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Verfahren und Einrichtung zum Feststellen des Betriebszustandes eines
Strahltriebwerkes Die Erfindung betri:fft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte
Einrichtung zum Feststellen des Betriebszustandes eines Strahltriebwerkes, insbesondere
eines Turbostrahltriebwerkes, wobei ein in einer vorbestimmbaren Beziehung zum Betriebszustand
des Triebwerkes stehendes Signal einer auf die Signalintensität ansprechenden Anzeigevorrichtung
zugeführt wird.
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Die Erfindung ist besonders dazu geeignet, die Ausgangsschubleistung
von Luftfahrzeug-Turbostrahltriebwerken zu bestimmen, um eine Anzeige für den Startschub
zum Antrieb des Luftfahrzeuges zu schaffen. Die Erfindung ist auch für das Analysieren
des Arbeitszustandes eines Turbostrahltriebwerkes anwendbar, um anzuzeigen, ob das
Triebwerk richtig oder unrichtig arbeitet oder einer Störung unterliegt. Ferner
ist die Erfindung zur überwachung der Kraftstoffverbrennung anwendbar, um die Erzielung
eines wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauchs zu unterstützen.
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Unter dem hier verwendeten Ausdruck Strahltriebwerk bzw. Turbostrahltriebwerk
soll ein Propellerturbinen- oder Turbinenstrahltriebwerk insbesondere für die Verwendung
auf Luftfahrzeugen verstanden werden, und die Erfindung ist auf jede dieser Triebwerkarten
anwendbar.
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überdies kann die Erfindung für die weiter unten erläuterten Zwecke
auch bei anderen Triebwerkarten, wie Staustrahltriebwerken, Pulsostrahltriebwerken
oder nach Art einer Rakete arbeitenden Brennkraftmaschinen, angewendet werden.
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Die Verwendung von Strahltriebwerken auf Luftfahrzeugen hat mit Bezug
auf das Starten des Luftfahrzeuges besondere Probleme aufgeworfen, die an die Geschicklichkeit
des Piloten höchste Anforderungen stellen, insbesondere während der wenigen kritischen
Sekunden, während deren sich das Luftfahrzeug auf einer Startbahn beschleunigt,
um es vom Boden abzuheben. Während dieser kritischen Antriebsperiode sollen die
Triebwerke des Luftfahrzeuges einen ausreichenden Schub liefern, um das Luftfahrzeug
in die Luft zu heben.
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Zur Zeit existieren jedoch keine zufriedenstellend arbeitenden Mittel,
die dem Piloten genau anzeigen, ob oder wann die Triebwerke tatsächlich den erforderlichen
Startschub liefern. Im allgemeinen wird bisher diese entscheidende Information aus
verschiedenen Arten von Auskünften bestimmt, die dem Piloten übermittelt oder von
ihm selbst aufgenommen werden und die, wenn sie richtig kombiniert und synthetisiert
werden, einen Anhalt dafür liefern, ob die Triebwerke den erforderlichen Startschub
erzeugen. Beispielsweise werden dem Piloten, während sich das Luftfahrzeug längs
der Startbahn bewegt, von den Triebwerken verschiedene Angaben hinsichtlich des
Druckes und der Turbinendrehzahl übermittelt. Der Pilot kombiniert diese Informationen
mit den von ihm selbst gemachten Feststellungen durch Beobachten der sich längs
der Startbahn befindlichen Entfernungsmarken und der Angaben der Stoppuhr während
der Beschleunigung des Luftfahrzeuges. Da zwischen der Messung der dem Piloten zu
übermittelnden Informationen und dem wirklichen Ort des sich beschleunigenden Luftfahrzeuges
eine gewisse Zeit verstreicht, muß der Pilot diesen Umstand extrapolieren, um zu
schätzen, wann der Startschub erreicht wird. Infolgedessen hängt die Bestimmung,
ob oder wann die Triebwerke des Luftfahrzeuges tatsächlich den erforderlichen Startschub
liefern, ausschließlich von dem Gefühl und der Erfahruno, des Piloten ab, diese
