die Motordrehzahl und den Kraftstoffdurchfluß, die im Fliegerschulungsgerät
benutzt werden, lassen sich in üblicher Schreibweise folgendermaßen ausdrücken:
wobei Wf die Motorgewicht-Kraftstoffdurchflußgeschwindigkeit in Pfund pro Stunde,
N2 die Drehzahl des Hochdruckkompressorrotors (Turbine) und Kund K1 von der Konstruktion
des Motors abhängige Konstanten sind.
-
Die obigen Gleichungen sind beim stationären Zustand anwendbar und
werden dazu benutzt, um das richtige Gleichgewicht zwischen Rechensystemen aufrechtzuerhalten,
die den Augenblickswert des Kraftstoffdurchflusses bzw. den stationären Kraftstoff
durchfluß während eines stabilen Zustandes darstellen. Eine Steuerung des Systems
wird dadurch bewerkstelligt, daß der Gleichgewichtszustand mit Hilfe eines vorübergehenden
Fehlersignals gestört wird, das die Änderung des Kraftstoffes bei Beschleunigung
oder Verzögerung über oder unter einen stationären Kraftstoffverbrauch darstellt.
-
Die stationäre Nachbildung benutzt sogenannte »korrigierte« Motorparameter,
die in sich die Wirkungen von Änderungen von äußeren Zuständen einschließen. Die
dynamische Nachbildung beruht darauf, daß die Eigenschaften des Kraftstoffreglers
bei dem wirklichen Motor nachgebildet werden. Die Nachbildung zieht alle wichtigen
unabhängigen und abhängigen Variablen in Betracht, wobei zu den unabhängigen Variablen
die Außentemperatur, der Außendruck, die Luftgeschwindigkeit und die Gashebeleinstellung
gehören; zu den primärabhängigen Variablen, die als Funktionen der unabhängigen
Variablen berechnet werden, gehören Turbinendrehzahl, Schub, Motordruckverhältnis,
Kraftstoffdurchfluß und die Temperatur der Turbinenauslaßleitung. Die Verwendung
von »korrigierten« Parametern führt zu verhältnismäßig einfachen Grundbeziehungen
zwischen abhängigen und unabhängigen Variablen und ergibt eine Vereinfachung und
daher eine präzisere Wirkungsweise des Fliegerschulungsgerätes.
-
Beim stationären (oder statischen) Zustand gehören zu den »korrigierten«
Variablen folgende Größen: (TZ) Kompressoreinlaßtemperatur, (8z) Kompressoreinlaßdruckverhältnis,
(M) Machzahl,
»korrigierte« Rotordrehzahl, (P7/P2) Motordruckverhältnis (Turbinenauslaßdruck/Kompressoreinlaßdruck),
(T,/TZ) Motortemperaturverhältnis (Turbinenauslaßtemperatur/Kompressoreinlaßtemperatur),
(F./b4.) korrigierter Schub,
korrigierter Kraftstoffdurchfluß.
-
Der kritische Faktor bei der Nachbildung von veränderlichen Größen
der Strahlturbine beim dynamischen Verhalten ist der Motorkraftstoffregler. Das
Fliegerschulungsgerät ist geeignet, die »tatsächlichen« und die »verlangten« Drehzahlsignale
wie beim Motor selbst aufzunehmen, die Größe und die Richtung des Fehlersignals
zu bestimmen und die Menge des nachgebildeten Kraftstoffdurchflusses als Funktion
des Fehlersignals zu ändern. Diese Änderung des Kraftstoffdurchflusses ergibt eine
nachgebildete Beschleunigung oder Verzögerung des Motors, bis ein neuer stationärer
Zustand erreicht ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Fliegerschulungsgerätes ist in der Zeichnung
dargestellt; es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schaltsystems zur
Bestimmung und Anzeige des nachgebildeten Kraftstoffdurchflusses, der Turbinendrehzahl,
des Motordruckverhältnisses und der Turbinenauslaßtemperatur, Fig. 2 eine andere
Ausführungsform der Schaltung zur Bestimmung des Drehzahlfehlersignals, Fig. 3 schematisch
eine Anzahl von miteinander in Beziehung stehenden elektrischen Systemen zur Erzeugung
von Signalen, die die nachgebildeten Faktoren des Fluges und der Atmosphäre darstellen,
Fig.4 typische stationäre und dynamische Eigenschaften einer Flugzeugstrahlturbine,
Fig. 5 die primären äußeren Bedingungen und die Flugbedingungen, die das »Anlassen
in der Luft« oder die »Neuzündung« bestimmen, Fig. 6 die schematische Darstellung
einer anderen Anordnung zur Erzeugung einer Drehzahlrückkopplung, um das Trägheitsmoment
des Rotors sowie Belastungswirkungen des Kompressors während einer Beschleunigung
und einer Verzögerung wirklichkeitsgetreu nachzubilden, Fig. 7 die Beziehungen zwischen
der Drehzahl, dem Trägheitsmoment und der Kompressorbelastung, wodurch die Beschleunigung
und Verzögerung beeinflußt werden.
-
In Fig. 1 ist ein Gashebel 1 für den Motor mit Hilfe von Einrichtungen
1' mit der Bürste oder dem Schleifkontakt 2 eines Potentiometers 3 verbunden, um
von diesem eine Signalspannung abzuleiten, die die verlangte Turbinendrehzahl in
bezug auf die Stellung des Gashebels darstellt. Das Potentiometer ist an seinem
unteren Ende geerdet (Gashebel geschlossen) und wird an seinem oberen Ende 4 (Gashebel
offen) mit einer Signalwechselspannung f (T,) gespeist, die eine Funktion
der nachgebildeten Kompressoreingangstemperatur darstellt. Das verlangte Drehzahlsignal
(NZR) am Schleifkontakt 2 wird über die Leitung 5 der Eingangsseite eines Vergleichssystems
6 zugeführt, wo es mit einem Signal verglichen wird, das die tatsächliche Turbinendrehzahl
(ND darstellt, die vom N2-Servosystem 7 abgeleitet wird. Das Differenz-oder Fehlersignal
des Vergleichssystems 6 ist als d N2 bezeichnet, d. h. als die verlangte Drehzahländerung,
und wird über eine Leitung 8 der Eingangsklemme 9
eines Servosystems
10 zugeführt, das den tatsächlichen Kraftstoffdurchfluß des Motors (Wf) darstellt.
Die anderen Wechselspannungseingangssignale für das
Servosystem
10 bestehen aus einem Rückkopplungssignal (Efb) an der Klemme 11,
einem Signal (Wr$s) an der Klemme 12, das den stationären Kraftstoffdurchfluß
darstellt, und einem Ansprechsignal (Wf) an der Klemme 13. Das stationäre
Signal Wfs:. wird von einem weiteren Servosystem 14 abgeleitet, das mit dem
Servosystem 10 gekoppelt ist, so daß es als abhängiges oder Hilfsservosystem während
dynamischer Phasen des Kraftstoffdurchflusses arbeitet.
-
Das System 10 ist ein integrierendes Servosystem mit einem
Servoverstärker 15, der mit den Signalwechselspannungen an den Klemmen
9, 11, 12 und 13
gespeist wird und einen Motor 16, der auf die Ausgangsspannung
des Verstärkers anspricht, und einen rückgekoppelten Generator 17 sowie ein Potentiometer
18 antreibt, wobei das Potentiometer 18 über ein Übersetzungsgetriebe
19 mit dem Motor-Generator antriebsmäßig verbunden ist. Der Servoverstärker
15 ist ein Summierungsverstärker, der die Resultierende der verschiedenen Signalwechselspannungen
bestimmt, die das statische und dynamische Verhalten des Kraftstoffdurchflusses
darstellen. Für die Zwecke der Berechnung sind geeignete Eingangswiderstände bekannter
Bauart im Verstärkereingangskreis zur algebraischen Summierung einer Anzahl von
einzelnen Wechselspannungen veränderlicher Größe und Polarität angeordnet.
-
Der Motor 16 ist ein Zweiphasenmotor, dessen Steuerwicklung
20 vom Ausgang des Servoverstärkers erregt wird, während die andere Phasenwicklung
21 mit einer konstanten Bezugswechselspannung e1 gespeist wird, die eine Phasenverschiebung
von 90° gegenüber der Steuerspannung hat.
-
Der Motor 16 treibt einen zweiphasigen rückgekoppelten Generator
17 an, dessen Bezugsphasenwicklung 22 mit einer um 90° phasenverschobenen Bezugsspannung
e2 erregt wird, während die andere Phasenwicklung 23 eine Geschwindigkeitsrückkopplungsspannung
Efb für die Zwecke der Drehzahlsteuerung erzeugt. Die Spannung Efb, die in Größe
und Richtung gemäß der Drehzahl und Richtung des Generators schwanken kann, stellt
die Änderungsgeschwindigkeit des Kraftstoffdurchflusses dar und wird der Verstärkereingangsklemme
11 zugeführt. Der Motor dient auch dazu, ein oder mehrere Potentiometer und
Anzeigegeräte über ein Untersetzungsgetriebe 19 und geeignete mechanische Verbindungen,
die durch gestrichelte Linien 24 angedeutet sind, anzutreiben. Im vorliegenden
Fall wird vom Motor 16 ein Potentiometer 18 und ein Anzeigegerät 25
angetrieben, das den Kräftstoffdurchfluß anzeigt.
