DE1426371A1

DE1426371A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zuendung oder zur Wiederzuendung von Strahltriebwerken

Info

Publication number: DE1426371A1
Application number: DE19641426371
Authority: DE
Inventors: Bauger Louis Jules; Negre Pierre Jean Victor
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1963-03-28
Filing date: 1964-03-26
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1064424A; DE1426371B2; US3292367A; FR1360347A

Description

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ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TEL. 36 74 28 TJNO 3 6 41 IS

—.——-. —.——.--«—.—.—.— — MÜNCHEN 15· MOZARTSTR. 23

Societe Nationale d'Etude ... ^mi'"^O5M

TELEOR. NEGEDAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, 30. September 1968

Verfahren und Vorrichtung zur Zündung oder zur Wiederzündung von Strahltriebwerken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zündung oder zur Wiederzündung während des Fluges von Strahltriebwerken der Flugtechnik, bei dem der Druck des in die Zünd-vorrichtung eingespritzten Brennstoffes verändert wird.

Es ist bereits bekannt (DAS 1 075 897), den Brennstoffdruck oszillierend zu verändern. Diese oszillierende Veränderung wurde mit einem Pulsator hervorgerufen, der eine die kontinuierliche Brennstoffförderung zur Brennkammer überlagernde, oszillierende Brennstoffförderung bewerkstelligt. Dabei handelt es sich um eine Druckregeleinrichtung zur Einhaltung eines optimalen Arbeitsgasdruckes in einer Brennkammer von Strahltriebwerken. Ein in Phase mit der Oszillation der Brennstofförderung arbeitender Druckfünler greift den Brennkammerdruck ab. Aus der Differenz

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zwischen den Extremwerten zweier aufeinanderfolgender Halbperioden der durch die oszillierende Brennstoffförderung erzeugten Arbeitsgasdruckschwingungen wird ein Mesaert ermittelt und entsprechend der Abweichung vom Sollwert auf eine Einrichtung eingewirkt, die die kontinuierliche Brennstofförderung im Sinne einer Verringerung der festgestellten Abweichung verändert· Diese Einrichtung setzt voraus, daß die Brennkammer bereits gezündet wurde.

Bei allen gebräuchlichen Zündvorrichtungen an den Brennkammern von Strahlturbinen muß man jedoch die Druckeinstellung des Startertreibstoffes je nach der angewandten Treibstoffart, wie etwa TR 0, TR 2, TR 4, TR 5 usw. der in Frankreich gebräuchlichen Bezeichnung, verändern. Diese Veränderung wurde bisher pulsierend nicht vorgenommen ·

Um unter bestimmten Bedingungen der Temperatur und der Höhe mit einem bestimmten Treibstoff eine erfolgreiche Zündung zu erzielen, ist es notwendig, daß der im folgenden mit P_cd bezeichnet Druck dea Starttreibstoffes für die Anlaßdise sehr genau einen optimalen Wert hat, dessen Toleranzen bei gewissen Strahltriebwerken in&er Größenordnung von - 50 g/cm liegt. Die Veränderung der Brennkammertemperatur insbesondere durch die Höhe

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in dem Zeitpunkt, wo die Zündung oder die Wiederzündung erfolgen soll, kann diesen optimalen Wert verschieben und eine Ursache für die Fehlzündung sein» Wenn in großer Höhe die Brennkammer erlischt, wird die Wiederzündung im allgemeinen nicht gelingen, wenn man nicht auf die Höhe zurückkehrt, auf die P_cd eingestellt wurde·