Dinge richtig, gu beurteilen. Derartige Arbeitsweisen sind für Sicherheitszwecke
nicht völlig zufriedenstellend, und es sind daher zuverlässig und genau arbeitende
Verfahren und Vorrichtungen für einen solchen Betrieb erwünscht.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß das von einem Strahltriebwerk
ausgehende Ausgangsschubgeräusch Schallfrequenzen enthält, deren Intensitäten eine
Funktion der Triebwerkschubleistuno, sind. Demgemäß besteht das Grundsätzliche der
Erfindung darin, das von den einzelnen Strahltriebwerken erzeugte Auspuffgeräusch
während des Startvorganges abzufühlen und die Intensitäten geeigneter
Frequenzen
eines solchen Auspuffgeräusches, d. h. die Schallfrequenzintensitäten, die
sich in einer bekannten Beziehung zu der Triebwerkschubleistung ändern, zu messen
und sie an einem Voltmeter oder einem anderen Gerät zum Anzeigen des Geräuschspiegels
sichtbar zu machen.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie dem Piloten eine
genaue Anzeige der Schubleistung liefert, die mit der Beschleunigung des Luftfahrzeuges
längs der Startbahn zeitlich gleichlaufend ist. Außerdem bedarf diese Anzeige keinerlei
Interpretierung oder Extrapolierung, und sie kann unmittelbar an einem äußerst einfachen
und kompakten Instrument auf dem Instrumentenbrett des Piloten bequem abgelesen
werden. Überdies knnn die Erfindung mit einer sehr einfachen Schaltanordnung verwirklicht
werden, die keine Komplizierung der Luftfahrzeuginstrumentierung bedingt.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Einrichtung zur unmittelbaren Anzeige der Startschubleistung
eines oder mehrerer Strahltriebwerke auf Luftfahrzeugen zu schaffen, wobei die Erfindung
das Abfühlen der Intensität von Schallfrequenzen des Auspuffgeräusches jedes Strahltriebwerkes
und das selektive Verstärken solcher Schallfrequenzen vorsieht, die der Schubleistung
der Triebwerke proportional sind oder mit ihr sonstwie in direkter und linearer
Beziehung stehen.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, für Luftfahrzeuge
eine Instrument- oder Meßschaltanordnung zu schaffen, die außerordentlich einfach
in der Herstellune, und im Aufbau ist, zuverlässig und genau arbeitet und einen
Schallfühler, einen Verstärker, der zweckentsprechende Filtermittel zum selektiven
Verstärken der von dem Fühler abgefühlten SchaUfrequenzintensitäten enthalten kann,
und eine Meßvorrichtung zum Anzeigen der Intensität der ausgewählten Schallfrequenzen
aufweist, wobei die ganze Schaltanordnung eine genügend kleine Abmessung und ein
geringes Gewicht hat, um als einzelnes Instrument auf dem Instrumentenbrett des
Piloten untergebracht werden zu können.
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Gemäß einem weiteren Zweck der Erfindung kann das oben erläuterte
Arbeitsprinzip dazu verwendet werden, das Arbeiten eines Strahltriebwerkes auf der
Basis zu analysieren, daß das Geräusch, das von dem Schubstrahl eines Triebwerkes
erzeugt wird, Schallfrequenzen enthält, die unterscheidbar und für das Arbeiten
des Strahltriebwerkes charakteristisch sind und die somit dazu verwendet werden
können, anzuzeigen, ob das Triebwerk richtig oder unrichtig arbeitet oder irgendeiner
Störung unterliegt. Bei der praktischen Verwirklichung dieser Anwendungsart der
Erfindung kann die Anzeigevorrichtung die Form eines Oszilloskops haben, das Schallintensitätsmuster
wiedergibt, die für Itin normales Arbeiten oder ein fehlerhaftes Arbeiten kennzeichnend
sind. Ferner erzeugen gewisse Arten von Störungen intermittierende Schallintensitäten,
so daß die Anzeigevorrichtung die Form eines kapazitiven Stromkreises haben kann,
der beim Ansprechen auf eine Änderung der von dem Meßsystem erzeugten elektrischen
Spannung, die dem Ausgangsschub entspricht, ein Blinksignal liefert.
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Es ist ferner festgestellt worden, daß charakteristische Schallfrequenzen
von dem Strahltriebwerk erzeugt werden, wenn dii--Kraftstoffverbrennung unter richtigen
Verbrennungsbedingungen stattfindet, und diese Schallfrequenzen sind von SchaUfrequenzen
unterscheidbar, die von dem Triebwerk erzeugt werden, wenn der Kraftstoff unter
unrichtigen Bedingungen verbrennt. Daher besteht ein weiterer Zweck der Erfindung
darin, diese Erscheinung abzufühlen, um eine Anzeige dafür zu liefern, ob der Kraftstoff
unter optimalen Bedingungen verbrennt oder nicht, so daß der Pilot während des Fluges
eines Luftfahrzeuges einen Betrieb mit unwirtschaftlichem Kraftstoffverbrauch vermeiden
kann.
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Weitere Zwecke und die Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor, in der an Hand der Zeichnung die Erfindung beispielsweise näher
erläutert wird, Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Turbinenstrahltriebwerkes
mit einem Meßsystern gemäß der Erfindung; Fig. 2 stellt in schematischer Weise eine
gemäß der Erfindung ausgebildete magnetische Aufnahmevorrichtung zum Abfühlen des
von dem Strahltriebwerk erzeugten Auspuffgeräusches dar; Fig. 3 zeigt ein
Blockschema des Meßstromkreises; Fig.,', bis 7 veranschaulichen verschiedene
Filterschaltungen und diesen entsprechende Frequenzkurven zum selektiven Ausfiltern
von Frequenzen des Triebwerkgeräusches; Fig. 8 zeigt in schematischer Weise
ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Meßsystein zum Anzeigen der Startschubleistung
eines Strahltriebwerkes; Fig. 9 veranschaulicht eine andere Ausführungsform
einer Ausgangsschubanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist mit 20 ein Turbinenstrahltriebwerk bezeichnet,
das Luft durch seinen Einlaß 21 aufnimmt und die Verbrennungsgase durch seine Schubdüse
22 ausstößt. Gemäß der Erfindung ist in oder nahe der Düse 22 eine Schallaufnahmevorrichtung
23 angeordnet, welche die Intensität der Schallfrequenzen abzufühlen vermag,
die während des Arbeitens des Triebwerkes von dem Auspuffgefäusch erzeugt werden.
Der Schall des auf die Aufnahmevorrichtung 23 wirkenden Auspuffgeräusches
wird in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt, das mit der Triebwerkschubleistung
in Beziehung steht. Dieses elektrische Signal wird einem Verstärker 24 zugeführt,
dessen Ausgang auf einen Geräuschspiegelanzeiger 25 -übertragen wird, z.
B. auf ein Voltmeter, das so geeicht ist, daß es die Intensität des Auspuffschalls
oder unmittelbar die Schubleistung des Triebwerkes anzeigt.
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Wenn der Verstärker 24 ein Transistorverstärker ist, dann kann dieser
zusammen mit dem Voltmeter in einem einzigen Gehäuse untergebracht werden, das eine
genügend geringe Größe und ein genügend kleines Gewicht besitzt, um auf dem Instrumentenbrett
des Piloten angeordnet zu werden, so daß die Startschubleistung des Triebwerkes
gleichzeitig mit dem Betriebszustand des Triebwerkes während der Bewegung des Luftfahrzeuges
über die Startbahn von dem Luftfahrzeugpersonal beobachtet werden kann.
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Es sei bemerkt, daß jedem Triebwerk ein eigenes Meßsystem mit Aufnahmevorrichtung,
Verstärker und Anzeigegerät zug "eordnet ist. Andererseits können jedoch auch die
Meßstromkreise sämtlicher Triebwerke eines besonderen Luftfahrzeuges kombiniert
werden, indem für die Triebwerke einzelne Aufnahmevorrichtungen verwendet werden,
die einen Mehrfachkanal-Verstärker speisen, so daß die betreffenden
Meßsignale
von jedem Triebwerk einem einzigen Anzeigegerät zugeführt werden, das eine Skala
für jedes Triebwerksignal und eine Gesamtskala enthält, an welcher die Gesamtschubleistung
ablesbar ist. Für die letztgenannte Stromkreisordnung können übliche Techniken verwendet
werden. Die zum Betätigen eines Transistorverstärkers benötigte Kraft ist sehr klein,
so daß der Stromkreis nur einer sehr geringen Energiezufuhr bedarf. Die auf dem
Luftfahrzeug befindliche Gleichstromquelle niedriger Spannung kann, ohne sie übermäßig
zu belasten, verwendet werden.
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Fig. 2 veranschaulicht eine einfache magnetische Aufnahmevorrichtung,
die als Schallfühler 23 verwendet werden kann. Ein aus magnetischem Material
bestehender Rotor 26, der durch eine vorbestimmte Masse M gekennzeichnet
ist, kann um seine waagerechte Achse 27 schwingen. Die Schwingbewegung des
Rotors 26 wird durch zwei entgegenwirkende Federn 28 und
29 begrenzt, deren jede durch eine vorbestimmte Federkonstante K gekennzeichnet
ist.
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Der Rotor 26 ist mit einem durch Schall in Vibration zu versetzenden
Glied 30, z. B. in Form einer Stimmgabel oder einer Mikrophonmernbran, verbunden,
so daß das Glied 30 Vibrationen gemäß der Intensität und Frequenz des von
dem Triebwerkstrahl erzeugten Schalles ausführt. Wenn das Glied 30 vibriert,
bewirkt es, daß der Rotor 26 um seine Achse 27 schwingt, wie dies
in Fig. 2 durch die Pfeile 27 a angedeutet ist, wodurch wiederum eine von
dem Rotor 26 getragene Spule 31 veranlaßt wird, in dem magnetischen
Feld zwischen den Polstücken N, S zu schwingen. Dadurch wird in der
Spule 31 ein elektrisches Spannungssignal induziert, das eine Funktion der
Intensität des Auspuffschalls des Triebwerkes ist, und diese in der Spule erzeugte
Spannung wird dem Verstärker 24 zugeführt. Wenn die Aufnahmevorrichtung
23 innerhalb der Schubdüse 22 abgestützt ist, sollen die Bestandteile der
Aufnahmevorrichtung aus gegen hdiie Temperaturen widerstandsfähigem Material bestehen,
damit sie der umgebenden lEtze zu widerstehen vermögen.
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Das von dem Triebwerkstrahl erzeugte Geräusch kann einen weiten Bereich
von Schallfrequenzen enthalten, der von der besonderen Art des Triebwerkes abhängt.
Der Bereich kann derart sein, daß bestimmte Schallfrequenzen in ihrer Intensität
zunehmen, wenn sich die Schubleistung erhöht, und andere Schallfrequenzen in der
Intensität abnehmen, wenn sich die Schubleistung erhöht. Ferner ändert sich die
Intensität einiger Schallfrequenzen in dem Triebwerkauspuffgeräusch linear mit der
Änderung der Schubleistung, während andere Schallfrequenzen sich in ihren Intensitäten
nicht linear ändern.
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Die vorstehend erläuterten Charakteristiken irgendeiner besonderen
Triebwerkart können im voraus durch Versuche am Boden und im Flug bestimmt werden.
Demgemäß kann es, sobald einmal die Frequenzcharakteristiken eines besonderen Triebwerkes
durch zweckentsprechende Vorversuche ermittelt worden sind, erwünscht sein, bestimmte
SchaINrequenzen unberücksichtigt zu lassen und andere Schallfrequenzen des Strahlgeräusches
für die Anwendung der Erfindung aufzunehmen.
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Es können zwei Arbeitsweisen angewendet werden, um wirksame Schallfrequenzen
für die Messung an einem Triebwerk zu erhalten, und diese Arbeitsweisen können einzeln
oder in Kombination benutzt werden. Die erste Arbeitsweise sieht die Verwendung
einer Aufnahmevorrichtung 23 von bekannten Frequenzeharakteristiken oder
die Regelung der mechanischen Eigenschaften der Aufnahmevorrichtung vor. So können
beispielsweise bei der dargestellten magnetischen Aufnahmevorrichtung deren Frequenzcharakteristiken
dadurch geregelt werden, daß die Rotormasse M und die Federkonstante K zweckentsprechend
vorher ausgewählt werden und/oder die Reibung des Roters 26 bei seinem Schwingen
um die Achse 27 geregelt wird. Die zweite Arbeitsweise sieht die Verwendung
von Filtem in irgendeiner zweckentsprechenden Weise in dem Stromkreissystem vor.
Ein solches Filter ist in Fig. 3 bei 32 angedeutet, und es ist z.
B. zwischen der Aufnahmevorrichtung 23
und dem Verstärker 24 angeordnet.
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Die Fig. 4 a bis 7 a zeigen vier Filter, die in Verbindung
mit dem vorstehend beschriebenen System verwendet werden können.
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Fig. 4 a gibt ein Niederfrequenzsperrfilter wieder, und seine Frequenzcharakteristik
ist in Fig. 4b dargestellt. Es sperrt Frequenzen unterhalb von f4 und läßt Frequenzen
oberhalb von f4 durch.
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Fig. 5 zeigt ein Hochfrequenzsperrfilter, dessen Frequenzcharakteristik
in Fig. 5 b dargestellt ist. Seine Sperr- und Durchlaßeigenschaften sind
entgegengesetzt wie die des Niederfrequenzsperrfilters gemäß
Fig. 4 a.
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Fig. 6a zeigt ein Bandfilter, dessen Frequenzcharakteristik in Fig.
6b wiedergegeben ist. Es läßt ein Band von Frequenzen in der Nähe von
f. durch und sperrt die höheren und niederen Frequenzen.
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Fig. 7a zeigt ein Bandfilter, dessen Frequenzcharakteristik in Fig.
7b wiedergegeben ist. Es arbeitet umgekehrt wie das Bandfilter gemäß Fig.
6a, d. h., es unterdrückt ein Frequenzband, welches das Bandfilter gemäß
Fig. 6 a durchläßt.
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Durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Techniken kann die Startschubleistung
eines Turbinenstrahltriebwerkes genau ermittelt werden, indem ein besonderer Frequenzbereich
seines Auspuffschalls gemessen wird, so daß der Ausgang des vorstehend beschriebenen
Meßstromkreises, d. h. die Anzeige des Voltmeters 25, in direkter
Beziehung zu der Triebwerkschubleistung steht. Solange eine vorbestimmte Beziehung
zwischen dem dem Voltmeter 25
zugeführten Spannungssignal und der Triebwerkschubleistung
besteht, kann das Anzeigegerät derart geeicht werden, daß es den Triebwerkschub
auf einer 1:1-Basis registriert.
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In Fig. 8 ist ein Stromkreis zum Messen der Schubleistung wiedergegeben,
der insbesondere dazu bestimmt ist, dem Piloten eines Verkehrsflugzeuges, das z.
B. mit vier Strahltriebwerken ausgerüstet ist, die jeweilige Startschubleistung
anzuzeigen. Bei der Ausführungsforrn der Erfindung gemäß Fig. 8 wird das
Schallgeräusch jedes Triebwerkes mittels einer eigenen Aufnahmevorrichtung 34 in
Form eines gewöhnlichen Mikrophons abgefühlt, das im Inneren des Motorträgers
35 angebracht ist, an dem das Triebwerk 20 aufgehängt ist, wie dies in Fig.
1 veranschaulicht ist. Es ist ersichtlich, daß der Motorträger
35
unterhalb des Flugzeugflügels 36 angeordnet ist. Die Aufnahmevorrichtung
34 ist innerhalb des Motorträgers 35 etwas hinter und oberhalb der öffnung
der Düse 22 des Triebwerkes angeordnet. Bei dieser Ausführungsform werden zum Abfühlen
des Geräusches der einzelnen Triebwerke mit Richtwirkung arbeitende
Mikrophone
verwendet, um zu vermeiden, daß das Geräusch eines Triebwerkes die Messung des Schalls
des benachbarten Triebwerkes stört.
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Das von dem Mikrophon 34 erhaltene Ausgangssignal wird durch den in
Fig. 8 dargestellten, kapazitiv gekoppelten Dreistufen-Transistorverstärker
37
verstärkt, der in dem Eingang seiner zweiten Stufe, eine aus Spule und
Kondensator bestehende Filterschaltung enthält, so daß die Frequenz des dem Anzeigevoltmeter
38 zugeführten Ausgangssignals den Geräuschfrequenzen entspricht, die mit
der Ausgangsschubleistung des Strahltriebwerkes in Beziehung stehen. Ein Vorteil
der Erfindung besteht darin, daß sie die Verwendung üblicher Verstärkerschaltungen
für die Zwecke der Messung des Triebwerkschubes ermöglicht.
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Auf Grund einer Vorprüfung der Ausgangsschub-Schallcharakteristiken
eines Triebwerkes wurde z. B. festgestellt, daß seine Schallfrequenzen, die zwischen
etwa 1000 und etwa 5000 Schwingungen je Sekunde hegen, sich
in ihrer Intensität in direkter linearer Beziehung mit der Schubleistung ändern.
Daher wurde die Ausführungsform gemäß Fig. 8 gewählt, um die Intensitäten
dieser Schallfrequenzen für die Ermittlung der Schubleistung abzufühlen, zu verstärken
und anzuzeigen. Die einzelnen Anzeigevoltmeter 38 sind in Kilogramm Schub
geeicht, und jede Skala des Anzeigegerätes hat eine Marke bei dem Wert, welcher
den Startschub anzeigt. Sobald der Zeiger des Anzeigegerätes über diese Marke hinausgeht,
sieht der Pilot mit einem Blick, daß das Triebwerk die erforderliche Startschubleistung
hat.
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Da der vorstehend beschriebene Meßstromkreis in der Lage ist, die
Schubleistung gleichzeitig mit dem Betriebszustand des Triebwerkes anzuzeigen, kann
dieser Stromkreis auch dazu verwendet werden, anzuzeigen, ob das Arbeiten eines
Strahltriebwerkes normal oder nicht normal vor sich geht oder einer Störung oder
der Gefahr einer Störung unterworfen ist. Daher kann die Anwendung der Erfindung
so weit ausgedehnt werden, daß sie als Triebwerk-Analysator dient, der in gleicher
Weise für die im Flug oder am Boden erfolgende Vorprüfung von Flugzeugstrahltriebwerken
oder für die Analysierung solcher Triebwerke während des tatsächlichen Fluges geeignet
ist. Bei der Anwendung der Erfindung auf die Triebwerkanalyse kann die Anzeigevorrichtung
aus einem Voltmeter der obengenannten Art, einem Oszilloskop, das ein SchaUmuster
wiedergibt, oder einem Signalgeber, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, oder
irgendeiner Kombination der vorgenannten Geräte bestehen.
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Es sei bemerkt, daß für die Zwecke der Triebwerkanalyse, das zu messende
Triebwerk oder ein Triebwerk ähnlicher Art im voraus geprüft wird, um Oszifloskopmuster
oder Spannungssignale zu erhalten, die das normale Arbeiten des Triebwerkes in dem
für ihn bestimmten Bereich der Ausgangsleistungen anzeigen. Diese Muster bzw. Spannungen
dienen als Basis- oder Standardwerte, mit denen von fehlerhaft arbeitenden Triebwerken
erhaltene Muster oder Spannungen verglichen werden können. Ein fehlerhaftes Arbeiten
des Strahltriebwerkes erzeugt Oszflloskopmuster bzw. Spannungssignale, die von denjenigen
unterscheidbar sind, welche das richtige Arbeiten des Triebwerkes anzeigen.
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Ferner kann durch solche Prüfungen leicht ein Oszilloskopmuster
oder Spannungssignal erhalten werden, das für eine besondere Art von Störung eigentümlich
ist, und diese Information kann verwendet werden, um die Art der Störung vorauszusagen,
sobald ein solches eigentümliches Muster bzw. Spannungssignal beim Messen und Analysieren
eines Triebwerkes auftritt. Da die Verwendung eines Oszilloskops den Meßstromkreis
im Vergleich zu der oben beschriebenen Anordnung etwas komplizierter macht, kann
die mittels eines Oszilloskops erfolgende Triebwerkanalyse auf die Vorprüfungen
beschränkt werden, falls die Einfachheit des Stromkreises. ein vorherrschendes Erfordernis
ist. Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, kann die Erfindung für die
Analyse von Luftfahrzeugstrahltriebwerken sowohl während der Vorprüfung als auch
während des Startes oder während des tatsächlichen Flugbetriebes verwendet werden.
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Gewisse Arten von Triebwerkstörungen erzeugen ein kontinuierliches
Schallgeräusch und daher ein gleichbleibendes Muster oder Spannungssignal des Ausgangsschubes.
Ein fehlerhaftes Arbeiten eines Strahltriebwerkes infolge der Ermüdung einer Turbinenlaufschaufel,
durch die sich die Turbinenschaufel verlängert und während des Betriebes an dem
Turbinengehäuse schleift, ist ein Beispiel einer solchen Art von Störung. Das Schleifen
der Turbinenlaufschaufel erzeugt ein kontinuierliches und definiertes hochfrequentes
Geräusch, welches dieser Art von Störung eigentümlich ist. Dieses Geräusch kann
mittels der oben beschriebenen Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch gemessen
werden, daß die durch das Schleifen der Turbinenlaufschaufel am Gehäuse erzeugten
spezifischen Frequenzen festgestellt werden, d. h. der Schallfrequenzbereich
bestimmt wird, der für eine solche Störung charakteristisch ist. Wenn diese Frequenzen
für eine besondere Strahltriebwerkart bekannt sind, kann der Verstärker des Meßstromkreises
derart abgestimmt werden, daß er diese Frequenzen verstärkt, und falls die durch
die Turbinenlaufschaufel hervorgerufene Störung eintritt, zeigt das Anzeigegerät
eine Spannung an. Wenn das Triebwerk andererseits von der Störung frei ist, wird
auf das Anzeigegerät kein Signal übertragen.
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Andere Arten von Triebwerkstörungen machen sich durch plötzliche oder
diskontinuierliche Schallgeräusche kenntlich, die diskontinuierliche Schallmuster
oder Spannungssignale erzeugen. Brände, Fehlzündungen oder Explosionen in dem Strahltriebwerk
sind Beispiele solcher Störungen. Wenn sie auftreten, dann erfolgt eine plötzliche
Änderung des Auspuffgeräusches im Gegensatz zu dem verhältnismäßig gleichbleibenden
Auspuffgeräusch eines richtig arbeitenden Strahltriebwerkes.