-
Eine Bewegung des Servomotors 16 in der einen oder anderen Richtung
bewirkt, daß der Schleifkontakt 18' sich in eine entsprechende Winkelstellung auf
dem Potentiometerkörper bewegt, um eine Spannung, die von der Stellung des Schleifkontaktes
abhängt, abzuleiten, d. h. auszuwählen oder abzugreifen.
-
Die einzelnen Potentiometer der verschiedenen Servosysteme sind so
geformt oder haben einen solchen Umriß, daß der Wert der abgeleiteten Spannung am
Schleifkontakt die gewünschte Beziehung zu der Winkelbewegung des Kontaktes hat,
und zwar je nach der speziellen Funktion des Potentiometers. Die Potentiometer werden
an den Enden mit einer Spannung gespeist, die von der Aufgabe des betreffenden Potentiometers
hinsichtlich Größe und Polarität abhängt. Der Umriß der Funktionspotentiometer stellt
die Ableitung der betreffenden Funktion dar; da dies mathematische Beziehungen betrifft,
sind die Potentiometer zur Vereinfachung der Darstellung alle gleichmäßig dargestellt.
Im besonderen ist der Umriß oder die Breitenänderung und daher die Widerstandsverteilung
eines Potentiometers proportional der Ableitung der Funktion der nachgebildeten
Eigenschaft mit Bezug auf die Variable, die durch die Einstellung des Potentiometers
dargestellt wird. Es kann z. B. eine lineare Funktion angenommen werden, wie in
dem Fall, in dem die abgeleitete Spannung direkt proportional dem Abstand des Potentiometerkontaktes
von der Nullstellung sein soll. Die Neigung der Funktionskurve entspricht dann dem
konstanten Verhältnis der abgeleiteten Spannung zu der Zunahme der unabhängigen
Variablen, die durch den Abstand des Schleifkontaktes von der Nullstellung gegeben
ist. Die Ableitung dieser Beziehung ist die gleiche für alle Kontakteinstellungen,
so daß die Breite des Potentiomet-.rkörpers in diesem Fall gleichförmig ist und
der Körper rechteckig erscheint. Die Breite des Potentiometerkörpers bei einer gegebenen
Stellung des Schleifkontaktes wird daher durch den linearen oder nichtlinearen Charakter
der Funktion bestimmt.
-
Für die Beziehung zwischen dem Hauptservosystem 10 und dem Hilfsservosystem
14 zur Nachbildung der stationären und dynamischen Verhältnisse beim Kraftstoffdurchfluß
des Motors sind diese Servosysteme im wesentlichen so gekoppelt, daß sie einander
speisen, wobei beide Servosysteme im stationären Zustand im Gleichgewicht sind und
so eingestellt sind, daß sie den errechneten Kraftstoffdurchfluß Wf darstellen.
Beim dynamischen Verhalten jedoch erhält das Servosystem 10, das verhältnismäßig
schnell anspricht, zuerst von dem System 6 ein 4 N,-Signal entsprechend der neuen
Einstellung des Gashebels und bewegt sich sofort abweichend von dem System
14, das eine langsamere Ansprechcharakteristik hat. Wenn die neue Einstellung
des Gashebels nicht sofort geändert wird, wird das Hilfssystem 14 von dem
Hauptsystem 10 wieder ins Gleichgewicht gebracht, so daß ein neuer stationärer
Zustand der Kraftstoffzufuhr gegeben ist. Die Zeitverzögerung des Hilfssystems gegenüber
dem Hauptsystem wird so eingestellt, daß sie der charakteristischen Trägheitsverzögerung
der Turbinendrehzahl gegenüber Änderungen der Brennstoffzufuhr bei dem betreffenden
Motor entspricht. Bei einer wirklichkeitsgetreuen Nachbildung ist das Hilfssystem
(das tatsächlich den Faktor NzlVÖz berechnet) besonders geeignet, weitere Systeme
zu steuern, die die tatsächliche Turbinendrehzahl (N2), das Motordruckverhältnis
(P7/P,) und die Turbinenauslaßtemperatur (TOT) darstellen. Das TOT-System
wird ferner durch dynamische Signale gesteuert, die gemeinsam von dem Haupt- und
Hilfssystem erzeugt werden, so daß eine charakteristische Zunahme der Temperatur
TOT während der Beschleunigung nachgeahmt wird, die z. B. bei einem schnellen
Öffnen des Gashebels auftritt.
-
Das Hilfsservosystem 14 (Fig. 1) enthält einen Summierungsverstärker
26, der mit einer Anzahl von Eingangswechselspannungen gespeist wird und der seinerseits
den Servomotor M in der beschriebenen Weise erregt. Die Motor-Generator-Anordnung
betätigt über das Getriebe und geeignete mechanische Verbindungen 27 die Schleifkontakte
einer Anzahl von Funktionspotentiometern 28, 29, 30, 31 und 32.
Zu
den Eingangssignalen für den Hilfsservoverstärker 26 gehören Geschwindigkeitsrückkopplungssignale
an den Klemmen 33 und 34 zur Geschwindigkeitsregelung von dem Rückkopplungsgenerator
G, ein Signal potentiometer 18, das normalerweise über die Leitung
an der Klemme 35 von dem Wf-Ansprech-36b, das N2-Potentiometer 63, die Leitung
36e, den Relaisschalter 94 »Flamme aus« und die Leitung 36d zugeführt
wird; ferner ein Signal Nu. an der Klemme 37, das über die Leitung 38 zugeführt
wird, um einen Zustand darzustellen, bei dem die Luftschraube durch den Fahrwind
angetrieben wird; ferner ein »Anlaß«-Signal an der Klemme 39, das über die Leitung
40
und einen Anlaßschalter 41 von einem Servopotentiometer 29 zugeführt
wird, und schließlich ein Ansprechsignal an der Klemme 42, das über eine Leitung
43 von
dem Servopotentiometer 28 kommt. Dieses Ansprechsignal wird auch über eine Leitung
44
der Eingangsklemme 12 des Wf-Servosystems zugeführt,, da es auch den stationären
Kraftstoffdurchfluß Wf" darstellt; die Ansprechspannung Wf des Hauptsystems erregt
normalerweise das Hilfssystem an der Klemme 35. Wie ersichtlich, sind das Haupt-und
das Hilfssystem gegenseitig gekoppelt, um den Kraftstoffdurchfluß über die betreffenden
Ansprechspannungen zu berechnen.
-
Die Berechnung des stationären Kraftstoffdurchflusses findet in erster
Linie im Hilfsservosystem 14
nach der Formel für den Kraftstoffdurchfluß statt.
Das Servopotentiometer 28 wird an seiner oberen Klemme mit einem Signal gespeist,
das die Größe darstellt, so daß die abgeleitete Spannung am
Schleifkontakt 28' (die gegenüber
versetzt ist) die Größe Wfss nach der Gleichung 1I darstellt. Diese Rechnung steuert
prinzipiell das Hauptservosystem, wenn z. B. dieses Servosystem während im wesentlichen
stationärer Zustände von dem Hilfsservosystem in Übereinstimmung mit Änderungen
in den adiabatischen usw. Faktoren eingestellt wird.
-
Wenn das schnell ansprechende Hauptsystem in Übereinstimmung mit einer
gewünschten Änderung der Drehzahl betätigt wird, erregt das Ansprechsignal über
die Leitung 36b usw., das sofort auf die Servobetätigung anspricht, das Hilfssystem,
so daß es dieses allmählich auf einen neuen stationären Zustand einstellt. Wenn
das Hilfssystem anspricht, nimmt seine Ansprechspannung auf der Leitung
44 zu oder ab, je nachdem, wie der Fall liegt, bis die Ansprechspannung Wf
des Hauptsystems im Gleichgewicht ist. In diesem Augenblick befinden sich beide
Servosysteme wieder im Gleichgewicht und stellen einen neuen stationären Zustand
des Kraftstoffdurchflusses dar, wenn nicht die Gashebeleinstellung in der Zwischenzeit
geändert worden ist.
-
Die Signale
und die Funktionen der obenerwähnten Druckverhältnisse
und adiabatischen Temperaturverhältnisse darstellen, werden in bekannter Weise erzeugt.
-
Das dynamische Kraftstoffsignal, das der gewünschten Beschleunigung
(Wfa) oder Verzögerung (Wfd) entspricht, wird der Eingangsklemme 9 des Hauptsystems
vom d N2-System 6 zugeführt. Dieses System, das dazu dient, die Eigenschaften des
Motorkraftstoffreglers nachzubilden, enthält einen Servoverstärker 45, dem
an einer Klemme 46 das Signal N2R und an einer Klemme 47 ein Signal
N2 über eine Leitung 48 von dem Potentiometer 49 des N2-Servosystems 7 zugeführt
wird. Das N2-Servosystem wird seinerseits mit einem Signal gespeist, das vom Hilfsservopotentiometer
32 über einen Schleifkontakt 32', eine Leitung 50 und eine Eingangsklemme 51 des
N2-Servoverstärkers 52 zugeführt wird. Dieses N2-Eingangssignal, das die berechnete
Turbinendrehzahl nach der Gleichung III darstellt, wird gemeinsam von dem Signal
des Potentiometers 32 und der Stellung des Hilfsservosystems abgeleitet, die der
Größe
entspricht. Die an dem N,-Potentiometer 49 abgeleitete Spannung, die in dem d N2-System
benutzt wird, enthält auch das N2-Ansprechsignal, das über eine Leitung 53 dem Verstärkereingang
54 zugeführt wird. Der stationäre Zustand N2 (vom Hilfsservosystem abgeleitet)
wird normalerweise als Funktion der Gashebeleinstellung und des Wertes T2 bestimmt,
d. h. entsprechend 4 N2, da eine neue Stellung des Wfss-Servosystems hauptsächlich
von dem d N2-Signal abhängt.
