DE2252337A1

DE2252337A1 - Verfahren und einrichtung zum messen des gesamtschubes von strahltriebwerken

Info

Publication number: DE2252337A1
Application number: DE2252337A
Authority: DE
Inventors: George Barrie Mcdonald; John Richard Bryan Murphy
Original assignee: Computing Devices of Canada Ltd
Current assignee: Computing Devices of Canada Ltd
Priority date: 1971-10-29
Filing date: 1972-10-25
Publication date: 1973-05-10
Also published as: CA998770A; JPS5121082B2; DE2252337C3; FR2159072A5; GB1384931A; JPS4851113A; DE2265042A1; DE2265042C2; DE2252337B2; IT975640B; US3835701A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH 8 MÜNCHEN 22,

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN . . ZZ^^ Dr. rer. nat. W. KÖRBER 2252337

PATENTANWÄLTE 25.1 0.1972

COMPUTIIiG DEVICES 0Έ CANADA LIMITED

P.O. Box 8505

Ottawa, Ontario, Canada K1G- 3M9

Patentanmeldung Verfahren und Einrichtung zum Messen des G-e samt schub es

von Strahltriebwerken

Die Erfindung betrifft Schubkraftmesser und Verfahren zum Messen des aerodynamischen Gesamt- oder Strahlschubes von Strahltriebwerken.

Der aerodynamische Gesamtschub eines Strahltriebwerks ist definiert als die Bewegungsgröße der von der Düse abgegebenen Abgase zuzüglich einer etwa vorhandenen Druckkraft, die auf eine unvollständige Entspannung der Abgase zurückzuführen ist. Diese Definition läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrucken:

»β ■ ^T ^{+ A}e (^pse - ^pso> <¹>

Hierin ist .

I?« = aerodynamischer Gewarnt- oder Strahlschub m = Mengendurchsatz der Düse V = Geschwindigkeit der Abgase go = Dimensionskonstante

A = Austrittsquerschnitt der Düse P__ = statischer Druck in der Ebene der Düsenaustritts-

^se öffnung
P = statischer Umgebungsdruck.

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Es sind bereits verschiedene funktionelle Formen dieser grundlegenden Definitionsgleichung entwickelt worden, und es ist bekannt, daß es die Kenntnis des statischen Umgebungsdrucks und der inneren Drück e im Auslaßbereich eines Strahltriebwerks in Verbindung mit der Kenntnis des Düsenquerschnitts ermöglicht, den Gesamtschub zu ermitteln.

Gemäß der bis jetzt geltenden Auffassung, sind die nachstehend genannten Druckverhältnisse von Bedeutung:

TN
X = —üi = Verhältnis zwischen dem GesamtdÄHüfe in der

Düse und dem statischen Umgebungsdruck und

TN
■x = —— = Verhältnis zwischen dem Gesamtdruck in der

S]J

Düse und dem statischen Druck am Düseneingang.

Je nach der Form der sich an das Triebwerk anschließenden Düse läßt sich die Grundgleichung für den Gesamtschub in den folgenden, druckabhängigen funktionellen Formen anschreiben:

a) Düse für vollständige Entspannung (P__ = P_e_,):

se so

F = P s (^) f( A )
G so °c e e

b) Düse für unvollständige Entspannung (P_se > ^g₀)*

Xp — P σ ( ,-ί } ψ( Δ }

*G ~ so * ^gI^l e^; * ^IkAe^;
Hierin ist

F_ß = Gesamtschub

P_0n = statischer Umgebungsdruck

f(A ) = Funktion des Düsenaustrittsquerschnitts

§«(·*„) = Funktion des Druckverhältnisses P_mw/P_o„ c e XJS so

bei einer Düse für eine vollständige Entspannung und
g ( .tC ) zt Funktion des Druckverhältnisses

für eine Düse für unvollständige Entspannung.

Bei Triebwerken mit einem variablen Düsenaustrittsquerschnitt sind beim Berechnen des Gesamtschubs drei variable Größen zu berücksichtigen, und zwar der Düsengesamtdruck P_TIr» der statische Umgebungsdruck P_„ und der Düsenquerschnitt A .

SO 6

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Die Schwierigkeiten, die sich bezüglich des Messens des Düsenaustrittsquerschnitts während des Flugs ergeben, werden gemäß der üblichen Praxis dadurch vermieden, daß man die Messung des -Düsenaustrittsquerschnitts A_e durch eine Messung des statischen Drucks Pg^ am Düseneingang ersetzt. In diesem Fall läßt sich der Gesamtschub unter Benutzung der nachstehenden einfachen Gleichungen berechnen:

a) Düse für vollständige Entspannung:

G ~ Ή * so* e* ce IT

b) Düse für unvollständige Entspannung:

¹G = % · ^Pso · *e * ^fI^^cCe⁾ ' ^h( * N^{} (5)}

Hierin ist

F_n = Gesamtschub

Ρ__Λ = statischer Umgebungsdruck so

A_w = Querschnitt des Düseneingangs f ( oi· ) = Funktion des Druckverhältnisses IWrZl'go

bei einer Düse für vollständige Entspannung

fj( << ) = Funktion des Druckverhältnisses ^m^/^_SQ

bei einer Düse für unvollständige Entspannung und

h( <*. ) = Funktion des Druckverhältnisses PnvKrZPg-M·»

das sich nach der Konstruktion der bei dem Triebwerk benutzten Düse richtet.

Gemäß den vorstehenden Gleichungen läßt sich der Gesamtschub berechnen, wenn drei variable Größen bekannt sind, nämlich der Düsengesamtdruck Pm™·» der statische Umgebungsdruck -

Ρ_ση und der statische Düseneingangsdruck P_aiVr· Geht man in dieso DIM

ser Weise vor, stellt der Düseneingangsquerschnitt A-vr eine Konstante dar.

Bei einem gegenwärtig gebräuchlichen Gesamtschubmeßverfahren ergibt sich eine schwerwiegende Einschränkung aus der Annahme, daß es die Düse ermöglicht, die Abgase bis auf den statischen Umgebungsdruck zu entspannen, der in der jeweiligen Flughöhe des Flugzeugs vorhanden ist. Bei einer niedrigen Flug-

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geschwindigkeit in Meereshöhe erweist sich diese Annahme bei einem Triebwerk mit einer konvergierenden Düse als brauchbar. Bei einer hohen Fluggeschwindigkeit in größeren Höhen führt diese Annahme bei Benutzung der gleichen Düse jedoch dazu, daß sich für den Gesamtschub des Strahltriebwerks ein erheblich überhöhter Wert ergibt. Daher ist es wichtig, festzustellen, ob die Düse des Strahltriebwerks tatsächlich so arbeitet, daß die Abgase bis auf den statischen Umgebungsdruck entspannt werden, oder ob die Düse nicht so arbeitet, daß eine vollständige Entspannung stattfindet. Dieser Faktor ist bis jetzt in keinem Fall berücksichtigt worden.

Ein Nachteil eines anderen bekannten Verfahrens zum Messen des Gesamtschubs besteht in der Eichung, die erforderlich ist, um eine Anpassung an eine bestimmte Düsenkonstruktion des Triebwerks zu erzielen. Bei diesem bekannten Verfahren wird die bekannte thermodynamische Funktion g_(«*-_Ä) bzw. g_T(<£ )

ce χ ■ ©

durch eine empirische Beziehung ersetzt, die aus schon vorhandenen Leistungsdaten des Triebwerks abgeleitet wird. Wird eine anders ausgebildete Düse benutzt, ist es erforderlich, eine erneute Eichung der Düsen- und Ausstoßrohrbaugruppe durchzuführen, damit eine genaue Anzeige des Gesamtschubs erzielt wird.

Bei den bis jetzt bekannten Vorrichtungen zum Messen des Gesamtschubs ergibt sich ein erheblicher Nachteil bezüglich des Meßverfahrens, das es ermöglichen soll, den Gesamtschub für ein Triebwerk zu bereohnen, das unter Benutzung eines Nachbrenners betrieben wird. Bei diesen bekannten Verfahren ist es erforderlich, den Gesamtdruck im Ausstoßrohr bzw. in der Düse zu kennen. Bis jetzt wird dieser Gesamtdruck mit Hilfe einer in den Gasstrom hineinragenden Sonde ermittelt. Beim Betrieb mit Nachverbrennung benötigt man auf besondere Weise ausgebildete Gesamtdrucksonden, da die Gase an der Meßstelle eine außerordentlich hohe Temperatur haben. Zwar wurde bereits versucht, solche Tauchsonden dadurch zu kühlen, daß sie nur intermittierend in dem Gasstrom angeordnet werden, oder daß für

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eine kontinuierliche Kühlung gesorgt ist, doch haben sich diese Konstruktionen bei fliegenden Systemen nicht bewährt. Eine solche Tauchsonde wird innerhalb einer sehr kurzen" Betriebszeit betriebsunfähig, sobald sich der nachbrenner in Betrieb befindet.

Durch die Erfindung ist nunmehr eine Einrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einem einen Diffusor und eine Düse aufweisenden Strahltriebwerk geschaffen worden, die es ermöglicht, den Gesamtdruck am Düseneingang zu ermitteln; zu dieser Einrichtung gehört eine druckempfindliche Vorrichtung zum Ermitteln des Gesamtdrucks in dem Diffusor, die ein diesen Gesamtdruck repräsentierendes erstes Signal erzeugt, ferner eine druckempfindliche Vorrichtung zum Ermitteln des statischen Drucks am Düseneingang, die ein diesen statischen Druck repräsentierendes zweites Signal erzeugt, sowie eine Rechenvorrichtung, die dazu dient, mindestens das erste und das zweite Signal auf vorbestimmte Weise zu kombinieren, um ein den Gesamtdruck am Düseneingang repräsentierendes drittes Signal zu erzeugen. _v

Ferner ist durch die Erfindung in Gestalt einer weiteren Ausführungsform eine Gesamtschubmeßeinrichtung für ein Strahltriebwerk mit einem Diffusor und einer einen Eingang und einen Auslaß aufweisenden Düse geschaffen worden, zu der eine Vorrichtung gehört, die dazu dient, am Düseneingang nur einen Druck, und zwar einen statischen Druck, zu ermitteln, und ein diesen Druck repräsentierendes erstes Signal zu erzeugen, ferner eine Vorrichtung, die dazu dient, in der Strömungsriohtung vor dem Düseneingang mindestens einen weiteren Druck im Inneren des Triebwerks zu ermitteln, bei dem es sich um den Gesamtdruck in dem Diffusor handelt, und ein diesen Druck repräsentierendes zweites Signal zu erzeugen, sowie eine Vorrichtung, die dazu dient, mindestens das erste Signal, das zweite Signal, ein den statischen Umgebungsdruck repräsentierendes drittes Signal und weitere vorbestimmte Signale miteinander zu kombinieren, um hieraus ein den Gesamtschub repräsentierendes Ausgangssignal zu gewinnen.

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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ea zeigt:

Fig. 1 schematiach die Teile einer Ausführungeform einer Gesamtschubmeßeinrichtung;

Fig. 2 schematiach zwei grundsätzlich verschiedene Konstruktionen von Düsen, mit denen Strahltriebwerke ausgerüstet werden;

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Werte der Funktionen f-j.( *c ) und t_Q (^₆) in Abhängigkeit von der Gleichung oc_e =(P_TN/P_S0)i

Fig. 4 in einem Blockschaubild eine vollständige Gesamtschubmeßeinrichtung j und

Fig. 5 in einem Blockschaubild eine abgeänderte Ausführimgsform einer Gesamtschubmeßeinrichtung·

In Fig. 1 ist schematisch ein mit Nachverbrennung arbeitendes Strahltriebwerk mit einem Diffusor 1, einem Ausstoßrohr bzw. Nachbrenner 2 und einer Düse 3 dargestellt. Ferner ist eine Rechenvorrichtung 4 vorhanden, der Signale von vier Druckfühlern 11, 12, 13 und 14 zugeführt werden, die auf den Gesamtdruck Pmc in dem Diffusorteil 1 an einer Sonde 7 bzw. auf den statischen Druck P_gg in der Flammenhaltezone im Bereich einer Anzapfung 8 bzw. auf den statischen Düseneingangsdruck F„» an einer Anzapfung 9 bzw. auf den statischen Umgebungsdruck P__

in der jeweiligen Höhe ansprechen, welch letzterer durch einen Detektor 10 ermittelt wird. Die druckempfindliche Vorrichtung θ zum Ermitteln des Drucks Pg,- kann an einem beliebigen Punkt zwischen der der Strömung zugewandten Seite des Diffusors und der Düseneingangszone angeordnet werden, wo sich die Vorrichtung 9 zum Ermitteln des Drucks ?„„ befindet. Bei einem Triebwerk der dargestellten Art mit einem Nachbrenner wird die Vorrichtung 8 zweckmäßig in der Nachbrennerzone oder der Flammenhaltezone angeordnet. Bei einem Triebwerk ohne Nachbrenner

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-7- ' 225233?

könnte man die Vorrichtung 8 in dem Diffusor anordnen. Bei einem fliegenden System steht ein Signal, das den statischen Umgebungsdruck in der jeweiligen Plughöhe anzeigt, bereits als Signal eines "der Instrumente zur Verfügung, das einen Bestandteil der Steueranlage bildet. Die Rechenvorrichtung 4 erzeugt ein den Gesamtschub anzeigendes resultierendes Signal. Dieses Signal wird einem Anzeigegerät 5 zugeführt, um den aerodynamischen Gesamtsehub P_& anzuzeigen.

Es ist auch möglich, zwei Drücke zu ermitteln und der Rechenvorrichtung 4 ein die Summe oder die Differenz dieser Drücke repräsentierendes Signal zuzuführen.

Pig. 2 zeigt zwei Beispiele von Düsenkonstruktionen, auf die bei der Besprechung der Gleichungen 10 und 11 (siehe weiter unten) Bezug genommen wird.

Pig. 3 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung als Beispiel die Differenz zwischen zw£i Punktionen, die beim Ermitteln des Gesamtschubs bei einer Düse mit vollständiger Entspannung bzw. bei einer Düse mit unvollständiger Entspannung eine Rolle spielen, wie es im folgenden anhand der Gleichungen 10 und 11 erläutert wird. Gemäß Pig. 3 vergrößert sich die Differenz zwischen den beiden Punktionen f_rt(--^_Ä) und f_T(o£ ), wenn der Wert von <£_ oder Pmio/iLr* zunimmt. Nach dem bisherigen Stand der Technik wurde diese Tatsache unberücksichtigt gelassen, und daher ergaben sich Ungenauigkeiten beim Ermitteln des GesamtSchubes.

Bei der erfindungsgemäßen Gesamtschubmeßeinrichtung ist es nicht erforderlich, eine Gesamtdruckmeßsonde zu benutzen, die in den Gasstrom im Ausstoßrohr oder der Düse eintaucht. Somit kann das Strahltriebwerk mit oder ohne Nachverbrennung betrieben werden, ohne daß hierdurch die Messung des Gesamtsehubes beeinträchtigt wird. Als die einzigen dynamischen Parameter, die ermittelt werden, um den Gesamtschub des Strahltriebwerke anzuzeigen, werden nur im Inneren des, Triebwerks auftretende Drücke und der statische Umgebungsdruck in der

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jeweiligen Flughöhe ermittelt. Zum Ermittln der Gesamtdrücke dienen auf bekannte Weise ausgebildete Gesamtdrucksonden, die in einen Teil des Triebwerks eingebaut sind, in dem relativ niedrige Temperaturen herrschen, d.h. in der Strpmungsrichtung vor dem Flammenhalter. Die genaue Lage der in die betreffende Wand eingebauten Anzapfung ist hierbei ohne Bedeutung. Die Drücke brauchen nicht die Drücke an den Meßstationen zu repräsentieren, da es eine einfache statische Eichung des Triebwerks in Meereshöhe ermöglicht, die Messungen zu korrigieren. Es kann erforderlich sein, die Drücke zu berichtigen, um radiale Druckgradienten zu berücksichtigen, die auf die Dreidimensionalität des Gasstroms zurückzuführen sind. Die Instrumente des Plugzeugs liefern bereits ein Signal, das den statischen Umgebungsdruck in der jeweiligen Plughöhe repräsentiert. Somit stehen alle benötigten Signale ohneweiteres zur Verfügung, und diese Signale werden als Eingangssignale einer Rechenvorrichtung zugeführt, die neuartige Gleichungen löst, um den Gesamtschub zu ermitteln.

Wie erwähnt, wurde bis jetzt der Unterschied nicht berücksichtigt, der zwischen einem Triebwerk, das mit vollständiger Entspannung der Abgase arbeitet, und einem Triebwerk besteht, bei dem die Abgase unvollständig entspannt werden. Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die Punktionen f-r( ***-«) ^und ί_Λ( <*- = )» die in Gleichungen erscheinen, welche dazu dienen, den Gesamtschub zu ermitteln, in Abhängigkeit von oC auf etwas unterschiedliche Weise variieren. Diese Tatsache ist in Pig. 3 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Gemäß der Erfindung wird eine auf zuverlässigen aerodynamischen Prinzipien beruhende neuartige Gleichung benutzt, um den Düsengesamtdruck ?„„ aus dem Diffusorgesamtdruck P_Tt- und mindestens zwei voneinander unabhängigen statischen Drükken im Ausstoßrohr zu berechnen. In Abhängigkeit von den geometrischen Verhältnissen der Düse und den gefühlten Drücken wählt die Rechenvorrichtung eine der beiden nachstehenden Gleichungen, um den Gesamtschub zu berechnen:

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-9- 225233?

Düse für vollständige Entspannung: Düse für unvollständige Entspannung:

Fr, = A-vr P *- f-r( '^~ ) h( ¹^-Kt)

G α so e I/ e' ■ Ir

Somit ermöglicht es die Erfindung, die neuartige allgemeine theoretische Beziehung anzuwenden, um den Düsengesamtdruck zu ermitteln, ohne ihn tatsächlich zu messen. Ferner werden die beiden für den Gesamtschub geltenden Gleichungen wahlweise benutzt, um den aerodynamischen Gesamt- oder Strahlschub eines Strahltriebwerks zu ermitteln.

Eine konvergente Düse kann die Abgase eines Triebwerks immer dann bis auf den statischen Umgebungsdruck in der betreffenden Höhe entspannen, wenn die Mach¹sehe Zahl in der Ebene des Düsenausgangs kleiner ist als 1. Dies trifft normalerweise bei niedrigen Werten der Triebwerksleistung in geringen Höhen zu und ist z.B. beim Start zu erwarten. Eine konvergent-divergente Düse mit einem variablen Ausgangsquerschnitt kann so ausgebildet werden, daß sie eine im wesentlichen vollständige Entspannung der Abgase ohne Rücksicht auf die Flughöhe und die Stellung der Triebwerksdrossel bewirkt. Daher ist der statische Druck P__ an der Ebene des Düsenausgangs immer

se

dann höher als der statische Umgebungsdruck P_an, wenn eine

so

konvergente Düse in Tätigkeit zu treten beginnt_s wobei das Düsendruckverhältnis der nachstehenden Gleichung entspricht:

^Pso/ .

Diese Gleichung gilt für ein Turbinenstrahltriebwerk mit einem einzigen Abgasstrom.
Hierbei ist

3?TN = Düsenge samt druck

P₃₀ = statischer Umgebungsdruck und y = Abgasverhältnis der spezifischen Wärmewerte.

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Es ist erwünscht, den Gesamtdruck P„,„ an der Düse zu ermitteln, ohne eine in den Gasstrom eintauchende Druckmeßsonde zu benutzen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Abgase im Bereich der Düse, wie erwähnt, eine sehr hohe Temperatur haben, wenn das Triebwerk mit Nachverbrennung betrieben wird.

Die nachstehende, thermodynamisch genaue Gleichung stellt eine Beziehung zwischen den Drücken P,™ und P„c her, wobei zwei voneinander unabhängig gemessene statische Drücke in dem Triebwerk, vorbestimmte Funktionen der !Drücke oder Druckdifferenzen, bekannte Konstanten sowie vorbestimmte Funktionen dieser Konstanten benutzt werden:

Hierin ist

K₁ = dimensionslose Konstante

K₂ = aus der geometrischen Form des Ausstoßrohrs abgeleitete dimensionslose Konstante

K-z - aus den bekannten thermodynamischen Eigenschaften der Triebwerksabgase abgeleitete dimensionslose Konstante

^PSN ^{= s}^^a*i^sc^^er Druck am Düseneintritt ^PS6 ⁼ si^i⁰⁰*¹⁶¹" Druck nahe dem Flammenhalter

otr = ^tr/^sg ⁼ G"^esam"^!'druck in der Strömungsrichtung vor dem Flammenhalter im Verhältnis zum statischen Druck nahe dem Flammenhalter

fg(jC ), f ('<. ) sz Funktionen des Druckverhältnisses

statischen Drücke P_gg und P«« i|i Ausstoßrohr f,(K₂), f^(K₂) β Funktionen der dimensionslosen Konstanten K₂ ·

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Die Konstante K. wird aus Leistungsangaben ermittelt, die beim Betrieb des Triebwerks in Meereshöhe ohne Nachverbrennung gewonnen worden sind. Arbeitet das Triebwerk mit nachverbrennung, kann man die vorstehende Gleichung unverändert benutzen, um den gesuchten Gesamtdüsendruck ?„,-„ zu berechnen. Somit ermöglicht es die Gleichung, den Druck Pm^ sowohl beim Betrieb mit nachverbrennung als auch beim Betrieb ohne Nachverbrennung zu ermitteln.

Pur jeden Fachmann auf dem Gebiet der Aerodynamik und der Thermodynamik in ihrer Anwendung bei Turbinenstrahltriebwerken liegt es auf der Hand, daß die Durchführbarkeit des Verfahrens zum Ermitteln des Gesamtdüsendrucks Ρ™« nicht von einer bestimmten bevorzugten Anordnung der Drucksonden bzw. der zugehörigen Anzapfungen abhängt. In diesem Zusammenhang sei z.B. ein einfaches, mit Nachverbrennung arbeitendes Turbinenstrahltriebwerk betrachtet, zu dem ein Verdichter, eine Verbrennungseinrichtung, eine Turbine, ein Diffusor, ein" Ausstoßrohr und eine Düse gehören.. Die gebräuchliche Gesamtdrucksonde kann in dem Diffusorteil an einer beliebigen Stelle angeordnet werden, z.B. in der Strömungsrichtung hinter der letzten Turbinenstufe bis zum Flammenhalter des Ausstoßrohrs-»· Die Anzapfung zum Ermitteln des statischen Düsendrucks Pg„ muß in der Strömungsrichtung hinter dem Flammenhalter angeordnet sein. Der durch den statischen Druck im Flammenhalter bestimmte statische Druck P_gg kann mit Hilfe einer Anzapfung gemessen werden, die in der Strömungsrichtung hinter dem Flammenhalter, jedoch vor der Anzapfung angeordnet ist, mittels welcher der Druck Έ^ gemessen wird. Auch eine in die Wand eingebaute Anzapfung oder eine in den Gasstrom eintauchende Sonde für den statischen Druck, die in der Strömungsrichtung hinter der letzten Turbinenstufe, jedoch vor dem Flammenhalter angeordnet ist, liefert die benötigte Anzeige, die den Druck Pgg repräsentiert.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß es möglich ist, bei der erfindungsgemäßen Gesamtschub-Meßeinrichtung auf eine- unabhängige Messung eines, statischen Drucks zu verzichten,

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wenn das Triebwerk zu Eichzwecken sowohl im trockenen Betrieb, d.h. ohne Nachverbrennung, sowie mit Nachverbrennung untersucht wird. Im Hinblick hierauf ist daher gemäß der Erfindung auch daran gedacht, eine mechanische Durchführung des nachstehend beschriebenen einfachen Verfahrens zu ermöglichen, die es gestattet, den Düsengesamtdruck unter Verwendung zweier voneinander unabhängiger Drücke im Inneren des Triebwerks und einiger weniger Konstanten zu berechnen.

Die Beziehung zwischen (Ρ,ρ^—^jj-)/^rp5 ^un^ Έ^/Έψc entspricht sowohl beim Betrieb mit Nachverbrennung als auch beim Betrieb ohne Nachverbrennung im wesentlichen einer geraden linie. Diese Tatsache wird durch die folgenden einfachen Gleichungen ausgedrückt:

a) Mit Nachverbrennung:

^PTN ^{= P}T5 ^¹ " M¹SnZ¹W " V

b) Ohne Nachverbrennung:

TN ⁼ T 5 "" ^2 SB 15 "" 2

Hierin ist

P-r = in der Strömungsrichtung vor dem Flammenhalter gemessener Gesamtdruck

^PTN ⁼ Düsengesamtdruck

^PSN ⁼ *ⁿ ^^er Strömungsrichtung hinter dem Flammenhalter gemessener statischer Druck

a., = Anstieg der eine Kennlinie für den Betrieb mit Nachverbrennung repräsentierenden geraden Linie

a₂ = Anstieg der eine Kennlinie für den Betrieb ohne Nachverbrennung repräsentierenden geraden linie

b- = Schnittpunkt der Kurve für den Betrieb mit Nachverbrennung mit der Achse, der dazu dient,

(P_T5 - ^PTij)/^PT5 ^zu repräsentieren

i>2 = Schnittpunkt zwischen der Kurve für den Betrieb

ohne Nachverbrennung und der Achse, der dazu dient, (P_T5 - P_TN)/P_T5 zu repräsentieren.

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Daher ist es möglich, den Düsengesamtdruck P^ zu berechnen, indem man die Drücke P^ und Pg^ im Inneren des Triebwerks in eine der vorstehenden Gleichungen einsetzt. Die Wahl der betreffenden Gleichung richtet sich nach, dem Wert des Verhältnisses

Gemäß der Erfindung beruht die Wirkungsweise der Gesamtschubmeßeinrichtung auf den nachstehenden Betrachtungen:

1) Der Düsengesamtdruek P™« läßt sich mit Hilfe einer genauen Gleichung (7) oder empirischer Gleichungen (8 oder 9) berechnen. Beide Gleichungen sind unabhängig ,von der Düse** mit der das Triebwerk ausgerüstet ist. Die Benutzung der genauen Gleichung bedingt das Fühlen mindestens -dreier voneinander unabhängiger Drücke innerhalb des Triebwerks und erfordert eine anfängliche Prüfung des Triebwerks in Meereshöhe während des Betriebs ohne nachverbrennung. Die Benutzung der empirischen Gleichungen bedingt das Messen mindestens zweier voneinander unabhängiger Drücke innerhalb des Triebwerks, jedoch muß das Triebwerk zunächst in Meereshöhe auf einem ortsfesten Prüfstand bezüglich seines Verhaltens innerhalb des gesamten Verstellbereichs der Drossel untersucht werden.

2) Man kann den aerodynamischen Gesamtschub einer konvergent-divergenten Düse mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnen, die für den Gesamtschub bei vollständiger Expansion gilt»

Hierin ist

J?« = Ge samt s chub

A- = Querschnitt am Düseneingang P = statischer Umgebungsdruck

= Druckverhältnis der Düse = Verhältnis zwischen dem Düsengesamtdruck und dem statischen Druck am Düseneingang f_c("<-_e) = Funktion des Düsendruckverhältnisses ^mJrZi₃₀ bei

einer Düse für vollständige Entspannung = Punktion des Druckverhältnisses

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Der statische Umgebungsdruck Ρ__Λ und der statische

so . .

Druck PgjT am Düseneingang werden gemessen} der Düsengesamtdruck Ρφ_Ν wird gemäß dem vorstehenden Absatz 1) berechnet; der Querschnitt A«. des Düseneingangs ist bekannt, und die Punktionen f„(-*-_) und h( >^_K) sind vorherbestimmt.

3) Man kann den aerodynamischen Gesamtschub einer konvergenten Düse berechnen, indem man entweder die vorstehende Gleichung 10 für den Gesamtschub bei vollständiger Entspannung oder die nachstehende Gleichung für den Gesamtschub bei unvollständiger Entspannung benutzt:

Hierin bezeichnen F^, A„, P₈₀, ^ , -^_n und h('*·™) die im vor stehenden Absatz 2) genannten Größen, und f_T("^_) ist eine vorbestimmte Funktion des Düsendruckverhältnisses I*mjT/P_ao für eine mit unvollständiger Entspannung arbeitende Düse. Der Wert des Triebwerksdüsendruckverhältnisses 2_mv/"P„_n (siehe

Λ.Β SO

Gleichung 6) bestimmt, welche Gleichung zum Berechnen des Gesamtschubes benutzt werden muß. Wenn die Gleichung

gilt, kann man entweder die Gleichung für eine vollständige Entspannung oder diejenige für eine unvollständige Entspannung benutzen. Die Gleichung für eine vollständige Entspannung wird notwendigerweise immer dann angewendet, wenn P_TN/P_S0 kleiner wird als

) f

Andererseits wird ein Betrieb mit einer gedrosselten konver genten Düse, d.h. mit unvollständiger Entspannung, durch Werte von ^mw/Fgo nachgewiesen, die größer sind als

(JL-L)

(JLL) A

und daher wird die Gleichung für die unvollständige Entspan nung benutzt.

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In i|ig. 4- ist in Form eines Blockschaltbildes eine Ausfiihrungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Messen des Q-esamtschutes eines Strahltriebwerks dargestellt. Es sind vier Druckfühler 11, 12, 13 und 14 vorhanden, die Signale erzeugen, welche den Gesamtdruck Pm,- im Diffusor bzw. den statischen Druck Pgg im Bereich des Flammenhalters bzw. den statischen Druck Pg„ im Eingangsbereich der Düse bzw. den statischen Umgebungsdruck P„^ repräsentieren und einem Multiplexer

SO

16 zugeführt werden, an dessen Ausgang ein Satz von Signalen erscheint, die entsprechend den zugeführten Eingangssignalen variieren. Diese Ausgangssignale werden einem Analog-Digital-Wandler 17 zugeführt, der die Signale in digitale Signale verwandelt, welche einer arithmetischen Vorrichtung 18 zugeführt werden, der drei Speichervorriehtungen zugeordnet sind, und zwar ein Kurzzeit- oder Zwischenspeicher 19» ein Konstantenspeicher 20 und ein Hauptprogrammspeicher 21. Der Kurzzeit-Bpeicher 19 legt die Maßstäbe für die Eingangsdaten fest und speichert sie kurzzeitig zur Verwendung durch die arithmetische Vorrichtung 18 und nach Bedarf für den Programmspeicher 21. Dem Konstantenspeicher 20 werden in digitaler Form Signale eingegeben, die Konstanten repräsentieren, welche in den Gleichungen 7 bis 11 vorkommen, sowie Informationen darüber, ob die Düse nichtkonvergent, d.h. konvergent-divergent, oder nur konvergent ist.

Wie erwähnt, muß der Gesamtdruck Pm-*, an der Düse ermittelt werden. Die erforderlichen Werte sind in den Speichern und 20 enthalten, so daß die Gleichung 7 gelöst werden kann. Auf welche Weise di'es geschieht, dürfte für jeden Fachmann auf dem Gebiet der Rechnertechnik auf der' Hand liegen. Die Vorrichtung 22, die einen Bestandteil des Programmspeiehers 21 bildet, löst die Gleichung 7» um F-„ zu ermitteln; das Ergebnis dieser Operation wird einer durch den Diagrammblock 23 dargestellten Schaltung zugeführt, die ein Signal erzeugt, das •^_e, d.h. ^u/Pgo» repräsentiert. ■

- Wie erwähnt, ist es erforderlich, festzustellen, ob die Düse konvergent oder konvergent-divergent ist, und hieraus zu

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ermitteln, ob die Abgase vollständig oder unvollständig entspannt werden. Einer zum Treffen einer Entscheidung dienenden Schaltung 24 wird gemäß Fig. 4 über eine Leitung 25 ein dem Konstantenspeicher 19 entnommenes Signal zugeführt, das besagt, ob die Düse konvergent ist oder nicht. Ist die Düse nicht konvergent, sondern konvergent-divergent, wird die Gleichung 10 für die vollständige Entspannung gewählt, wie es in Fig. 4 durch den Diagrammblock 26 angedeutet ist. Ist die Düse konvergent, wird ein ^_ repräsentierendes Signal einer

als Diagrammblock 27 dargestellten Schaltung zum Treffen einer Entscheidung zugeführt, die feststellt, ob es sich um eine vollständige oder eine unvollständige Entspannung handelt. Wenn .

wird die Entspannung der Abgase als vollständig betrachtet, und die Gleichung 10 entsprechend dem Diagrammblock 26 wird gewählt; anderenfalls wird entsprechend dem Diagrammblock 28 die für eine unvollständige Entspannung geltende Gleichung 11 gewählt.

Die in Frage kommende Gleichung steht an einer Anschlußvorrichtung 30 zur Verfügung und wird mit Hilfe der arithmetischen Vorrichtung 18 gelöst, um den Gesamtschub zu berechnen. Das den Gesamtschub repräsentierende Signal wird über eine leitung 31 einer Anschlußvorrichtung 33 für eine Anzeigevorrichtung zugeführt, der außerdem über eine Leitung 32 ein Steuersignal zugeführt wird. Ein Betätigungssignal wird dann einer Anzeigevorrichtung 5 über eine Leitung 34 zugeführt.

Da angenommen wird, daß es für jeden Fachmann auf dem Gebiet der Rechnertechnik auf der Hand liegt, auf welche Weise sich Rechenschaltungen zum Lösen der angegebenen Gleichungen ausbilden lassen, dürfte sich eine nähere Beschreibung erübrigen.

Werden die empirischen Gleichungen 8 und 9 benutzt, ist es, wie erwähnt, nur erforderlich, zwei voneinander unabhän-

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gige Drücke innerhalb des Triebwerks zu verwenden. Eine, für diesen Pail geeignete Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.. 5 dargestellt. . ^a

Die in Pig* 5 dargestellte Schaltung ähnelt weitgehend derjenigen nach fig» 4. Gemäß fig. 5 ist kein fühler für den statischen Druck am flammenhalter vorhanden, und die Schaltung des Hauptprögrammspeichers 21 ist. abgeändert. Somit erzeugen gemäß fig. 5 die beiden fühler 11 und 13 Signale, die Pm₁- und PgjT repräsentieren, und die Instrumentenanlage 15 des Flugzeugs liefert ein Signal, das den statischen Umgebungsdruck P . repräsentiert. Diese drei Signale werden über einen

QO

Multiplexer 16 einem Analog-Digital-Wandler 17 zugeführt > dessen Ausgangssignale der arithmetischen Vorrichtung 18 ebenso eingegeben werden wie die Konstanten aus dem Konstantenspeicher 20,

Der Programmspeicher 21 enthält eine zum Treffen einer Entscheidung dienende Schaltung 40, der über eine Verbindung 41 ein Datensignal zugeführt wird, bei dem es sich zweckmäßig um ein dem Speicher 20 eingegebenes Eingangssignal handelt, das den Betrieb mit nachverbrennung repräsentiert. Wie bezüglich der Gleichungen 8 und 9 beschriebe^ wählt die Schaltung 40 jeweils eine der durch die Diagrammblöcke 42 und 43 repräsentierten Gleichungen. Die Schaltung innerhalb des gewählten Diagrammblocks liefert ein Ausgangssignal, das Pm_W repräsentiert und der duaröh den Diagrammblock 23 angedeuteten Schaltung zum Ermitteln von '*· zugeführt wird. Die übrigen Teile der Schaltung des Programmspeichers 21 arbeiten auf ähnliche Weise, wie es anhand von fig. 4 beschrieben wurde, und daher sind in fig. 5 die entsprechenden Bezugszeichen verwendet. Auch die Anzeigevorrichtung 5 wird auf ähnliche Weise betätigt wie bei der Ausführungsform nach fig. 4. Eine weitere Beschreibung von fig. 5 dürfte sich daher erübrigen.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist durch die Erfindung eine neuartige und verbesserte Gesamtschubmeßeinrichtung

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für Strahltriebwerke geschaffen worden, bei der die Verwendung von in den Gasstrom eintauchenden Sonden vermieden ist, und die sich bei einem minimalen Aufwand für die Eichung in Verbindung mit verschiedenartigen Düsenkonstruktionen und
unterschiedlichen Betriebsarten benutzen läßt.

Patentansprüche:

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Claims

225233? PATENTANSPRÜCHE

1. ) Einrichtung zur Benutzung in Verbindung mit einem inen Diffusor und eine Düse aufweisenden Strahltriebwerk

zum Ermitteln des Gesamtdrucks am Eingang der Düse, dadurch gekennzeichnet , daß eine druckempfindliche Vorrichtung (11) vorhanden ist, die dazu dient, den Gesamtdruck in dem Diffusor (1) zu ermitteln und ein diesen Gesamtdruck repräsentierendes erstes Signal (Pm,-) zu erzeugen, ferner eine druckempfindliche Vorrichtung (13), die dazu dient, den statischen Druck am Eingang der Düse (3) zu ermitteln und ein diesen statischen Druck repräsentierendes zweites Signal (Pg₁₁) zu erzeugen, sowie eine Rechenvorrichtung (4), die dazu dient, mindestens das erste und das zweite Signal auf vorbestimmte Weise zu kombinieren, um ein den Gesamtdruek am Eingang der Düse repräsentierendes drittes Signal (Pm-m) zu erzeugen. '

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rechenvorrichtung (4) das erste und das zweite Signal miteinander sowie mit Eonstanten kombiniert, die auf empirischem Wege ermittelt worden sind, und daß zu diesem Zweck (P'^-P'^/P'_T5 über ^'_SN/l"r_D5 aufgetragen wird, wobei

Ρ',ρττ der durch Versuche ermittelte Gesamtdruck am Eingang der Düse,

P'mj- der duarch Versuche ermittelte Gesamtdruck im Diffusor und

P'gjj der durch Versuche ermittelte statische Druck am Eingang der Düse ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Strahltriebwerk ohne Nachverbrennung betrieben wird, und daß die Rechenvorrichtung (4) das erste und das zweite Signal entsprechend der Beziehung

ρ - P M - η (

~ ^rT5 ^U 2^

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miteinander kombiniert, wobei

Pm„ der durch das dritte Signal repräsentierte Gesamtäruck am Eingang der Düse,

Ρφ,- der durch das erste Signal repräsentierte Gesamtdruck im Diffusor,

Po_n der durch das zweite Signal repräsentierte statische Druck am Eingang der DUse,

ap eine Konstante ist, die den Anstieg der geradlinigen Beziehung zwischen (P¹^c-P¹ φκ)/^\^ ^UQd P'ojj/P'm,- repräsentiert, die durch Versuche beim Betrieb des Triebwerks ohne Nachverbrennung ermittelt worden ist, und wobei

bp eine Konstante ist, die den Schnittpunkt zwischen der durch Versuche ohne Nachverbrennung ermittelten geradlinigen Beziehung und der durch (E'mc-P'mwJ/P'mc repräsentierten Achse repräsentiert

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Strahltriebwerk mit Nachverbrennung betrieben wird, und daß die Eechenvorrichtung das erste und das zweite Signal gemäß der Beziehung

kombiniert, wobei

der durch das dritte Signal repräsentierte Gesamtdruck am Eingang der Düse,

der durch das erste Signal repräsentierte Gesamtdruck im Diffusor,

der durch das zweite Signal repräsentierte statische Druck am Eingang der Düse, eine Konstante ist, die den Anstieg der geradlinigen Beziehung zwischen (P'_T5-P'_TN)/P'_T5 und P^I _SN/I"_T5 repräsentiert, die durch Versuche mit dem mit Nachverbrennung arbeitenden Triebwerk ermittelt worden ist, und wobei

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"b-. eine Konstante ist, die den Schnittpunkt zwischen der durch Versuche mit nachverbrennung ermittelten geradlinigen Beziehung und der Achse repräsentiert, die durch (P ¹^C-P¹QVJa-)/?'mc repräsentiert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere druckempfindliche Vorrichtung (12) vorhanden ist, die zwischen der der Strömung zugewandten Seite des Diffusors (1) und dem Eingang der Düse (3) und in der Strömungsrichtung vor der druckempfindlichen Vorrichtung (13) zum Ermitteln des statischen Drucks am Eingang der Düse angeordnet ist und dazu dient, den statischen Druck zu ermitteln und ein diesen statischen Druck repräsentierendes viertes Signal (P_sg) zu erzeugen, und daß die Rechenvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie das vierte Signal mit dem ersten und dem zweiten Signal auf vorbestimmte Weise kombiniert, um das dritte Signal zu erzeugen,

6, Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung d_as erste, das zweite und das vierte Signal gemäß der Beziehung P_T„ »

if U

miteinander kombiniert, wobei

Pm₁J der durch das dritte Signal repräsentierte Gesamtdruck am Eingang der Düse,

Pmc der durch das erste Signal repräsentierte Gesamtdruck im Diffusor,

Ρ«« der durch das zweite Signal repräsentierte statische Druck am Eingang der Düse,

Pgg der durch das vierte Signal repräsentierte statische Druck an einem Punkt innerhalb des Triebwerks zwischen der der Strömung zugewandten Seite des Diffusors und dem Eingang der Düse,

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K₁ eine dimensionslose Konstante,

Kp eine aus der geometrischen Form des Ausstoßrohrs abgeleitete dimensionslose Konstante,

K, eine aus den bekannten thermodynamischen Eigenschaften der Abgase des Triebwerks abgeleitete dimensionslose Konstante,

<-c gleich Pmc/Pag is^» wobei

fA^c) und f„(.7e,-) Funktionen des Druckverhältnisses P_T5/P_s6 ist, wobei

^f1^(PS6' ¹⁵SN)' ^f2<^PS6' ¹W ^{und f}5^(PS6' der statischen Drücke P_gg und Pg« und

f,(K₂) und f.(Kg) Funktionen der Konstante K2 sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß Vorrichtungen vorhanden sind, die dazu dienen, das dritte Signal zu verwerten, um den Gesamtschub des Strahltriebwerks zu ermitteln und ein den Gesamtschub repräsentierendes Ausgangssignal zu erzeugen, daß eine Vorrichtung (23) vorhanden ist, der das den Gesamtdruck (P^_n) am Eingang der DUse repräsentierende dritte Signal und ein den statischen Umgebungsdruck (P„„) repräsentierendes

so

fünftes Signal zugeführt werden, und die ein Ausgangssignal erzeugt, das das Düsendruckverhältnis ^_ » Pmw/P_an repräsen-

tiert, daß eine erste Entscheidungsschaltung (24) und eine zweite Entscheidungsschaltung (27) vorhanden sind, daß eine erste logische Vorrichtung (26) und eine zweite logische Vorrichtung (28) vorhanden sind, daß die erste Entscheidungsschaltung auf ein Signal anspricht, das anzeigt, daß die Düse konvergent-divergent ist, um die erste logische Vorrichtung zu wählen, und daß sie auf ein Signal anspricht, das anzeigt, daß die Düse nur konvergent ist, um die zweite Entscheidungsschaltung zu wählen, daß die zweite Entscheidungsschaltung auf ein Signal anspricht, das oi repräsentiert und kleiner ist als

, wobei y das Abgasverhältnis der spezifischen

Wärmewerte ist, um die erste logische Vorrichtung zu wählen, und wobei die zweite Entscheidungsschaltung darauf anspricht,

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. / V + 1 ι ϋ—1 daß das Signal --*. gleich I-^-ö—I oder größer ist, um

die zweite logische Vorrichtung zu wählen, daß die erste logische Vorrichtung·dann, wenn sie gewählt wird, ein Ausgangssignal erzeugt, das den Gesamtschub 1_& entsprechend der Beziehung

repräsentiert, wobei

AjT _der Querschnitt am Eingang der Düse, f (r/L ) eine Punktion des Düsendruckverhältnisses -*- bei einer Düse für eine vollständige Entspannung und
h('^-TO-) eine Punktion des Druckverhältnisses Ρφ-Kr/iW ±_s-t

und daß die zweite logische Vorrichtung dann, wenn sie gewählt wird, ein Ausgangssignal erzeugt, das den Gesamtschub j?~ entsprechend der Beziehung

repräsentiert, wobei f_T(^_a) eine Punktion des Düsendruekver-

JL e

hältnisses . «£ bei "<
beitenden Düse ist.

hältnisses oC bei einer mit unvollständiger Entspannung ar-

8. Einrichtung zum Messen des Gesamtschubes eines Strahltriebwerks mit einem Diffusor und einer Düse, die einen Eingang und einen Ausgang aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung.(13) vorhanden ist, . die dazu dient, am Eingang der Düse (3) nur einen Druck zu ermitteln, bei dem es sich um einen statischen Druck handelt, und ein diesen Druck repräsentierendes erstes Signal (IW) ^zu erzeugen, daß eine Vorrichtung (11) vorhanden ist, die dazu dient, in der Strömungsrichtung vor dem Eingang der Düse mindestens einen anderen Innendruck des Triebwerks zu ermitteln, . bei dem es sich um den Gesamtdruck in dem Diffusor (1) handelt, und ein diesen Druck repräsentierendes zweites Signal (Pmn) zu erzeugen, und daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die dazu dient, mindestens das erste und das zweite Signal, ein den statischen Umgebungsdruck (P_ri ·) repräsentierendes drittes Signal und weitere vorbestimmte Signale miteinander zu kombinieren

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und aus ihnen ein den Gesamtschub repräsentierendes Ausgangssignal abzuleiten.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vorrichtung zum Kombinieren der Signale eine erste logische Vorrichtung (26) und eine zweite logische Vorrichtung (28) gehören, die geeignet sind, die Signale aufzunehmen, die in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehende Werte repräsentieren, und das den Gesamtschüb repräsentierende Ausgangssignal zu erzeugen, und daß Vorrichtungen (24, 27) vorhanden sind, die dazu dienen, jeweils eine der logischen Vorrichtungen in Abhängigkeit von der Betriebsart des Triebwerks zu wählen.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Vorrichtung zum Wählen einer der logischen Vorrichtungen (26, 28) eine erste Entscheidungsschaltung (24) und eine zweite Entscheidungsschaltung (27) gehören, von denen jede auf ein Eingangssignal anspricht, um ein Signal an einem von zwei Ausgängen erscheinen zu lassen, daß die erste Entscheidungsschaltung auf ein Eingangssignal anspricht, das anzeigt, daß die Düse konvergent-divergent ist, so daß sie ein Signal an einem der Ausgänge erscheinen läßt, um die erste logische Vorrichtung zu wählen, und daß die erste Entscheidungsschaltung auf ein Eingangssignal anspricht, das anzeigt, daß die Düse nur konvergent ist, um an dem anderen Ausgang ein Signal erscheinen zu lassen, das dem Eingang der zweiten Entscheidungsschaltung zugeführt wird, und daß die zweite Entscheidungsschaltung auf ihre Betätigung durch das Signal aus dem anderen Ausgang der ersten Entscheidungsschaltung und die darin enthaltenen Informationen anspricht, um ein Signal an einem der Ausgänge erscheinen zu lassen, wenn die Düse im ungedrosselten Zustand arbeitet, so daß die erste logische Vorrichtung gewählt wird, und daß die zweite Entscheidungsschaltung ein Signal an dem anderen Ausgang erscheinen läßt, wenn die Düse im gedrosselten Zustand arbeitet, so daß die zweite logische Vorrichtung gewählt wird.