Die Anmelderin hat festgestellt, daß unter allen Arbeitsbedingungen, insbesondere unter verschiedenen Temperaturen, in wechselnden Höhen und mit verschiedenen Starttreibstoffen, die Zündung oder die Wiederzündung des Triebwerkes möglich ist, wenn man P_cdi den Druck des Starttreibstoffes für die Anlassdüse moduliert, d.h. ihn zwischen einer oberen und einer unteren Grenze, welche die wechselnden optimalen, diesen Arbeitsbedingungen entsprechenden P ^-Werte umfassen, in einem bestimmten, von dem Strahltriebwerk abhängigen Takt schwanken läßt» Erfindungsgemäß ordnet man in der Leitung, durch welche ^

die Anlassdüse mit Starttreibstoff versorgt wird* einen Druckmodulator an, der den Treibstoffdruck in diesem Takt und zwischen diesen Grenzen schwanken läßt, während gleichzeitig die Zündvorrichtungen der Brennkammer ständig in Betrieb sind·

In einer Ausführungsart besteht der Modulator aus einer Vorrichtung, die einen in der Zuleitung des Starttreib-

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mittels angeordnetes Speiseventil in optimalem Takt öffnet und schließtο Der zu überdeckende P ,-Bereich hängt von der Arbeitsweise des Motors und des oder der verwendeten Treibstoffe ab. Die Öffnungs- und Schließzeiten des Speiseventils sind in Abhängigkeit von dem Steuerkreis und der Trägheit des Ventils so festzulegen, daß dieser Bereich überdeckt wird, wobei er auf beiden Seiten unbedeutend überschritten werden kann.

Der optimale Takt wird selbstverständlich für jede Strahlantriebsart experimentell bestimmt. Die Anmelderin hat beispielsweise durch Versuche an einem Typ der von ihr konstruierten Strahlturbinen bei Verwendung unterschiedlicher Siarfctreibstoffe (TR 0, TH 4 usw.) und unter verschiedenen Zuständen (Zündung bei heißem Motor am Boden, Wiederzündung bei heißem Motor, Wiederzündung im S¹IUg, usw.) festgestellt, daß der günstigste Modulationstakt bei aufeinanderfolgenden Ventilöffnungen bzw« -Schliessungen von der Zeitdauer 6/10 Sekunde bzw. 4/10 Sekunde liegt. Wenn man von diesem Takt abweicht, gelingt die Zündung oder die Wiederzündung sofort weniger regelmäßig.

Infolgedessen geht man erfindungsgemäß zu Zündungs- und Wiederzündungsversuchen am Boden über, die darin bestehen, daß das Strahltriebwerk nacheinander mehreren Betriebszuständen ausgesetzt wird, die zwischen den

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Zuständen der Höhe O und der für das Triebwerk vorgesehenden maximalen Höhe gestaffelt sind, daß ferner für alle Versuchsbedingungen der Starttreibstoff unter einem Druck, der zwischen den den Bereich der Optimaldrucke P _d umfassenden und die Zündung des Triebwerkes unter allen Betriebsbedingungen gewährleistenden Grenzen schwankt, und bei unterschiedlichen Takten in die Brennkammer eingespritzt wird, wobei gleichzeitig die Zünder der änmer in Betrieb sind, und daß schließlich der optimale Regelungstakt bestimmt wird, der die Zündung und die Wiederzündung unter allen Versuchsbedingungen sicherstellt. Man stellt dann die Zündung dund Wiederzündung während des Fluges sicher, indem man P , in diesem optimalen Takt und zwischen diesen Grenzen schwanken läßt und gleichzeitig in der Brennkammer die Zündung aufrechterhält. Zu diesem Zweck versieht man das Triebwerk mit einem Druckmodulator, der P , in diesem Takt und zwischen diesen Grenzen moduliert, sowie mit Vorrichtungen, die dafür sorgen, daß die Zündvorrichtungen der Brennkammer während des Zündvorganges in Betrieb sind·

Das Speiseventil erhält vorteilhafterweise eine normalerweise vorgesehene elektrische Fernbedienung, damit der Pilot die Anlassdüse mit Starttreibstoff versorgen kann. Die heute benutzten Elektroventile haben eine sehr geringe Trägheit und sind in der Lage, etwa 30 Öffnungen

