DE1114712B - Fliegerschulungsgeraet zur Nachbildung des stationaeren Zustandes und der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen - Google Patents

Fliegerschulungsgeraet zur Nachbildung des stationaeren Zustandes und der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen

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DE1114712B
DE1114712B DEC14824A DEC0014824A DE1114712B DE 1114712 B DE1114712 B DE 1114712B DE C14824 A DEC14824 A DE C14824A DE C0014824 A DEC0014824 A DE C0014824A DE 1114712 B DE1114712 B DE 1114712B
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Description

  • 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.

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Fliegerschulungsgerät zur Nachbildung des stationären Zustandes und der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen, gekennzeichnet durch ein System mit einer nachgebildeten Gashebelsteuerung (1) zur Erzeugung eines Signals, das die verlangte Turbinendrehzahl darstellt, sowie mit einem System (7) zur Erzeugung eines Signals, das den Augenblickswert der Turbinendrehzahl darstellt, ferner mit Einrichtungen (6) zum Vergleich der Signale und zur -Erzeugung eines Fehlersignals, das die verlangte Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl darstellt, weiterhin mit Hilfsmitteln (74) zur Erzeugung von Signalen, die kombinierte Funktionen von nachgebildeten Druck- und Temperaturverhältnissen bei dem nachgebildeten Flug darstellen, und schließlich mit einem Rechensystem (10, 14), 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.
  2. 2. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechensystem eine erste, schnell ansprechende Recheneinrichtung (10) enthält, die auf das Fehlersignal des Augenblickswertes des Kraftstoffdurchflusses anspricht, das die gewünschte Zunahme der Drehzahl darstellt, und ein zweites, langsam ansprechendes Rechengerät (14) aufweist, das mit dem schnell ansprechenden Rechengerät gekoppelt ist und gemeinsam durch dieses und das kombinierte Signal zur Darstellung des stationären Brennstoffdurchflusses gesteuert wird, wobei das zweite Rechensystem die kombinierten Funktionssignale dazu benutzt, um ein Signal zu erzeugen, das den Augenblickswert der Drehzahl darstellt, und das System für den Augenblickswert der Drehzahl steuert.
  3. 3. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schnell ansprechende Rechenvorrichtung (10) und die lanb sam ansprechende Rechenvorrichtung (14) aus in normaler Weise abgeglichenen elektromechanischen Servosystemen besteht.
  4. 4. Fliegerschulungsgerät nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die langsam ansprechende Rechenvorrichtung (14) die Größe drehzahl und 02 das adiabatische Temperatur- berechnet, wobei Ndie momentane Turbinenverhältnis ist, und ferner ein Signal erzeugt, das das Motordruckverhältnis darstellt.
  5. 5. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Hilfsmittel zur Erzeugung eines Signals, das eine Funktion der nachgebildeten Luftgeschwindigkeit darstellt und sich aus dem Signal für das Motordruckverhältnis und einem Signal für den Motorschub zusammensetzt.
  6. 6. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (70), die auf das Motordruckverhältnis und die nachgeahmte Kompressoreinlaßtemperatur ansprechen, ein Signal erzeugen, das die stationäre Turbinenauslaßtemperatur darstellt, und daß ein weiteres Rechensystem (78) auf das stationäre Temperatursignal und auf die Differenz zwischen dem Augenblickswert und dem stationären Wert des Kraftstoffdurchflusses gemeinsam anspricht, um die Turbinenauslaßtemperatur anzuzeigen.
  7. 7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechensystem (10, 14) für den Augenblickswert und den stationären Wert des Kraftstoffdurchflusses Einrichtungen (31 und 18, 59 oder 145, 147) aufweist, die zusätzliche Signale erzeugen und Werte für den »verfügbaren Beschleunigungskraftstoff« und »verfügbaren Verzögerungskraftstoff« darstellen, und daß die Einrichtung (6) zur Erzeugung des Fehlersignals in der Lage ist, diese zusätzlichen Kraftstoffsignale selektiv zu verwerten, so daß das resultierende Fehlersignal die gewünschte Änderungsgröße des verfügbaren Kraftstoffdurchflusses darstellt. B.
  8. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31) zur Erzeugung des Signals für den verfügbaren Beschleunigungskraftstoff durch das kombinierte Funktionssignal und durch den berechneten stationären Kraftstoffdurchfluß der Turbine gemeinsam geregelt wird.
  9. 9. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (145, 147) zur Erzeugung des Signals für den verfügbaren Verzögerungskraftstoff durch die Stellung des Gashebels, durch kombinierte Funktionssignale und durch den berechneten Augenblickswert des Kraftstoffdurchflusses gemeinsam gesteuert wird.
  10. 10. Fliegerschulungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das System (7) zur Erzeugung des Signals für die verlangte Turbinendrehzahl auf ein Potential anspricht, das die nachgeahmte Kompressoreinlaßtemperatur (T2) darstellt, so daß die Wirkung von (T2) auf die stationäre Drehzahl wiedergegeben wird.
  11. 11. Fliegerschulungsgerät nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die langsam ansprechende Rechenvorrichtung (14) auf ein Potential anspricht, das kombinierte Funktionen der nachgebildeten Luftgeschwindigkeit und der Höhe darstellt, um den Umlauf der Turbine beim Antrieb der Luftschraube im Fahrwind in Übereinstimmung mit einer Nachbildung des Zustandes »Flamme aus« des Motors nachzubilden, und daß die zweite Rechenvorrichtung mit abwechselnd arbeitenden Rückkopplungssteuerungen (33, 34) versehen ist, die in Abhängigkeit davon, daß die »Flamme« des Motors ausgeht, wahlweise benutzt werden, um das Geschwindigkeitsverhalten der Rechenvorrichtung zu ändern, wodurch der Augenblickswert des Drehzahlsystems beeinflußt und das charakteristische Verhalten der Turbine beim Antrieb der Luftschraube durch den Fahrwind dargestellt wird. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 952 497, 1012 187.
DEC14824A 1956-05-15 1957-05-14 Fliegerschulungsgeraet zur Nachbildung des stationaeren Zustandes und der dynamischen Betriebseigenschaften von Flugzeugstrahlturbinen Pending DE1114712B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE952497C (de) * 1952-06-02 1956-11-15 Curtiss Wright Corp Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Zeichen fuer nachgebildete oder nachgeahmte Flugbedingungen in Flugausbildungsgeraeten

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DE952497C (de) * 1952-06-02 1956-11-15 Curtiss Wright Corp Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Zeichen fuer nachgebildete oder nachgeahmte Flugbedingungen in Flugausbildungsgeraeten

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