DE1141107B

DE1141107B - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der kritischen Bedingungen fuer den Lufteinlass in ein Turbostrahltriebwerk

Info

Publication number: DE1141107B
Application number: DES72072A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Richter; Pierre Louis Georges Lhoste; Gaston Jean-Louis Ranvier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1960-01-20
Filing date: 1961-01-14
Publication date: 1962-12-13
Also published as: US3136155A; GB926556A; FR1255030A

Description

Die lotrecht startenden und landenden Flugzeuge müssen hauptsächlich während der dem Niedergehen vor der Landung vorausgehenden Aufrichtungsphase, d. h. während des Übergangs von dem waagerechten Flug in den lotrechten Flug, mit großen Anstellwinkeln fliegen, welche etwa 2wischen 20 und 110° liegen können.

Während dieser Flugphase wird das Turbostrahltriebwerk des Flugzeugs mit Luft gespeist, für welche die Verteilung der Geschwindigkeit am Eingang des Verdichters nach Maßgabe der Zunahme des Anstellwinkels immer weniger gleichmäßig wird. Es besteht dann die Gefahr eines Erlöschens des Motors, so daß ein Signal vorhanden sein muß, welches den Piloten des Flugzeugs so früh warnt, daß er seine Fluglage berichtigen oder den Betriebszustand des Motors verändern kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, dem Piloten diese Angabe zu liefern, nachdem im Windkanal der »Anstellwinkel-Geschwindigkeitsbereich« bestimmt wurde, in welchem das Strahltriebwerk richtig arbeitet.

Erfindungsgemäß werden die Staudrücke an zwei bestimmten Punkten des Lufteinlaufs, welche beiderseits der die Achse des Turbostrahltriebwerks (während des waagerechten Fluges des Flugzeugs) enthaltenden waagerechten Ebene liegen, sowie der statische Druck an einem dieser Punkte bestimmt, worauf man aus den so festgestellten Druckwerten ein Verhältnis bildet, welches bis auf eine Konstante gleich dem Quotienten aus den Differenzen der Staudrücke und dem dynamischen Druck an der Stelle ist, an welcher gleichzeitig der Staudruck und der statische Druck festgestellt wurden, wobei der Wert dieses Verhältnisses mit einem kritischen Wert verglichen wird, der aus vorhergehenden Versuchen abgeleitet wurde, und bei dem die Gefahr eines Erlöschens des Triebwerks besteht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Staudrücke durch zwei Abnahmestelen festgestellt, deren jede mit einer verformbaren Kapsel verbunden ist, wobei diese beiden Kapseln in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, in welchem der statische Bezugsdruck herrscht, wobei mit diesen Kapseln mechanische Einrichtungen verbunden sind, die einen Zeiger verschwenken, welcher dem Piloten eine sichtbare Anzeige liefert. Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, welche den Zeiger in die dem abgestellten Strahltriebwerk entsprechende neutrale Stellung zurückführen.

Bei Einrichtungen zur Anzeige der kritischen Ge-Verfahren und Vorrichtung zur Messung

der kritischen Bedingungen für den Lufteinlaß

in ein Turbostrahltriebwerk

Anmelder:

Societe Nationale d'Iitude et de Construction de Moteurs d'Aviation, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 43

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. Januar 1960 (Nr. 816 147)

Gerhard Richter, Dammarie-les-Lys,

Pierre Louis Georges Lhoste, Yerres,

und Gaston Jean-Louis Ranvier, Issy-les-Moulineaux (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

