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Für die Stabilität des Betriebsverhaltens eines Strahltriebwerks sind
die in seiner Brennkammer vorliegenden Druckzustände von besonderer Bedeutung. Wenn
beispielsweise das Triebwerk für Unterschall-Luftgeschwindigkeiten in der Verbrennungszone
eingerichtet ist, tritt im Einlauf-Diffuser an der Stelle, wo die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft von überschall- zu Unterschallgeschwindigkeit wechselt, eine Stoßwelle
auf, und es ist für die richtige Arbeitsweise des Einlauf-Diffusers wichtig, daß
die Lage dieser Stoßwelle in verhältnismäßig engen Grenzen unverändert bleibt. Ähnliche
Forderungen bestehen bei Triebwerken, die für Schall- oder überschall-Luftgeschwindigkeiten
bei der Verbrennung ausgelegt sind. Es müssen also diejenigen Drücke im Triebwerk
geregelt werden, von denen die Lage der Stoßwelle im Einlauf-Diffuser abhängt. Diese
Druckregelung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, insbesondere durch
Verändern eines oder mehrerer der folgenden Faktoren: Einlaßquerschnitt, Schubdüsen-Auslaßquerschnitt,
Brennstoffzufuhr. Es kann auch ein Teil der einströmenden Luft oberhalb der Verbrennungszone
abgelassen werden. Außerdem ist es in der Praxis notwendig, den Schub auf einem
vorgewählten Wert zu halten oder in bestimmter Weise zu verändern, und dies kann
wieder durch Verändern eines oder mehrerer der angegebenen Faktoren erzielt werden.
Dabei ist es möglich, zwei dieser Faktoren gleichzeitig derart koordiniert zu verändern,
daß sich der Schub in einer gewünschten Weise verändert, während die Lage der Stoßwelle
im Einlauf-Diffuser im wesentlichen unverändert bleibt.
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Bei bekannten Regelanlagen für überschall-Flugzeug-Strahltriebwerken
ist es üblich, entweder zur Erzielung des gewünschten Schubes die Brennstoffzufuhr
entsprechend einzuregeln und die Lage der Stoßwelle im Einlauf-Diffuser durch entsprechende
Regelung des Schubdüsen-Austrittsquerschnitts annähernd konstant zu halten oder
die entgegengesetzte Arbeitsweise anzuwenden, d. h. durch entsprechende Regelung
der Brennstoffzufuhr die Lage der Stoßwelle annähernd konstant zu halten und durch
Regelung des Schubdüsen-Austrittsquerschnitts den gewünschten Schubwert einzustellen.
Bei der zuletzt genannten Arbeitsweise sind die Anforderungen an das Ansprechverhalten
der Schubdüsenquerschnitt-Einstellvorrichtung weniger streng; diese Arbeitsweise
wird deshalb bevorzugt. In jedem Fall ist eine zusätzliche Kontrolle erforderlich,
um zu verhindern, daß die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs in unwirtschaftliche
oder sogar nicht zündfähige Bereiche gerät.
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Es ist eine Regelanlage für ein überschall-Staustrahltriebwerk bekannt,
bei der zur Steuerung der Brennstoff-Dosiereinrichtung eine Regeleinrichtung vorgesehen
ist, die derart arbeitet, daß die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von einem Drucksignal,
das ein Maß für den Brennkammerdruck darstellt, geregelt wird. Der Brennkammerdruck
ist aber ein Maß für den Luftdurchsatz im Triebwerk. Bei der bekannten Regelanlage
kann die Brennstoffmenge somit im Sinne einer Konstanthaltung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
zugemessen werden. Die Lage der Stoßwelle im Einlauf-Diffuser hängt bei sonst unveränderten
Bedingungen im wesentlichen vom Brennstoff-Luft-Verhältnis ab, so daß der bisher
beschriebene Teil der bekannten Regelanlage im Grunde auch im Sinne einer Konstanthaltung
der Lage der Stoßwelle arbeitet. Um jedoch auch verhältnismäßig rasche Veränderungen
des Betriebszustandes zu berücksichtigen und überdies direkt eine optimale Position
der Stoßwelle vorzugeben, wird bei der bekannten Regelanlage die Regeleinrichtung
von einer Hilfssteuereinrichtung entsprechend der Abweichung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
von seinem Sollwert im Sinne -einer Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Brennstoffzumessung
zusätzlich beeinflußt, wobei die Richtung dieser Veränderung der Brennstoffzumessung
immer dann gewechselt wird, wenn die Richtung, mit der sich eine im Triebwerk-Einlauf
gemessene Druckdifferenz verändert, wechselt. Dabei sind die Meßstellen, an denen
die zur Bildung dieser Druckdifferenz verwendeten Drücke abgenommen werden, so angeordnet,
daß die Druckdifferenz ein Maximum hat, wenn die Lage der Stoßwelle annähernd optimal
ist; die bekannte Regelanlage arbeitet somit nach dem Prinzip, daß diese Druckdifferenz
immer in der Nähe ihres Maximums und damit die Stoßwelle annähernd in ihrer Optimallage
gehalten wird.
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Bei der beschriebenen bekannten Regelanlage pendelt die Regelgröße,
d. h. die Stoßlage, ständig um ihren Sollwert, und man muß trotz eines verhältnismäßig
großen Aufwandes einen Kompromiß schließen zwischen möglichst großer Empfindlichkeit
der Regelanlage und möglichst kleinen Amplituden des Pendelvorganges. Um einen stabilen
Betrieb des Triebwerks sicherzustellen, müssen die beim Regelvorgang hervorgerufenen
Schwankungen der Druckzustände in der Brennkammer je nach dem jeweils vorliegenden
Betriebszustand innerhalb bestimmter Grenzen bleiben, und es besteht besonders bei
rasch ablaufenden Regelvorgängen, wie sie z. B. bei verschiedenen Änderungen von
Triebwerk-Steuergrößen auftreten können, und hoher Regelsteilheit der Regeleinrichtung
die Gefahr, daß die Zustände in der Brennkammer zumindest zeitweilig nicht mehr
in dem zulässigen Toleranzbereich liegen. Allgemein möchte man zwar einerseits natürlich
eine möglichst große Regelsteilheit haben, um den gewählten Betriebszustand möglichst
genau einhalten zu können; dabei ist jedoch andererseits die Gefahr besonders groß,
in instabile Betriebszustände der Brennkammer zu geraten.
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Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, eine Regelanlage für
überschall-Flugzeug-Strahltriebwerke, insbesondere für Staustrahltriebwerke, zu
schaffen, bei der sich in einem möglichst großen Flugbereich mit unter Umständen
auch stark schwankenden Betriebsbedingungen stabile Flugzustände ergeben, ohne daß
die bei jeweils vorgegebenen Flugzuständen mögliche und erwünschte hohe Regelempfindlichkeit
beeinträchtigt wird.