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Das bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 vorgesehene Anzeigegerät
ist geeignet, Vorgänge anzuzeigen, die plötzliche Änderungen in dem Auspuffgeräusch
hervorrufen, und dieses Anzeigegerät kann an Stelle oder in Verbindung mit dem Voltmeter
oder Oszilloskop verwendet werden. Wie Fig. 9 zeigt, ist ein Kondensator
40 in Reihe mit einer Glühlampe 41 von geringem Widerstand an den Ausgang des Verstärkers
24 angeschlossen. Es sei angenommen, daß der Verstärker eine Gleichspannung liefert;
falls er eine Wechselspannung liefert, kann diese in eine Gleichspannung durch Gleichrichten
umgewandelt werden. Da die Lampe 41 einen geringen Widerstand hat, ist die am Kondensator
40 liegende Spannung im
wesentlichen die Ausgangsspannung des Verstärkers
24. Solange der Ausgang des Verstärkers verhältnismäßig konstant ist, ist der durch
den Kondensator 40 und die Lampe 41 hindurchgehende Strom klein oder praktisch Null,
so daß die Lampe dunkel bleibt. Wenn jedoch eine plötzliche Änderung im Ausgang
des Verstärkers auftritt, wird der durch den Kondensator und die Lampe hindurchgehende
Strom sehr groß, da dieser Strom der Änderung der Spannung am Kondensator proportional
ist, so daß die Lampe 41 aufleuchtet und dadurch ein unrichtiges Arbeiten des Triebwerkes
anzeigt. Die Lampe 41 kann auf dem Instramentenbrett angeordnet werden. Wenn das
diskontinuierliche fehlerhafte Arbeiten andauert, sieht die Flugzeugbesatzung ein
Blinklicht.
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Außer für die vorstehend genannten Anwendungsarten ist die Erfindung
auch dafür verwendbar, anzuzeigen, ob das Strahltriebwerk den Kraftstoff wirksam
mit einer blauen Flamme verbrennt oder ob der Kraftstoff mit einer gelben Flamme
brennt. Das letztere führt zu einem verhältnismäßig unwirtschaftlichen Kraftstoflverbrauch,
der offensichtlich für den Flugbetrieb nicht zufriedenstellend ist. Wenn der Kraftstoff
unter Brennen mit einer blauen Flamme verbraucht wird, enthält das Auspuffgeräusch
des Triebwerkes Schallfrequenzen, die für ein solches Brennen mit blauer Flamme
charakteristisch sind und die von den Schallfrequenzen unterscheidbar sind, die
das Triebwerk aussendet, wenn der Kraftstoff unter Brennen mit einer gelben Flamme
verbraucht wird.
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Durch vorherige Prüfung eines Strahltriebwerkes hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs
beim Brennen mit einer blauen Flamme können die Geräuschfrequenzintensitäten, die
für einen solchen Kraftstoffverbrauch charakteristisch sind, festgestellt werden.
Während des Betriebs im Flug kann der Pilot jederzeit den Verstärker des Meßstromkreises
auf einen solchen Frequenzbereich derart abstimmen, daß ein Ausgangsspannungssignal
anzeigt, daß eine richtige Verbrennung des Kraftstoffes stattfindet. Anderenfalls
kann der Pilot Korrekturmaßnahmen treffen, um einen besseren Kraftstoffverbrauch
zu bewirken. Es sei bemerkt, daß der Verstärkerstromkreis des Meßsystems in zweckentsprechender
Weise abstimmbar ist, um die Erfindung dazu zu verwenden, sowohl einen wirksamen
Kraftstoffverbrauch als auch Störungen im Arbeiten des Triebwerkes erkennbar zu
machen, die durch einzeln unterscheidbare Schallintensitätsfrequenzen, die für solche
Störungen charakteristisch sind, angezeigt werden können.