schwindigkeit von Flugzeugen ist es bereits bekannt, den statischen und den dynamischen Druck an einem bestimmten Punkt des Strömungsmittelflusses zu messen und mit jedem dieser Drücke je eine Meßkapsel zu beaufschlagen, wobei die Formänderungen dieser Meßkapseln über ein Differentialgetriebe die Zeigerwelle eines Anzeigegerätes betätigen. Die erfindungsgemäße Einrichtung dient im Gegensatz dazu der Ermittlung einer bestimmten Beziehung zwischen zwei verschiedenen Staudrücken und einem statischen Druck. Zwar macht sie ebenfalls von Drucksonden und Meßkapseln Gebrauch, welche jedoch in einer neuartigen und fortschrittlichen Weise zur Erfüllung einer anderen Aufgabe angeordnet sind.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 ist eine geschnittene Teilansicht des mit Abnahmestellen zur Feststellung dies Staudruckes versehenen Lufteinlaufs eines Turbostrahltriebwerks;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, wobei die Abnahmestellen zur Feststellung des Staudrucks mit einem Anzeigegerät verbunden sind;

209 747/88

3 4

Fig. 3 ist eine Ausführungsabwandking der Vor- 10 gleitet. Der Winkelausschlag des Zeigers 11 Hegt richtung der Fig. 2. zwischen einem Anschlag 14 und einem Alarm-Die Erfindung beruht auf folgenden Eigenschaften: punkt 15.

wenn man den Gesamtdruckverlust am Eingang In der Ruhestellung, wenn die Weite von P_t2—P_sl

eines Verdichters mit Hilfe von zwei z. B. kammför- 5 und P_n — F₈₁ Null sind; fällt das Gelenk 10 mit der

migen Abnahmestellen mißt, welche auf zwei Radien Drehachse 12 des Zeigers 11 zusammen, bei jeder

angeordnet sind, welche beiderseits der die Achse des Änderung dieser Werte gleitet jedoch das Gelenk 10

Turbostrahltriebwerks während des waagerechten in der Gleitführung 13. Diese Kinematik gestattet, für

Flugs des; mit diesem ausgerüsteten Flugzeugs ent- jeden Wert des Quotienten
haltenden waagerechten Ebene liegen, stellt man bei io

einer Zunahme des Anstellwinkels fest: Pt2 ~~ fi?i

— auf dem oberen Radius eine ziemlich breite ti ^ si

Zone, in welcher der Druckverlust klein oder _{eine VerdrdlUin des} ^ _{u zu erzeu}g_en. _Da die

Null ist und jedenfalls von dem Anstellwinkel ₁₅ Gleitführung 13 keine RJohtwirkung hat, wenn das

nur wenig beeinflußt wird; _G^_&ak _{10 mit der Achse 12 zusanunßllßait>
wkd der}

— an dem unteren Radius erheblich größere Zeiger 11 in der Ruhestellung durch eine sehr Druckverluste, welche proportional mit dem An- schwache Spiralfeder 16 gehalten, welche den Zeiger Stellwinkel zunehmen. gegen den Anschlag 14 fuhrt.

20 Diese den Zeiger im der Ruhestellung haltende Aus-Unter diesen Bedingungen kann leicht mit Hilfe führung gilt für den FaU, daß
von zwei entsprechend angeordneten Abnahmestellen

zur Messung des Staudrucks durch eine Kapsel eine Pg ~ fin

Druckdifferenz AP_t festgestellt werden. p₍ — P₈₁

Nachdem zunächst durch Versuche im Windkanal 25

die Werte von AP₁IQ (worin Q der dynamische Druck größer als 1 ist. Falls dieser Wert über oder unter 1

an einem Bezugspunkt ist) festgestelt wurden, bei legende Werte annehmen kann, kann die in Fig. 3

welchen der Verdichter des Triebwerks abreißt, kann dargestellte Ausführungsform benutzt werden,

man einen gewissen Sicherheitsspielraum wählen und Wie oben, gleitet das Gelenk 10, welches den bei-

die Kapsel oder ein beliebiges Detefctorsystem mit 30 den Kuppelstangen 8 und 9 gemeinsam ist, welche

einem sichtbaren oder hörbaren Signal verbinden, außerdem an die Kapseln 6 und 7 angelenkt sind, in

welches den Piloten warnt, sobald die untere Grenze einem Schlitz 13 eines um eine Achse 12 schwenk-

dieses Sicherheitspielraums erreicht ist. baren Zeigers 11.