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Entsprechend der oben beschriebenen bekannten Regelanlage geht die
vorliegende Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe aus von einer Regelanlage
für überschall-Flugzeug-Strahltriebwerke, insbesondere für Staustrahltriebwerke,
mit einer Brennstoff-Dosiereinrichtung für den den Brennern des Triebwerks zugeführten
Brennstoffstrom und einer die Brennstoff-Dosiereinrichtung steuernden Regeleinrichtung,
die als Regelgröße ein eine Betriebskenngröße des Triebwerks darstellendes Signal
empfängt, und mit einer Hilfssteuereinrichtung, die die Wirkungsweise der Regeleinrichtung
in Abhängigkeit
von der Änderungsrichtung der Betriebskenngröße,
z. B. der Lage der Stoßwelle im Einlauf-Diffuser, gegensinnig beeinflußt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nach der Erfindung diese Regelanlage
so ausgebildet, daß die Hilfssteuereinrichtung die Steilheit der übertragungsfunktion
zwischen Abweichungen der Betriebskenngröße von ihrem Sollwert und der dadurch hervorgerufenen
Änderung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von Änderungen der Steilheit des funktionellen
Zusammenhangs zwischen Brennstoffzufuhr und Verbrennungsdruck verändert.
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Bei der erfindungsgemäßen Regelanlage wird somit die Empfindlichkeit
der Regeleinrichtung, die die gewählte Regelgröße konstant halten soll, der Empfindlichkeit
angepaßt, mit der der Brennkammerdruck auf Änderungen der Brennstoffzufuhr reagiert.
Liegen beispielsweise Betriebszustände vor, bei denen sich bei Veränderungen der
Brennstoffzufuhr verhältnismäßig große Änderungen des Verbrennungsdrucks ergeben,
so wird die Regelsteilheit der Regeleinrich-C g
tung automatisch auf einen
verhältnismäßig niedrigen Wert abgesenkt, und umgekehrt.
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Es ist zwar auch bei der beschriebenen bekannten Regelanlage ein Verstärker
mit veränderbarer Verstärkung vorgesehen, doch wird dabei die Verstärkung nur in
Abhängigkeit von der Flughöhe verändert. Diese Korrektur ist jedoch verhältnismäßig
geringfügig, und es ist bei der bekannten Anlage grundsätzlich nicht möglich, andere,
wesentlich stärker wirkende Einflüsse zu berücksichtigen. Bei der erfindungsgemäßen
Regelanlage wird dagegen die Regelsteilheit direkt mit dem Ansprechverhalten zwischen
Brennkammerdruck und Brennstoffzufuhr in Beziehung gesetzt, so daß sämtliche Einflüsse,
die sich auf dieses Ansprechverhalten auswirken können, automatisch berücksichtigt
werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn in an sich
bekannter Weise als zur Steuerung der Regeleinrichtung dienende Betriebskenngröße
die Lage der Stoßwelle im Einlauf-Diffuser gewählt wird, die Regeleinrichtung in
an sich bekannter Weise von zwei einander entgegenwirkenden Eingangssignalen aus
einem im Einlauf-Diffuser des Triebwerks angeordneten, die Lage der Stoßwelle erfassenden
ersten Pitot-Rohr bzw. einem den Gesamtdruck am Triebwerk-Einlaß erfassenden zweiten
Pitot-Rohr beaufschlagt. Vorzugsweise ist dabei die Regelanlage weiter so ausgebildet,
daß die Hilfssteuereinrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung zusammenarbeitet,
aus welcher ein aus der Differenz zwischen Brennstoffdrücken in der Dämpfungseinrichtung
gebildetes Dämpfungssignal in die Regeleinrichtung übertragen wird, welches Dämpfungssignal
von der Änderung der Brennstoffzufuhr abhängt, wobei die Hilfssteuereinrichtung
in Abhängigkeit vom Brennstoff-Luft-Verhältnis im Triebwerk als Ausdruck der Steilheit
des funktionellen Zusammenhanges zwischen Brennstoffzufuhr und Verbrennungsdruck
auf die Dämpfungseinrichtung einwirkt. Es ist nämlich festgestellt worden, daß der
maßgebende Faktor für die Steilheit des funktionellen Zusammenhanges zwischen Brennstoffzufuhr
und Verbrennungsdruck das Brennstoff-Luft-Verhältnis ist. Die erwähnte Dämpfungseinrichtung
sorgt dafür, daß bei größeren Änderungen der Brennstoffzufuhr die Regeleinrichtung
nicht ins Schwingen gerät.
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Vorzugsweise, ist die Dämpfungseinrichtung in der Weise ausgebildet,
daß in Reihe mit der als steuerbares Brennstoffventil ausgebildeten Brennstoff-Dosiereinrichtung
eine an sich bekannte Durchfluß-Meßeinrichtung mit einem proportional zum Brennstoffdurchfluß
ausgelenkten Ausgangsglied vorgesehen ist, wobei die Dämpfungseinrichtung einen
Zy-
linder mit einem darin bewegbaren, mit dem Ventilglied der Durchfluß-Meßeinrichtung
gekoppelten Kolben aufweist und die Enden des Zylinders durch eine Drosselstelle
miteinander verbunden sind, deren Druckabfall das Dämpfungssignal darstellt. Dabei
ist vorteilhafterweise der Widerstand der Drosselstelle mittels eines Machmeters
einstellbar; bei sonst unveränderter Brennstoffzufuhr ist nän-Aich die Anzeige des
Machmeters ein Maß für das Brennstoff-Luft-Verhältnis. Statt dessen kann auch der
Widerstand der Drosselstelle vom Ausgang einerdas Brennstoff-Luft-Verhältnis erfassenden
Recheneinrichtung steuerbar sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform, bei der ebenfalls sowohl die Brennstoff-Dosiereinrichtung
als steuerbares Brennstoffventil ausgebildet ist als auch die Regeleinrichtung ebenfalls
in der schon beschriebenen Weise zwei einander entgegenwirkende Eingangs-Drucksignale
empfängt, ist die Hilfssteuereinrichtung so ausgebildet, daß sie ein in Reihe mit
dem Brennstoffventil angeordnetes Hilfssteuerventil zur Steuerung des zwischen den
beiden Ventilen herrschenden Brennstoffdrucks und damit des Druckabfalls am Brennstoffventil
aufweist, das in Abhängigkeit von einem Signal, das eine Funktion des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
im Triebwerk ist, im Sinne einer Kompensation der mit Veränderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
einhergehenden Veränderungen der Steilheit des funktionellen Zusammenhanges zwischen
Brennstoffzufuhr und Verbrennungsdruck steuerbar ist. Bei dieser Ausführungsform
wird die Empfindlichkeit der Regeleinrichtung durch Verändern des am Brennstoffventil
stehenden Druckabfalls beeinflußt. Vorzugsweise ist dabei das Hilfssteuerventil
stromabwärts des Brennstoffventils angeordnet.
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Die Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Regelanlage wird vorteilhaft
in an sich bekannter Weise als Integralregler ausgebildet, so daß sich nach jedem
Regelvorgang immer wieder der gleiche Zustand in der Regeleinrichtung einstellen
kann.
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Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele ,der Erfindung in Verbindung
mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Schema einer
Regelanlage, F ig.2 ein erläuterndes Blockschaltbild der in F i g. 1 dargestellten
Regelanlage, F i g. 3 ein Schema einer zweiten Ausführungsform einer Regelanlage,
F i g. 4 ein erläuterndes Blockschaltbild der in F i g. 3 dargestellten
Regelanlage, F i g. 5 ein Schema einer dritten Ausführungsform einer Regelanlage
und F i g. 6 ein erläuterndes Blockschaltbild der in F i g. 5
dargestellten Regelanlage.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Regelanlage wird einem Triebwerk
A Brennstoff in einer durch ein Hauptbrennstoffventil B geregelten Menge
zugeführt. Das Ventil B wird von einer auf die Lage der Stoßwelle im Einlauf-Difluser
ansprechenden Regeleinrichtung C gesteuert, deren Funktion darin besteht,
die Brennstoffzufuhr so einzustellen, daß die gewünschte
Lage der
Stoßwelle im Einlauf erhalten bleibt. Die Einheiten C und B bilden eine im
folgenden oft als »Brennstoffanlage« bezeichnete Gesamtheit, und die Steilheit der
Gesamtübertragungsfunktion der Einheiten C und B wird im folgenden kurz »Verstärkung
der Brennstoffanlage« genannt. Ein Brennstoffdurchfluß-Meßventil F, ein Machmeter
M und eine Dämpfungseinrichtung 130 bis 134, N sind so vorgesehen,
daß an die Regeleinrichtung C ein Signal zurückgeliefert wird, das eine Funktion
des Brennstoff-Luft-Verhältnisses im Triebwerk darstellt. Die Bedeutung dieses Merkmals
beruht auf der Feststellung, daß der Hauptgrund für Veränderungen der Steilheit
des funktionellen Zusammenhanges zwischen Brennstoffzufuhr und Brennkammerdruck
(im folgenden kurz »Triebwerksverstärkung« genannt) in Veränderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
zu sehen ist; die Anlage ist so beschaffen, daß sie die Steilheit der übertragungsfunktion
der Regeleinrichtung C
vermindert, um einen Anstieg der Steilheit der übertragungsfunktion
des Triebwerks zu kompensieren, und umgekehrt.
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Der Schub des Triebwerks wird durch Verändern des Querschnitts der
Schubdüse mittels eines verstellbaren Schließkörpers geregelt. Der Schließkörper
wird von einer Düsenquerschnitt-Stellvorrichtung L
gesteuert, die das Brennstoff-Luft-Verhältnis
darstellende Signale empfängt.
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Das Triebwerk A hat einen überschalleinlaß 2, einen Unterschall-Diffuser
4, eine Brennkammer 6
mit Brennstoffeinspritzdüsen 8 und eine Schubdüse
10 mit einem verstellbaren Schließkörper 12. Zur Erzielung einer großen Druckrückgewinnung
im Einlaß soll die Lage der Stoßwelle an einer Stelle 14 gehalten werden. Bewegungen
dieser Stoßwelle werden mit Hilfe einer Anordnung rückwärts gerichteter Pitot-Rohre
16 erfaßt, die an der Randlippe des Einlasses 2 angeordnet sind. Am vordersten
Ende des Triebwerks ist ein nach vorn gerichtetes zweites Pitot-Rohr 18
vorgesehen,
das den Gesamtdruck P,' am Triebwerkeinlaß erfaßt.
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Der Brennstoff wird bei 20 dem Hauptbrennstoffventil B zugeführt.
Das Ventil enthält einen Kolben 22, der einen Durchlaß 24 steuert. Der Kolben wird
mittels eines Servosystems verschoben, das Brennstoff als Servoflüssigkeit verwendet.
Die oberen und unteren Seiten des Kolbens sind Zwischendrücken eines Druckpotentiometers
ausgesetzt, das aus den Drosselstellen 26, 28 bzw. 30, 32 gebildet
wird. Die stromabwärtigen Drosselstellen 26 und 30 sind fest. Die
stromaufwärtigen Drosselstellen 28 und 32 sind in gegenseitiger Abhängigkeit
veränderbar, da sie in der Form von Düsen vorliegen, die auf entgegengesetzte Seiten
einer Klappe 34 der Regeleinrichtung C gerichtet sind. Die Bewegungen der
Klappe 34 werden durch die Differenz der Drücke oberhalb und unterhalb einer Membran
36 und durch die Differenz der Drücke oberhalb und unterhalb einer Membran
37 bestimmt. Die obere Seite der Membran 36 wird von dem Drucksignal
PRp des umgekehrten Pitot-Rohres beaufschlagt. Die untere Seite der Membran steht
unter einem Druck, der einen Bruchteil KOPO' des Gesamtdruckes P 0 darstellt.
Dieser Bruchteil wird durch ein Druckpotentiometer erzeugt, das aus den Drosselstellen
40 und 42 besteht. Das stromabwärtige Ende dieses Potentiometers ist dem statischen
Druck Po, d. h. dem Atmosphärendruck, ausgesetzt. Die stromabwärtige Drosselstelle
42 kann durch eine (nicht dargestellte) Nadel eingestellt werden, deren Stellung
so vorgewählt wird, daß sich eine zufriedenstellende mittlere Lage der Stoßwelle
im Triebwerkeinlaß ergibt.
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Eine Verschiebung der Stoßwelle im Triebwerkeinlaß ruft eine Veränderung
des Drucksignals PRp aus dem umgekehrten Pitot-Rohr hervor. Der Unterschied zwischen
diesem Signal und dem gewählten Bruchteil KoP, des Gesamtdrucks P 0 wirkt
auf die Membran 36. Die auf die Membran 37 einwirkenden Drücke dienen
der Kompensation und werden weiter unten besprochen. Die in F i g. 2 gewählte
Darstellung zeigt, daß die Membran 36, 37 die Verschiebung y, der Klappe
34 als Folge der arithmetischen Summe der auf die Membranen einwirkenden Drücke
sowie die Steifigkeit der Membranen erzeugen, und zwar mit einer übertragungsfunktion
der Steilheit G4-Die Verschiebung y, der Klappe bewirkt über die Drosselstellen
28, 32 eine fortschreitende Änderung der Verschiebung zl des Kolbens 22 im
Hauptbrennstoffventil B, und zwar mit einer übertragungsfunktion G.,ID. Dadurch
wird der Querschnitt des Durchlasses 24 verändert, und dies wiederum erzeugt, mit
einer Steilheit G., einen Brennstoffzufluß Wf zum Triebwerk A. Im
Triebwerk wird bei einer Veränderung der Brennstoffzufuhr eine Veränderung des Verbrennungsdrucks
P, in der Brennkammer 6
hervorgerufen, und zwar mit einer Steilheit
GE.
Dies wiederum erzeugt, mit einer Steilheit GD im Diffusor 4, eine Veränderung
des Drucksignals PRp aus dem umgekehrten Pitot-Rohr. In dem sich durch die »Brennstoffanlage«
C, B und das Triebwerk A erstreckenden Hauptregelkreis
sind nicht alle Steilheiten konstante Faktoren; z. B. beinhaltet die übertragungsfunktion
G.ID eine Integration (»D« ist ein Differentialoperator). Der wichtigste
Gesichtspunkt bei der Betrachtung der Stabilität dieses Regelkreises ist jedoch
der, daß die Steilheit oder Verstärkung GE
im Triebwerk von der Brennstoffzufuhr
Wf im Verhältnis zum Luftdurchsatz W" abhängt, d. h. also vom Brennstoff-Luft-Verhältnis.
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In der Praxis kann sich im Bereich möglicher Betriebsbedingungen des
Triebwerks die Triebwerkverstärkung GE um einen Faktor 5 verändern.
Für stabilen Betrieb ist es erwünscht, daß die Gesamtverstärkung oder Gesamtregelsteilheit
des Regelkreises nicht mehr als ± 20 D/o schwankt; ohne irgendeine Art von
Kompensation treten jedoch erheblich größere Schwankungen auf.
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Um Veränderungen der Triebwerkverstärkung GL, zu kompensieren, wird
die Verstärkung der Einheit C in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Machmeters
M verändert. Dieses Ausgangssignal wirkt auf die Verstellung der Nadel
136 in dem Sinne ein, daß das erforderliche, d. h. gewünschte Brennstoff-Luft-Verhältnis
eingeregelt wird, wobei dann dieser vom Machmeter gegebene Einfluß auf die Oberseite
der Membran 37 einwirkt.
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Das Brennstoff-Durchflußmeßventil F ist in bekannter Weise so gebaut,
daß der an ihm entstehende Druckabfall dem Durchfluß durch das Ventil direkt proportional
ist. Das Ventil enthält ein federbelastetes Ventilglied67, das eine öffnung70 in
der zum Triebwerk führenden Brennstoffleitung steuert. Der DruckabfallP.-P4 am Ventil
F ist eine Funktion des Brennstoffdurchflusses Wf und der Verschiebung x 2 des Gliedes
67, und zwar mit einer Verstärkung oder einer Steilheit G7, und die
Verschiebung
x., des Gliedes 67 ist seinerseits eine Funktion
des gruckabfalls am Ventil F, und zwar mit einer Verstärkung oder Steilheit G,4.
Das Ventil ist so ausgelegt, daß P2-P4 direkt proportional zu W, ist. Das Glied
67 ist mit einem Dämpfungskolben 130 verbunden, der sich in einem
Zylinder 132 be-
findet. Die beiden Enden des Zylinders sind über eine Drosselstelle
134 miteinander verbunden; diese Drosselstelle wird durch eine Nadel 136
gesteuert, die von dem weiter unten zu beschreibenden Machmeter M betätigt wird.
Das rechte Ende des Zylinders steht unter dem Druck P_ das ist der Brennstoffdruck
in der Dämpfungseinrichtung, und dieser Druck wird der unteren Seite der Membran
37 der Einheit C zugeführt. Der Druck P., im linken Ende des
Zylinders 132 wird auf die obere Seite der Membran 37 geleitet.
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Während der Bewegung des Kolbens 130 hängt der sich ergebende
Durchfluß FA von Brennstoff durch die Drosselstelle 134 von der Geschwindigkeit
der Änderung von x. ab, und zwar mit einer übertragungsfunktion Gl.ID. Der Durchfluß
FA erzeugt an der Drosselstelle eine Druckdifferenz P2-P., und zwar mit einer Verstärkung
Gl.. Diese auf die Klappe 34 einwirkende Druckdifferenz modifiziert die Verschiebung
x für einen gegebenen Wert von C 1 el PRp-KOPO". Die Wirkung der Bewegung
des Kolbens 130 besteht darin, die wirksame Verstärkung der Einheit
C zeitweilig zu verändern.
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Das Ausmaß dieser zeitweiligen Veränderung wird sowohl durch das Ausmaß
der Verschiebung des Kolbens 130 als auch durch den Wert von G" bestimmt,
der von der Abmessung der Drosselstelle 134 abhängt. Die Verschiebung des Kolbens
130 ist eine Funktion der Geschwindigkeit der Änderung des Brennstoffdurchflusses,
während der freie Querschnitt der Drosselstelle 134 durch die Verschiebung x" der
Nadel 136 eingestellt wird; diese Verschiebuna ist dem Ausaangssignal des
Machmeters M proportional und ist somit eine Funktion des erforderlichen Brennstoff-Luft-Verhältnisses.
Somit ist das durch die Druckdifferenz P2-P. an der Membran 37
dargestellte
Signal eine Funktion des Brennstoff-Luft-Verhältnisses. Man erkennt aus F i
g. 2, daß sich dort ein geschlossener Verstärkungsregelkreis durch die Einheiten
C, B, F und N erstreckt. In diesem Regelkreis wird die
Verstärkung der »Brennstoffanlage« in Abhängigkeit von Veränderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
verändert, und zwar im umgekehrten Sinn wie die Veränderungen der »Triebw,-rk-v--rstärkun-«,
die diese Veränderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses begleiten.
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Das #-Aarlme#er enthält- Membran 104, die auf der oberen Seite dem
GesamtdruckP,' und auf der unteren Seite dem Druck in einer Kammer 106
ausgesetzt
ist. Dieser Kammer wird über eine feste Drosselstelle 108 Luft unter einem
Druck P2' zuaeführt, die einem nach vorn gerichteten (nicht dargestellten) Pitot-Rohr
entnommen wird, welches stromaufwärts oder stromabwärts der Stelle 14, an welcher
die Stoßwelle auftritt, angeordnet ist. Die Luft verläßt die Kammer über einen Auslaß,
der von einer mit der Membran 104 gekoppelten Nadel 114 gesteuert wird. Die Nadel
114 ist an der Nadel 136 in der Dämpfungseinrichtung 130 bis 134,
N
angelenkt.
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Das Durchfluß-Meßventil F kompensiert gleichzeitig den Einfluß einer
zweiten Quelle von Verstärkungsänderungen. Es ist üblich, den Brennstoffbedarf aus
einer Pumpe zu decken, deren Abgabedruck mit steigender Flughöhe der Anlage beträchtlich
abnimmt. Da die Geschwindigkeit der Lageänderungen des Kolbens 130 eine Anzeige
für die Änderungsgeschwindigkeit der Brennstoffzufuhr darstellt, wird jede beliebige,
auf Veränderungen des Brennstoff-Abgabedruckes PD zurückgehende Veränderung der
Verstärkung oder der Steilheit G , des VentilsB automatisch kompensiert,
und zwar als überlagerung der oben beschriebenen Kompensation für Veränderuncen
der Triebwerkverstärkung GE.
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Verstellungen y, der Klappe 34 verursachen einen dem Durchfluß
F, überlagerten Durchfluß FB von Strömungsmittel durch die Drosselstelle
134. Dadurch wird ein von der Änderungsgeschwindigkeit der Brennstoffzufuhr abhängiges
Rückkopplungssignal in die Einheit C eingeführt. In F i g. 2 ist dargestellt,
daß die Verstellung y, der Klappe 34 den Durchfluß FB nach Maßgabe einer übertragungsfunktion
GWD erzeugt. Dieser Durchfluß ist als additiver Zusatz zum Durchfluß FA dargestellt.
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Die Druckdifferenz P2-P. wirkt auf den Kolben 130, aber der
Rückkopplungseffekt auf das Ventilglied 67 im Brennstoff-Meßventil ist gering.
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Der den Düsenquerschnitt des Triebwerks A steuernde bewegliche
Schließkörper 12 wird durch einen Kolben 76 gesteuert, der seinerseits von
einem Schieberventil 78 in der Düsenquerschnitt-Stellvorrichtung L gesteuert
wird. Dem Schieberventil 78 wird Betätigungs-Strörnungsmittel aus einer Quelle
80 zugeführt, wobei das Schieberventil 78 von einer Servoeinrichtung
gesteuert wird, die aus Paaren von Druckpotentiometern, gebildet durch Drosselöffnungen
82,
84 und 86, 88, besteht. Die stromaufwärts angeord-C neten Drosselöffnungen
82, 86 sind beiderseits einer Klappe 90 angeordnet, während die stromabwärts
liegenden Drosselöffnungen 84, 88 vom Schieberventil 78 gesteuert
werden, so daß eine Rückkopplung entsteht. Die Klappe 90 ist durch Federn
93 belastet und wird von einer Membran 92 betätigt, die den Drücken
P", P4 stromaufwärts und stromabwärts vom Brennstoffnießveritil F ausgesetzt ist.
Die Klappe 90 wird weiterhin von einer Membran 96 betä' i-t, die an
ihrer unteren Seite dem Gesamtdruck PJ und an ihrer oberen Seite einem Bruchteil
K.,PO des Gesamt druckes P, ausgesetzt ist, der von einem Druck potentiometer bestimmt
wird, das aus einer unveränderlichen Drosselöffnung 100 und einer stromabwärts
angeordneten veränderlichen Drosselöffnung 102 besteht, die von einer an der Nadel
136 und somit an dem Machmeier M angelenkten Nadel 116 eingestellt
wird. Somit wird der Schließkörper 12 als Teil der D'Isenquerschnitt-Stellvorrichtung
L in Abhängigkeit des Brennstoff-Luft-Gemischverhältnisses betätigt, da die Druckdifferenz
P"-P4 proportional der Brennstoffzufuhr ist und da das Verhältnis der Drücke P,
und K',P., abhängig ist von dem Machmeter M.
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Bei dem in F i g. 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
sind die einzelnen Einheiten A, B, C
und F ähnlich denjenigen
in der ersten Ausführung. Der Unterschied bei der zweiten Ausführung ist der, daß
der Durchgangsquerschnitt durch die Drosselstelle 134 in der Dämpfungsvorrichtung
N von einem Kolbenschieber 52 gesteuert wird, der ein Teil eines an
Stelle eines Machmeters verwendeten Rechners E
für das Gemischverhältnis Brennstoff-Luft
ist. Die
Verschiebung x des Kolbenschiebers 52 ist ein Maß
des Gemischverhältnisses Brennstoff-Luft, wie nachfolgend erläutert wird.
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Der Kolbenschieber 52 wird von einer Servoeinrichtung betätigt,
die zwei Druckpotentiometer aufweist und Brennstoff als Servoflüssigkeit verwendet.
Die stromaufwärts angeordneten Drosselöffnungen 56
und 58 der Potentiometer
sind auf entgegengesetzten Seiten einer Klappe 60 angeordnet. Die Klappe
60 ist im Punkt 62 schwenkbar gelagert und wird von zwei elastischen
Bälgen betätigt. Der obere Balg 64 ist den Drücken P 2 und P 4 ausgesetzt, die oberhalb
und unterhalb des Brennstoffmeßventils F herrschen. Damit übt der Balg 64 in dem
Rechner E für das Gemischverhältnis Brennstoff-Luft auf die Klappe
60 eine Kraft aus, die proportional der Brennstoffzufuhr ist.
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Der untere Balg 68 ist evakuiert und außen dem mittleren Druck
eines Druckpotentiometers ausgesetzt, das von den Drosselöffnungen 72 und
74 gebildet ist. Der Druck stromaufwärts ist der Gesamtdruck PO', der Druck stromabwärts
ist der statische Druck P., d. h. der Atmosphärendruck. Die stromabwärts
angeordnete Drosselöffnuno, 74 ist durch eine Nadel verstellbar, die mit dem Kolbenschieber
52
verbunden ist. Der mittlere Druck beträgt somit Kipo der proportional sowohl
der Verschiebung des Kolbenschiebers 52 als auch dem Druck P ist, der wiederum
eine Funktion des Luftdurchsatzes W" durch das Triebwerk ist.
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Aus F i g. 4 ergibt sich folgendes: Der Widerstand der Brennstoffeinspritzdüsen
8 bestimmt in Verbindung mit dem Verbrennungsdruck P 3 den Einspritzdruck
P4 in der Brennstoffeinrichtung. Sodann bestimmt das Meßventil F die Druckdifferenz
P.-P4 und somit den Druck P 2 oberhalb des Meßvedt,IS. Die Druckdifferenz P 2-P4
und der Druck Kipo erzeugen eine Verschiebung y. der Klappe 60 mit
einer Verstärkung G.. Hierdurch wird mit der übertragungsfunktion G 2 ID
eine Verschiebung x des Kolbenschiebers 52 hervorgerufen, die ihrerseits
mit der Verstärkung G auf die von der Nadel gesteuerte Drosselt'
3
öffnung 74 rückgekoppelt wird.
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Der Kolbenschieber wird somit um einen Betrag verschoben, der proportional
dem Gemischverhältnis Brennstoff-Luft ist und regelt damit die Verstärkung der Drosselstelle
134 proportional dem Gemischverhältnis Brennstoff-Luft mit Folgen der gleichen Art
wie bei der in F i g. 1 und 2 gezeigten Einrichtung.
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Die Hauptmerkmale der in den F i g. 1 und 4 dargestellten Regelanlage
sind die folgenden: Regelanlage für die Brennstoffzufuhr zu einem luftatmenden Triebwerk,
welche Anlage ein nach rückwärts gerichtetes Pitot-Rohr zur Erfassung der Verschiebung
einer normalen Stoßwelle, d. h. eines geraden Verdichtungsstoßes im Lufteinlaß
des Triebwerkes und ein nach vorn gerichtetes Pitot-Rohr zum Messen des Gesamtdruckes
und weiterhin Mittel zur Regelung der Brennstoffzufuhr zum Triebwerk aufweist, bestehend
aus: a) einem Hauptbrennstoffventil B, das von einer Regeleinrichtung
C betätigt wird, die auf entgegengesetzt gerichtete, von dem rückwärts und
dem vorwärts gerichteten Pitot-Rohr 16 bzw. 18
abgeleitete Signale
und auf ein weiteres Signal anspricht, das eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit
der Brennstoffzufuhr durch das Hauptventil B ist; b) Mitteln zum Modifizieren
des weiteren Signals in Abhängigkeit von einem Signal, das eine Funktion des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
im Triebwerk ist.
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Bei der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Anlage wird
dem Triebwerk A eine Brennstoffmenge zugeführt, die von dem Hauptbrennstoffventil
B geregelt ist. Das Hauptventil B wird von einer auf die Lage der Stoßwelle ansprechenden
Regeleinrichtung C be-
tätigt, die sicherstellt, daß die Brennstoffmenge so
geregelt wird, daß die Druckrückgewinnung im Einlauf des Triebwerks durch eine vorbestimmte
Lage der Stoßwelle im Einlauf möglichst optimal ist. Die Brennstoffzufuhr durch
das Ventil B hängt nicht nur von seiner Einstelluno, sondern auch von der an ihm
stehenden Druckdifferenz ab. Diese Druckdifferenz wird von einem Hilfssteuerventil
D bestimmt, das in Reihe mit dem Hauptventil B angeordnet ist. Dieses Hilfssteuerventil
D wird von einer Hilfssteuereinrichtung H beeinflußt, der Signale, die den
Druckabfall am Hauptbrennstoffventil B darstellen, und weiterhin ein Signal, das
das Brennstoff-Luft-Verhältnis im Triebwerk wiedergibt, zugeführt werden. Die Bedeutung
dieser Maßnahme besteht darin, daß sich die Triebwerkverstärkung (d. h. die
Druckänderung in der Brennkammer für eine gegebene Änderung der Brennstoffzufuhr)
hauptsächlich mit dem Brennstoff-Luft-Verhältnis ändert, und die Anlage ist so ausgelegt,
daß die Verstärkung des Hauptbrennstoffventils B reduziert wird, um ein Anwachsen
der Triebwerkverstärkun- zu kompensieren, und umgekehrt. Einer Recheneinrichtung
E für das Brennstoff-Luft-Verhältnis werden dem Gesamtdruck im Triebwerkeinlaß
entsprechende Signale von einem vom am Flugkörper sitzenden Fühler und der Brennstoffzufuhr
entsprechende Signale von einem Meßventil F zugeführt, das in Reihe mit dem Hauptbrennstoffventil
B und dem Hilfssteuerventil D angeordnet ist.
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Die bisher erwähnten Komponenten sind so aufeinander abgestimmt, daß
die Druckrückgewinnung im Einlauf durch Regelung der Brennstoffinenge konstant gehalten
wird. Der Schub des Triebwerkes wird gesteuert, indem der Querschnitt der Schubdüse
210 des Triebwerkes A mittels eines verstellbaren Schließkörpers verändert
wird. Der Schließkörper wird von einer Düsenquerschnitt-Stellvorrichtung L betätigt,
die Signale empfängt, welche das Brennstoff-Luft-Verhältnis anzeigen.
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Das Triebwerk A hat einen überschalleinlaß 202, einen Unterschalldiffusor
204, eine Brennkammer 206 mit Brennstoffdüsen 208 und eine Schubdüse
210 mit einem verstellbaren Schließkörper 212. Im Hinblick auf eine große Druckrückgewinnung
im Einlaß soll eine Stoßwelle als 'gerader Verdichtungsstoß an einer Stelle 214
aufrechterhalten werden; Verschiebungen dieser Stoßwelle werden durch ein System
von umgekehrten Pitot-Rohren 216 erfaßt, die an der Randlippe des Einlasses
202 angeordnet sind. Am vordersten Ende des Triebwerks ist ein nach vorn gerichtetes
Pitot-Rohr 218 zur Messung des Gesamtdruckes vorgesehen. Der Brennstoff wird
dem Hauptbrennstoffventil B bei 220 zugeführt. Das Ventil enthält einen Kolbenschieber
222, der einen Durchlaß 224 steuert. Der Kolben wird mit Hilfe einer Servoeinrichtung
verschoben, in welcher Brennstoff als Servomedium benutzt wird. Die obere und untere
Seite des Kolbens sind den mittleren Drücken
in Druckpotentiometem
ausgesetzt, die durch Drosselstellen 226, 228 bzw. 230, 232 dargestellt
sind. Die stromaufwärtigen Drosselstellen 226 und 230 sind fest. Die
stroniabwärtigen Drosselstellen 228
und 232 sind in Abhängigkeit voneinander
veränderlich, da sie in der Form von Düsen ausgeführt sind, die auf entgegeng esetzte
Seiten einer Klappe 234 in der auf die Lage der Stoßwelle ansprechende Regeleinrichtun-
C -erichtet sind. Die Stellung der Klappe 234 wird von der Druckdifferenz
oberhalb und unterhalb einer Membran 236 bestimmt, die einer Feder
238 entgegenwirkt. Die Unterseite der Membran 236
ist dem von den rückwärts
gerichteten Pitot-Rohren erfaßten Druck PRp ausgesetzt. Die Oberseite der Membran
ist einem Druck ausgesetzt, der einen Bruchteil KP,)' des von dem nach vorn gerichteten
Pitot-Rohr 218 erfaßten Gesamtdrucks Po ausmacht. Dieser Bruchteil wird durch
ein Druckpotentiometer erzeugt, das aus Drosselöffnungen 240 und 242 besteht, wobei
das stroniabwärtige Ende des Potentiometers dem statischen Druck Po aus-esetzt ist.
Die stromabwärts an ' geordnete Drosselöffnung 242 kann durch eine Nadel
244 ein-estellt werden, damit eine zufriedenstellende mittlere Lage der Stoßwelle
im Bereich der Stelle 214 im Triebwerkeinlaß 202 erhalten werden kann.
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Nachfol-end soll der durch das Triebwerk A, die Regeleinrichtung
C und das Hauptbrennstoffventil B gebildete Regelkreis an Hand der Fig.
6 betrachtet werden. Eine Verschiebung der Stoßwelle 214 im Triebwerkeinlaß
202 hat eine Änderung des Drukkes PI?p in den umgekehrten Pitot-Rohren zur Folge.
Die Differenz zwischen diesem Druck und dem ausgewählten Bruchteil des Gesamtdruckes
KJ,' wirkt M
so auf die Klappe 234, die mit der Verstärkung G4 arbeitet, daß
eine Verschiebung y, dieser Klappe auftritt. Diese Verschiebun- wirkt über die Drosselöffnungen
228, 232 und erzeugt mit einer übertragungsfunktion GJD eine fortschreitende
Verschiebung z, des Kolbenschiebers 222 im Hauptbrennstoffventil B. Dadurch wird
der Durchgangsquerschnitt des Durchlasses 224 verändert und damit die Brennstoffzufuhr
W, zum Triebwerk A mit einer Verstärkung G,. Im
Triebwerk bewirkt
eine Änderung der Brennstoffzufuhr eine Änderun- des Druckes P, in der Brennkammer
206 mit einer Verstärkung GE. Hierdurch wird einer Verstärkung GD
im Diffusor 204 eine Änderuna, des Druckes PRp in den umgekehrten Pitot-Rohren erzeugt.
In diesem Regelkreis sind nicht alle Verstärkun-en konstante Faktoren; z. B. enthält
die übertragungsfunktion GJD eine Integration (»D« ist ein Differentialoperator).
Wichtig für die Betrachtung der Stabilität dieses Regelkreises ist jedoch, daß die
Triebwerkverstärkung GF, vom Brennstoff-Luft-Verhältnis WilW, abhängt.
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Es wurde festgestellt, daß über den gesamten möglichen Arbeitsbereich
des Triebwerks die »Triebwerkverstärkung« Gr sich um den Faktor 5 ändern
kann. Um die Stabi lität des Betriebes zu gewährleisten, ist es wünschenswert, daß
die gesamte Verstärkung oder Regelsteilheit im Regelkreis sich nicht mehr als ±20%
ändert; ohne besondere Kompensationsmaßnahmen treten erheblich größere Schwankungen
auf.
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Die Einrichtung arbeitet so, daß der Druck P, stromabwärts vom Brennstoffventil
B in der Weise geregelt wird, daß, wenn das Brennstoff-Luft-Verhältnis im Triebwerk
sich ändern sollte, der Druck Pl so Creändert wird, daß die Verstärkung
G, des Hauptbrennstoffventils B auf ein Maß reduziert wird, bei dem das Anwachsen
der »Triebwerkverstärkung« GF kompensiert ist, und umgekehrt.
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Das Hilfssteuerventil D ist ebenso wie das Hauptbrennstoffventil
ausgebildet und weist einen Kolbenschieber 322 auf, mit dessen Hilfe der
Durchgangsquerschnitt einer öffnung 324 veränderlich ist. Das Hilfssteuerventil
wird ebenfalls über ein Paar Druckpotentiometer gesteuert, deren stromabwärts angeordnete
Drosselöffnungen 241 und 243 auf entgegengesetzten Seiten einer Klappe 245 in der
Hilfssteuereinrichtung H angeordnet sind und auf das Hilfssteuerventil
D einwirken. Die Stellung dieser Klappe 245 wird von der Druckdifferenz an
einem Balg 246 bestimmt, der gegen eine Feder 248 wirkt. Die Druckdifferenz am Balg
246 beträgt PD-Pl> das ist die Druckdifferenz an dem Hauptbrennstoffregelventil
B.
Die Vorspannung der Feder 248 ist mit Hilfe eines beweglichen Gegenlagers
250 veränderlich, das von einem Kolben 252 in der Recheneinrichtung
E für das Brennstoff-Luft-Verhältnis verstellbar ist. Die Verschiebung x
des Kolbens 252 ist ein Maß für das Brennstoff-Luft-Verhältnis, wie nachfolgend
beschrieben wird.
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Der Kolben 252 wird von einer Servoeinrichtung betätigt, die
zwei Druckpotentiometer enthält und Servoflüssigkeit von einer Quelle 254 erhält.
Die stromabwärts angeordneten Drosselöffnungen 256 und 258
der Potentiometer
sind Düsen, die auf die entgegengesetzten Seiten einer Klappe 260 einwirken.
Die Klappe 260 ist im Punkt 262 schwenkbar gelagert und von vier elastischen
Bälgen beaufschlagt. Die rechts angeordneten Bälge 264, 266 sind den Drükken
P, und P4 ausgesetzt, die oberhalb bzw. unterhalb des Meßventils F herrschen. Dieses
an sich bekannte Ventil ist so ausgelegt, daß direkte Proportionalität zwischen
dem an ihm herrschenden Druckabfall und dem Durchfluß herrscht. Es enthält einen
federvorbelasteten Ventilkörper 267, mit dem der Querschnitt einer Öffnung
270 a verstellt werden kann, durch die der Brennstoff zum Triebwerk fließt.
Der Druckabfall P.-P4 am Meßventil F ist eine Funktion der Brennstoffzufuhr Wf und
der Verschiebung x.
des Ventilkörpers 267, mit einer Verstärkung Ü7'
wobei die Verschiebung x. des Ventilkörpers 267
wiederum eine Funktion des
Druckabf alles am Meßventil ist, und zwar mit der Verstärkung G14. Das Meßventil
F ist so ausgelegt, daß die Druckdifferenz P.,-P4 proportional der Brennstoffzufuhr
Wf ist. Somit üben die Bälge 264 und 266 in dem Rechner E
für das Brennstoff-Luft-Verhältnis
eine Kraft auf die Klappe 260 aus, die proportional der Brennstoffzufuhr
ist.
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Die Bälge 268 sind dem im Triebwerkeinlaß herrschenden Gesamtdruck
P, ausgesetzt, der ein Maß für den Luftstrom durch das Triebwerk darstellt. Der
Balg 270 bewirkt eine Rückkopplung und ist mit der Mitte eines Druckpotentiometers,
das von Drosselöffnungen 272 und 274 gebildet ist, verbunden. Der stromaufwärts
herrschende Druck ist der Gesamtdruck Po, und der stromabwärts herrschende Druck
ist der statische Druck P.. Der Querschnitt der stromabwärts angeordneten Drosselöffnung
274 ist mittels einer mit Kolben 252 verbundenen Nadel veränderlich.
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Gemäß der Darstellung in F i g. 6 bestimmt der Widerstand der
Brennstoffeinspritzdüsen 208 in Verbindung
mit dem Verbrennungsdruck
P, den Einspritzdruck P4 in der Brennstoffzufuhreinrichtung. Dann bestimmt das Meßventil
F die Druckdifferenz Pl.-P4 und somit den Druck P, oberhalb des Meßventils. Die
Druckdifferenz P,-P4 und der Gesamtdruck P, werden in die Brennstoff-Luft-Gemisch-Recheneinrichtung
E gegeben und rufen eine Verschiebung y. der Klappe 260 hervor,
und zwar mit der Verstärkung Gr Dies verursacht eine Verschiebung x des Kolbens
252 entsprechend der übertragungsfunktion G21D; dieser Wert wird mit der
Verstärkung G, über die Nadel in der Öffnung 274 rückgeführt.
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In der Hilfssteuereinrichtung H bestimmt die Verschiebung x die Spannung
der Feder 248, und zwar mit derVerstärkung Gil). Dies erzeugt, zusammen mit der
Druckdifferenz P,-pj, die Verschiebung y2 der Klappe 245 mit der Verstärkung
G,1. Hierdurch wiederum wird eine Verschiebung z. des Kolbenschiebers
322 des Hilfssteuerventils D hervorgerufen, und zwar mit einer Übertragungsfunktion
GIJD. Diese Verschiebung bestimmt den Querschnitt der Öffnung 324 und somit die
Druckdifferenz Pi-P. für die gegebene Brennstoffzufuhr Wf mit der Verstärkung G".
Da der Druck P, von dem Meßventil F bestimmt wird, ist der Druck Pl bestimmt;
er wird der stromabwärts gelegenen Seite des Hauptbrennstoffventils B zugeführt.
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Falls der Speisedruck PD sich verändern sollte, findet eine entsprechende
Veränderung von P, statt, so daß die »Verstärkung der Brennstoffanlage« hier durch
Veränderungen des Speisedruckes unbeeinflußt bleibt. Diese Änderung wird irgendwelchen
anderen Änderungen von P, zwecks Kompensation von Änderungen der Verstärkung
GE überlagert.
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Der verstellbare Schließkörper 212, der den Querschnitt der Schubdüse
210 des Triebwerks A steuert, wird von einem Kolben 276 betätigt,
der wiederum von einem Schieber 278 in der Düsenquerschnitt-Stellvorrichtung
L gesteuert wird. Diesem Schieber 278 wird Betätigungsflüssigkeit von einer
Quelle 280
zugeführt, und er wird seinerseits von einer Servoeinrichtung gesteuert,
die aus Druck-potentiometerpaaren besteht, die durch Drosselöffnungen
282, 284 und 286 und 288 gebildet werden. Die stromaufwärts
angeordneten Drosselöffnungen 282, 286 sind beiderseits einer Klappe
290 angeordnet, während die stromabwärts angeordneten Drosselöffnungen 284,
288 vom Schieber 278 gesteuert sind, so daß eine Rückkopplung stattfindet.
Die Klappe 290 ist der Klappe in der Brennstoff-Luft-Verhältnis-Recheneinrichtung
E sehr ähnlich; diese Klappe wird nämlich von einem Paar elastischer, mit
den Drücken P, P4 oberhalb und unterhalb des Meßventils F beaufschlagter Bälge
292, 294 und von einem weiteren Balg 296 betätigt, der dem Gesamtdruck
P, aus gesetzt ist. Zusätzlich wird sie noch von einem weiteren Balg 298
betätigt, der einem Bruchteil des Gesamtdruckes ausgesetzt ist, der von einem Druckpotentiometer
bestimmt ist, das aus einer unveränderlichen Drosselöffnung 300 und einer
veränderlichen, stromabwärts angeordneten, vom Machmeter M gesteuerten Drosselöffnung
302 besteht.
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Das Machmeter besitzt eine Membran 304, die an ihrer Oberseite dem
Gesamtdruck und an der Unterseite dem Druck in einer Kammer 306 ausgesetzt
ist. Luft mit einem Druck P der von einem nicht dar gestellten, vorwärts gerichteten
Pitot-Rohr abgeleitet ist, das oberhalb oder unterhalb der Stelle 214 der Stoßwelle
angeordnet ist, wird dieser Kammer über eine unveränderliche Drosselöffnung
308 zugeführt und kann die Kammer über zwei nadelgesteuerte Auslässe
310 bzw. 314 verlassen. Die Nadel im Auslaß 310 wird von einem evakuierten
Balg 312 betätigt, der außen dem statischen Druck P, ausgesetzt ist, während
die Nadel im Auslaß 314 mit der Meinbran 304 verbunden ist. Zusätzlich ist die Membran
314 an einer Nadel 316 angelenkt, die die Drosselöffnung 302 steuert
und somit den Bruchteil K3-p des Druckes P, , , der auf die Bälge
298 der Düsenquerschnitt-Stellvorrichtung L einwirkt, bestimmt.
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Die Hauptmerkmale des in den F i g. 5 und 6 dargestellten
Regelkreises sind folgende: Regelanlage für ein luftatmendes Triebwerk mit einem
umgekehrten Pitot-Rohr zur Ermittlung der Verschiebung der einen geraden Verdichtungsstoß
bildenden Stoßwelle im Lufteinlaß des Triebwerkes, einem vorwärts gerichteten Pitot-Rohr
zum Messen des Gesamtdruckes im Triebwerk-Einlaß und Mitteln zur Regelung der Brennstoffzufuhr
zum Triebwerk, wobei diese Mittel bestehen aus: a) einem Hauptbrennstoffventil B,
das von einer Regeleinrichtung C, die auf einander entgegengesetzte Signale an dem
umgekehrten Pitot-Rohr 216 und dem vorwärts gerichteten Pitot-Rohr
218 anspricht, gesteuert wird, b) einem in Reihe mit dem Hauptbrennstoffventil
B angeordneten Hilfssteuerventil D für die Einstellung des Brennstoffdruckes
zwischen den beiden Ventilen und somit des Druckabfalls am Hauptbrennstoffventil
B, e) einer Hilfsregeleinrichtung H, die auf eine Funktion des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
im Triebwerk anspricht und das Hilfssteuerventil D so betätigt,
d) daß bei einer Änderung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses der Druckabfall
am Hauptbrennstoffventil B in dem Sinne verstellt wird, daß die Verstärkung des
Hauptbrennstoffventils reduziert wird, wenn die Triebwerkverstärkung sich vergrößert,
oder umgekehrt.
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Das Hilfssteuerventil kann oberhalb oder unterhalb des Hauptbrennstoffventils
angeordnet sein; in der Praxis wird jedoch eine stromabwärts angeordnete Lage vorgezogen.