-
Beim d N2-System 6 ergibt die Differenz zwischen den Signalen N.R
und N2, sofern überhaupt eine solche vorhanden ist, ein Fehlersignal am
J N,-Verstärker 45, das den Servomotor M erregt und eine Verstellung
des Schleifkontaktes 55' des d N2-Potentiometers 55 hervorruft. Dieses Potentiometer
ist in der Mitte geerdet und wird an seinen oberen und unteren Enden mit Signalen
entgegengesetzter Phase gespeist, die den für eine Beschleunigung verfügbaren Kraftstoff
bzw. für eine Verzögerung verfügbaren Kraftstoff darstellen, so daß am Schleifkontakt
55' ein dynamisches Signal entsteht, das den Anteil des vorgesehenen Beschleunigungsbrennstoffes
(Wfa) oder Verzögerungsbrennstoffes (Wfa) darstellt, der unter den herrschenden
Betriebsbedingungen verfügbar ist.
-
Das Signal des für die Beschleunigung verfügbaren Kraftstoffes wird
am Hilfsservopotentiometer 31 erzeugt (gemäß dem erregenden Signal
und der kontakt 31' und eine Leitung 56 dem Potentiometer 55
-Servostellung) und wird über den Schleifzugeführt. DasPotentiometer31 istdaherentsprechend
dem gewünschten vorgesehenen Verhältnis zwischen dem für die Beschleunigung verfügbaren
Kraftstoff und der augenblicklichen stationären korrigierten Drehzahl bemessen.
Das Signal für Verzögerungskraftstoff kann entsprechend der Differenz zwischen einem
konstanten Signal Ei, das einer Klemme 61 eines Summierungsverstärkers
49 zugeführt wird, und dem Ansprechsignal Wf des Hauptsystems erzeugt werden,
das über Leitungen 36 und 36a der Verstärkereingangsklemme 58 zugeführt wird. Die
konstante Spannung Ei am Eingang 61 stellt den Leerlaufkraftstoff dar, so
daß das Ausgangssignal des Verstärkers den Wert (Wf-Wi) darstellt, d. h. den bei
einer Verzögerung verfügbaren Kraftstoffdurchfluß, der über den Leerlaufdurchfluß
hinausgeht, unterhalb dessen die Gashebelsteuerung unwirksam ist, außer, wenn der
Motor abgestellt wird. Dieses Signal wird über eine Leitung 60 dem d N2-Potentiometer
55
zugeführt.
-
Es ist daher ersichtlich, daß eine neue Einstellung des Gashebels
z. B. in Richtung der Öffnung des Gashebels das positive Signal N2R am d N2-Verstärker
erhöht, so daß vorübergehend das Signal N2 zu stark ausgeglichen wird und das d
N,-Servosystem den Schleifkontakt 55' nach oben so weit bewegt, wie es der Größe
des Fehlersignals entspricht. Wenn andererseits die Einstellung des Gashebels in
Richtung der Schließung geändert wird, wird das Signal N2R so vermindert, daß das
negative Signal N2 vorübergehend
überwiegt; der Schleifkontakt 55'
wird nach unten bewegt, um den Verzögerungskraftstoff darzustellen. Das dynamische
Signal, das auf diese Weise erzeugt wird, bewirkt ein sofortiges Ansprechen des
Hauptservosystems 10 in einer Richtung, die je nach Lage eine Zunahme oder
Abnahme des Kraftstoffdurchflusses anzeigt. Dieses Servosystem stellt dann seinerseits
über die Ansprechspannung Wf eine Verbindung mit dem Hilfsservosystem
14 her, das nach der charakteristischen Zeitverzögerung wieder mit dem Hauptservosystem
durch das Ansprechsignal Wf88 ins Gleichgewicht kommt. Das Hilfsservosystem folgt
dem Hauptservosystem mit einer Geschwindigkeit, die proportional dem d N,-Signal
ist, und bewirkt durch sein Potentiometer 32 wiederum eine neue Einstellung des
N,-Servosystems, so daß der Drehzahlanzeiger 62 nun die neue stationäre Drehzahl
der Turbine angibt. Das resultierende N2-Ansprechsignal der Leitung 48 wird entweder
größer oder kleiner, bis das Signal N2R ausgeglichen ist, wodurch das
d N2-Servosystem wieder in die stationäre Mittellage zurückgeführt wird.
In der Praxis kann das d N,-Servosystem zur Stabilisierung ein Ansprechsignal erfordern;
wenn dies der Fall ist, kann ein Ansprechpotentiometer (Fig. 2) hinzugefügt werden.
-
Der stationäre und der dynamische Kraftstoff= durchfluß sind in ihren
Eigenschaften graphisch in Fig. 4 dargestellt. Die Kurve a zeigt den stetigen Kraftstoffdurchfluß,
wobei veränderliche Höhe, Flugbedingungen und Turbinendrehzahl berücksichtigt sind.
Dies ist eine sogenannte »normalisierte« Darstellung, die die Hauptmotoreigenschaften
unter veränderlichen Bedingungen an Stelle einer Kurvenschar darstellt. Die Koordinaten
dieser graphischen Darstellung sind die Parameter und Der maximal verfügbare Beschleunigungskraftstoff
ist durch die strichpunktierte Linie b angedeutet, so daß die Fläche zwischen den
Kurven a und b die maximale Zunahme des bei Beschleunigung erforderlichen
Kraftstoffes darstellt. Das Verhältnis des Kraftstoffes, der für die Beschleunigung
verfügbar ist und der tatsächlich benutzt wird, hängt von der Größe des Drehzahlfehler-,
d. h. des d N2-Signals ab.
-
Angenommen, es werde eine volle Beschleunigungvon der Leerlaufdrehzahl
aus verlangt, indem der Gashebel nach vorn bewegt wird, dann folgt der Beschleunigungskraftstoffdurchfluß,
der durch die Arbeitsweise des Wf-Hauptservosystems dargestellt wird, der Kurve
c. Dabei wird von der Kurve a ausgegangen und der Kurve b gefolgt, bis ein
Punkt d erreicht wird, der in der Nähe der verlangten Drehzahl liegt. In
diesem Punkt wird das d N2-Signal gleich Null, um das »Absperren« des Motorbeschleunigungskraftstoffes
durch den Kraftstoffregler nachzuahmen; das Wf-Servosystem kehrt in die Gleichgewichtslage
zurück, wenn sich das stationäre Hilfsservosystem am Punkt e der Kurve a befindet.
Wenn eine teilweise Öffnung des Gashebels von dem Leerlauf aus nachgeahmt wird,
dann arbeitet das Wf-Servosystem wie vorher in Übereinstimmung mit der Kurve
b bis z. B. zum Punkt f,
an dem die Absperrung stattfindet, worauf
der stationäre Zustand am Punkt g der Kurve a erreicht wird. Wenn der Gashebel in
Richtung auf eine Verzögerung von einer Stellung aus bewegt wird, die z. B. durch
den stationären Zustand am Punkt e oder g dargestellt wird, dann wird der Verzögerungskraftstoff,
d. h. der Kraftstoffbetrag, der von dem Kraftstoffdurchfluß des stationären Zustandes
abgezogen wird, durch die Flächen unterhalb der Kurve a dargestellt, und die Arbeitsweise
des Wf-Servosystems entspricht der Verzögerungskraftstoffkurve e' oder g'.
-
Das Motordruckverhältnis P7/P2, d. h. das Verhältnis des Turbinenauslaßdruckes
zum Kompressoreinlaßdruck, ist eine Funktion der korrigierten Drehzahl. Dieses Verhältnis
wird beim wirklichen Flugzeug durch ein Instrument angezeigt und wird von der Flugzeugbesatzung
als genaue und positive Anzeige des Schubes benutzt, so daß eine Nachbildung der
Mittel zur Darstellung des Motordruckverhältnisses daher auch für die Schulung wünschenswert
ist. Der korrigierte Schub FNIB wird als Funktion des Motordruckverhältnisses und
der Luftgeschwindigkeit berechnet, um den gewünschten Genauigkeitsgrad über den
vollen Bereich der Luftgeschwindigkeit zu erhalten. Das Rechensystem für das Motordruckverhältnis
enthält ein Servosystem 65 mit einem Servoverstärker 66, der ein Eingangssignal
an der Klemme 67 von dem Schleifkontakt 30' des Hilfssystempotentiometers 30 erhält.
