DE2428230A1

DE2428230A1 - Anordnung zum ermitteln des querschnittes einer z. b. durch bewegbare bauteile eines strahltriebwerks abgegrenzten oeffnung

Info

Publication number: DE2428230A1
Application number: DE19742428230
Authority: DE
Inventors: George Barrie Mcdonald
Original assignee: Control Data Canada Ltd
Current assignee: General Dynamics Canada Ltd
Priority date: 1973-06-11
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-01-09
Also published as: IT1019646B; GB1463758A; CA1011853A; FR2232768B1; DE2428230C3; FR2232768A1; US3852741A; DE2428230B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Messen des freien Querschnitts einer veränderbaren Öffnung bei einem Strahltriebwerk und betrifft insbesondere eine Anordnung zum Messen einer solchen Querschnittsfläche.

Es ist erwünscht, die Möglichkeit zu haben, bei einem Strahltriebwerk die wirksame Größe veränderbarer Öffnungen, z.B. von Einlaß- und Ausiaßöffnungen, zu ermitteln. Hierbei ist es besonders wichtig, daß man in der Lage ist, bei einem Strahltriebwerk, bei dem der Düsenaustrittsquerschnitt variabel ist, diesen Austrittsquerschnitt zu messen, da es sich hierbei um einen vielseitig verwendbaren Parameter handelt, der es unter anderem ermöglicht, den Bruttoschub eines Strahltriebwerks zu berechnen, so daß die Querschnittsfläche des Düsenauslasses eine wertvolle Information über das Triebwerk bildet, auf die sich der Flugzeugführer, die übrigen Besatzungsmitglieder und das Wartungspersonal beziehen können. Ferner ist der Querschnitt des Düsenauslasses für die Regelung der Zufuhr von Brennstoff zu einem Nachbrenner von Bedeutung.

Von besonders großer Bedeutung ist jedoch der Bruttoschub, und eine genaue Messung oder Darstellung des Düsenquerschnitts erweist sich hierbei als besonders vorteilhaft.

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Daher wird die Erfindung im folgenden insbesondre im Einblick auf diese Meßaufgabe beschrieben. Bei der Ermittlung des Bruttoschubes spielen allgemein drei veränderliche Größen eine Rolle, und zwar der statische Umgebungsdruck PgQ, der Düsengesamtdruck Έ~~ sowie der Düsenaustrittsquerschnitt Ag. Der statische Umgebungsdruck läßt sich bequem mit Hilfe eines Geräts ermitteln, das zur normalen Instrumentierung eines Flugzeugs gehört. Der Düsengesamtdruck läßt sich nur schwer bestimmen, ohne daß man eine in die Düse hineinragende Sonde benutzt, und bei einem in Betrieb befindlichen Strahltriebwerk ist es ferner schwierig, den Düsenquerschnitt zu messen. Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, die es ermöglichen, den Bruttoschub zu ermitteln, ohne daß. eine direkte Messung des Düsengesamtdrucks oder eine direkte Messung des Düsenauslaßquerschnitts durchgeführt wird.

Ein zweckmäßiges ^verfahren zum Bestimmen des Bruttoschubes steht für den Fall zur Verfügung, daß es möglich ist, den Düsenauslaßquerschnitt mit hinreichender Genauigkeit zu messen.

Gegenwärtig werden bei Militärflugzeugen und manchen Zivilflugzeugen mit Strahltriebwerken verstellbare Düsen benutzt, die so verstellt oder gesteuert werden, daß ein optimaler Betrieb bei bestimmten Stellungen der Drossel und der Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Nachbrenner bei verschiedenen Flugbedingungen gewährleistet ist. Bei den meisten dieser triebwerke weist die verstellbare Düse mehrere Klappen auf, die mit dem hinteren Ende des Strahlrohrs bewegbar verbunden sind. Ferner ist eine mechanisch, elektrisch oder hydraulisch betätigbare Klappenbetätigungseinrichtung vorhanden, die es ermöglicht, die Klappen zu verstellen, um den gewünschten Austrittsquerschnitt einzustellen. Die Klappen können schwenkbar gelagert sein oder in Führungen gleiten oder laufen. Es liegt nahe, daß sich Informationen bezüglich des Düsenquerschnitts aus der Stellung der Elappenbetätigungseinrichtung gewinnen lassen, und von dieser Möglichkeit ist auch schon Gebrauch

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gemacht worden. Jedoch, treten bei den mechanischen Gestängen Fehler auf, die durch thermische Einflüsse, mechanische Abnutzung, die zu totem Gang führt, sowie verschiedene Reibungsstellen hervorgerufen werden. Wird mit diesen nicht kontrollierbaren Paktoren gearbeitet, erhält man bis jetzt für den Düsenquerschnitt ein Signal, das nicht hinreichend genau ist, um zur Ermittlung des Bruttoschubes verwendet werden zu können.

