DE2245331A1

DE2245331A1 - Steuerungssystem fuer das triebwerk eines hubschraubers

Info

Publication number: DE2245331A1
Application number: DE2245331A
Authority: DE
Inventors: Armand Francis Amelio; Daniel John Naples
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1341810A; FR2152831B1; CA953274A; FR2152831A1; US3758053A; IT967492B; JPS4837508A

Description

PATENTANWALT DIPLrING. C. O. BOECKER 2245331

6670 ST.INGBERTCSAAR), ENSHEIMERSTR.48

Anmelder: St. Ingbert, den 13. Sept. 1972

United Aircraft Corporation UN 22 - HM East Hartford, Conn., U.S.A.

"Steuerungssystem für das Triebwerk eines Hubschraubers"

Die Erfindung betrifft e"in Steuerungssystem für das Triebwerk eines Hubschraubers mit einer Drehzahlsteuerung, einem Sammel-Steuerknüppel für die Blattsteigung des Hubpropellers und einer Brennstoffsteuerung. Insbesondere ist die Erfindung gerichtet auf einen Eingang der eingestellten Blattsteigung in die Brennstoffsteuerung, um einem momentanen, vorübergehenden Drehzahlabfall während des Fluges entgegenzuwirken.

Es sind Steuerungssysteme bekannt, die einen sogenannten Bowdenzug aufweisen und bei denen die Drahtseele und die Umhüllung relativ zueinander beweglich sind, um voneinander getrennte Eingangssignale beispielsweise der Brennstoffsteuerung zuzuleiten. Das grundlegende Prinzip solcher Einrichtungen bestand in der gebogenen Anordnung des Bowdenzuges, wobei durch die Auslösung einer axialen Bewegung des Drahtes ein Eingangssignal und durch eine axiale Bewegung des gegenübers dem Draht freien Endes der Umhüllung ein weiteres Eingangssignal erzeugt werden. Jedes Eingangssignal wirkt sich dabei in getrennten Betätigungen der gesteuerten Vorrichtung aus (US-PS 2 480 083; 2 847 872; 2 913 922; 2 761 635).

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Auf dem Gebiet der Steuerung von Luftfahrt-Triebwerken bzw. der Brennstoffzufuhr kennt man die Bedingungen des Dauergeschwindigkeits- und des momentanen Geschwindigkeitsabfalles, die erfahrungsgemäß auftreten, wenn das Triebwerk einer erhöhten Leistungsanforderung unterworfen ist. Das Ausmaß des Dauergeschwindigkeitsabfalles hängt von einer totalen Änderung der Leistungsanforderung ab, wogegen der momentane, vorübergehende Geschwindigkeitsabfall von dem Eingangsanteil für die Leistungsänderung abhängt. Beim Betrieb eines Hubschraubers kann das Triebwerk einen dauernden oder vorübergehenden Leistungsabfall erfahren, wenn die Blattsteigung des Hubpropellers geändert und dadurch das Triebwerk höher belastet wird, ohne daß gleichzeitig die Brennstoffsteuerung korrigiert wird, um die vorher eingestellte Triebwerksdrehzahl unter den neuen Leistungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Steuerungssystem, das die steigende Lastanforderung vorwegnimmt und die Brennstoffzufuhr erhöht, um diese Abfallerscheinungen zu eliminieren. Ein solches Steuerungssystem sollte ferner vorsehen, daß die Kompensation entweder nur unter Flugbedingungen oder unter Sonderbedingungen erfolgt.

Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Triebwerkssteuerung für einen Hubschrauber zu schaffen, bei der ein der Blattsteigung des Hubpropellers entsprechendes Eingangssignal für die Brennstoffsteuerung eine Vorwegnahme und Aussteuerung der Triebwerksbelastung und damit eine Verminderung des Leistungs- bzw. Geschwindigkeitsabfalles bewirkt. Dabei soll das Blattsteigungs-Signal für die Brennstoffsteuerung selektiv eingesetzt werden und bei gewissen Hebelstellungen der Drehzahlsteuerung wirkungslos sein können. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierten Mittel gelöst.

Im einzelnen sieht die Erfindung einen Bowden-Drahtzug mit einer Drahtseele und einer Umhüllung vor, der den Bedienungshebel der Drehzahlsteuerung mit der Brennstoff steuerung vtr-

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bindet. Die Drahtzugverbindung ist in einer gebogenen Anordnung verlegt, wobei das eine Ende der Umhüllung festgelegt ist und das andere Ende in Wirkverbindung mit dem Sammel-Steuerknüppel für die Blattsteigung des Hubpropellers steht, so daß Eingangssignale der eingestellten Blattsteigung als zweite überlagernde Betätigung der Brennstoffsteuerung herangezogen werden können. Die Drahtzug-Verbindung ist für eine verzögerte Bewegung des freien Endes der Umhüllung und eine Eliminierung der Wirkung von Blattsteigungs-Steuerbewegungen ausgelegt für den Fall, daß der Steuerhebel für die Drehzahlsteuerung in seiner Halte- oder Boden-Ruhestellung ist (Leerlaufstellung). Auch sind Vorkehrungen getroffen für eine Ausnahmebedingung im Steuersystem für den Fall, in dem die Drehzahlsteuerung voll geöffnet und ein erhöhtes Blattsteigungs-Eingangssignal eingestellt ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steuerungssystems für Hubschrauber dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Hubschraubers, die die ungefährte Lage der beteiligten Steuerverbindungen zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Steuerung ssystems an sich,und

Fig. 3 ein alternatives Steuerungssystem mit einem Drahtzug für zwei Eingänge.

In Fig. 1 ist ein Hubschrauber 10 dargestellt, der einen Hubpropeller oder Rotor 12 hat, der von einem innerhalb einer Kammer 14 angeordneten Triebwerk angetrieben wird. Der Rotor hat eine Mehrzahl von Blättern 16, deren Steigung gemeinsam einstellbar ist. Die Hubschrauber-Steuerung umfaßt

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normalerweise einen Sanunel-Steuerknüppel 18, der in Wirkverbindung mit den Rotorblättern 16 steht und darüberhinaus mit der Brennstoffsteuerung in Verbindung ist, wie noch erläutert wird. Ein Bedienungshebel 22 für die Drehzahlsteuerung des Triebwerkes ist für eine Verbindung 24 mit der Brennstoffsteuerung 20 verbunden, wobei diese Verbindung aus einem Bowdenzug besteht.

Fig. 2 zeigt die Eingangssignal-Verbindung zwischen dem Drehzahlsteuerhebel und dem Blattsteigungs-Steuerknüppel einerseits und der Brennstoffsteuerung andererseits in den Einzelheiten. Der Steuerhebel 22 für die Triebwerks-Drehzahl ist über eine Lasche 26 und einen um den Drehpunkt 30 schwenkbaren doppelärmigen Hebel 28 mit dem einen Ende des Drahtzuges 32 verbunden, der Teil der Verbindung 24 ist. Das andere Ende des Drahtzuges ist mit einem Hebelarm 34 der Brennstoffsteuerung 20 verbunden. Der Drahtzug 32 ist von einer Umhüllung 36 umgeben, wobei der von diesen Teilen gebildete Bowdenzug in einer gekrümmten oder gebogenen Anordnung verlegt ist, um zwar mit einem an einem ortsfesten Bock 38 befestigten Ende der Umhüllung. Zwischen dem Hebel 34 der Brennstoffsteuerung und dem Bock 38 ist eine Feder 40 angeordnet, die versucht, den Hebel 34 im Uhrzeigersinn zu drehen. Das andere Ende der Umhüllung 36 ist freibeweglich und zu einem Anschlag 4 2 ausgebildet. Der Anschlag ist dafür eingerichtet, mit dem drehbaren und mit Schlitz versehenen Lenker 44 in Wirkungsverbindung zu gelangen, der über eine Lasche 46 mit den Steuerknüppel 18 für die Blattsteigung verbunden ist, der beim Ändern der Steigung der Blätter 16 zusätzlich den Lenker 44 um den Drehpunkt 48 dreht.

Auf dem doppelarmigen Hebel 28 ist eine Kurvenscheibe 50 befestigt, die sich beim Verstellen des Steuerhebels 22 für die Drehzahl um den Drehpunkt 30 mitdreht. Die Kurvenbahn der Kurvenscheibe 50 hat eine rastenförmige Einbuchtung 52 und steht im Kontakt mit einer Rolle 54, die auf einer um den ortsfesten Drehpunkt 58 schwenkbaren Schwinge 56 sitzt. Das freie Ende der Schwinge 56 ist mittels eines

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Kabels 60 mit dem Anschlag 42 der Umhüllung 36 verbunden. Wenn der Drehzahlhebel 22 "bewegt wird, dreht sich der doppelarmige Hebel 28 und über den Drahtzug 32 auch der Arm 34 der Brennstoffsteuerung, wodurch der Brennstoffzufluß zum Triebwerk verändert wird, um die Drehzahl aufrechtzuerhalten. Wirdder Drehzahlhebel 22 im Uhrzeigersinn verstellt, so bewegt sich der Arm 34 über den Drahtzug 32 im Gegenuhrzeigersinn und vermindert die Brennstoffzufuhr, wogegen eine Verstellung des Steuerhebels 22 im Gegenuhrzeigersinn den Arm 34 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch der Brennstoffzufluß erhöht wird.