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und Schließungen pro Sekunde aussufüliren, Sie können daher ohne Schwierigkeiten dem Takt folgen, den ihnen die Modulations-vorrichtung vorschreibt _n

Die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgende Beschreibung ist ein Beispiel, das keine Abgrenzung für den Erfindungsumfang bedeutete. Es läßt die verschiedenen Besonderheiten der Erfindung und die Art und Weise ihrer Verwirklichung hervortreten, -wobei die sich aus dem Text und den Figuren ergebende Anordnung selbstverständlich innerhalb des Schutaumfanges der vorliegenden Erfindung liegte

Die einzige Figur zeigt das Prinzipschema eines eafindungsgemäßen Druckmodulators ο

Die Anlassdüse {nicht dargestellt) eines Strahltriebwerkes wird mit Starttreibstoff über ein Elektroventil versorgt, das aus einem sn. die Anlassdüse angeschlossenen. Ausgang 2 und einem an eine Pumpe angeschlossenen Eingang 3 besteht, wobei die Pumpe den Starttreibstoff unter einem Druck fördert, der höher als alle den weshselnd@n Betriebsbedingungen des Triebwerkes zugeordneten P ,-Werts liegt. Das der Art nach bekannte Elektroventil 1 ist beispielsweise fähig, etwa 30 Öffnungen und Schliessungen pro Sekunde auszuführen. Das Verschlusstück 4 schließt sich unter der Wirkung einer leder 5 und

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öffnet sich unter der Wirkung eines Elektromagneten 6, wenn dieser erregt wird.

Die Anschlußklemmen 7 und 8 des Elektromagneten sind mit einer Modulationsvorrichtung 9 verbunden, die ihrerseits über einen Schalter 10 an eine durch ihre Abschlußklemmen 11 schematisch dargestellte Stromquelle angeschlossen ist. Die Vorrichtung 9 ist ao ausgelegt, daß sie den Stromkreis des Elektromagneten 6 in dem I

vorher bestimmten optimalen Takt öffnet und schließt, wenn der Schalter 10 geschlossen ist. In dem Falle der oben erwähnten Strahlturbine beis-pielsweise wird der Stromkreis des Elektromagneten 6/10 Sekunden geschlossen, dann 4/10 Sekunden geöffnet, dann von neuem 6/10 Sekunden geschlossen, usw.

Die Modulationsvorrichtung 9 ist an sich bekannt, Die Fachleute können eine solche Vorrichtung beispielsweise durch die Kombination von elektromagnetischen odor elektronischen verzögerten ünterbrachern bauen·

Um eine Zündung oder eine Wiederzündung vorzunehmen, schließt der Pilot den Schalter 10. Die Modulationsvorrichtung 9 wird so unter Spannung gesetzt und öffnet und

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und schließt den Stromkreis des Elektromagneten 6 in optimalem Takt, der seinerseits das Schließen und öffnen des Elektroventils 1 in gleichem Takt verursacht. Der Startbrennstoff wird durch den Ausgang 2 unter einem in dem gleichen Takt schwankenden Druck zu der Anlassdüse geleitet, und die Zündung der Strahlturbine tritt ein.

Damit die Wiederzündung mit Sicherheit auch in der Höhe eintritt, d.h. unter Bedingungen, wo sie sehr schwierig erfolgt, ist es unerläßlich, daß die in der Brennkammer vorgesehenen Zündvorrichtungen (Zündkerze oder gleichwertige Vorrichtungen) ständig in Betrieb sind, solange die Anlassdüse mit Treibstoff unter schwankendem Druck versorgt wird« Wenn in der Brennkammer ein Zündfunke nur in einem Augenblick, in dem das Speiseventil der Anlassdüse offen ist, entstände, bestehen für das Eintreten der Zündung nur geringe Aussichten, selbst dann, wenn man den Versuch mehrere Male nacheinander wiederholte.

In dem Falle beispielsweise, wo das Strahltriebwerk mit einer eine Zündkerze enthaltenden Zündkammer versehen ist, in die eine Startereinspritzdüse mündet, wird die Kerze vorzugsweise stabellenförmig sein und beispielsweise aus einem Siliziumkarbiästäbchen bestehen, der einen elektrischen Widerstand trägt. Dieser Widerstand wird auf Weißglut gehalten, während die Startereinspritzdüse mit Treibstoff

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versorgt wird, der durch den Druckmodulator nach der oben gegebenen Erläuterung gesteuert wirde Selbstverständlich sind die beschriebenen Ausführungsarten nur Beispiele, die besonders durch Einführung technischer Äquivalente abgewandelt werden können, ohne dadurch den Erfindungsumfang zu verlassen. Insbesondere braucht die Druckmalilation nicht zwangsläufig über einen elektrischen Strom oder elektronische Schaltungen zu erfolgen. Man kann beispielsweise in der Zuführungsleitung des Starttreibstoffes ein Ventil anordnen, dessen öffnung und Schließung in optimalem Takt hydraulisch oder pneumatisch erfolgt.

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Claims

Patentansprüche

1β Verfahren zur Zündung oder zur Wiederzündung während des Fluges von Strahltriebwerken der Flugtechnik, bei dem der Druck des in die Zündvorrichtung eingespritzten Brennstoffes verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Druck in einem vorbestimmten optimalen Takt zwischen zwei Grenzen moduliert wird, wobei die Zündvorrichtungen der Brennkammer ständig in Betrieb sind, daß die genannten Grenzen alle Werte des Einspritzdruckes, welche die Zündung des Strahltriebwerkes unter seinen verschiedenen Betriebs zuständen garantieren, einschließen, und daß der optimale Takt vorher durch Bodenversuche bestimmt worden ist, bei denen das Triebwerk in mehrere abgestufte, zwischen den Bedingungen in der Höhe 0 und der Maximalhöhe liegende Betriebszustände gebracht wurde, und der Einspritzdruck des Starttreibstoffes in jedem Betriebszustand zur Bestimmung des optimalen Taktes, der die Zündung bei allen untersuchten Betriebszuständen gewährleistet, zwischen den genannten Grenzen in verschiedenen Takten moduliert wurde,

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Modulation des Brennstoffdruckes dadurch erreicht wird, daß ein Brennstoff aur Anwendung kommt, dessen Anfangsdruck über allen Werten des Einspritzdruckes liegt, welche die Zündung des Strahltriebwerkes unter seinen verschiedenen Betriebsbedingungen gestatten, und daß die Zuleitung für festgelegte öffnungs- und Schließzeiten periodisch geöffnet und geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ daß die öffnungs- und Schließzeitan einige 1/10 see betragen und die Schließzeiten kurzer als die Öffnungszeiten sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeiten etwa 0_?6 see und die Schließzeiten etwa 0,4 see betragen.

5. Vorrichtung zum Zünden und Wiederzünden von Strahltriebwerken mit einer- Zündvorrichtung, der Brennkammer, einer Anlaßdüse und einer Pumpe für die Zuführung des Treibstoffes zur Anlaßdüse, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Pumpe zur Anlaßdüse führenden Leitung (3, 2) Teile eines im Prinzip bekannten Druckmodulators (1-11) angeordnet sind, welche den Treibstoffdruck in vorher bestimmtem Ta**kt und in vorher bestimmten, zwischen dem Druck 0 und dem von

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der Pumpe erzeugten Maximaldruck liegenden Grenzen moduliert.

6· Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Druckmodulators ein in der Zuführleitung (3» 2) liegendes, an sich bekanntes Elektromagnetventil einschließen, dessen Ventilkörper (4-) durch einen in dem Takt erregbaren Elektromagneten (6) bzw. eine Feder (5) zwischen der öffnungs- und Schließstellung beweglich ist.

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