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11. Einrichtung zum Messen des Gresamtschubes eines Strahltriebwerks mit einem Diffusor und einer Düse, die einen Eingang und einen Ausgang aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß eine druckempfindliche Vorrichtung (11) vorhanden ist, die dazu dient, den G-esamtdruck (P _) in dem Diffusor (1) zu ermitteln und ein diesen Druck repräsentierendes erstes analoges Signal zu erzeugen, daß eine druckempfindliche Vorrichtung (13) vorhanden ist, die dazu dient, nur einen Druck am Eingang der Düse (3) zu ermitteln, bei dem es sich um den statischen Druck 2„^ am Eingang der Düse handelt, und ein diesen Druck repräsentierendes zweites analoges Signal zu erzeugen, daß ein Analog-Digital-Umsetzer (17) vorhanden ist, dem mindestens das erste und das zweite Signal sowie ein den statischen Umgebungsdruck Ρ^_Λ repräsentierendes

SO

analoges Signal zugeführt wird, und der dazu dient, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Drücke Pm,-» P_QT._T und P_0n re-

J-O DIM SO .

präsentierende Informationen enthält, daß eine Rechenvorriehtung (21) vorhanden ist, der die Ausgangsdaten und die digitalen Daten zugeführt werden, die vorbestimmte Konstanten und Werte repräsentieren, welche dem Betrieb des Triebwerks zugeordnet sind, und die ein den G-esamtschub repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt, daß zu der Rechenvorrichtung eine logische Vorrichtung (22) gehört, die dazu dient, die ihr zugeführten Eingangsdaten auszuwerten, um den Gesamtdruck Ρφ^ am Eingang der Düse anzuzeigen, daß ferner eine logische Vorrichtung (23) vorhanden ist, die dazu dient, ■*- zu berechnen, wobei **- _a gleich Pmw/PoQ ist, daß eine erste Entscheidungsschaltung (24) und eine zweite Entscheidungsschaltung (27) vorhanden sind, daß eine erste und eine zweite logische Ausgangsschaltung (26, 28) vorhanden sind, daß die erste logische Entscheidungsschaltung auf ein Signal anspricht, das anzeigt, daß die Düse konvergent-divergent ist, um die erste logische Ausgangsschaltung zu wählen, und daß sie auf ein Signal anspricht, das anzeigt, daß die Düse nur konvergent ist, um die zweite Entscheidungsschaltung zu wählen, und daß die zweite Entscheidungsschaltung auf Signale anspricht, die anzeigen, daß die Düse ungedrosselt betrieben wird, um die erste logische Ausgangsschaltung zu

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wählen, und daß äie auf Signale anspricht, die anzeigen, daß die Düse gedrosselt betrieben wird, um die zweite logische Ausgangsschaltung zu wählen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Rechenvorrichtung eine logische Vorrichtung (22) gehört, die dazu dient, die Größe Pn,„ zu berechnen, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, die feststellt, daß das Triebwerk ohne Nachverbrennung betrieben wird, um Daten, die P~„ und P^₁- repräsentieren, gemäß der Beziehung

ρ - ρ (ι _ a ( SN\ _ ν \
^rTN ~ *T5 ^K 2^P_T5 ^{; D}2^;

zu kombinieren,

wobei a_? eine Konstante ist, die den Anstieg der geradlinigen Beziehung zwischen (P'^-P'^J/P ¹^ und .P'gj/P¹^ repräsentiert, welche durch Versuche mit dem ohne Nachverbrennung betriebenen Triebwerk ermittelt worden ist, und wobei

bp eine Konstante ist, die den Schnittpunkt zwischen der durch Versuche ermittelten geradlinigen Beziehung für den Betrieb ohne Nachverbrennung mit der durch (Ρ'_τ,-~Ρ'_ΤΙί)/Ρ'_τ,Γ repräsentierten Achse repräsentiert.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Rechenvorrichtung eine logische Schaltung zum Berechnen von ?„,„ gehört, die eine Vorrichtung aufweist, welche dazu dient, festzustellen, daß das Triebwerk mit Nachverbrennung betrieben wird, und Pg^ und P»,,- entsprechend der Beziehung

P_1n = P₁₅ (1 -a, (|g) V

miteinander zu kombinieren, wobei

a* eine Konstante ist, die den Anstieg der geradlinigen Beziehung zwischen (P¹J₅-P¹J_n)Zp¹J₅ und Ρ'_3ΝΖΡ'_Τ5 repräsentiert, die durch Versuche mit dem mit Nachverbrennung arbeitenden Triebwerk ermittelt worden ist, und wobei

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eine Konstante ist, die den Schnittpunkt zwischen der durch Versuche beim Betrieb mit Nachverbrennung ermittelten geradlinigen Beziehung und der durch

" φ ς repräsentierten Achse repräsentiert.

(P'φ 5""ϊ"

φ Tj

14. ■ Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung (12) vorhanden ist, „die dazu dient, ein Signal zu erzeugen,, das einen Druck Pg^ repräsentiert, bei dem es sich um den statischen Druck an einem Punkt innerhalb des Triebwerks im Bereich des 3?lammenhalters (2) handelt, und daß die'Rechenvorrichtung eine logische Vorrichtung (22) zum Berechnen von eine Vorrichtung zum Kombinieren von der Beziehung

mc

aufweist, sowie und Pg^ gemäß

eine dimensionslose Konstante,

eine aus der geometrischen Form des Ausstoßrohrs abgeleitete dimensionslose Konstante, eine aus den bekannten thermodynamischen Eigenschaften der Abgase des Triebwerks abgeleitete dimensionslose Konstante, · gleich Pmc/^gg ist, wobei

{ ■£ c) und fJ'i ρ-) lunktionen des Druckverhältnisses

₅A₃₆ ist,- wobei ^(PS6» ³W' ^f2^^PS6' ^ ^und

^ und ?

1^(PS6» ³W der statischen Drücke

^f5^(P

„„

S6' und

f^(K₂) und f.(K₂) Funktionen der Konstanten K₂ sind.

15. Verfahren zum Ermitteln des Gesamtdrucks am Eingang der Düse eines Düsentriebwerks ohne Benutzung einer in den Gasstrom eintauchenden Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdruck im Diffusor des Triebwerks ermit-

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telt wird, daß der statische Druck am Eingang dernpüse ermittelt wird, und daß Signale erzeugt werden, die die ermittelten Drücke repräsentieren, woraufhin mindestens diese Signale auf vorbestimmte Weise miteinander kombiniert werden» um ein zum Gesamtdruck am Eingang der Düse proportionales Signal zu erzeugen.

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