Wenn der Drehzahl-Steuerhebel 22, im Gegenuhrzeigersinn verstellt, auf erhöhter Brennstoffzufuhr außerhalb seiner Halte- und Boden-Ruhestellung steht, hat sich die Kurvenscheibe 50 so gedreht, daß die Rolle 54 in die rastenförmige Ein-: buchtung 5 2 eintreten kann. Die Folge hiervon ist, daß die Schwinge 56 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht und das zwischen der Schwinge und dem Anschlag 42 der Umhüllung 36 sich erstreckende Kabel 60 schlapp wird, wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist. In dieser Konstellation ist normalerweise die Stellung des Hebelarmes 34 der Brennstoffsteuerung eine Funktion der Stellung des Drehzahlhebels 22. Liefert aber der Samme1-Steuerknüppel 18 für die Blattsteigung ein Signal zur Erhöhung der Blattsteigung, wodurch die Belastung des Triebwerkes ansteigt, wird der Lenker 44 in Übereinstimmung mit der Aufwärtsverstellung des Steuerknüppel 18 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Da sich das untere Ende des Lenkers 44 von dem Anschlag 42 fortbewegt, gelangt die Druckspannung der Feder 40 dahingehend auf den Draht 32 zur Wirkung, als aufgrund der Festlegung der Umhüllung 36 am Bock 38 der gebogenen sowie ungehemmten Anordnung der Verbindung 24 die Umhüllung 36 sich in der Zeichnung nach rechts zu bewegen sucht. Dies wiederum hat zur Folge, daß das an dem Arm 34 befestigte Ende des Drahtes 32 sich nach rechts bewegt und dabei den Arm 34 im Uhrzeigersinn dreht« Letzt-

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lieh wird hierdurch die Br.ennstoffzufuhr zum Triebwerk in Abhängigkeit von der Änderung der Stellung des Lenkers 44 auf dem Wege einer überlagerung gesteigert.

Auf diese Weise wird ein Wechsel der Blattsteigung, der dem Triebwerk eine zusätzliche Belastung aufdrückt, gleichzeitig zu einer Steigerung der Brennstoffzufuhr führen, um der abfallenden Tendenz der Triebwerksdrehzahl während der vorübergehenden Bedingung zu begegnen um die ursprüngliche Drehzahl unter der neuen Belastungsbedingung aufrechtzuerhalten.

Wenn der Drehzahlhebel 22 in den Stellungen für Haltoder Boden-Leerlauf ist, d. h. wenn er sich in einer der beiden im Uhrzeigersinn letzten Raststellungen befindet, dann verstellt die höhere Bahnfläche der Kurvenscheibe 50 die Schwinge 56 im Uhrzeigersinn, wodurch das Kabel 60 gestrafft wird. Fig. 2 und 3 zeigen diese Konstellation in voll ausgezogenen Linien für die zweitletzte, Leerlauf bedeutende Stellung des Drehzahlhebel 22. In solchen HebelStellungen, in denen der Pilot am Boden die Funktion aller Steuerung, überprüft, wird verhindert, daß ein von der Blattsteigung herrührendes Eingangssignal über die Bewegung des Lenkers 44 im Gegenuhrzeigersinn zu einer Verstellung des Anschlages 42 umd der Umhüllung 36 führt, weil der Anschlag 42 durch das gestreckte Kabel 60 zurückerhalten wird. Daher wird der Brennstoffzufluß während der Bodenkontrolle nicht verändert, selbst wenn die Blattsteigung verstellt wird.

Fig. 3 zeigt eine alternative Anordnung des Bowdenzuges 24. Das Gestänge zwischen dem Drehzahlhebel 22 und dem Drahtzug 32 entspricht demjenigen nach Fig. 2. Der Unterschied gegenüber der Anordnung der Feder 40 in Fig. 2 liegt in der Anordnung der Druckfeder 62 zwischen dem unteren Ende des drehbaren Lenkers 44

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und einer Schulter 64 der Umhüllung 66. Eine Drehung des Lenkers 44 gegen die Feder 62 bewirkt eine Bewegung der Umhüllung 66 und des mit dem Arm 34 der Brennstoffsteuerung verbundenen Endes des Drahtzuges 32, um die Brennstoffzufuhr zu ändern, wenn die Blattsteigung vergrößert wird. Auch bei dieser Abwandlung ist der mit dem verschiebliehen Ende der Umhüllung verbundene Anschlag 68 über das Kabel 60 mit der Schwinge 56 verbunden, um bei straffem Kabel eine Bewegung der Umhüllung während des Leerlaufes zu verhindern, wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde.