Bei der Ausführungform der Fig. 1 und 2 ist eine Ferner trägt ein um eine Achse 18 schwenkbarer

den Staudruck Ff₁ ergebende Abnahmestelle lindem 35 Hebel 17 an einem Ende eine Gleitführung 19, wel-

unteren Teil des Lufteinlaufs 2 gerade vor dem Ein- ehe einen Gelenkpunkt 20 zwischen dem Gelenk 8 α

gang des Verdichters 3 zwischen den diesen haltenden und der freien Fläche der Kapsel bildet,

radialen Armen 3 a an einer gegebenen Stele des Ra- Ebenso trägt ein um eine Achse 22 schwenkbarer

dius angeordnet. Diese Abnahmestelle ist so ausge- Hebel 21 an einem Ende eine Gleitführung 23, welche

bildet, daß sie auch den statischen Druck P₃₁ liefert. 40 ein Gelenk 24 zwischen dem Gelenk 9 α und der freien

Hierfür können Abnahmestellen bekannter Bauart Fläche der Kapsel 7 bildet.

benutzt werden, z. B. eine PrandÜsonde. Das andere Ende des Hebels 17 trägt ein Gelenk

In dem oberen Teil des Lufteinlaufs 2 liefert eine 25, während das andere Ende des Hebels 21 eine

Abnahmestelle 4 den Staudruck F_i2 an einer gegebe- Gleitführung 26 trägt. Ein bei 25 schwenkbarer

nen Stelle des Radius. Diese Abnahmestelle kann 45 Schwenkhebel 27 trägt einen in der Gleitführung 26

z.B. ein Staurohr sein, d.h. ein umgebogenes Rohr, gleitenden Punkt28 und einen senkrechten Arm29,

dessen Eingangsfläche entgegengesetzt wie die Strö- an dessen Ende eine Schale 30 befestigt ist, welche

mungsgeschwindigkeit des einströmenden Luftstroms sich mit einem sehr geringen Druck gegen eine von

gerichtet ist. dem Zeiger 11 getragene Kugel 31 legt.

Die Entnahmestelle des statischen Duucks P_{s t} der 50 Bei abgesteitem Strahltriebwerk hält die Schale 30

Sonde 1 ist unmittelbar mit dem Gehäuse 5 eines An- den Zeiger 11 mittels der Kugel 31 fest, wie striche

zeigegeräts verbunden, so daß das Innenvolumen punktiert in der Zeichnung dargestellt. Sobald das

dieses Gehäuses unter dem Druck P_{s t} steht. Die Ent- Strahltriebwerk gezündet ist, betätigen die dynami-

nahmestelle dös Staudrucks der Sonde 1 steht mit dem sehen Drücke (deren jeder gleich dem Gesamtdruck

Innenraum 'einer verformbaren Kapsel 6 in Verbin- 55 an der betreffenden Stelle vermindert um den stati-

dung, wähnend die Abnahmestelle 4 für den Stau- sehen Druck ist) die Kapseln 6 und 7, und der

druck mit einer anderen verformbaren Kapsel 7 ver- Schwenkhebel 27 gibt die Kugel 31 frei,

bunden ist. Die beiden Kapseln sind in dem Ge- Wie im ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht diese

häuse 5 angeordnet und längs einer ihrer Seiten an Kinematik die Verschwenkung des Zeigers für jeden

einem Halter 6a, la des Gehäuses befestigt. Die an- 60 Wert des Quotienten:

deren Seiten der Kapsem. 6 und 7 stehen daher unter _p _ _p _p _ _{p Λρ}

den DruckdifferenzenFf₁-F₈₁ bzw. Ff₂-F₅₁. ^—tix. = _ ₊ ₁ ₌ ^l _{+ lm}

Zwei gleichlange Kuppelstangen 8 und 9 sind bei Pti ~ fii ^i ~ fii Q

8« und 9« an die fteien Flächen der Kapseln 5 bzw. _m bestimmten Quotienten *%-, bei welchem