Dieses Signal stellt das Motordruckverhältnis dar. Das Potentiometer 30 ist in seinem
Anfangsbereich bei 30" geerdet, wobei dieser Bereich die Drehzahlen beim Anlassen
und bei der Bewegung der Luftschraube durch den Fahrwind darstellt, bei dem das
Motordruckverhältnis gleich Eins ist. Das Servosystem 65 enthält ein Ansprechpotentiometer
68, um an dem Schleifkontakt 68' ein Ansprechsignal für die Eingangsklemme 69 des
Servoverstärkers abzuleiten. Ein Anzeigegerät 64 wird von dem Servomotor
angetrieben, um das Motordruckverhältnis anzuzeigen. Das Servopotentiometer 70 wird
von einer Signalspannung TZ erregt, um an einem Schleifkontakt 70' ein Signal abzuleiten,
das die Turbinenauslaßtemperatur Tss im stationären Zustand darstellt; ein Potentiometer
71 wird von einer Signalspannung f (ITT) erregt, um am Schleifkontakt 71'
ein Signal abzugreifen, das den korrigierten Schub FNlb, darstellt. Das Schubsignal
wird beim normalen Betriebszustand der Turbine über einen Schalter 72 eines Relais
73 »Flamme aus« dem »Flug«-Rechner 74 zugeführt. Der Flugrechner, der dazu benutzt
wird, um Flugbedingungen, z. B. Luftgeschwindigkeit, Flugzeughöhe usw., zu berechnen,
kann irgendein geeignetes elektrisches Flugrechnungssystem enthalten. Bei normalem
Betrieb, d. h. wenn die Flamme des Motors brennt, wird der Schalter 72 des Relais
»Flamme aus« betätigt, so daß der Schubkreis am Kontakt 75 geschlossen ist. Wenn
das Relais »Flamme aus« abgeschaltet wird, um den Zustand »keine Flamme« anzuzeigen,
berührt der Schalter den Kontakt 76, so daß ein negatives Luftwiderstandssignal
1/2o Y2 dem Eingang des Flugrechners zugeführt wird.
-
Die Grundgleichung für die Turbinenauslaßtemperatur im stationären
Zustand kann folgendermaßen geschrieben werden T. = T2 f (P7/P2) (IV)
Die Nachbildung des TOT-Zustandes während vorübergehender Störungen beruht auf der
Annahme, daß Strahlturbinen in dem Bereich der Kraftstoff-Luft-Mischung arbeiten,
bei dem die Temperatur im allgemeinen proportional dem Verhältnis zwischen Kraftstoff
und Luft ist. Dieses Verhältnis wächst, wenn Beschleunigungskraftstoff hinzugeführt
wird (da die Kompressorgeschwindigkeit sich nicht sofort ändert), so daß die vorübergehende
Wirkung von T7 während eines instabilen Zustandes durch die Annahme
wiedergegeben
werden kann, daß die Zunahme von T7 von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis ahhängt oder
ihm proportional ist. Das vorübergehende oder dynamische Temperatursignal kann daher
als Differenz zwischen Wf und Wf"s, d. h. als Beschleunigungskraftstoffdurchfluß
Wfa dargestellt werden. Da dieses Signal den überschüssigen Kraftstoff' darstellt,
der über den der stationären Temperatur T7 hinausgeht, ist ersichtlich, daß die
Störung T7 tatsächlich eine Funktion des überschüssigen Kraftstoffes und der Zeit
ist, wobei der letzte Faktor von derjenigen Zeit abhängt, während der der zusätzliche
Kraftstoff als Funktion von N2 verfügbar bleibt. Bei niedrigen Drehzahlen hat sowohl
Wfa als auch N2 das Bestreben, die Spitzentemperaturen zu erhöhen, da N2 den stationären
Punkt langsamer erreicht und die Luftzufuhr nur wenig zunimmt, wenn die Kompressordrehzahl
steigt. Die Gesamtgleichung für T7 für stationäre und dynamische Verhältnisse kann
daher folgendermaßen geschrieben werden: T7 = [KI Tsf (P7/Pa)1 + [Kz(Wf
- Wfss)1 (V) wobei K1 und K2 Konstanten sind, die von der Motorkonstruktion
abhängen.
-
Das Potentiometer70 des P,/P2-Servosystems erzeugt ein Signal, das
den Wert Tss darstellt. Dieses Signal wird über eine Leitung 77 einem T,-Rechensystem
78 zugeführt, das sowohl die stationäre als auch die dynamische Turbinenauslaßtemperatur
an dem Anzeigegerät 79 anzeigt. Das System 78 enthält einen Servoverstärker 80,
dessen Ausgangsspannung einen Motor erregt, der seinerseits das Anzeigegerät 79
und einen Schleifkontakt 81' eines Ansprechpotentiometers 81 antreibt.
-
Die Eingangssignale für den Verstärker setzen sich aus dem stationären
Signal Tss an der Klemme 82, dem Ansprechsignal an der Klemme 83, einem dynamischen
Beschleunigungssignal an einer Klemme 84 und einem Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
an einer Klemme 85 zusammen. Die Temperatur Tss des stationären Zustandes wird durch
die Beziehung von T7lTZ und P7/P2 bestimmt. Das dynamische Signal für das T,-System
bestimmt sich aus der Differenz zwischen den Ansprechsignalen des Haupt- und des
Hilfssystems, d. h. aus der Differenz zwischen Wf und Wfss. Die Signale, die diese
Werte darstellen, werden durch Leitungen 86 und 87 vom Hauptpotentiometer 18 bzw.
einem Hilfspotentiometer 28 einem Vergleichsverstärker 88 zugeführt, der angepaßte
Eingangswiderstände hat und dessen Ausgang ein Signal entnommen wird, das die Differenz
oder das dynamische Temperatursignal TIyn darstellt. Dieses Signal wird normalerweise
über eine Leitung 89, einen Schalter 100 des Relais »Flamme aus« und eine
Leitung 89a, ferner über einen Schalter 90 einer Nockenscheibe 4 N2 und eine Leitung
89b der Eingangsklemme 84 des TI-Systems zugeführt. Der Nockenschalter 90
wird durch eine Nockenscheibe 91 gesteuert, die über eine Verbindung 6' von dem
4 N2-Servosystem 6 angetrieben wird, so daß der Schalter90 am Kontakt 92 geerdet
ist, um die Stellung »kein Signal« anzuzeigen, wenn die Nockenscheibe eine solche
Stellung hat, daß sie den Verzögerungszustand anzeigt. Der Kontakt 93 wird geschlossen,
um den TI-Verstärker mit dem Vergleichsverstärker 88 zu verbinden, wenn das d N,-Verstärkersystem
sich in der Beschleunigungsstellung befindet. Das TI-Anzeigegerät 79 zeigt daher
einen plötzlichen Anstieg der Temperatur des Gasabführungsrohres an, um den vorübergehenden
Zustand nachzuahmen, der auf eine Öffnung des Gashebels folgt und der sich einstellt,
bevor eine neue stationäre Drehzahl erreicht wird; er zeigt jedoch nicht in falscher
Weise einen plötzlichen Abfall von T7 bei einer Einstellung des Gashebels im Verzögerungssinne.
Nach einer vorübergehenden Zunahme von T7 folgt die Abnahme auf den stationären
Zustand entsprechend der Erreichung des Gleichgewichtes von Haupt- und Mlfsservosystem.
Die Abnahme von T7 infolge einer verzögernden Bewegung des Gashebels kann im allgemeinen
dadurch nachgeahmt werden, daß sie infolge der thermischen Verzögerung der Turbine
der Abnahme der Turbinendrehzahl entspricht, die von dem Hilfsservosystem dargestellt
wird.
-
Eine abweichende Anordnung für. die Gashebelsteuerung und das 4 N,-System
ist in Fig. 2 dargestellt, bei der ein zusätzliches Gashebelpotentiometer 145 vorgesehen
ist, dem an seiner oberen Klemme eine Signalspannung
zugeführt wird. Die abgeleitete Spannung am Schleifkontakt 145' wird über eine Leitung
146 einem Summierungsverstärker 147 zugeführt, dessen Ausgangssignal
den Kraftstoffdurchfluß bei Verzögerung darstellt. Der Verstärker 147 wird ferner
mit einer Signalspannung gespeist, die den Wert
darstellt und in passender Weise vom Ansprechpotentiometer28 des Hilfsservosystems(Fig.1)
abgenommen werden kann. Das Verzögerungssignal des Kraftstoffes wird über eine Leitung
148 dem unteren Ende eines d N2-Potentiometers 55 zugeführt. Das d N2-Servosystem
wird ebenfalls praktisch in der gleichen Weise wie in Fig. 1 betrieben, mit dem
Unterschied, daß ein Ansprechpotentiometer 149 vorgesehen ist, das an einem
Schleifkontakt 149'ein 4 NZ-Ansprechsignal liefert und über die Leitung 150 dem
Servoverstärker 45 zuführt, um die Stabilität des Servosystems sicherzustellen.
Dieses Verfahren zur Erzeugung des Verzögerungssignals ergibt eine wirklichkeitsgetreuere
Nachbildung der Verzögerung im ganzen Bereich des Kraftstoffdurchflusses.
-
Nachfolgend ist der Ablauf der Vorgänge aufgezählt, wie sie bei einer
Störung des stationären Bestriebszustandes durch eine Bewegung des Gashebels nacheinander
auftreten: 1. Das »verlangte« Gashebelsignal, das vom »Regler« (AN,-System) aufgenommen
wird, wird geändert und erzeugt infolgedessen ein Fehlersignal AN.;
2.
das Kraftstoffdurchflußservosystem Wf spricht sofort als Funktion eines vorgeschriebenen
Verlaufes »Beschleunigungskraftstoffdurchfluß« in Abhängigkeit von
an; 3. die Temperatur des Gasabführungsrohres (T,-Servosystem) _ beginnt anzusteigen
infolge des dynamischen Signals Tly,L, das sich aus dem erhöhten Kraftstoffdurchfluß
ergibt, da praktisch keine sofortige Änderung der Turbinendrehzahl oder des Turbinenluftdurchflusses
(Kompressordrehzahl) stattfindet; 4. die Turbinendrehzahl (N,-Servosystem) nimmt
mit einer Geschwindigkeit zu, die proportional der Differenz zwischen dem gesamten
Kraftstoff= durchfluß Wf und dem Durchfluß Wf"s für stationären Zustand ist; 5.
das Motordruckverhältnis (PI/P2-Servosystem) nimmt als Funktion der Turbinendrehzahl
zu;
6. der Schub nimmt als Funktion von P7lPZ zu, und 7.
die Differenz zwischen Wf und Wf"8 nimmt auf Null ab, und ein neuer stationärer
Zustand stellt sich ein, da sich die Turbinendrehzahl dem geforderten Wert, der
den gegebenen Bedingungen von TZ und der Gashebelstellung entspricht, nähert.
-
In Fig. 3 ist ein Servosystem dargestellt, das in der Lage ist, Signalspannungen
zu erzeugen, denen bestimmte Signale des Schaltsystems nach Fig. 1 und 2 entsprechen.
Das grundlegende bekannte System, das für diesen Zweck benutzt wird, kann die Faktorenhöhe
(h), wahre Luftgeschwindigkeit (VT), Machzahl(M) und Außenlufttemperatur
(OAT) enthalten.
-
Das M2-Servosystem (Fig. 3) kann einen Servoverstärker enthalten,
der von einem M2-Funktionspotentiometer des M-Servosystems gespeist wird.
-
Die von dem M2-System erzeugten Spannungen stellen die Drehzahl der
Luftschraube im Fahrwind Nw, eine Funktion der Luftgeschwindigkeit f(VT), einen
Luftwiderstandsfaktor 1/2 p V2, die Kompressoreinlaßtemperatur T2 und eine
Funktion von T2, nämlich f (T2), dar. Außerdem steuert das System den Betrieb des
Thyratrons »Neuzündung«, das seinerseits in der Lage ist, die Erregung des Relais
73 »Flamme aus« zu steuern.
-
Das h-Servosystem 95 enthält einen Servoverstärker 96 zur Erregung
des Servomotors M, der seinerseits die Servopotentiometer 97, 98 und 99 betätigt.
Das Potentiometer 97 wird an seiner unteren Klemme mit einem konstanten Wechselspannungssignal
-E gespeist und ist an seiner oberen Klemme über einen passenden Widerstand geerdet,
so daß die am Schleifkontakt 9T abgenommene Spannung eine Funktion der Luftdichte
O darstellt. Dieses Signal wird über eine Leitung 101 einem Potentiometer
102 des VT-Servosystems 103 zugeführt. Die Signalspannung am Schleifkontakt
102' stellt den Luftwiderstandsfaktor 1/2 o VZ dar. Dieses Signal kann über eine
Leitung 102" dem Flugrechner (Fig. 1) zugeführt werden.
-
Die Drehzahl (NW) der Luftschraube im Fahrwind kann durch die Höhe
und die Machzahl wie folgt ausgedrückt werden: NW = K - K, f (M2)
' f (h) (V1)
wobei K ein Vorspannfaktor ist, der aus Bequemlichkeitsgründen
eingeführt wird, um den Wert Nw dem Bereich der Drehzahl der Luftschraube im Fahrwind
anzupassen, der einen unteren Grenzwert von 48 km pro Stunde aufweist.
-
Um das Nw-Signal abzuleiten, wird das h-Servopotentiometer 98 an seinem
unteren Ende mit einer Spannung gespeist, die vom Potentiometer 105 des M2-Servosystems
106 herkommt. Das Potentiometer 105
wird an seiner unteren Klemme mit
einer konstanten Signalspannung E gespeist und ist an seiner oberen Klemme geerdet,
so daß das abgeleitete Signal am Schleifkontakt 105' eine umgekehrte Funktion
von M2 darstellt. Das h-Potentiometer 98, das mit diesem Signal gespeist wird, erzeugt
ein Signal am Schleifkontakt 98', das einem Summierungsverstärker 100 zugeführt
wird. Diesem Verstärker wird außerdem eine konstante Spannung -E zugeleitet, die
den Vorspannungsfaktor K der Gleichung VI darstellt. Die resultierende Spannung
Nw wird über eine Leitung 107 und über einen VT-Nockenschalter 108 einer Leitung
109 zugeführt, um das Hilfsservosystem
(Fig. 1) zu speisen. Der Schalter 108 wird von der VT-Nockenscheibe
110 betätigt, so daß bei einem Überschreiten der nachgebildeten Luftgeschwindigkeit
von 30 Meilen pro Stunde (48 km pro Stunde) ein Schalter am Kontakt 111 geschlossen
wird, um das Nw-Signal dem Hilfsservosystem zuzuführen. Wenn die Luftgeschwindigkeit
kleiner ist als 48 km pro Stunde, wird die Leitung 109 am Kontakt 112 geerdet. Das
Drehzahlsignal der Luftschraube im Fahrwind wird also nur erzeugt, wenn die Luftgeschwindigkeit
einen vorbestimmten Mindestwert erreicht.
-
Das f (VT)-Signal wird durch eine kombinierte Tätigkeit der Servosysteme
h, M2 und VT abgeleitet. Die Spannung am Schleifkontakt des h-Potentiometers
97 wird über eine Leitung 113 dem M2-Potentiometer 114 zugeführt,
von dem ein Signal am Schleifkontakt 114' über eine Leitung 115 dem
VT-Funktionspotentiometer 116 zugeführt wird, von wo ein abgeleitetes Signal
am Schleifkontakt 116', das f(VT) darstellt, über eine Leitung 117 dem P7/P2-Potentiometer
71 (Fig. 1) zugeleitet wird.
-
Die Signale, die T2 und f (T2) darstellen, werden durch gemeinsames
Arbeiten der M2- und OAT-Systeme erzeugt. Die Ausgangsspannung des OAT-Verstärkers
118 wird über Leitungen 119 und 120 dem TZ-Verstärker 121 bzw. dem M2-Potentiometer
122 zugeleitet. Das Potentiometer 122 erzeugt am Schleifkontakt 122' ein Signal,
das eine kombinierte Funktion von OAT und M2 darstellt, die über eine Leitung 123
zum T.-Verstärker 121 zurückgeführt wird. Das Verstärkerausgangssignal, das TZ entspricht,
betätigt den Servomotor und die Potentiometer 124 und 125. Das Funktionspotentiometer
124 wird an seinem oberen Ende mit einer konstanten Signalspannung gespeist, so
daß am Schleifkontakt 124' ein Signal auf einer Leitung 126 entsteht, das f (TZ)
darstellt und das das Gashebelpotentiometer 3 (Fig. 1) speist. Das lineare Potentiometer
125, das mit einer konstanten Spannung gespeist wird, erzeugt am Schleifkontakt
125' ein Signal TZ, das über eine Leitung 127 dem P.,/P2-Potentiometer 70 (Fig.
1) und über eine Leitung 128 dem Thyratron »Neuzünden« zugeführt wird.
-
Das Relais 73 »Flamme aus«, das den Zustand des Motors darstellt,
bei dem entweder die Flamme brennt oder keine Flamme vorhanden ist, wird durch eine
Anzahl von Schaltern erregt oder abgeschaltet, die in Übereinstimmung mit verschiedenen
Zuständen betätigt werden, die das Vorhandensein der Flamme und das Neuzünden nachahmen.
Zu diesem Zweck wird der Relaiswicklung an der einen Klemme eine Spannung E über
einen normalerweise geschlossenen Schalter 135 »Flamme aus« des Fluglehrers zugeführt,
während das andere Ende über verschiedene Kombinationen der erwähnten Schalter geerdet
werden kann. Die Nachbildung der Flamme beim Anlassen wird z. B. dadurch bewerkstelligt,
daß der Flugschüler den geerdeten »Zündungs«-Schalter 130 in die Stellung »Zündung«
bringt und dadurch den Erdungskreis für das Relais über die normalerweise geschlossenen
Schalter 131 »Neuzünden« und 132 »Kraftstoff« schließt. Der Schalter 129 für das
Signal
wird geschlossen, sobald das Hilfsservosystem »angelassen« wird, so daß die Drehzahl,
sei es durch den Anlasser des Motors oder durch den Fahrwind, den Wert Null übersteigt.