Ferner wurde bereits ein Verbesserungsvorschlag gemacht, gemäß welchem die Düsenklappen jeweils mit einer kleinen Strebe und einer Seilrolle versehen wurden, über die ein flexibles Seil so gespannt war, daß es die gesamte Klappenbaugruppe umschloß» Das Seil war an einer der Klappen befestigt und wurde in der Umfangsrichtung um die Klappenbaugruppe herumgelegt und zu der Klappe geführt, die der Klappe benachbart war, mit der das Seil fest verbunden war. Von dort aus wurde das Seil zu einer mit Federkraft arbeitenden Spanneinrichtung und einem Klappenstellungsaufnehmer zurückgeführt. Bei dieser bekannten Anordnung bleibt das Seil stets gespannt, so daß kein toter Gang auftreten kann, doch ist das Seil erheblichen Temperaturänderungen ausgesetzt, und hierdurch wird die Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Ferner stört das Vorhandensein des Seils und der Streben das Hinwegströmen von Luft über die Außenseite dec Klappenbaugruppe. Dies ist von besonderer Bedeutung bei einem Zweistromtriebwerk, bei dem eine Störung des äußeren Stroms zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Leistung führen würde»

Bei keiner dieser bis jetzt bekannten mechanischen Anordnungen zum indirekten Messen des Düsenquerschnitts ist es möglich, Änderungen des Düsenaustrittsquerschnitts anzuzeigen, die auf thermische Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen bei Temperaturänderungen zurückzuführen sind, und es ist auch unmöglich, erhebliche Änderungen der · Düsenform nachzuweisen, wie sie auftreten könnten, wenn eine Düsenklappe beschädigt wird oder verloren geht.

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Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, bestimmte optische Anordnungen zu benutzen, um den Düsenaustrittsquerschnitt zu ermitteln. Bei diesen optischen Anordnungen ergeben sich jedoch gewöhnlich erhebliche Schwierigkeiten aus der Kompliziertheit der Konstruktion, und dem geringen Störabstand, und daher dürften solche Anordnungen nicht geeignet sein, bei Strahltriebwerken von Flugzeugen, insbesondere während des Fluges, benutzt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bis jetzt bekannten Anordnungen zu vermeiden und eine Anordnung zum direkten Messen des Düsenaustrittsquerschnitts zu schaffen, die es ermöglicht, auf direktem Wege den Querschnitt einer veränderbaren öffnung eines Strahltriebwerks, z.B. der Einlaßöffnung und der Austrittsöffnung einer Düse bei einem Strahltriebwerk zu messen, die unter Anwendung von Radarverfahren arbeitet, die sowohl auf dem Boden als auch während des Fluges betriebsfähig ist, die eine Darstellung des Düsenaustrittsquerschnitts liefert, welche es ermöglicht, den Bruttoschub des Triebwerks zu ermitteln, und die schließlich geeignet ist, bestimmte Fehler oder Betriebsstörungen bei der verstellbaren Düse nachzuweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Anordnung zum Ermitteln des Querschnitts einer Öffnung, die durch Bauteile eines Strahltriebwerks abgegrenzt wird, geschaffen worden, die eine Strahlungsquelle aufweist, welche im Inneren des Triebwerks angeordnet ist und dazu dient, eine Strahlung in Eichtung auf die Öffnung so auszusenden, daß ein Teil der Strahlung auf die die Öffnung abgrenzenden Bauteile trifft, wobei ein anderer Teil der Strahlung durch die Öffnung fällt, sowie einen Strahlungsdetektor, der ebenfalls im Inneren des Triebwerks angeordnet ist und dazu dient, die Strahlung zu empfangen, die durch, die die Öffnung abgrenzenden Bauteile zurückgeworfen wird, so daß man ein Ausgangssignal erhält, das in Beziehung zu der nachgewiesenen reflektierten Strahlung steht und die Querschnittsfläche der öffnung darstellt.

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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle als Antenne ausgebildet, die mit einem Radargerät verbunden ist, das es ermöglicht, ein Radarsignal zu erzeugen und es in Richtung auf die Öffnung auszusenden; hierbei dient die Antenne gleichzeitig dazu, die reflektierte Strahlung zu empfangen, die nutzbar gemacht wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Querschnittsfläche der Öffnung darstellt.

Diese Anordnung ist insbesondere geeignet, die jeweilige Größe der veränderbaren öffnung bzw. des Austrittsquerschnitts Ag bei einem Strahltriebwerk mit einer verstellbaren Düse zu messen.

Als weitere Ausführungsform ist durch die Erfindung eine Ano dnung zum Ermitteln des Bruttoschubes eines Strahltriebwerks geschaffen worden, das einen Diffusor aufweist, ferner einen in dem Diffusor angeordneten Leitkörper, ein Strahlrohr und eine verstellbare Düse, wobei die verstellbare Düse mit mehreren bewegbaren Klappen versehen ist, die eine Öffnung mit einer Querschnitt sfltache Ao abgrenzen; in diesem Fall weist die Anordnung eine Radarantenne auf, die auf dem Leitkörper angeordnet ist und dazu dient, einen Strahlungspegel auf die Düse zu richten, so daß der Umfangsabschnitt des Strahlungspegels auf die Klappen trifft, wobei die Radarantenne außerdem die durch die Klappen reflektierte Strahlung empfängt; ferner gehören zu dieser Anordnung ein Pulsradarsender, der an die Antenne angeschlossen ist und dazu dient, ein Pulsradarsignal zu erzeugen, das von der Antenne abgestrahlt wird, ein an die Antenne angeschlossener Radarempfänger zum Empfangen der reflektierten Strahlung, die in einer Beziehung zu dem Querschnitt A_ß steht und ein diesen Querschnitt repräsentierendes Ausgangssignal liefert, eine erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung zum Ermitteln des statischen Drucks Pg₁J am Düseneingang und zum Erzeugen eines diesen ¹TUCk repräsentierenden Signals, eine erste Recheneinrichtung, die an den Radarempfänger und die erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossen ist und die

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— σ —

Signale für Ag und Pg^- empfängt und ein Signal erzeugt, das den Gesamtdruck P^ am Düseneingang entsprechend der Gleichung

P₃₃J = P₀J f (A₈)

repräsentiert, eine zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung zum nachweisen des statischen Umgebungsdruck Pg₀ und zum Erzeugen eines diesen Druck repräsentierenden. Signals, sowie eine zweite Recheneinrichtung, die an den Radarempfänger, die erste Recheneinrichtung und die zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossen ist, um Signale zu empfangen, welche die Größen Ag, P™- und Pg₀ repräsentieren, um ein Signal zu erzeugen, das den Bruttoschub Ig nach der Gleichung

^FQ ⁼ &(%» ^Ρ(ΕΒΓ* ^PS(P
repräsentiert.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Anordnung zum Ermitteln des Bruttoschubes eines Strahltriebwerks mit einem Diffusor, einem in dem Diffusor angeordneten Leitkörper, einem Strahlrohr und einer verstellbaren Düse mit mehreren bewegbaren Klappen zum Abgrenzen einer Öffnung mit einem Querschnitt Aq sowohl eine Radarsendeantenne als auch eine Radarempfangsantenne, die beide auf dem -^eitkörper angeordnet und der Düse zugewandt sind, wobei die Sendeantenne dazu dient, einen Strahlungs— kegel auf die Düse zu richten, so daß ein Umfangsteil des Strahlungskegels auf die Klappen trifft, während die Sa— pfangsantenne dazu dient, die durch die Klappen reflektierte Strahlung zu empfangen, ferner einen Radarsender, der an die Sendeantenne angeschlossen ist und dazu dient, ein kontinuierliches -^adarsignal zu erzeugen, das von der Antenne abgestrahlt wird, einen an die Empfangsantenne angeschlossenen Radarempfänger zum Empfangen der zurückgeworfenen Strahlung, die in Beziehung zu dem Querschnitt Ag steht, und zum Erzeugen eines diesen Querschnitt repräsentierenden Ausgangssignals, eine erste auf Druckänderunge»

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ansprechende Einrichtung zum Nachweisen des statischen Drucks PgQ &^m Düseneingang und zum Erzeugen eines diesen Druck repräsentierenden Signals, eine erste Recheneinrichtung, die an den Radarempfänger und'die erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossen ist und die Ag und Pgjjj- repräsentierenden Signale empfängt und ein Signal erzeugt, das den Gesamtdruck Pm^ am Düseneingang entsprechend der Gleichung

P_TN = P_SN f(A₈)

repräsentiert, eine zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung zum Nachweisen des statischen Umgebungsdrucks Pg₀ und zum Erzeugen eines diesen Druck repräsentierenden Signals sowie eine zweite Recheneinrichtung, die an den Radarempfänger, die erste Recheneinrichtung und die zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossen ist, die Ag, P^ und PgQ repräsentierenden Signale empfängt und ein Signal erzeugt, das den Bruttoschub F,, entsprechend der Gleichung

repräsentiert.

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

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Strahltriebwerks mit einer verstellbaren Düse in Verbindung mit einer Anordnung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine verstellbare konvergent divergente Düse;

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Zweistromstrahltriebwerks mit einer verstellbaren Düse, in dem die Lage einer Anordnung nach der E_rfindung angedeutet ist; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur E_rläuterung der Erfindung.

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In Fig. 1 ist in einem schematischen Längsschnitt der hintere I'eil eines Strahltriebwerks der Nachbrennerbauart mit einer verstellbaren Austrittsdüse dargestellt. Zu dem Strahltriebwerk gehören eine Diffusorzone A, ein Strahlrohr bzw. eine Nachbrennerzone B und eine Düsenzone C. In der Diffusorzone ist ein hinterer Leitkörper 11 angeordnet, der zur Herstellung eines günstigen Verlaufs des Luftstroms beiträgt und durch Streben 15 in seiner Lage gehalten wird. In der Strahlrohrzone befinden sich ein Strahlrohr 10 und ein Flammenhalter bzw. eine Binnenanordnung 12, der bzw. die Bestandteile des Kachbrenners bilden und allgemein ringförmig sind. In der Düsenzohe C befindet sich eine verstellbare Düse 14, die in ihrer Öffnungsstellung mit Vollinien wiedergegeben und in ihrer Schließ- oder Drosselstellung mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Öffnung oder der Durchlaß, der durch die inneren Enden der Klappen abgegrenzt wird, bildet den Düsenaustrittsquerschnitt Ag. Die Einrichtung zum Verstellen der Klappen der verstellbaren Düse ist in Fig. 1 nicht dargestellt, daß diese Einrichtung von bekannter Art ist.

Die bis jetzt beschriebenen Teile des Strahltriebwerks sind von bekannter Konstruktion.

Gemäß der Erfindung ist eine kleine Radarantenne auf dem Scheitel des -^eittörpers 11 montiert und mittels einer Leitung 17j die sich durch eine der hohlen Streben erstreckt, an ein Radargerät 18 angeschlossen. Die Betriebsoder Ausgangsfrequenz des Radargeräts 18 und der Antenne 16 sind so gewählt, daß ein Abstrahlungswinkel Q derart entsteht, daß ein Strahlenkegel auf die Klappen auftrifft, wenn die Klappen gemäß Fig. 1 vollständig geöffnet sind^ Es ist ersichtlich, daß die Menge der reflektierten Energie in Abhängigkeit vom Austrittsquerschnitt der Düse variiert. Die Beziehung zwischen dem Düsenquerschnitt Ag und der Intensität der reflektierten Strahlung läßt sich genau ermitteln; ein Beispiel hierfür ist in Fig. 4 dargestellt. Somit läßt sich die Intensität der reflektierten Strahlung in Beziehung zum Düsenquerschnitt eichen und durch ein

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Signal darstellen, das einer Anzeigeeinrichtung 20 zugeführt werden kann, mittels dessen der wirksame Düsenquerschnitt angezeigt wird.

Das Radargerät 18 kann als Pulsradargerät oder als mit kontinuierlicher Strahlung arbeitendes Radargerät ausgebildet sein. Bei einem Badargerät für kontinuierliche Strahlung können zwei Antennen benötigt werden, und zwar eine zum Senden und eine zum Empfangen, und beide Antennen würden auf dem ^eitkörper 11 angeordnet sein.

Es wurde bereits behauptet, daß in den Abgasen eines Strahltriebwerks vorhandene Ionen die Portpflanzung hochfrequenter Schwingungen stören würden. Jedoch haben in Verbindung mit der Entwicklung der Erfindung durchgeführte ^ersuche gezeigt, daß dies nicht der Fall ist. Es wurden Versuche bei Frequenzen von 400, 800, 1000, 3000, 5000 und 10 000 IiHz durchgeführt, und hierbei zeigte es sich, daß die Ionisierung der heißen Abgase eines Strahltriebwerks nicht zu einer bemerkbaren Dämpfung führt.

In Fig. 2 ist im Längsschnitt eine verstellbare Düse der konvergent-divergenten Bauart dargestellt. Bei dieser Düse wird der mit Ag bezeichnete Querschnitt ermittelt. Das Austrittsende der Düse hat einen Querschnitt, der in Fig. 2 mit Aq bezeichnet ist.

Konvergent-divergente Düsen der in Fig. 2 gezeigten Art sind bekannt} Fig. 2 dient lediglich dazu, die Lage der Querschnitte Ag und Aq zu veranschaulichen.

Fig. 3 zeigt das hintere Ende eines Strahltriebwerks der Zweistrombauart, bei dem der innere Teil im wesentlichen dem hinteren Teil des in Fig. 1 dargestellten Triebwerks entspricht. Gemäß Fig. 3 ist ein äußeres Gehäuse 21 vorhanden, das einen Kanal 23 abgrenzt, der von kühler Luft durchströmt wird, die über die verstellbare Düse 14 hinweggeleitet wird, wo sie mit den von der Düse 14 abgegebenen Gasen zusammentrifft, um dann durch eine zweite Düse 22 zu entweichen» HierbBi handelt es sich ebenfalls um

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- IG -

eine bekannte '^riebwerksbauart und in Fig. 3 ist die Lage des Austrittsquer schnitt s Ag der Düse 14- ebenso wie die Lage des Austrittsquerschnitts Aq der zweiten Düse 22 dargestellt. Auf dem Leitkörper 11 ist eine Radarantenne 16 angeordnet, die in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise zur Wirkung kommt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, den Düsenaustrittsquerschnitt Ag unter allen Betriebsbedingungen mit einer bis jetzt bei Strahltriebwerken nicht erzielbaren Genauigkeit zu ermitteln.

Der Wert für den Querschnitt Ag kann benutzt werden, um den Bruttoschub eines Triebwerks zu berechnen, und im folgenden wird die Erfindung für diesen Anwendungsfall beschrieben.

Bei einer einfachen konvergenten Düse läßt sich der Bruttoschub eines Strahltriebwerks aus den nachstehenden Gleichungen berechnen:

^l für vollständige Entspannung (1)

SO

= Ag Pg₀ g_c j ψ==· j für vollständige Entspannung (2)

Hierin ist F_n der Bruttoschub

Ag der Düsenaustrittsquerschnitt der statische Umgebungsdruck der Düsengesamtdruck

das Düsendruckverhältnis SO

/^ptn\

gj I ·ρ— eine Funktion des Düsendruckverhält-V SO ) nisses bei unvollständiger Entspannung

En ρ-— eine Funktion des Düsendruckver- y SO J hältnisses bei vollständiger Entspannung

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Bei einer konvergent-divergenten Düse mit unabhängig voneinander verstellbaren Querschnitten Ag und Aq besteht eine ähnliche Beziehung, und man braucht nur die vollständige Entspannung zu berücksichtigen, denn eine Düse dieser Bauart kann die Abgase auf ideale Vifeise bis auf den statischen Umgebungsdruck entspannen. Der Bruttoschub ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Hierin ist IV, der Brutto schub

der Düsenaustrittsquerschnitt am hintersten Ende

der statische Umgebungsdruck Düsenge samtdruck

eine Funktion des Düsendruckverhältnisses

Ist die Entspannung an dem Querschnitt Aq vollständig, wird sie an dem Querschnitt Ag noch unvollständig sein, so daß man die-Gleichung (3) wie folgt schreiben kann:

^fι

Hierin ist F^p der primäre Bruttoschub

Ag der zu messende Düsenaustrittsquer schnitt

der statische Umgebungsdruck

eine Funktion des DüsenäteEtck-SO / Verhältnisses

Das Zweistromtriebwerk nach Fig. 3 erfordert eine etwas andere Behandlung. Da die Hauptaufgabe des äußeren Stroms normalerweise in einer Kühlung besteht, befaßt sich die Ermittlung des Bruttoschubes während des Fluges mit

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dem Schub, der durch die Düse 14 erzeugt wird. Die primären Abgase werden an dem Querschnitt Ag, d.h. am Ausgang des eigentlichen Triebwerks, nicht vollständig entspannt. Daher wird der primäre Bruttoschub mit Hilfe der folgenden Gleichung ermittelt:

^PS0 ^fI

Hierin ist ίν,ρ der primäre Bruttoschub

Ag der Düsenaustrittsquerschnitt Jpg* der statische Umgebungsdruck

ρ— ] eine funktion des Düsendruckver-SO J hältnisses am Querschnitt Ag bei ' einer gedrosselten konvergenten Düse

Somit ist ersichtlich, daß es eine genaue Ermittlung des Düsenaustrittsquerschnitts Ag ermöglicht, den Bruttoschub bei einer Düse Jeder gebräuchlichen Bauart zu berechnen. Bei einem Triebwerk ohne Kachbrenner kann man den Düsengesamtdruck mittels einer Sonde messen, während man ihn bei einem Nachbrennertriebwerk in der nachstehend beschriebenen Weise ermitteln kann.

Es ist vorteilhaft, den Düsengesamtdruck zu kennen, wenn sich der Nachbrenner in Betrieb befindet, denn man kann diese Information in der vorstehend beschriebenen Weise in Verbindung mit dem Düsenquerschnitt verwenden, um den Bruttoschub zu bestimmen. Da eine in die Düse hineinragende Sonde zum Ermitteln des Gesamtdrucks nur eine sehr kurze Lebensdauer hat, wenn sie den beim Betrieb des Nachbrenners auftretenden Bedingungen ausgesetzt wird, ist es sehr erwünscht, daß man in der Lage ist, den Düsengesamtdruck auf andere Weise zu ermitteln. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, daß eine einfache Beziehung zwischen dem Düsengesamtdruck P^^ einerseits und dem primären Austritt squerschnitt Ag eines Strahltriebwerks sowie dem

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.statischen Druck P„_w am Düseneingang wie folgt "besteht:

P₅₃J - Pfiff f (A₈) (6)

Daher läßt sich der primäre Bruttoschub bei Wachverbrennung aus der folgenden Gleichung berechnen:

⁵GP ^{= s}^8» ^PS0' ^PSlP '"

Gemäß Fig. 1 wird ein den Düsenaustrittsquerschnitt
Ag repräsentierendes Signal der Eecheneinrichtung 25 zugeführt, der außerdem ein Pg^ repräsentierendes Signal von einer Anzapfstelle 26 aus über einen Druckaufnehmer 27
zugeführt wird. Der Diagrammblock 25 bezeichnet eine Rechenschaltung, die die gleichung (6jj löst und ein Ausgangssignal liefert, das den Düsengesamtdruck P^ repräsentiert.
Dieses Signal wird ebenso wie das den Austrittsquerschnitt repräsentierende Signal einer zweiten Eecheneinrichtung 28 zugeführt, der zusätzlich ein Signal von einem Druckaufnehmer 39 aus zugeführt wird, das den statischen Umgebungsdruck Pqq repräsentiert. Der Druckaufnehmer 30 kann an eine Signalquelle 31 angeschlossen sein, die den statischen Umgebungsdruck anzeigt, und die gewöhnlich als Teil der Instrumentierung des Flugzeugs vorhanden ist.