6 angelenkt. Diese Kuppelstangen sind außerdem bei 65 Q

10 miteinander gelenkig verbunden. Ein um eine zlFf die Differenz der Staudrücke an dem oberen und

Achse 12 schwenkbarer Zeiger 11 weist einen Schlitz dem unteren Punkt und Q der dynamische Druck an

oder eine Gleitführung 13 auf, in welcher das Gelenk einem gegebenen Punkt ist, welcher bei den Versuchen

als kritisch, für das Verhalten des Strahltriebwerks festgestellt wurde, entspricht daher ein Wert gleicher Größe

rAi. _

1,

welcher von dem Apparat festgestellt wird und an diesem durch den Alarmpunkt 15 definiert ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist von der Ausbildung des Lufteinlaufs in das Turbostrahltriebwerk unabhängig. So kann z. B. nur ein einziger Lufteinlauf am Vorderende des Rumpfes vorgesehen sein. Es können jedoch auch zwei Einlaufhälften beiderseits des Rumpfes vorhanden sein oder eine beliebige andere Anordnung.

Die Lage der Abnahmestellen ist in jedem Fall durch Versuche unter Berücksichtigung der Ausführung des Lufteinlaufs zu bestimmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Messung der kritischen Bedingungen für den Lufteinlaß in ein Turbostrahltriebwerk für senkrecht startende und landende Flugzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudrücke an zwei bestimmten Punkten des Lufteinlaufs, welche beiderseits der die Achse des Turbostrahltriebwerks (während des waagerechten Fluges des Flugzeugs) enthaltenden waagerechten Ebene liegen, sowie der statische Druck an einem dieser Punkte bestimmt werden, daß aus den so festgestellten Druckwerten ein Verhältnis gebildet wird, welches bis auf eine Konstante gleich dem Quotienten aus den Differenzen der Staudrücke und dem dynamischen Druck an der Stelle ist, an welcher gleichzeitig der Staudruck und der statische Druck festgestellt werden, wobei der Wert dieses Veiihältnisses mit einem kritischen Wert verglichen wird, der aus vorhergehenden Versuchen abgeleitet wurde, und bei dem die Gefahr eines Erlöschens des Triebwerks besteht.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudrücke mit Hilfe von zwei Abnahmestellen festgestellt werden, deren jede mit einer verformbaren Kapsel (6, 7) verbunden ist, wobei die beiden Kapseln in einem geschlossenen Gehäuse (S) angeordnet sind, in welchem der statische Bezugsdruck herrscht, wobei mit diesen Kapseln mechanische Einrichtungen verbunden sind, die einen Zeiger (11) verschwenken, welcher eine dem Piloten sichtbare Anzeige liefert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Zurückführung des Zeigers (11) in die neutrale Stellung, wenn das Turbostrahltriebwerk abgestellt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleich lange Kuppel· stangen (8, 9) einerseits aneinander und andererseits je an einer Kapsel (6, 7) angelenkt sind, wobei das gemeinsame Gelenk (10) der Kuppelstangen in einer Nut (13) des Zeigers (11) verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwache Spiralfeder (16) den Zeiger in die neutrale Stellung zurückzieht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hebel (8, 9) an je eine Kapsel (6, 7) angelenkt und miteinander durch einen Schwenkhebel (27) verbunden sind, dessen eines Ende an einen der Hebel angelenkt ist (bei 25), während sein anderes Ende in einer Gleitführung (28) des anderen Hebels gleiten kann, wobei der Schwenkhebel eine Schale (30) trägt, welche auf eine von dem Zeiger (11) getragene Kugel (31) paßt, derart, daß sie den Zeiger in der neutralen Stellung hält, wenn das Strahltriebwerk abgestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2497 431, 2237 306.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen