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Die Erfindung bzieht sich auf eine Lufteinlaßsteuervorrichtung für
überschallflugtriebwerke, mit am Eintritt in den Einlaufdiffusor angeordneten Meßvorrichtungen
für die Flugmachzahl und die Lage des geraden Verdichtungsstoßes, mit einer ersten
Stellvorrichtung zur Veränderung der Längsgeometrie der Öffnung des Einlaufdiffusors
in Abhängigkeit von der Flugmachzahl und mit einer zweiten Stellvorrichtung zur
Veränderung des Öffnungsquerschnitts von zur Luftabblasung aus dem Einlaufdiffusor
in Abhängikeit von der Lage des Verdichtungsstoßes dienenden Leitungen, mit einem
Programmelement, dem eine axiale Bewegung in linearer Abhängigkeit von der Längsgeometrie
der Öffnung des Einlaufdiffusors erteilt wird, von welchem Programmelement Signale
abgegriffen werden, die die Längsgeometrie der öffnung des Einlaufdiffusors und
die öffnungsquerschnitte der Leitungen zur Luftabblasung beeinflussen.
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Der Zweck eines Lufteinlasses mit veränderbarer Geometrie für Überschalluftfahrzeuge
ist die wirksame Verzögerung des Luftstroms zum Triebwerk und die Erzielung einer
optimalen Anpassung des Triebwerkluftstroms an die Flugbedingungen. Die zugeführte
Luft muß bei den bekannten Luftverdichtern, beispielsweise für Strahltriebwerke,
Unterschallgeschwindigkeit haben, so daß die zugeführte Luft bei einem Flug mit
Überschallgeschwindigkeit verzögert werden muß. Die Verzögerung von überschallgeschwindigkeit
auf Unterschallgeschwindigkeit erfolgt in einem Verdichtungsstoß, d. h. längs einer
schmalen Zone, in der der Druck der Einlaufluftströmung stufenartig zunimmt, wobei
sich der statische Druck auf Kosten der kinetischen Energie der eintretenden Luft
erhöht. Nicht die gesamte kinetische Energie der eintretenden Luft wird jedoch in
die potentielle Energie der Druckerhöhung umgewandelt. Der nicht sich in einer Druckerhöhung
auswirkende Anteil der kinetischen Energie ist am geringsten, wenn die Geschwindigkeit
der in die Verdichtungsstoßzone eintretenden Luft so nahe wie möglich an der Machzahl
1,0 liegt. Für hohe Überschallgeschwindigkeiten wird ein Lufteinlauf verwendet,
bei dem die Luft mit einem Überschalldiffusor stromaufwärts vor dem Eintritt in
einen Verengungsbereich des Lufteinlaufs verzögert wird. Am Eintritt in den Verengungsbereich
wird dann ein zur Strömungsrichtung im wesentlichen senkrechter Verdichtungsstoß
gebildet. Durch Veränderung der Einlaßgeometrie kann die Luftgeschwindigkeit in
die Nähe der Machzahl 1,0 gebracht und somit eine maximale Druckrückgewinnung im
Einlauf erreicht werden.
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Die optimale Einlaßgeometrie ändert sich als Funktion der Flugbedingungen
und ist also beim Start und beim Überschallflug verschieden. Je nach Flugbedingungen
stellen Steuerungen den veränderbaren Lufteinlaß in optimaler Weise ein.
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Die Änderung der Geometrie der Einlaßöffnung wird bei bekannten Triebwerksanordnungen
durch in der Einlaufzone des Triebwerks angebrachte, strömungsgünstig geformte,
jedoch in ihrer Gestalt veränderliche Formkörper herbeigeführt. Es ist auch schon
vorgenommen worden, zu diesem Zweck die Formkörper in dem Vorderteil des Triebwerkmantels
längsverschieblich anzuordnen oder sie jedenfalls so auszubilden, daß Teile von
ihnen unter Erhaltung der strömungsgünstigen Gesamtform längs verschoben werden
können. Wenn der Einlaß auf maximale Drucksteigerung eingestellt ist, ergibt sich
eine zusätzliche Forderung nach Anpassung des Triebwerkluftstroms an den jeweiligen
Einlaßluftstrom. Dies wird erreicht durch Überbemessung des Einlaßluftstroms und
durch Vorsehung von Leitungen stromafwärts der Triebwerksvorderseite, die die überschußluftmenge
unter öffnung von Klappen abblasen.
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Bei einer bekannten Steuerung der in Rede stehenden Art sind hydraulisch
betätigte Luftabblasungsklappen vorgesehen und ist im Triebwerkseinlauf zur Änderung
der Geometrie der Einlaßöffnung ein in seiner Außengestalt veränderbarer, d. h.
hydraulisch wulstartig aufspreizbarer Innenkörper angebracht.
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Am Vorderteil des Innenkörpers wird die Flugmachzahl gemessen und
eine Steuerung eingegeben, die über einen hydraulischen Zylinder die Spreizbewegung
des Innenkörpers steuert. Die Spreizbewegung wird mechanisch in einer linearen Bewegung
auf eine Kurvenscheibe übertragen. Über eine Abtasteinrichtung wird ein Signal abgegriffen,
das der Steuerung ebenfalls eingegeben und dem Geschwindigkeitssignal zur Erzeugung
eines Gleichgewichts der Spreizung des Innenkörpers, d. h. der Geometrie der Einlaßöffnung,
überlagert.
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Die Lage des Verdichtungsstoßes wird in einer Sonde ermittelt und
in Gestalt eines Paares von Druckwerten einer weiteren Steuerung eingegeben, die
die Stellung der Luftabblasungsklappen steuert. Der Wirkung des genannten Druckwertpaares
wird ein weiterer Druck überlagert, der eindeutig durch die lineare Stellung der
Kurvenscheibe bestimmt ist und somit mit der Spreizstellung des Innenkörpers und
schließlich mit der am Vorderteil des Innenkörpers gemessenen Flugmachzahl in eindeutigem
Zusammenhang steht.
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In die Regelung gehen dabei nur die Flugmachzahl und die Lageabweichung
des Verdichtungsstoßes von einem durch die Anbringung einer Sonde gegebenen festen
Sollwert ein. Der Anströmwinkel, d. h. der Winkel zwischen der Anströmrichtung und
der Triebwerksachse, findet keine Berücksichtigung. Dieser Winkel kann sich jedoch
in erheblichem Maß auf die Lage und Ausbildung des Verdichtungsstoßes und somit
auf die Luftversorgung des Triebwerks auswirken. Bei plötzlichen Änderungen des
Flugzustandes, etwa beim Hochziehen der Maschine, kann es zu ungünstigen Verlagerungen
und Schwächungen des Verdichtungsstoßes kommen, die unter Umständen gerade dann
zu unzuträglichen Beeinträchtigungen der Triebwerksleistung führen, wenn es auf
vollen Schub ankommt.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lufteinlaßsteuerung
für Überschalltriebwerke, bei der die Flugmachzahl, die Lage des Verdichtungsstoßes
im Triebwerkskanal und den Anströmwinkel kennzeichnende Meßwerte eingegeben und
in Abhängigkeit davon die Längsgeometrie der Eingangsöffnung sowie der Öffnungsquerschnitt
der Leitungen zur Luftabblasung unabhängig voneinander gesteuert werden.
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Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung für die Bestimmung der Richtung
der in den Einlaufdiffusor eintretenden Luftströmung in bezug auf dessen Längsachse
vorgesehen und das Programmelement als dreidimensionaler Nocken ausgebildet, dem
zusätzlich zu seiner axialen Bewegung eine Drehbewegung
in Abhängigkeit
von der Richtung der in den Einlaufdiffusor eintretenden Luftströmung in bezug auf
dessen Längsachse erteilt wird.
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Bei einer derartigen Steuervorrichtung können drei für die Strömungsverhältnisse
im Lufteinlauf maßgebliche Kenngrößen in die Regelung einbezogen werden. Die von
dem dreidimensionalen Nocken abgegriffenen Signale betätigen den Dorn im Lufteinlaß
und die Klappen der Luftabblasungsleitungen so, daß sich in den verschiedenen Flugzuständen,
in denen z. B. beim Start, beim Unterschauflug und überschallflug außerordentlich
unterschiedliche Verhältnisse herrschen, stets einwandfreie Betriebsbedingungen
für das Triebwerk in Gestalt eines möglichst kräftigen Druckanstiegs an der richtigen
Stelle ergeben. Die Signale des dreidimensionalen Nockens sind in ihrem Wertbereich
unabhängig voneinander veränderlich, so daß die Anpassungsfähigkeit bedeutend erweitert
ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lufteinlaßsteuervorrichtung
ist die die Richtung der in den Einlaufdiffusor eintretenden Luftströmung messende
Vorrichtung als eine mit dem Triebwerk verbundene Sonde ausgebildet, die ein Außengehäuse
umfaßt, welches um eine zur Triebwerksachse parallele Drehachse drehbar ist und
eine in einer durch diese Achse gehenden Ebene gelegene Leitfläche sowie in dieser
Ebene zwei gegen die Drehachse geneigte, nach Art von Pilot-Rohren wirksame Öffnungen
aufweist, und bei der die in den Öffnungen herrschenden Drücke auf die beiden Seiten
einer Druckdose übertragen werden, deren bei einer Druckdifferenz erfolgende Bewegung
die Drehbewegung des Nockens steuert.
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Die Leitfläche der Sonde stellt sich im Flug in die durch die Anströmrichtung
und die Drehachse der Sonde gegebene Ebene. Damit liegen auch die Öffnungen der
Sonde in dieser Ebene, und es ergibt sich bei einer bestimmten Flugmachzahl stets
ein eindeutiges Druckwertpaar in diesen Öffnungen bei einem bestimmten Anströmwinkel
sowie eine eindeutige Steuerung der Drehung des dreidimensionalen Nockens.
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Zweckmäßig ist bei einer Lufteinlaßsteuervorrichtung, bei der die
Längsgeometrie der Öffnung des Einlaufdiffusors durch einen in demselben koaxial
verschiebbaren Dorn verändert wird, eine Druckdose vorgesehen, die auf ihren beiden
Seiten von zwei im Einlaufdiffusor an mit Abstand hintereinandergelegenen Stellen
gemessenen statischen Drücken beaufschlagt wird und bei im wesentlichen gleichen
Drücken die vom dreidimensionalen Nocken abgegriffenen Signale unwirksam macht sowie
die erste Stellvorrichtung zum Ausschieben des Dorns und die zweite Stellvorrichtung
zum Öffnen der Klappen der Leitungen zur Luftabblasung betätigt.
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Durch diese Maßnahme wird eine sofortige Wiederherstellung der richtigen
Lage des Verdichtungsstoßes eingeleitet, wenn sich dieser unter gewissen Strömungsverhältnissen
nach vorn aus dem Einlaufdiffusor hinaus verlagert haben sollte.
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Um plötzlichen Druckanstiegen im Abgasstrom des Triebwerkes entgegenzuwirken,
kann der statische Druck des Abgasstroms ungedrosselt auf die eine Seite einer Druckdose
und über eine Drosselstelle auf die andere Seite der Druckdose übertragen werden
und eine Bewegung der Druckdose zur gedrosselten Seite hin die Stellvorrichtung
für die Klappen der Leitungen zur Luftabblasung so steuern, daß diese auf großen
Durchgangsquerschnitt eingestellt werden.
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Die Stellvorrichtungen können zweckmäßig Verriegelungen aufweisen,
die bei geringer Flugmachzahl den Dorn in der ausgeschobenen Stellung festhalten.
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Um in Notfällen von der Funktion der Steuerung unabhängig zu sein,
weisen die Stellvorrichtungen vorteilhaft Ventile auf, durch die die Stellvorrichtungen
so betätigt werden können, daß der Dorn ganz ausgeschoben wird bzw. die Klappen
der Abblasungsleitungen geschlossen werden.
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Als Sicherung bei einem Ausfall der hydraulischen Anlage ist zweckmäßig
ein unabhängig von der hydraulischen Anlage betätigbarer Hilfsdruckmittelbehälter
vorgesehen, der die Stellvorrichtungen so betätigt, daß der Dorn ganz ausgehoben
und die Klappen für die Leitungen zur Luftabblasung ganz geschlossen werden.
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Damit bei der im allgemeinen vorhandenen Entfernung zwischen der Steuerung
und den Stellvorrichtungen nicht die zur Betätigung derselben benötigten größeren
Druckmittelmengen über längere Strecken gefördert werden müssen, kann eine eine
hydraulische Verstärkung aufweisende Übertragung der Steuersignale gewählt werden.
Dabei wird das vom dreidimensionalen Nocken abgegriffene Signal für die Stellvorrichtung
auf einen Ventilschieber mit einem Steg übertragen, der je nach Stellung eine im
wesentlichen rechteckig bgrenzte Öffnung dem Pumpendruck oder dem Abflußdruck freigibt
und damit den Druck in einer Übertragungsleitung regelt. Dem Ventilschieber in der
Steuerung ist ein Schieber nachgeordnet, der von einer Seite dem vollen Pumpendruck
und von der anderen Seite auf größerem Querschnitt dem Druck dieser Übertragungsleitung
ausgesetzt ist und bei seiner Bewegung jeweils eine der Seiten des Stellkolbens
der Stellvorrichtung dem vollen Pumpendruck und die andere Seite dem Abflußdruck
aussetzt. Auf dem Schieber ist ein Steg vorgesehen, der mit einer mit der Leitung
verbundenen im wesentlichen rechteckig begrenzten Öffnung zusammenwirkt und diese
dem Pumpendruck oder dem Abflußdruck freigibt. Wesentlich ist dabei insbesondere,
daß der Schieber zur Freigabe eines bestimmten Querschnitts der Öffnung einen größeren
Verschiebungsweg zurücklegen muß als der Ventilschieber in der Steuerung zur Freigabe
des gleichen Querschnitts der ihm zugehörigen Öffnung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche das Zusammenwirken
der Lufteinlaßsteuerung eines Strahltriebwerkes mit Nachbrennkammer und der Stellvorrichtungen
für die veränderbare Geometrie der Einlaßöffnungen und für die Änderung der Öffnung
der Umgehungsleitungen zeigt; F i g. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung
der in F i g. 1 gezeigten Steuerung; F i g. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung
der in F i g. 1 gezeigten Stellvorrichtungen und der Hilfssteuerung, die bei Ausfall
des hydraulischen Systems in Tätigkeit gesetzt werden kann; F i g. 4 ist eine auseinandergezogene
schematische Teildarstellung, die die erste und die zweite Stufe der hydraulischen
Verstärkung des Fehlersignals zur Betätigung der Stelleinrichtung für die Dornlage
mit der hydraulischen Rückführung zeigt;
F i g. 5 ist ein Schnitt
nach der Linie 5-5 der F i g. 4; F i g. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der
Fig.4.
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F i g. 1 zeigt ein Strahltriebwerk 12, das einen Lufteinlauf
10 und eine Nachbrennkammer 14 aufweist. Die Einlaßgeometrie wird
mittels eines achssymmetrischen Dorns 16 verändert, welcher mit einer mit 18 bezeichneten
Stellvorrichtung nach vorwärts oder rückwärts in den Lufteinlauf hinein oder aus
ihm heraus bewegt wird. Die Klappe 21 von Abblasungsleitungen wird durch eine Stellvorrichtung
20 eingestellt, um die Querschnittsfläche der Umgehungsleitung zu verändern und
einen Teil der durch den Verdichtungsstoß verdichteten Luft zur Einstellung von
dessen Lage abfließen zu lassen. Wenn die Öffnung der Abblasungsleitungen vergrößert
wird, wird der Verdichtungsstoß nach rückwärts in Richtung des Triebwerks bewegt.
Wenn die Öffnung verkleinert wird, wird der Verdichtungsstoß nach vorwärts bewegt.
Die mit 22 bezeichnete Steuerung dient zur Bildung von Steuersignalen in Abhängigkeit
mehrerer Kenngrößen des Flugzustandes und zur Steuerung der Steileinrichtungen im
Sinne einer optimalen Arbeitsweise für alle Flugbedingungen des Flugzeuges. Es sind
Einrichtungen zur Steuerung der Lage des geraden Verdichtungsstoßes und bei schiefer
Anströmung entstehender schief verlaufender Druckstöße und zur Erzielung eines maximalen
Wirkungsgrades des Lufteinlasses vorgesehen, die entsprechende Kenngrößen erfassen
und in Abhängigkeit davon die Lage des Dorns verändern und die Umgehungsleitung
öffnen und schließen.
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Im einzelnen legt die Steuerung 22 die Lage des Dorns 16 und
die Einstellung der Klappen 21 der Umgehungsleitung durch Bewegung eines
dreidimensionalen Nockens 24 fest, der in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des
Dorns und Stellung der Klappen gleichzeitig in axiialer Richtung verschiebbar und
drehbar ist. Die Steuerung spricht auf die Flugmachzahl an, vergleicht diese mit
einem ersten, von dem dreidimensionalen Nocken 24 abgegriffenen Signal und stellt
in Abhängigkeit von dem sich ergebenden Fehlersignal den Dorn 16 ein. Ein zweites
von dem dreidimensionalen Nocken 24 abgegriffenes Signal liefert den Sollwert
für die optimale Lage des geraden Verdichtungsstoßes. Das diesen Sollwert darstellende
Signal wird bei der Einstellung der Leitungen zur Luftabblasung benutzt. Durch den
Nocken 24 werden also die Einstellung des Dorns 16 und der Klappen 21 der Abblasungsleitungen
als Funktion der Flugmachzahl, der Fluglage, d. h. der Anströmbedingungen, und der
augenblicklichen Lage des Dorns festgelegt.
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Zusätzlich stellt die Steuerung 22 sicher, daß der Verdichtungsstoß
nicht ausgestoßen wird, d. h. sich stromaufwärts aus dem Triebwerk heraus verlagert,
bzw. daß er wieder aufgenommen wird, wenn es durch gewisse Flugzustände zu einer
Ausstoßung gekommen ist. Zu diesem Zweck enthält die Steuerung 22 einen Signalgeber
25 der anzeigt, daß sich der Verdichtungsausstoß außerhalb des Einlaufs befindet,
und einen mit 26 bezeichneten Signalbildner für den Druck im Abgasstrom.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird die Flugmachzahl dadurch gemessen,
daß in der Nähe der Vorderkante des Triebwerksmantels entnommener statischer Druck
durch die Leitung 28 dem mit 30 bezeichneten Signalbildner für die Flugmachzahl
zugeführt wird. Dieser Druck wirkt auf das Innere der Druckdose 32, die von außen
dem Gesamtdruck ausgesetzt ist, der durch die Drucksonde 34 gemessen und durch die
Leitung 36 zugeführt wird. Der Signalbildner für die Flugmachzahl mißt das Verhältnis
dieser beiden Signale durch Einwirkung des Differenzdrucks zwischen dem örtlichen
statischen Druck und dem Gesamtdruck auf ein Ende des schwenkbaren Hebels 38, der
sich um die Stelle 40 dreht. An dem Hebel 38 liegt über Rollen 43 ein Glied 42 an,
das von der anderen Seite einer durch eine evakuierte Druckdose 44 erzeugten Kraft
unterworfen ist, die dazu dient, das durch die Druckdose 32 gemessene Drucksignal
auf einen absoluten Wert zu beziehen. Das gesamte Gestänge des Signalbildners 30
ist besonders gestaltet, so daß, wenn das davon gesteuerte Servosystem im Gleichgewicht
ist, dessen Lage eine Funktion des Verhältnisses der obengenannten Druckwerte ist.
Eine hydraulische Strahldüse 47 ist mit dem einen Ende des Hebels 38 verbunden und
schwenkt bei einer Bewegung desselben vor den Flüssigkeitskanälen 48 und 50 hin
und her, die die Steuerung des hydraulischen Druckes in den Kammern 52 und 54 bewirken.
In den Kammern sind Kolben 58 und 60 vorgesehen, die mit einem Hebel 56 verbunden
sind, der um den Zapfen 62 schwenkt und so die an dem Glied 42 angreifende Stange
46 in Längsrichtung verschiebt. Auf diese Weise wird eine Lageänderung der Kolben
58 und 60
wieder in die Regelung rückgeführt, so daß das System schließlich
einen Gleichgewichtszustand erreichten kann.
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Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, bewegen sich die Kolben 58
und 60 in eine Stellung, die dem bei der Bestimmung der Flugmachzahl sich ergebenden
Druckverhältnis entspricht. Die Stellung der Kolben wird auf einen an einem Ende
im Gehäuse schwenkbar gelagerten Hebe163 übertragen, dessen anderes Ende an der
Rolle 64 anliegt. Diese Rolle sitzt an einem Ende eines Abtasthebels 66, der mit
seinem anderen Ende über eine Rolle 67 an dem dreidiemensionalen Nocken 24 anliegt.
Die Oberfläche des dreidimensionalen Nockens 24 ist in bestimmter Weise profiliert,
um die Verschiebung des Dorns 16
programmmäßig festzulegen. Das durch Abtastung
des Nockens 24 sich ergebende Steuerprogramm wird auch, wie im folgenden
erläutert, von der Fluglage, d. h. der Anstellung des Lufteinlasses gegenüber der
Anströmrichtung, beeinflußt.
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Die für die Fluglage kennzeichnenden Druckwerte werden durch die Stellung
der Pitot-Sonde 68 festgestellt, welche ein Außengehäuse 70 mit Öffnungen
72, 74 umfaßt, die Drücke am Einlaufdiffusor aufnehmen. Das Außengehäuse
70 trägt eine Leitfläche 73, die sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Lufteinlaufs
gegenüber der Anströmrichtung verschwenkt. Das Außengehäuse ist über Lager 76 drehbar
auf einem Innenteil gelagert. Wenn sich die Lage des Lufteinlaufs in bezug auf die
Richtung der Anströmung verändert, dreht sich das Außengehäuse mit der Leitfläche
um die Längsachse, und jede der Öffnungen 72, 74 mißt einen entsprechend veränderten
Druck und überträgt ihn zu dem als Ganzes mit 23 bezeichneten Signalbildner für
die Fluglage.
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Der durch die Öffnung 72 aufgenommene Druck wird über die Leitung
84 dem Innern der Druckdose 82 zugeführt, während der durch die Öffnung 74 aufgenommene
Druck über die Leitung 86 auf die
Außenseite der Druckdose 82 einwirkt.
Die Druckdose 82 dient somit zur Messung der Differenz zwischen den beiden Druckwerten.
Diese Differenz stellt grundsätzlich ein Signal für die Fluglage dar. Das durch
die Druckdose 82 gemessene Signal wird auf den Hebel 87 übertragen, und die Rillen
88 werden in gleicher Weise verlagert, wie es bei dem Signalbildner 30 für
die Flugmachzahl beschrieben ist. Die von den Rollen 88 entgegengesetzte
Kraft wird über den Hebel 87 auf die Strahldüse 90 übertragen, welche
die Einstellung des Servokolbens 92 steuert, indem sie über die Kanäle 91
und 93 den Flüssigkeitsdruck an den Enden des Kolbens beeinflußt und eine Längsverschiebung
desselben bewirkt. Der Kolben trägt eine Verzahnung 83, die in eine Verzahnung 94
an dem dreidimensionalen Nocken 24 eingreift. Bei einer Verschiebung der
Verzahnung 83 ergibt sich eine Drehbewegung des dreidimensionalen Nockens 24. Die
Drehbewegung des Nockens 24 ist somit eine Funktion der auch als Fluglage
bezeichneten Einstellung des Lufteinlaufs in bezug auf die Richtung der Anströmung.
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Der dreidimensionale Nocken 24 legt also die Lage des Dorns als Funktion
der Flugmachzahl und der Fluglage fest. Dies werde im folgenden weiter erläutert.
Wenn z. B. ein der Änderung der Fluglage entsprechendes Signal auf den dreidimensionalen
Nocken 24 übertragen wird, dreht sich dieser und bewegt die Rolle 67 entsprechend
der Fluglageänderung. Es bewirkt dann der um die Rolle 64 schwenkende Abtasthebel
66 eine Verschiebung des Zapfens 98. Wie oben beschrieben, ist die Lage des Hebels
63 und der Rolle 64 eine Funktion der jeweiligen Flugmachzahl, die durch
den Signalbildner 30 gemessen wurde und ein Maß für die Lage des Dorns bei einer
bestimmten Flugbedingung. Wenn also eine Störung im Gleichgewicht des Gestänges
auftritt, wie durch eine Änderung des Huglagesignals geschehen, wird dem Ansatz
100 des Steuerventils 102 erster Stufe eine dem Fehler der Lage des
Dorns proportionale Bewegung erteilt, und es führt, wie unten beschrieben, dieses
Steuerventil der Stellvorrichtung für den Dorn Servoflüssigkeit zu, um diesen in
seine gewünschte Lage zu bringen. Bei Verschiebung des Dorns folgt das Rückführsei1104
der Lage des Dorns. Es trägt am Ende eine mit 106 bezeichnete Verzahnung für die
Drehung des Teiles 108. Der Teil 108 trägt ein Schraubengewinde 110,
welches in das Innengewinde 111 des dreidimensionalen Nockens 24 eingreift. Eine
Drehung des Teiles 108 bewirkt eine Verschiebung des Nockens 24. Bei der
Verschiebung des Nockens 24 führt dieser den Abtasthebel 66 in seine
ursprüngliche Lage zu-rück. Wenn der Abtasthebel66 seine ursprüngliche Lage erreicht
hat, kehrt das Steuerventil 102 in seine Schließstellung zurück und schaltet den
Servoflüssigkeitsstrom zu der Stellvorrichtung für den Dorn 16 ab, so daß dieser
in der eingenommenen Lage verbleibt. Der Dorn befindet sich dann in einer neuen
Lage entsprechend der Flugmachzahl und der durch den Nocken ins Spiel gebrachten
Fluglage. Irgendeine Änderung der Flugmachzahl bewirkt stets eine Störung in dem
System, und es treten die gleichen Vorgänge auf.
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Es ergibt sich also aus vorstehendem, daß der Dorn 16 in Abhängigkeit
von der Flugmachzahl und der Fluglage festgelegt wird.
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Wie oben erwähnt, ist es ein Zweck der Steuerung 22, den geraden
Verdichtungsstoß so festzulegen, daß er gerade stromabwärts der Eintrittsöffnung
des Diffusors liegt. Dies wird durch die vorausberechnete Ausbildung der Programmfläche
des Nockens 24 erreicht, die eine Funktion der Fluglage und der tatsächlichen Lage
des Dorns ist, wie es oben beschrieben wurde. Ein der augenblicklichen Stellung
des Dorns und der Fluglage entsprechendes Signal wird durch den Abtasthehe1130 aufgenommen
und auf den Steuerventilhebel132 übertragen. Durch Verschwenkung des Abtasthebels
130 um den Zapfen 134 drückt der Abtasthebel gegen den Steuerventilhebe1132,
der an einem Ende einen Rückführarm 138 aufweist und an dem anderen Ende mit dem
Steuerventil 140 verbunden ist. Das Steuerventil 140
wird von dem Signal
des dreidimensionalen Nockens 24 über den Hebel 130 und den Hebel 132 bewegt und
ruft eine Strömung des hydraulischen Druckmittels zu dem Stellkolben 142
für die schwenkbare Drucksonde 152 hervor. Der Stellkolben trägt eine Verzahnung
144, in die das Ritzel 146 eingreift. Eine Verschiebung des Stellkolbens
142 bewirkt eine Drehung des Ritzels und der dieses Ritzel tragenden Welle 150.
Die Welle 150 trägt einen Rückführnocken, der über den Hebel 138, 132 das Steuerventil
140 wieder in seine Nullage zurückführt. Somit ist die Stellung des Stellkolbens
eine Funktion des von dem dreidimensionalen Nocken 24 abgegriffenen Signals.
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Die Welle 150 trägt die schwenkbare Drucksonde 152, die dazu
dient, die Lage des geraden Verdichtungsstoßes im Lufteinlauf vorzuwählen. Dazu
wählt die schwenkbare Drucksonde zwei im Lufteinlauf in Längsrichtung in einem gewissen
Abstand hintereinander vorhandene Druckwerte aus. Dies erfolgt durch Messung einer
Reihe statischer Druckwerte, die an Anzapfungen 149,150,153,154,156,158, 160
und 162
abgenommen werden und der schwenkbaren Drucksonde über Verbindungsleitungen
149', 150'. 153',
154', 156', 158', 160' und 162' zugeführt
werden. Die Druckwerte werden in eine ringförmige Kammer an mit Abständen über deren
Umfang verteilten Stellen eingeführt. Die Kammer enthält eine große Anzahl von Querplatten,
von denen jede mehrere kleine öffnungen enthält. Die Kammer bildet somit ein Druckprofil
nach, das dem tatsächlichen Druckprofil im Lufteinlauf gleicht. Die ringförmige
Kammer ist nach innen offen und wird von einem kreisförmigen Rotor 151 abgeschlossen,
der auf der Welle 150 befestigt ist und sich mit dieser dreht. Der Rotor weist an
seiner Außenseite zwei auf seinem Umfang mit Abstand voneinander austretende und
in das Innere der ringförmigen Kammer mündende Kanäle 164 und 166 auf. Durch die
Stellung dieser Kanäle werden zwei Punkte des entlang der ringförmigen Kammer nachgebildeten
Druckprofils ausgewählt, die diejenigen Punkte im Lufteinlauf darstellen, zwischen
denen der gerade Verdichtungsstoß unter den augenblicklichen Flugbedingungen gehalten
werden sollte. Die von den Kanälen 164 und 166 aufgenommenen Druckwerte werden dem
Signalbildner 31 für die Verdichtungsstoßlage zugeführt.
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Der Signalbildner 31 enthält Gestängeelemente, die mit einer Druckdosenanordnung
zusammenwirken und eine Strahldüse verstellen, sobald von einem vorgewählten, von
dieser Anordnung bestimmten Druckverhältnis abgewichen wird. Die Druckdose
170 wird von innen dem von dem Kanal 164 zugeführten Druck und von außen
dem von dem Kanal 166 zugeführten
Druck unterworfen. Sobald der
auf die Druckdose einwirkende Differenzdruck das durch den Hebel 172 bestimme Verhältnis
stört, weicht die an dem Hebel 172 mittels des Armes 176 befestigte Strahldüse 174
von ihrer Gleichgewichtslage ab. Dadurch wird in Abhängigkeit von der Lage des geraden
Verdichtungsstoßes unter hohem Druck stehendes hydraulisches Steuermittel in eine
der Aufnahmeöffnungen 178 oder 180 eingebracht. Diese Hochdruckflüssigkeit wird
der Stellvorrichtung 20 für die Abblasungsleitungen über die Leitungen 182 und 184
zugeführt. Die Abblasungsleitungen werden entweder geöffnet, um eine größere Luftabblasung
aus dem Lufteinlauf zu bewirken, oder geschlossen, um die Luftabblasung zu vermindern.
Beides bewirkt eine Änderung des auf der Rückseite des geraden Verdichtungsstoßes
herrschenden Druckes und damit eine Verlagerung des geraden Verdichtungsstoßes,
wobei die Verlagerungsrichtung von der Änderungsrichtung des Druckes abhängt. In
dieser Weise wird die Lage des geraden Verdichtungsstoßes wieder eingestellt, bis
er zwischen den beiden von der schwenkbaren Drucksonde 152 ausgewählten Punkten
liegt. Dann kehrt auch der Signalbildner 31 für die Verdichtungsstoßlage in seine
Ruhelage zurück.
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Um eine Ausstoßung des Verdichtungsstoßes zu verhindern, d. h. eine
Verlagerung desselben nach vorn aus dem Triebwerkseinlauf hinaus, was auf Grund
einer vorübergehenden plötzlichen Druckänderung im Lufteinlauf verursacht, beispielsweise
durch einen übergangszustand des Triebwerks, wie einem scharfen Anstieg des Turbinenaustrittsdruckes,
vorkommen kann, ist ein Signalbildner 26 für den Druck im Abgasstrom vorgesehen.
Der Signalbildner 26 soll einem plötzlichen Anstieg des Druckes stromabwärts des
Verdichtungsstoßes zuvorkommen und das Signal für die Lage des geraden Verdichtungsstoßes
ausschalten und die Stellvorrichtung für die Abblasungsleitungen die Klappen 21
öffnen lassen. Zu diesem Zweck ist stromabwärts der Turbine eine Druckanzapfung
192 vorgesehen, deren Drucksignal über die Leitung 194 dem Signalbildner
26 übertragen wird. Dieser enthält ein Paar Durchgänge 196 und
198, welche Druck aus der Leitung 194 der Druckdose 200 von innen
und außen zuführen. In dem Durchgang 196 ist stromaufwärts der Druckdose eine Verengung
202 vorgesehen, um die Druchflußmenge an Luft zu verringern. Bei Einschaltung
des Nachbrenners z. B. tritt in der Nachbrennkammer ein plötzlicher Druckanstieg
auf, der eine Änderung des Durchflusses durch die Durchgänge 196 und 198 bewirkt.
An der Verengung 202 ergibt sich ein Druckabfall, so daß der auf die Druckdose
in diesem Augenblick einwirkende äußere Druck geringer als der Innendruck wird.
Dies bewirkt eine Ausdehnung der Druckdose und damit eine Verschwenkung des Hebels
204, der an seinem Ende ein Doppelklappenventil 206 trägt. Das Doppelklappenventil
wird verlagert und das Ende des Kanals 166 geschlossen, die Leitung 208 dem
in einer Anzapfung gemessenen statischen Druck im Lufteinlauf geöffnet. Die Anzapfung
der Leitung 208 ist stromabwärts zu den Anzapfungen für die Lage des geraden
Verdichtungsstoßes angeordnet, so daß der über die Leitung 208 übertragene Druck
stets höher ist als der normalerweise innerhalb der Druckdose 170 herrschende Druck.
Die Druckdose zieht sich also zusammen, bewirkt eine Verschwenkung des Hebels 172
und schließlich eine Neueinstellung der Strahldüse 174. Dies bewirkt eine Öffnung
der Abblasungsleitung, bevor im Lufteinlauf eine Störung auf Grund der Zündung des
Nachbrenners auftritt. Es wird somit einem Druckanstieg im Lufteinlauf im voraus
entgegengewirkt, um eine Ausstoßung des Verdichtungsstoßes zu verhindern. Es ist
vorn genug Spielraum vorhanden, so daß sich der Verdichtungsstoß stromaufwärts bewegen
kann, ohne zu weit nach vorn zu geraten. Wenn dann die Druckstörung abklingt, wird
der Signalbildner 26 außer Betrieb gesetzt und die normale Steuerung wieder aufgenommen,
die den Verdichtungsstoß wieder in die gewünschte Lage bringt.
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Der Signalbildner 25 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß bei einer
Ausstoßung des Verdichtungsstoßes nach vorn aus dem Triebwerk heraus dieser wieder
in das Innere verlagert wird. Eine Ausstoßung des Verdichtungsstoßes kann sich ergeben
bei einer heftigen Störung des Triebwerks oder bei einer starken Störung des in
den Lufteinlauf eintretenden Druckprofils. Eine Ausstoßung des Verdichtungsstoßes
ist außerordentlich unerwünscht, da sie zu einem unstabilen Flugzustand und möglicherweise
sogar zur Zerstörung des Flugzeuges führen kann. Der Signalbildner 25 erhält die
Drücke vor und hinter dem geraden Verdichtungsstoß, wenn - sich dieser in seiner
richtigen Lage befindet. Der vordere statische Druck wird durch die Leitung 212
dem Meßgehäuse und dem Innern der Druckdose 214 zugeführt. Der von der Anzapfung
149 aufgenommene hintere statische Druck wird dem Außenteil der Druckdose durch
die Leitung 216 zugeführt. Der durch die Leitung 212 übertragene Druck wirkt auch
auf die evakuierte Druckdose 217, um das Drucksignal auf einen absoluten Wert zu
beziehen. Die von der Druckdose 214 festgestellte Druckdifferenz wird auf
den Schwenkhebel 218, der um den Punkt 220 schwenkt, übertragen. Dieser Hebel
ist mit der Strahldüse 222 durch die Verbindungsstange 224 verbunden. Wenn der Verdichtungsstoß
sich im Lufteinlauf befindet, führt die Strahldüse 222 die Servodruckflüssigkeit
dem linken Ende des Ventils 228 zu, wobei die Kraft einer auf das rechte Ventilende
wirkenden Feder überwunden wird. Es hält somit der Servodruck, wenn er auf das linke
Ende des Kolbens einwirkt, diesen in seiner am weitesten rechts gelegenen, nicht
wirksamen Lage. Wenn der Verdichtungsstoß ausgestoßen wird, steigt der Druck in
der Leitung 212 an und bewirkt eine Ausdehnung der Druckdose 214,
was wiederum eine Schwenkung des Hebels 218 bewirkt, die die Strahldüse zurück verlagert.
Hierdurch wird der auf die linke Seite des Kolbens 228 wirkende Servodruck
beseitigt, und der Kolben des Ventils 228 verschiebt sich durch die Federwirkung
nach links. Die Stege auf dem Kolben des Ventils 228 stehen dann so, daß der Dorn
16 ausgeschoben und die Abblasungsleitungen voll geöffnet werden, wie weiter unten
noch beschrieben wird. Die neue Lage des Dorns und die neue Einstellung der Abblasungsleitungen
führen zur Wiederherstellung ordnungsgemäßer Betriebsbedingungen.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Signalbildner für die Ausstoßung
des Verdichtungsstoßes und die zugehörige Steuerung die Wirkung des dreidimensionalen
Nockens 24 ausschalten.
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Um das Öffnen der Abblasungsleitungen bei niedriger Machzahl zu vermeiden,
wenn der gerade
Verdichtungsstoß noch nicht hergestellt ist, ist
ein Ausstoßungssicherungsventi1230 vorgesehen. Dieses Ventil wird durch den Signalbildner
30 für die Flugmachzahl über einen an dem Ventil 230 angreifenden Verbindungshebel
232 betätigt, der mit dem Rückführhebel56 verbunden ist. Wie oben erläutert,
ist die Lage des Rückführhebels eine Funktion der Flugmachzahl. Das Ventil
230 schirmt das vom Signalbildner 25 für die Ausstoßung des Verdichtungsstoßes
ausgehende Signal ab und führt ständig hohen Druck hinter den Kolben 228, bis die
Flugmachzahl einen vorbestimmten Wert, z. B. 1,8, erreicht hat.
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Der folgende Beschreibungsteil widmet sich den Stellvorrichtungen
18 und 20, die durch die durch die vorstehend beschriebene Steuerung 22 erzeugten
Signale für die Einstellung von Dorn und Abblasungsleitungen gesteuert werden. Entsprechend
obiger Darlegungen zu den F i g. 1 und 2 legt der dreidimensionale Nocken
24 die Lage des Dorns je nach Einstellung des Abtasthebels 66 fest. Dieser
stellt das Ventil 102 erster Stufe ein. Dessen Lage entspricht dem von dem
Abtasthebel 66 erhaltenen Fehlersignal. In Übereinstimmung mit diesem Fehlersignal
wird das Ventil verschoben, um entweder von der Pumpe 240 gelieferte und
durch die Leitung 242 und das Filter 246 über die Leitung
250, das Ventil 228, die Leitung 252 und die Abzweigleitung 254 geführte
Hochdruckflüssigkeit dem linken Ende des Ventils 248 (F i g. 3) zweiter Stufe zuzuführen
oder dieses Ende des Ventils 248 mit dem Abfluß über die Leitungen 254 und 252,
das Ventil 228, die Leitung 250 und die Abflußleitung 256 zu verbinden. Das Ventil
248 zweiter Stufe dient zur Verstärkung des durch das Ventil 102 erster Stufe erzeugten
Fehlersignals für die Einstellung des Kolbens 260 der Stellvorrichtung
18 für den Dorn 16. Dies erfolgt durch Zuführung von Hochdruckflüssigkeit
von der Leitung 262 durch das Filter 264 zu einer der an beiden Seiten des Kolbens
260 vorgesehenen Kammern. Zur Einstellung des Dorns in eine Endlage wird der Kolben
266 des Ventils 248 zweiter Stufe durch die Einwirkung der Hochdruckflüssigkeit
auf das rechte Ventilende unter Abfluß der auf das linke Ventilende wirkenden Flüssigkeit
nach links bewegt. Dies bewirkt, daß die Stege des Kolbens 266 die Öffnung für die
Zuführung der von den Leitungen 268 und 270 herrührenden Hochdruckflüssigkeit freigeben
und diese in die rechts vom Kolben 260 der Stellvorrichtung vorgesehene Kammer durch
die Leitung 270, das Ventil 272 und die Leitung 274 geleitet wird.
Da der Kolben im wesentlichen gleiche Kolbenflächen hat, bewirkt die auf das rechte
Kolbenende wirkende größere Kraft eine Bewegung der Stellvorrichtung nach links,
so daß der Dorn in die Endlage bewegt wird. Bei Bewegung des Kolbens 266 nach links
gibt einer der Stege eine mit der auf der linken Kolbenseite befindlichen Kammer
in Verbindung stehende Öffnung über die Leitung 236 frei. Diese Öffnung wiederum
steht mittels der Bohrung 273 in dem Kolben 266 mit dem Abfluß in Verbindung,
indem Flüssigkeit durch die Zentralbohrung 280 zur Leitung 282 und
weiter zur Abflußleitung 294 geführt wird. Selbstverständlich wird zur Einstellung
der Stellvorrichtung für den Dorn 16 in die entgegengesetzte Lage der Kolben
266 des Ventils 248 zweiter Stufe in die entgegengesetzte Richtung
bewegt, um die Flußrichtung umzukehren. Dann steht die linke Seite des Kolbens 260
mit dem zugeführten Druck in Verbindung, während die Kammer an der rechten Seite
des Kolbens 260 mit dem Abflußdruck in Verbindung steht.
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Das Ventil 248 der zweiten Stufe enthält ein hydraulisches Rückführsystem,
welches sicherstellt, daß die Bewegung des Kolbens 266 genau der Bewegung des Ventils
102 der ersten Verstärkungsstufe entspricht. Dieses Rückführsystem wird an Hand
der Fi g. 4 bis 6 später noch beschrieben. .
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Während gewisser Flugbedingungen kann es erwünscht sein, den Dorn
auszuschieben und ihn in dieser Lage zu halten. Es sei angenommen, daß während einer
solchen Flugbedingung die Steuerung 22 den Dorn in die ausgeschobene Lage bringt.
Um sicherzustellen, daß der Dorn sich zu einem beliebigen Zeitpunkt in seine ausgeschobene
Lage begibt, kann der Flugzeugführer bedarfsweise ein mit 290 bezeichnetes
Magnetventil betätigen, um das Kugelventil 292 zu öffnen. Dadurch wird die
auf der linken Seite des Kolbens 266 befindliche Kammer über die Leitung
294 mit dem Abfluß in Verbindung gebracht, wodurch der Kolben 266 in seine
äußerste linke Lage kommt und Hochdruckflüssigkeit auf die rechte Seite des Kolbens
260 leitet.
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Um sicherzustellen, daß der Dorn 16 sich nicht ungewollt aus einer
ausgeschobenen Lage herausbewegt, werden Dornriegel 296 und 298, die
normalerweise zurückgezogen sind, in die Verriegelungsstellung gebracht. Die Dornriegel
sind als Kolben ausgebildet, die durch Federn 300 und 302 in die ausgeschobene oder
Eingriffsstellung gedrängt werden. Die Dornriegel verbleiben normalerweise in ihrer
zurückgezogenen Lage, da Druckmittel gegen ihre Unterseite geleitet wird. Die dadurch
ausgeübte Druckkraft reicht aus, um die Kraft der Federn zu überwinden. Der Druck
wird durch die Strahldüse 304 gesteuert. Die Strahldüse leitet Hochdruckflüssigkeit
aus der Leitung 306 zu einer der Leitungen 308 oder 310. Wenn die Strahldüse
nach rechts eingestellt ist, wirkt die Hochdruckflüssigkeit auf die Leitung
310 und auf die Unterseite der Dornriegel 296 und 298, während die Oberseite
der Dornriegel über die Leitung 308 dem Abflußdruck ausgesetzt wird. Die Strahldüse
wird durch die evakuierte Druckdose 312 gesteuert, die dem durch die Leitung 314
am vorderen Rand des Triebwerksmantels gemessenen statischen Druck unterworfen ist.
Wenn das Flugzeug eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, bewirkt der Druck, der ja
eine Funktion dieser Höhe ist, ein Signal, das durch die Druckdose 312 wahrgenommen
wird und so die Strahldüse in die in der Zeichnung dargestellte Lage bringt. Es
ergibt sich somit, daß dann die Dornriegel in ihre zurückgezogene Lage gedrängt
werden. Während die Dornriegel normalerweise hinter den Anschlag 318 auf
der vom Kolben 260 ausgehenden Stange 320 greifen, ist nun eine freie Bewegung der
Stellvorrichtung ermöglicht.
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Bei Geschwindigkeiten entsprechend einer Flugmachzahl von beispielsweise
unterhalb 1,4 ist der Dorn 16 vollständig ausgeschoben und bei Höhen unterhalb etwa
3000 m vorn verriegelt. Oberhalb dieser Höhe ist der Dorn entriegelt, und bei höheren
Geschwindigkeiten wird der Dorn nach hinten zurückgezogen, bis bei der Reisemachzahl
der Dorn vollständig zurückgezogen ist. Dabei vermindert die Zurückziehung den Eintrittsquerschnitt
des Lufteinlasses sowie den Luftwiderstand und setzt die Steuerung
der
Klappen der Abblasungsleitungen und die zugehörigen Signalbildner in Betrieb, um
den Verdichtungsstoß im Sinn einer optimalen Arbeitsweise einzustellen.
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An der Stange 320 ist ein seitlich ausladender Arm 322 befestigt,
der über die verzahnte übertragungseinrichtung 324 die Bewegung des Kolbens 260
auf das Rüekführseil überträgt. Auf diese Weise wird der Nocken 24 in Abhängigkeit
von der Bewegurig des Dorns eingestellt.
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Es ist von äußerster Wichtigkeit, den Dorn während gewisser Betriebszustände
unter allen Umständen in seiner ausgehobenen Lage halten zu können. Dies gilt für
Unterschallflüge, insbesondere beim Starten und beim Landen. Um sicherzustellen,
daß der Dorn sich in der ausgeschobenen Lage befindet, falls ein Fehler in der Hydraulik
auftritt, ist ein Hilfssystem vorgesehen. Dieses Hilfssystem umfaßt einen Hilfsdruckmittelbehälter
326, der eine bestimmte Menge eines geeigneten Gases enthält. Der Hilfsdruckmittelbehälter
ist durch eine durchbrechbare Membran 328 abgeschlossen, die in ihrer Lage durch
den Kolben 330 gehalten wird. Beim Auftreten eines Hydraulikfehlers wird der Magnet
332 von Hand betätigt, wodurch der Hebelarm 334 freigegeben wird, welcher eine Bewegung
des Kolbens 330 in die zurückgezogene Lage ermöglicht. Der auf die Membraninnenseite
wirkende Druck ist ausreichend, um die Membran zu zerbrechen, so daß das Druckmittel
austreten kann.
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Die Druckmittelmenge wird dem rechten Ende des Ventils 336 zugeführt,
um den Kolben 338 gegen die von der anderen Seite wirkende Federkraft nach links
zu bewegen. Hierdurch wird eine Öffnung am Ende der Leitung 274 freigegeben,
wodurch diese mit dem aus dem Hilfsdruckmittelbehälter 326 austretenden Druckmittel
über die Leitung 340 verbunden wird und die rechte Seite des Kolbens diesem
Druck ausgesetzt wird. Dadurch wird der Kolben 260 nach links und der Dorn nach
vorn verschoben. Die Füllung des Hilfsdruckmittelbehälters 326 erfolgt durch die
Füllöffnung 342.
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Die Stellvorrichtung 20 dient der Betätigung der Klappen 21 der Abblasungsleitungen
in Abhängigkeit von dem von der Steuerung 22 erzeugten Signal. Wie bereits oben
erwähnt, wird die schwenkbare Drucksonde 152 so eingestellt, daß zwei vorbestimmten
Lagen im Lufteinlauf entsprechende statische Druckwerte aufgenommen werden. Diese
werden dem Signalbildner für die Verdichtungsstoßlage übertragen, der das Verhältnis
dieser beiden Druckwerte feststellt. Wenn dieses Verhältnis innerhalb des durch
den Signalbildner für die Verdichtungsstoßlage vorbestimmten Wertes liegt, wird
kein Signal erzeugt. Dann befindet sich der Verdichtungsstoß in der richtigen Lage
innerhalb des Lufteinlaufs. Wenn sich aber der Verdichtungsstoß aus der gewünschten
Lage verschoben haben sollte, wird das Gleichgewicht des Signalbildners für die
Verdichtungsstoßlage gestört. Es wird dann die Strahldüse 174 aus ihrer Normallage
verschoben, wobei die Verschiebungsrichtung von der durch die verstellbare Drucksonde
festgestellten Fehlerrichtung abhängt. Die Strahldüse 174 fördert Hochdruckflüssigkeit
aus den Leitungen 350 und 352 in einer der beiden Leitungen 178 und 180. Verschwenkt
sich die Strahldüse 174 nach rechts, wird der Druck in der Leitung 178 vergrößert
und die Klappe 21 der Abblasungsleitungen geöffnet. Das Druckmittel gelangt über
das Ventil 228, welches in der Ruhestellung gehalten wird, und die Leitung
182 auf den integrierenden Kolben 360.
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Wie sich aus F i g. 3 ergibt, steigt dann der auf die Oberseite des
integrierenden Kolbens 360 wirkende Druck an, so daß der Kolben nach unten bewegt
wird. Die mit dem Kolben in geeigneter Weise verbundene Verbindungsstange
362 dient zur Steuerung der Lage des Kolbens 366 des Ventils 364 für die Abblasungsleitungen.
Der Kolben 366, der normalerweise in einer Lage gehalten wird, in welcher er inmitten
verschiedener Zuführungsöffnungen ausgerichtet ist, wird verschoben, und da der
Kolben 360 abwärts bewegt wird, bewegt sich auch das Kolbenventil 366 nach unten.
Der Kolben 366 dient der Zumessung von Druckmittel zu dem Kolben 368 für die Betätigung
der Klappe 21 der Abblasungsleitungen. Diese Zuführung erfolgt von der hydraulischen
Pumpe über die Leitung 370 und den Filter 372, den Kolben 366 des Steuerventils
364 und die Leitungen 374 und 376. Auf dem Kolben 366 in geeigneter Weise angeordnete
Stege geben damit übereinstimmende Öffnungen frei, so daß Druckmittel zu dem Stehkolben
368 gelangt. Dieser weist auf beiden Seiten unterschiedliche wirksame Flächen auf.
Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 366 wird die Leitung 380 freigegeben,
wodurch unter hohem Druck stehendes Druckmittel über das Ventil 382, den
Durchgang 384, das Ventil 386, den Durchgang 388, das Ventil 390 und den Durchgang
392 der anderen Seite des Kolbens 368 zugeführt wird.
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Bei Zuführung von Druckmittel zur Oberseite des integrierenden Kolbens
360 wird die Unterseite über die Leitung 184, das Ventil 228 und die
Leitung 180 in den Abfluß bzw. in die Abflußleitung 394 entleert.
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Wenn das Verhältnis der durch die schwenkbare Drucksonde ausgewählten
beiden Druckwerte nicht mit dem durch den Signalbildner 31 für die Verdichtungsstoßlage
festgelegten Verhältnis übereinstimmt, wird eine Verschwenkung der Strahldüse 174
bewirkt. Der Fehler kann als Differenz zwischen der gewünschten Lage des Verdichtungsstoßes
und der tatsächlichen Verdichtungsstoßlage angesehen werten. Der integrierende Kolben
360 dient zur Integration des Fehlersignals in bezug auf die Zeit; die Verschiebung
erfolgt so lange, wie die Strahldüse Druckmittel unter hohem Druck in einer der
Aufnahmeöffnungen 178 oder 180 liefert. Wenn sich die Abblasungsleitungen
so eingestellt haben, daß die Verdichtungsstoßlage korrigiert ist, kehrt die Strahldüse
174 des Signalbildners 31 in ihre Ursprungslage zurück, in der in beide Aufnahmeöffnungen
178 und 180 gleiche Druckmittelmengen geliefert werden. Die Abblasungsleitungen
befinden sich dann entsprechend den neuen Einlaßbedingungen in einer neuen Öffnungsstellung.
Um das Steuerventil 364 für die Abblasungsleitungen in seine Nullage zurückzubringen,
trägt der Stellkolben 368 eine mit der Kolbenstange 398 verbundene Rückführung,
die den Rückführhebe1400 umfaßt, der wiederum mit einem Rückführnocken 402 verbunden
ist. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist der Rückführnocken 402 parallel zur
Stehkolbenstange 398 verschiebbar. Eine in einen geneigten Schlitz in dem Nocken
402 eingreifende Rolle 404 ist an einem Ende des Hebelarms 362 befestigt. Eine Verschiebung
des Rückführnockens bewirkt somit eine Verschwenkung des Hebels 362 und eine
Verlagerung
der Rolle 406, die an dem anderen Ende des Hebels 362 drehbar befestigt ist. Dies
bewirkt eine Wiedereinstellung des Kolbens 366 des Steuerventils 364 für die Abblasungsleitungen
in einer solchen Richtung, daß der Kolben in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt.
Somit entspricht die Bewegung des Stellkolbens 368 der Bewegung des integrierenden
Kolbens 360, und es stellt das System eine Proportionalstufe der Bewegungs- und
Kraftverstärkung dar.
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Wie schon erwähnt, auch die Stellvorrichtung 20 enthält ein Hilfssystem,
um sicherzustellen, daß der Lufteinlauf in den richtigen Zustand gebracht werden
kann, falls bei der Landung oder beim Start ein Fehler im hydraulischen System auftreten
sollte. Das Hilfsventil 390, das im wesentlichen dem Ventil 336 in der Stellvorrichtung
18 entspricht, dient zur Zuführung des Druckmittels aus dem Hilfsdruckmittelbehälter
326 zu dem linken Ende des Kolbens 368, wodurch der Kolben nach rechts gedrückt
wird und eine Schließung der Abblasungsleitungen eintritt. Beim Zerbrechen der Membran
328 wird also die aus dem Hilfsdruckmittelbehälter 326 austretende Druckmittelmenge
über die Leitung 410 auf das linke Ende des Ventils 390 geleitet,
so daß das Ventil gegen die auf das entgegengesetzte Ende wirkende Federkraft nach
rechts gedrängt wird. Ein auf dem Ventil 390
vorgesehener Steg wird verschoben
und gibt die Leitung 412 frei, welche mit der Kammer auf der linken Seite des Kolbens
368 in Verbindung steht, so daß hier über die Leitung 410 Druckmittel zugeführt
wird.
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In der Stellvorrichtung 20 für die Klappen 21 der Abblasungsleitungen
sind die Ventile 382, 386 von Hand steuerbare Magnetventile, um es dem Piloten zu
ermöglichen, das automatische System abzuschalten und die Abblasungsleitungen in
die offene oder geschlossene Stellung zu bringen. Wie sich aus F i g. 3 ergibt,
sind die Ventile 382 und 386 miteinander und mit dem Stellkolben 368 für die Abblasungsleitungen
in Reihe geschaltet. Das Ventil 382 wird normalerweise in einer Lage gehalten, in
der die Druckübertragung nicht unterbrochen wird. Es sitzt auf einem Durchgang,
der mit dem Abflußdruck in Verbindung steht. Bei Betätigung des Ventils 382 wird
das Druckmittel in der Kammer auf der rechten Seite des Kolbens 368 durch die Leitung
392, das Ventil 390, die Leitung 388, das Ventil 386, die Leitung
384 und das Ventil 382 über den Durchgang 414 zum Abfluß geleitet.
Da der Druck hinter dem Kolben 368 nun verringert worden ist und das unter hohem
Druck stehende Druckmittel, das auf die andere Seite des Kolbens einwirkt, eine
größere Kraft erzeugt, wird der Kolben nach rechts bewegt und die Abblasungsleitungen
geschlossen.
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Die Betätigung des Ventils 386 durch den Piloten bewirkt ein Abheben
dieses Ventils und damit eine Trennung der Leitung 384 von der Kammer auf der rechten
Seite des Kolbens 368 und eine Öffnung der Kammer für das in der Leitung 376 befindliche
Druckmittel. Dieses wird über das Ventil 386 über die Leitung 388, durch
das Ventil 390 in die Leitung 392 und dann in die Kammer auf der rechten Seite des
Kolbens 368 geleitet. Da der Kolben 368 ein sogenannter Hlabflächenkolben ist, d.
h. die wirksame Fläche auf der linken Kolbenseite gleich der halben wirksamen Fläche
auf der rechten Kolbenseite ist und da der Druck in beiden Kammern gleich ist, bewirkt
der auf die größere Fläche einwirkende Druck eine Bewegung des Kolbens nach links,
wodurch die Abblasungsleitungen in die geöffnete Einstellung gebracht wird.
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Die F i g. 4 bis 6 zeigen das Ventil 102 erster Stufe der Steuerung
22 und das Ventil 248 zweiter Stufe der Stellvorrichtung 18 noch einmal in gesonderter
Darstellung. Es sei angenommen, daß die Steuerung 22 von der Stellvorrichtung 18
entfernt angeordnet ist. Es können etwa die Stellvorrichtung 18 in der Nähe des
Dorns und die Stellvorrichtung 20
in der Nähe der Abblasungsleitungen angeordnet
sein. Es ist erforderlich, das Eingangssignal zu verstärken, um eine ausreichende
Kraft für die Bewegung der verhältnismäßig großen Stellglieder zu erhalten. Das
Ventil 248 der zweiten Stufe ist bei der Stellvorrichtung 18 angeordnet,
da es unpraktisch und unwirtschaftlich ist, große Mengen hydraulischen Druckmittels
über größere Entfernungen zu übertragen. Da das Ventil 248 der zweiten Stufe genau
auf das Ventil 102 der ersten Stufe ansprechen muß, ist es notwendig, eine geeignete
Rückführung vorzusehen, und da die Ventile voneinander entfernt angeordnet sind,
sind mechanische Rückführsysteme unpraktisch.
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Es wird daher ein hydraulisches Rückführsystem verwendet, das verhältnismäßig
einfach ist. Die Rückführung wird durch Anordnung eines Steges 560 auf dem Schieber
266 erreicht, der mit einem Schlitz 562 im Ventilgehäuse zusammenwirkt. Wie bereits
früher erwähnt, kann das Ventil 248 ein Halbflächenventil sein, d. h., die Fläche
an der linken Seite des Kolbens 266 ist doppelt so groß wie die Fläche am rechten
Ende. Zur einfachen Herstellung und Montage ist das Ventil aus zwei Teilen hergestellt,
nämlich dem Schieber 266 und dem Kolben 566. Bezüglich der Arbeitsweise kann das
Ventil aber auch aus einem Teil bestehen.
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Durch die Pumpe 568 wird Druckmittel unter hohem Druck der Kammer
564 durch die Leitungen 572 und 574 zugeführt. In die Kammer
552 wird über die Leitungen 254 und 250 der Servodruck eingeführt. Dieser
Servodruck wird mittels des auf dem Schieber des Ventils 102 vorgesehenen Steges
576 gesteuert. Unter hohem Druck stehendes Druckmittel wird durch die Leitung 572
in den Ringraum 578 geleitet, und es wird der Abflußdruck durch die Leitungen
582 und 584 in den Ringraum 580
geleitet. Es ist ersichtlich,
daß bei Bewegung des Schiebers des Ventils 102 erster Stufe die Leitung 250 entweder
mit dem hohen Druck oder mit dem Abflußdruck verbunden wird, je nach der Bewegungsrichtung
des Schiebers. Eine Feder 587 ist an der Unterseite des Schiebers vorgesehen, welche
den durch das Fehlersignal des Nockens 24 erzeugten Kräften entgegenwirkt. Diese
Feder dient nur dazu, einen toten Gang der Vorrichtung auszuschalten. Es ergibt
sich also, daß für die Einstellung des Schiebers 266 in seine mit den verschiedenen
im Ventilgehäuse vorgesehenen Öffnungen übereinstimmende Lage der Druck in der Kammer
552 halb so groß wie der in der Kammer 564 herrschende Druck sein muß, weil die
Flächen auf beiden Seiten des Schiebers im Verhältnis 2:1 stehen. Zusätzliche Zweigleitungen
586 und 588 stehen mit der Leitung 268 in Verbindung und leiten Druckmittel in die
Ringräume 590 und 593. Bei einer Verschiebung des Schiebers 266 geben die darauf
vorgesehenen Stege eine Reihe von öffnungen
frei. Zwei dieser
Öffnungen stehen mit den Kammern 592 und 594 zu beiden Seiten des
Kolbens 596 in Verbindung, der dem Kolben der Betätigungsvorrichtung für den Dorn
nach F i g. 3 entspricht. Die Leitungen 598 und 600 verbinden die Öffnungen
602 und 604 für die Zufuhr und den Auslaß des Druckmittels in die
bzw. aus den Kammern 592 und 594. Deshalb wird bei einer Bewegung des Schiebers
nach rechts der hohe Druck in der Ringkammer 590 mit der Öffnung
604 in Verbindung gebracht und über die Leitung 600 in die Kammer 594 geleitet.
Gleichzeitig wird das Druckmittel in der Kammer 592 über die Leitung 598, den Ringraum
605, den Durchgang 278, den Durchgang 280 und die Abflußleitung 606 in den Abfluß
geleitet. Bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des Schiebers 266
wird die
Kammer 592 mit dem unter hohem Druck stehenden Druckmittel und die Kammer 594 mit
dem unter niedrigem Druck stehenden Druckmittel in Verbindung gebracht, so daß der
Kolben 596 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
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Wie in F i g. 4 gezeigt, wird bei einer Bewegung des Schiebers 266
nach rechts der Schlitz 562 freigegeben und die Leitung 250 mit dem Ringraum
608
und der Abflußleitung 606 verbunden. Um den Schieber 266 nach rechts zu
verschieben, muß der Servodruck durch die Bewegung des Ventils 102 erster Stufe
vergrößert werden. Durch Öffnung des Schlitzes 562 zum Abfluß wird der Druck in
der Kammer 552 durch Verbindung mit dem Ringraum 608 über die Leitungen
254, 250 und 614 vermindert, bis der Druck in der Kammer 552 gleich
der Hälfte des in der Kammer 564 herrschenden Druckkes ist. Es nimmt dann der Ventilschieber
eine der Lage des Ventils 102 proportionale Lage ein. In der Zwischenzeit wird der
Kolben 596 mit einer der Lage des Schiebers 266 entsprechenden Geschwindigkeit verschoben,
bis das Steuersystem ein Rückführsignal zu dem Ventil 102 übertragen hat, das dieses
in seine neutrale Lage bringt. Wenn es diese erreicht hat, ist das Gleichgewicht
wiederherstellt. Wenn der Servordruck von dem Ventil 102 abnimmt, bewegt sich der
Ventilschieber 266 nach links, der Steg 560 gibt von neuem die Öffnung 562 frei,
jedoch in entgegengesetzter Richtung, so daß der in der Ringkammer 590 herrschende
hohe Druck über die Leitungen 614, 250, 254 mit der Kammer 552 in
Verbindung gebracht wird. Dieses unter hohem Druck stehende Druckmittel erhöht den
Druck in der Kammer 552. Wenn dieser Druck gleich dem halben Druck in der Kammer
564 ist, nimmt der Ventilschieber eine der Lage des Ventils 102 proportionale Lage
ein, und es bewegt sich, wie oben beschrieben, der Kolben 596 mit einer bestimmten
Geschwindigkeit, bis die Rückführung des Steuersystems das Ventil wieder in seine
neutrale Lage zurückbringt. Wenn es diese erreicht hat, herrscht, wie schon vorstehend
beschrieben, wieder Gleichgewicht.
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Die Verstärkung erfolgt auf die nachstehend beschriebene Weise. Das
Ventil 102 der ersten Verstärkerstufe dient zur Aufnahme eines Fehlersignals verhältnismäßig
geringer Leistung und überträgt dieses zu dem Ventil 248 der zweiten Stufe, welches
das Signal verstärkt und eine für die Betätigung des Kolbens 596 ausreichende Kraft
erzeugt. Die Verstärkung wird durch geeignete Bemessung der Schlitze 562 und 563
(F i g. 5 und 6) erzeugt. Der Schlitz 562 ist enger als der Schlitz 563,
damit der Schieber 266 einen größeren Weg zurücklegen muß, um die gleiche Öffnungsfläche
freizugeben, wie sie durch den Schlitz 563 und den damit zusammenwirkenden Steg
576 bestimmt ist. Diese Flächenanpassung ist notwendig, um in dem Rum 552 den halben
Druck gegenüber dem in dem Raum 564 zu erreichen. Das Ventil 102 erster Stufe verschiebt
sich bei einem gegebenen Fehlersignal um einen gegebenen Weg. Der Schieber 266 verschiebt
sich jedoch um einen proportional größeren Weg, wenn die durch den Steg 560 und
den Schlitz 562 bzw. den Steg 576 und den Schlitz 653 bestimmten Öffnungsflächen
gleich sein sollen. Da der Schlitz 562 enger als der Schlitz 563 ist, muß der Schieber
266 einen größeren Weg zurücklegen, um die gleiche Fläche freizugeben. Er gibt also
bei einem gegebenen Signal einen größeren Teil der in die und aus den Kammern 592
und 594 führenden Öffnungsfläche frei und bewirkt damit die Strömung einer größeren
Druckmittelmenge in die und aus den Kammern 594 und 592. Auf diese Weise wird die
Verstärkung erreicht.