Da der voll aufgesteuerte Eingang des kombinierten Drehzahl-Steuerhebels 22 und ein Blattsteigung-Eingangssignal sich zu mehr als 100 % Verstellweg des Hebelarmes 34 der Brennstoffsteuerung addieren können, ist durch den Gleitantrieb des Lenkers 44 der Blattsteigung und die Federn 40 in Fig. 2 bzw. 62 in Fig. 3 ein Überspiel-Effekt gegeben. Wenn in Fig. 2 der Arm 34 im Uhrzeigersinn in voll geöffneter Stellung ist, wird die Feder 40 zusammengedrückt, wobei der Lenker 44, indem er sich aufgrund einer Erhöhung der Blattsteigung im Gegenuhrzeigersinn verstellt, von dem Anschlag 42 freikommt, ohne daß der Drahtzug 32 und die Umhüllung 36 bewegt werden. Dies ist durch die geschlitzte Ausführung des freien.Endes des Lenkers 44 möglich. Bezogen auf Fig. wird die Feder 62 bei voll im Uhrzeigersinn ausgeschwenktem Arm 34 zusammengedrückt, wobei der Lenker 44, indem er sich aufgrund einer Erhöhung der Blattsteigung im Gegenuhrzeigersinn verstellt, ebenfalls keine Bewegung des Drahtzuges 32 und der Umhüllung 66 auslöst.

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Claims

PATENTANWALT DIPLrING. C. O. BOECKER .6670 ST.INGBERTCSAAR), ENSHEIMERSTR.48 Anmelder: St. Ingbert, den 13. Sept. 1972 United Aircraft Corporation UN 22-HM East Hartford, Conn., U.S.A. PATENTANSP RU CHE

1. Steuerungssystem für das Triebwerk eines Hubschraubers mit einer Drehzahlsteuerung, einem Sammel-Steuerknüppel für die Blattsteigung des Hubpropellers und einer Brennstoff Steuerung,

gekennzeichnend durch eine unmittelbare Verbindung (24) zwischen der Drehzahlsteuerung (22) und der Brennstoffsteuerung (20) zur Erzeugung eines Eingangssignals für die Brennstoffsteuerung, durch Mittel zur einseitigen überlagerung des Eingangssignals in Übereinstimmung mit dem eingestellten Sammelsignal für die Blattsteigurig und durch Mittel (60) zum Begrenzen dieser überlagerung bei bestimmten Stellungen der Drehzahlsteuerung.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbare Verbindung (24) zwischen der Drehzahlsteuerung (22) und der Brennstoffsteuerung (20,34) aus einem in einer Umhüllung (36) beweglichen, bogenförmig verlaufenden Drahtzug (32) besteht, der die Drehzahlsteuerung (22) mit der Brennstoffsteuerung verbindet, wobei das eine Ende der Umhüllung festgelegt und das andere Ende der Umhüllung in Abhängigkeit von den Bewegungen des Steuerknüppels (18) für die Blattsteigung verschiebbar ist.

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3. Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Brennstoffsteuerung (20,34) zugeordnete Ende der Umhüllung (36) festgelegt ist und an dem der Drehzahlsteuerung (22) zugeordneten Ende der Umhüllung die Verschiebemittel (44) angreifen.

4. Steuerungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem festgelegtem Umhüllungs-Ende und einem Steuerhebel (34) für die Brennstoff- . steuerung (2O) eine Zugfeder (40) angeordnet ist und das andere Umhüllungs-Ende als Anschlag (4 2) ausgebildet und normalerweise in Wirkverbindung mit einem Lenker (44) steht, der von dem Steuerknüppel (18) für die Blattsteigung betätigbar ist (Fig. 2).

5. Steuerungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der Drehzahlsteuerung (22) zugeordnete Umhüllungs-Ende zu zwei im Abstand voneinander befindlichen Anschlägen (64, 68) ausgebildet ist und zwischen einem dieser Anschläge (64) und einem von dem Steuerknüppel (18) für die Blattsteigung betätigbaren Lenker (44) eine Feder (62) angeordnet ist, wobei der andere Anschlag (68) normalerweise in Wirkverbindung mit dem Lenker steht (Fig. 3).

6. Steuerungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung der Überlagerung des Eingangssignals für die Brennstoffsteuerung "(20)" eine von der Drehzahlsteuerung (22) aktivierte Einrichtung (50 bis 60) zur Begrenzung des Verschiebeweges des anderen verschieblichen Umhüllungs-Endes umfaßt.

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Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Drehzahlsteuerung aktivierte Einrichtung aus einer mit der Drehzahlsteuerung (22) betätigten Kurvenscheibe (50) , einem von der Kurvenscheibe betätigten Schwinge (56) und einem das freie Ende des Hebels mit einem Anschlag (60, 68) der Drahtzug-Umhüllung (36 bzw. 66) verbindenden Kabel (60) besteht.

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