Dieser Schalter wird durch eine Nockenscheibe 139' gesteuert, die von dem Hilfsservosystem
so eingestellt wird, daß das Flammenrelais abgeschaltet wird, wenn die Drehzahl
Null ist; dies stellt ein Fehlen des Kraftstoffes infolge des -Stillstandes der
Kraftstoffpumpen
dar. Der Schalter 131 »Neuzünden« wird gesteuert vom Thyratron 133 und vom
Kraftstoffschalter 132, der vom Fluglehrer eingestellt werden kann, um das Fehlen
des Kraftstoffes anzuzeigen. Das Relais 73 »Flamme aus« hat nun angesprochen und
schließt den Halteschalter 134, der eine Erdverbindung von dem Kraftstoffschalter
schließt, so daß der Zündschalter 130 geöffnet werden kann. Das Relais »Flamme aus«
kann vom Fluglehrer abgeschaltet werden, um eine Störung anzuzeigen, indem entweder
der Kraftstoffschalter 132 oder der Schalter 135 »Flamme aus« geöffnet wird.
-
Im praktischen Fall kann ein Erlöschen der Flamme bei großer Höhe
in Kombination mit bestimmten anderen Einflüssen eintreten, zu denen die Luftgeschwindigkeit
und die Kompressoreinlaßtemperatur gehören. Wenn die Flamme erlischt, dann ist es
üblich, ein Anlassen in der Luft oder ein »Neuzünden« dadurch zu erreichen, daß
die Turbine durch die vom Fahrwind angetriebene Luftschraube angetrieben und der
Zündschalter geschlossen wird. Es gibt jedoch bestimmte Flugzustände, die es bei
ihrem Zusammentreffen sehr schwierig oder unmöglich machen, den Motor neu zu zünden,
z. B. wenn die Luftgeschwindigkeit im Verhältnis zur Höhe entweder zu hoch oder
zu niedrig ist und wenn die Luftdichte infolge zu großer Höhe zu klein ist. Die
Fig. 5 zeigt das Zusammenwirken von Höhe (Luftdichte) und Luftgeschwindigkeit, durch
die das Neuzünden und das Anlassen in der Luft beeinflußt werden.
-
Für die Nachbildung des Neuzündens wird das Thyratron 133 durch eine
Anzahl von Signalspannungen erregt, die in Richtung und Größe voneinander abweichen
und die Hauptfaktoren darstellen, die den Neuzündungsbereich bestimmen. Das Thyratron
erregt nach seiner Zündung ein Relais 136, um den Schalter 131 für die Neuzündung
zu öffnen, so daß eine Wiedererregung des Relais »Flamme aus« so lange unmöglich
ist, wie die ungünstigen Bedingungen herrschen. Zu den Eingangssignalen des Thyratrons
gehören ein Signal TZ der Kompressoreinlaßtemperatur, ein Höhensignal h, das über
die Leitung 137 von dem h-Potentiometer 99 und dem Schleifkontakt 99' abgenommen
wird, sowie ein Luftgeschwindigkeitssignal VT von entgegengesetzter Richtung,
das über die Leitung 138 und den Schleifkontakt 139' vom VT-Potentiometer 139 abgenommen
wird. Das Potentiometer 139 hat einen Umriß, der der graphischen Darstellung der
Fig. 5 entspricht, so daß das gewünschte VT-Signal entsprechend schwankt. Wenn die
Resultierende der Signale am Gitter des Thyratrons genügend positiv ist, zündet
das Thyratron und erregt das Relais 136, wodurch der Schalter 131 geöffnet und das
Relais 73 »Flamme aus« abgeschaltet wird. Wenn das resultierende Signal unterhalb
der Zündspannung liegt, wird das Relais 136 abgeschaltet, wobei sich der Schalter
131 in der normalen Stellung für »Neuzünden« befindet. Dieser Zustand tritt auch
ein, wenn der »Boden«-Zustand herrscht, d. h. wenn das h-Signal gleich Null ist,
so daß das Flammenrelais durch den »Zündungs«-Schalter erregt werden kann, um einen
Start vom Boden nachzuahmen. Das Thyratron kann nach Wunsch über den Zündschalter
während des Anlassens bis zum Knick vorgespannt werden. Die Arbeitsweise des Thyratrons
wird so gesteuert, daß sie der Kurve der Fig. 5 entspricht, in der für eine gegebene
Höhe ein ziemlich bestimmter Bereich der Luftgeschwindigkeit besteht, innerhalb
dessen ein Anlassen in der Luft einwandfrei möglich ist. Der Faktor TZ spielt nur
eine geringere Rolle, da das TZ-Signal, das die gleiche Richtung wie das VT-Signal
hat, nur den Bereich des VT-Signals etwas erweitert.
-
Die Aufgaben des Flammenrelais 73 fassen sich folgendermaßen zusammen:
Wenn das Relais normalerweise eingeschaltet ist, um ein Vorhandensein der Flamme
anzuzeigen, öffnet es einen Teil des Stromkreises zur Erregung des Hilfsservosystems
vom Hauptservopotentiometer (Fig. 1) und unterbricht den Rückkopplungskreis langsamer
Geschwindigkeit für das Hilfsservosystem. Außerdem werden ein Teil des Stromkreises
zur Erregung des T7 Servosystems durch das dynamische Signal Tayn sowie der Schubkreis
für den Flugrechner geschlossen. Wenn das Relais abgeschaltet wird, um den Zustand
»Flamme aus« zu kennzeichnen, schaltet es den normalen Stromkreis für das Hilfsservosystem
ab und schaltet (während des Fluges) das Signal Nw ein, das die Bewegung der Luftschraube
durch den Fahrwind darstellt, sowie auch den Rückkopplungskreis niedriger Geschwindigkeit
zur Steuerung der Turbinendrehzahl während des Anlassens usw.
-
Das Ansprechen der Turbinendrehzahl auf Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte
ist durch die Gleichung
gegeben, wobei I das Trägheitsmoment des Rotors, N die Drehzahl des Rotors,
K eine Konstante der Motorbeschleunigung, Wf der gesamte Kraftstoff durchfluß
in einem gegebenen Augenblick und Wfss der Kraftstoffdurchfluß ist, der erforderlich
ist, um eine stationäre Rotordrehzahl in dem gegebenen Augenblick aufrechtzuerhalten.
-
Die Faktoren I und K sind besonders bei niedrigen Drehzahlen
wichtig und müssen bei der Nachbildung des Drehzahlverhaltens des Motors in Betracht
gezogen werden. Zu diesem Zweck kann das Hilfsservosystem 14 (Fig. 1) mit
einer Rückkopplungsgröße beeinflußt werden, die verschiedenen Zuständen des Motors
entspricht. Ein normales Rückkopplungssignal Efb(l) wird von dem RückkopplungsgeneratorG
über eine Leitung 155 dem Verstärkereingang 33 bei allen Betriebsbedingungen
zugeführt. Dieses Rückkopplungssignal genügt an sich, um das Drehzahlverhalten bei
hohen Drehzahlen darzustellen, wenn der Motor arbeitet. Wenn jedoch z. B. beim Anlassen
oder beim Erlöschen der Flamme das Trägheitsmoment des Rotors eine Rolle spielt,
dann ändert sich das Drehzahlverhalten, und es muß ein zweites Rückkopplungssignal
EfbcZ> vom Generator über den Relaisschalter 156 »Flamme aus« und die Leitung 157
der Eingangsklemme 34 zugeführt werden. Dieser Rückkopplungskreis liegt parallel
mit dem ersten Rückkopplungskreis, um den Wert Efb(,) zu beeinflussen. Der zweite
Rückkopplungskreis wird nur dann eingeschaltet, wenn der Zustand »keine Flamme«
vorhanden ist, wie während des Anlassens und beim Erlöschen der Flamme im Flug,
wobei die Abnahme der Turbinendrehzahl durch Faktoren beeinflußt wird, zu denen
das Trägheitsmoment des Rotors, die Kompressorbelastung und andere gehören.
-
Ein anderes System zur Nachbildung des Drehzahlverhaltens ist in Fig.
6 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird das normale Rückkopplungssignal Efbt,>
wie üblich vom Generator G dem Eingang des
Verstärkers 26 zugeführt. Das zweite Rückkopplungssignal
Efb(2)
wird jedoch unter bestimmten Bedingungen von dem Generator über die Leitung 160,
das Servopotentiometer 161 und die Leitung 162 dem Eingang 163 des
Servoverstärkers zugeführt, wobei dieser Kreis parallel zum ersten Rückkopplungskreis
liegt und daher die Größe Efb(l) beeinflußt. Das Servopotentiometer 161 ist
so ausgebildet, daß es an seiner unteren Klemme durch die normale Rückkopplungsspannung
des Generators gespeist wird und in seinem ganzen oberen Bereich der Drehzahlen
geerdet ist, so daß das am Schleifkontakt 161' abgenommene Rückkopplungssignal nur
während des unteren Drehzahlbereiches wirksam ist, innerhalb dessen es allmählich
mit zunehmender Drehzahl abnimmt, bis es Null wird. Diese Rückkopplungssteuerung
ist der Wirklichkeit besser angenähert, wenn ein Verhalten der Turbine sowohl bei
der Beschleunigung als auch bei der Verzögerung nach der in Fig. 7 dargestellten
Kurve nachgeahmt werden soll. Diese Kurve zeigt die Beziehung zwischen der Turbinendrehzahl
und den Kräften, die sich der Änderung der Drehzahl entgegenstellen. Der Teil der
Kurve C zwischen den Punkten 1 und 2 stellt eine Beschleunigung oder Verzögerung
der Turbine im niedrigen Drehzahlbereich dar, wo die Kompressorwirkung verhältnismäßig
klein ist und das Trägheitsmoment des Rotors die Drehzahl stärker beeinflußt. Dieser
Teil der Kurve ist im wesentlichen geradlinig und wird durch den aktiven unteren
Bereich des Potentiometers 161 dargestellt. Oberhalb des Punktes 2 wird der
Einfluß des Kompressors im Verhältnis größer und nimmt nach höheren Drehzahlen stark
zu, wo er so stark überwiegt, daß die Wirkung des Trägheitsmomentes nur ein untergeordneter
Faktor im Verhältnis zu den Belastungsfaktoren des Kompressors ist. Der Punkt 2
der graphischen Darstellung entspricht der Nullsignalstellung des Potentiömeters161,
so daß oberhalb dieses Punktes das übliche Rückkopplungssignal Efb(l) in charakteristischer
Weise den ganzen oberen Bereich der Kurve c beherrscht. Das Rückkopplungssignal
Efb(2) des Potentiometers 161 kann dem Eingangssignal Wf des Verstärkers während
einer Beschleunigung (Gegenkopplung) entgegenwirken und das Nw-Signal während einer
Verzögerung (positive Rückkopplung) unterstützen, so daß die Wirkung des Trägheitsmomentes
des Rotors das Bestreben hat, die Drehzahl bei einer Beschleunigung zu verringern
und bei einer Verzögerung den Bewegungszustand aufrechtzuerhalten. Die Phasenumkehr
des Rückkopplungssignals findet bei einer Umkehr der Drehrichtung des Generators
während der Verzögerung statt und bezieht sich auf die konstante Phasenbeziehung
des Signals Nw, das durch den Schalter 158 (Fig. 1) des Relais »Flamme aus« dem
Verstärkereingang 37 zugeführt wird.
-
Diese Rückkopplungsart kann auch für das TI-Servosystem verwendet
werden, wobei TI sich nach folgenden Bedingungen ändert: 1. Normaler Betrieb mit
»Flamme« und N2 oberhalb der Leerlaufdrehzahl (5500); 2. Anlaßbedingungen mit »Flamme«
und N, unterhalb der Leerlaufdrehzahl und 3. Abschalten oder »Flamme aus« mit N2
oberhalb der Leerlaufdrehzahl.
-
Für die Bedingungen 1 und 3 wird das normale Rückkopplungssignal nur
benutzt, um den maximalen gewünschten TI-Anstieg zu erhalten, während für den Zustand
2 ein zweiter Rückkopplungskreis parallel geschaltet werden kann, um den Minimalwert
des TI-Anstiegs beim Anlassen nachzuahmen. Der zweite Rückkopplungskreis kann durch
das Flammenrelais sowie durch einen nicht dargestellten Nockenschalter eingeschaltet
werden, der von dem N2-Servosystem gesteuert wird.
-
Arbeitsweise des Fliegerschulungsgerätes Die Reihenfolge der Vorgänge
bei dem Übungssystem ist im allgemeinen die folgende: Ein Bodenstart wird dadurch
nachgeahmt, daß zuerst der »Anlaß«-Schalter 41 (Fig. 1) geschlossen und dadurch
das Hilfsservosystem »angelassen« wird, um die Anlaßdrehzahl nachzuahmen. Hierdurch
wird sofort der Nockenschalter 129 (Fig.3) des Hilfsservosystems im Kreis des Flammenrelais
geschlossen. Der Gashebel 1 wird dann teilweise geöffnet und der »Zünd«-Schalter
130 (Fig. 3) geschlossen, um das Flammenrelais 73 zu erregen. In der Praxis sind
Gashebel und Zündschalter miteinander verbunden, so daß beim Öffnen des Gashebels
der Zündschalter geschlossen wird. Die Anlaßdrehzahl düs Motors wird durch ein Eingangssignal
E des Hilfspotentiometers 29 nachgeahmt, wobei dieses Signal geerdet wird, wenn
die Drehzahl die obere Grenze des Anlaßvorgangs erreicht, an der der gezündete Motor
normalerweise den Betrieb übernimmt. Bei mehrmotorigen Maschinen benutzt die erste
Strahlturbine beim Anlassen eine äußere Kraftquelle (nachgebildet durch ein Signal
E des Potentiometers 29); nachdem der erste Motor läuft, wird die von diesem Motor
erzeugte Kraft dazu benutzt, die anderen Motoren anzulassen. Das Anlassen der anderen
Motoren kann dadurch nachgeahmt werden, daß den betreffenden Potentiometern (die
den Potentiometern 29 entsprechen) eine Spannung von dem arbeitenden -Servosystem
zugeführt wird, das die Drehzahl
des ersten Motors darstellt.
-
Während des Anlassens ist das Wf-Signal des Hauptservosystems, das
normalerweise das Hilfsservosystem erregt, durch das N2-Potentiometer 63 ausgeschaltet.
Nur wenn die Anlaßdrehzahl überschritten wird, schließt der Schleifkontakt 63' den
Wf-Signalkreis. Das N2-Potentiometer 63 ist so ausgebildet, daß es während seines
ganzen Anfangsbereiches 63a, der die Anlaßdrehzahl darstellt, geerdet ist, so daß
das Wf-Signal während des ersten Anlaßvorgangs unterbrochen ist. Um dann allmählich
das Wf-Signal einzuführen, wenn die Turbine die brennenden Gase aufnimmt, ist ein
begrenzter Bereich 63b bei weiterer Zunahme der Drehzahl vorgesehen, wonach
das volle Wf-Signal dem Schleifkontakt 63' in dem leitenden Abschnitt 63 c zugeführt
wird. Der Bereich der Drehzahlen, bei denen die Luftschraube vom Fahrwind angetrieben
wird, liegt oberhalb des geerdeten Abschnittes, gewöhnlich in einem Teil des Abschnittes
63b.
-
Um Kraftstoff' für das Anlassen zuzuführen, wird der Gashebel 1 in
eine teilweise geöffnete »Anlaß«-Stellung gebracht, so daß ein Beschleunigungskraftstofsignal
Wfa vom AN,-System erzeugt wird, um das Hauptservosystem zu erregen. Vorher hat
. das Hilfsservosystem 14, das unter dem Einfluß des Signals E mit Anlaßdrehzahl
arbeitet, das Wf-Servosystem 10 über das Ansprechsignal des Hilfsservopotentiometers
28 angetrieben. Vom Potentiometer 28 wird ein Ansprechsignal von Anfang an abgenommen,
da die Signalgrößen
und beim Boden-
zustand größer als Null sind. Es ergibt sich auch, daß beim Anlassen
die Signale der Potentiometer 31 und 32 (den Beschleunigungskraftstoff Wfa und N2
darstellend) für die 4N2- und N2-Systeme zur Verfügung stehen.
-
Das Hauptservosystem erzeugt in Abhängigkeit von dem Kraftstoffsignal
Wfa ein Wf-Ansprechsignal für die T,-Steuerung über das dynamische T,IYn-System.
Das volle Wf-Signal kommt jedoch erst zur Wirkung, um das Hilfsservosystem anzutreiben,
wenn die Drehzahl außerhalb des Anlaßbereiches liegt, da erst dann der Kreis durch
den Flammenschalter 94 und das N2-Potentiometer 63 geschlossen wird. Bei diesem
Zustand befindet sich der Motor auf einer Betriebsdrehzahl, wobei der Anlaßschalter
41 offen ist und das Hauptservosystem so eingeschaltet ist, daß das Hilfsservosystem
nachläuft, bis die beiden Systeme im Gleichgewicht sind, um den stationären »Leerlauf«-Zustand
vor dem Abflug anzudeuten.
-
Das Fliegerschulungsgerät ist nun in Bereitschaft für die »Abflugleistung«,=
die dadurch erzeugt wird, daß der Gashebel in die Stellung »offen« bewegt wird.
Hierdurch wird über das 4 N,-System ein maximales Beschleunigungskraftstoffsignal
Wfa erzeugt. Dieses Signal treibt den schnell ansprechenden Hauptservomotor rasch
in eine Stellung, die dem gesamten Kraftstoffdurchfluß Wf entspricht, und das Ansprechsignal
beginnt seinerseits, den langsameren Hilfsservomotor in die neue stationäre Lage
des Kraftstoffdurchflusses bYfss zu bewegen. Das dynamische Temperatursignal
(Wf-Wfss) ist zuerst hoch, und das TI-Servosystem spricht an, um eine höhere Beschleunigungstemperatur
anzuzeigen. Das Hilfsservosystem beeinflußt das Drehzahlservosystem 7 über ein N2-Signal
des Potentiometers 32, bis das N2-Ansprechsignal des Potentiometers 49 das verlangte
Drehzahlsignal N2R des Gashebels ausgleicht. An diesem Punkt wird das Wfa-Signal
Null, und das Haupt- und Hilfsservosystem kommen ins Gleichgewicht, wenn die beiden
Ansprechsignale Wf und Wfss gleich werden. Die N2- und TI-Systeme gelangen daher
in einen Ruhezustand. Die Turbine arbeitet nun mit stationärer maximaler Drehzahl,
d. h. mit Abflugleistung.
-
Während des Beschleunigungsvorgangs folgt das N2-System dem trägen
Hilfsservosystem so weit, bis die charakteristische Trägheit der Drehzahl beim Öffnen
des Gashebels nachgeahmt wird. Auch bei der Beschleunigung nimmt das dynamische
Temperatursignal rasch auf einen anfangs großen Wert zu, da das große Wfa-Signal
am T,-System eine charakteristische hohe Temperatur bei der Abflugbeschleunigung
anzeigt. Diese hohe Temperatur hat jedoch nur kurze Dauer und nimmt auf einen stationären
Wert ab, wenn das Haupt- und Hilfsservosystem ins Gleichgewicht kommen, so daß das
Tdyn-Signal Null wird. Dies zeigt an, daß die Turbine die gewünschte Drehzahl sowie
einen stationären Temperatur- und Kraftstoffdurchflußzustand erreicht hat. In diesem
Zeitpunkt wird angenommen, daß das nachgebildete Flugzeug sich im Fluge und in der
Luft befindet.
-
Wenn nun während des Fluges der Zustand »Flamme aus« eintritt, nimmt
die Drehzahl infolge der starken Belastung durch den Kompressor und weil die Wärmeenergie
fehlt, rasch ab. Die Luftschraube dreht sich nun im Fahrwind, wobei die Turbine
mit niedrigerer Drehzahl je nach der Luftgeschwindigkeit und anderen Faktoren gedreht
wird. Die charakteristische Drehzahlabnahmegeschwindigkeit wird durch die obenerwähnten
Rückkopplungskreise nachgeahmt.
-
Der Zustand »Flamme aus« wird zuerst durch den Fluglehrer dadurch
nachgeahmt, daß durch den Störungsschalter 135 das Flammenrelais (Fig.3) abgeschaltet
wird. Das Signal Nw für den Antrieb der Luftschraube durch den Fahrwind wird dem
Hilfsservosystem über die Eingangsklemme 37 und über den Flammenschalter
158 in der Stellung »keine Flamme« zugeführt. Dieses Signal übertrifft nun
das Wf-Signal des Hauptservosystems, das durch den Flammenschalter 94 unterbrochen
wird, und steuert das Hilfsservosystem so lange, wie der Zustand »Flamme aus« andauert,
wobei angenommen wird, daß die Luftgeschwindigkeit ein vorgesehenes Minimum von
48 km pro Stunde (Fig. 3) überschreitet. Das Hilfsservosystem steuert seinerseits
das N2-Servosystem, um die Drehzahl beim Antrieb durch den Fahrwind anzuzeigen,
und betätigt das Hauptservosystem über das Ansprechsignal Wf". Wenn die Drehzahl
infolge des Fahrwindes über das Hilfsservosystem bis auf den normalen Wert abgenommen
hat (dargestellt durch den geerdeten Abschnitt des Hilfsservopotentiometers 30),
ist das PI/P2-Signal am Schleifkontakt 30' geerdet, so daß das PI/P2-Servosystem
durch die Ansprechspannung des Potentiometers 68 auf Null gebracht wird. Diese Stellung
stellt das Motordruckverhältnis »1« dar, d. h. einen Schub Null, wie dies beim Antrieb
durch den Fahrwind der Fall ist. In dieser Stellung wird ein Signal T2 von dem Potentiometer
70 über den geerdeten Widerstand 70" abgeleitet, das das TI-Servosystem speist.
Da die Spannung des Potentiometers 70 stetig abgenommen hat und da das T7 Servosystem
kein dynamisches Kraftstoffsignal durch die Abschaltung des Flammenrelais erhalten
kann, nähert sich das TOT-Anzeigegerät 79 bis zur Erreichung der Einlaßlufttemperatur
T2. Der Antrieb der Luftschraube durch den Fahrwind dauert an, wobei das N,-Servosystem
eine entsprechende Drehzahl anzeigt und das TI-Servosystem die Lufteinlaßtemperatur
T2 anzeigt, solange keine Flamme vorhanden ist und die Luftgeschwindigkeit über
48 km pro Stunde liegt. Wenn die Luftgeschwindigkeit niedriger als 48 km pro Stunde
beim Landen wird, hat Niv auf Null abgenommen und das Signal (Fig. 3) abgeschaltet,
um ein negatives Drehzahlsignal zu verhindern. Das Hilfsservosystem zusammen mit
den abhängigen Wf-und N2-Servosystemen kehrt mit Ausnahme des T7 Servosystemsi-das
noch die Temperatur T2 anzeigt, auf Null-zurück. Wenn jedoch beim Flug das Flammenrelais
wieder eingeschaltet wird, um ein Anlassen in der Luft oder eine Neuzündung nachzuahmen,
wird das Niv-Signal durch den Flammenschalter 158 ausgeschaltet und das Wf-Signal
des Hauptservosystems durch den Flammenschalter 94 eingeschaltet, so daß die normalen
Antriebsverbindungen zwischen dem Haupt- und Hilfsservosystem wie vorher vorhanden
sind.
-
Während des Antriebes der Luftschraube durch den Fahrwind (ebenso
wie beim Anlassen) sind die Signale für den bei Beschleunigung und Verzögerung verfügbaren
Kraftstoffdurchfluß des Hilfspotentiometers 31 und des Hauptansprechpotentiometers
18 jederzeit vorhanden. Wenn daher das Flammenrelais einmal erregt ist, um ein Anlassen
in der Luft anzuzeigen, kann der Gashebel sofort vorgeschoben
werden,
um ein Fehlersignal d N2 zu erzeugen, das seinerseits ein Beschleunigungskraftstoffsignal
Wfa für das Hauptservosystem hervorruft. Das System befindet sich wieder im dynamischen
Zustand der Beschleunigung, auf den ein stationärer normaler Betriebszustand folgt.
-
Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind eine Anzahl von Hilfsanordnungen
und -schaltungen fortgelassen worden, die z. B. die Steuerung durch den Fluglehrer,
weitere Verfeinerungen u. dgl. betreffen. Es möge genügen, einige typische Fehler
anzugeben, die von Steuerungen nachgeahmt werden können, die vom Fluglehrer bedient
werden. Beispielsweise kann eine Motorgondelvereisung auftreten, die den Lufteinlaß
für den Motor teilweise blockiert. Hierdurch wird das Motordruckverhältnis erniedrigt,
so daß der Schub abnimmt, und gleichzeitig wird die Temperatur T, infolge des größeren
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erhöht. Dies kann vom Fluglehrer aus in einfacher
Weise dadurch nachgeahmt werden, daß er einen Widerstand in dem P,/P2-Eingangskreis
verstellt und dem T,- Verstärkereingang ein Störungssignal der passenden Richtung
zuführt, um eine höhere Temperatur anzuzeigen. Um anomale T,-Zustände nachzuahmen,
die auf anderen Gründen beruhen, z. B. »Heißanlassen«, Übertemperaturen beim Abflug,
Brand im Motor, ohne daß der Motor läuft, usw., kann der Fluglehrer auch entsprechende
Störsignale dem T,-Verstärkereingang zuführen. Ein automatisches »Heißanlassen«
kann nachgeahmt werden, wenn der Anlasser ausgefallen oder abgestellt ist, bevor
eine genügende Eigendrehzahl des Motors erreicht ist. Das Versagen des Anlassers
kann in einfacher Weise dadurch nachgeahmt werden, daß der Anlasserkreis
40 des Hilfspotentiometers 29 unterbrochen wird. Das selbsttätige »Heißanlassen«
rührt davon her, daß das Flammenrelais, nachdem es beim Starten angezogen hat, so
lange erregt bleibt, wie der Motor läuft. Das dynamische Beschleunigungssignal Tdvn
des Verstärkers 88 wird daher auch weiterhin dem T,-Servosystem zugeführt. Beim
Versagen des Anlassers nimmt das Hilfsservosystem aber weiter allmählich auf Null
ab oder nimmt nur mit anomal langsamer Geschwindigkeit zu, so daß das Ansprechsignal
Wf3s im Verhältnis zu Wf abnimmt und das dynamische Temperatursignal (das Wf-Wf"
entspricht) rasch zunimmt. Das T7 Servosystem gibt daher weiter zunehmende Übertemperaturen
an, bis das Hilfsservosystem den Nullwert erreicht. In diesem Zeitpunkt wird der
Nockenschalter 129 geöffnet, so daß das Flammenrelais abfällt und das dynamische
Beschleunigungssignal geerdet wird. Die Flamme ist dann erloschen, und T, nähert
sich der Lufttemperatur T2.
-
Das N2-System kann in ähnlicher Weise gesteuert werden, um einen anomalen
Betrieb der Turbine darzustellen. Der Fluglehrer kann auch ein Ausbleiben des Kraftstoffes
und ein Erlöschen der Flamme beim Flug nachahmen, indem er die Störungsschalter
131 und 135 betätigt.