Die durch den Diagrammblock 28 dargestellte Kechenschaltung löst die Gleichung (7), um ein Ausgangssignal
zu erzeugen, das den Bruttoschub F_& repräsentiert, und
mittels dessen ein Gerät 32 zum Anzeigen des Bruttoschubes betätigt werden kann.

Der Wert des Düsenaustrittsquerschnitts Ag muß mit
erheblicher Genauigkeit ermittelt werden, wenn der ermittelte Wert zur Bestimmung des BruttoSchubes in der vorstehend beschriebenen Weise brauchbar sein soll; dies wird durch die Erfindung ermöglicht, während es die bis jetzt bekannten
mechanischen Einrichtungen nicht ermöglichen, hierbei eine ausreichende Genauigkeit zu erzielen.

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Natürlich könnte man eine erfindungsgemäße Anordnung auch benutzen, um die Querschnittsfläche anderer öffnungen zu ermitteln, z.B. den Querschnitt der Ansaugöffnung eines Strahltriebwerks, wenn diese öffnung verstellbar ist.

Ansprüche;

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Claims

ANSPRÜCHE

1.) Anordnung zum Ermitteln der Querschnittsfläche einer

rch Bauteile eines Stahltriebwerks abgegrenzten öffnung, gekennzeichnet durch eine im Inneren des Triebwerks angeordnete Strahlungsquelle (16) zum Aussenden von Strahlung in Richtung auf die öffnung derart, daß Strahlung auf die die öffnung abgrenzenden Bauteile auftrifft bzw. die öffnung passiert, sowie durch einen im Inneren des Triebwerks angeordneten Strahlungsdetektor zum Empfangen von Strahlung, die durch die die öffnung abgrenzenden Bauteile reflektiert wird, wobei der Strahlungsdetektor dazu dient, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das in Beziehung zu der nachgewiesenen reflektierten Strahlung steht und den Querschnitt der Öffnung repräsentiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine im Inneren des Triebwerks angeordnete Antenne (16) aufweist, daß ein Radargerät (18) zum Erzeugen der Strahlung an die Antenne angeschlossen ist, und daß der Strahlungsdetektor geeignet ist, durch das Radargerät erzeugte, reflektierte Energie nachzuweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (16) als Parabelreflektorantenne ausgebildet ist, daß das Radargerät ein Pulsradarsender (18) ist, daß zu dem Strahlungsdetektor die Parabolreflektorantenne und ein Empfänger gehören, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, die den Empfänger praktisch abschaltet, während der Sender einen Impuls erzeugt.

4-. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine im Inneren des Triebwerks angeordnete Radarsendeantenne (16) und einen

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an sie angeschlossenen Radarsender (18) zum Erzeugen kontinuierlicher Wellen aufweist, und daß der Strahlungsdetektor eine im Inneren des Triebwerks angeordnete Radarempfangsantenne und einen an sie angeschlossenen Radarempfanger aufweist.

5· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche die Düsenaustrittsquerschnittsfläche (Ao) eines Strahltriebwerks ist, und daß es sich bei den die Düsehöffnung abgrenzenden Bauteilen um mehrere bewegbare Klappen handelt.

6. Anordnung nach Anspruch 5 mit einer Einrichtung zum Verwerten des den Düsenaustrittsquerschnitt Ag repräsentierenden Ausgangssignals zum Zweck des Ermitteins des Bruttoschubes des Triebwerks und des Erzeugens eines den Bruttoschub repräsentierenden endgültigen Ausgangssignals mit einer ersten auf Druckänderungen ansprechenden Einrichtung C27) zum Ermitteln des statischen Drucks Pg^- am Eingang der Düse (14) und zum Erzeugen eines Έ^ repräsentierenden Signals, einer an den Radarempfänger und die erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene erste Recheneinrichtung (25), der Ag und Ρ_β1τ repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein Signal liefert, das den Gesamtdruck Pmjx am Düseneingang entsprechend der Gleichung

^PTN - ¹W

repräsentiert, einer zweiten auf Druckänderungen ansprechenden Einrichtung (31) zum E_rmitteln des statischen Umgebungsdrucks Pg₀ und zum Erzeugen eines Pg₀ repräsentierenden Signals, sowie mit einer an den Radarempfänger, die erste Recheneinrichtung und die zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene zweite Recheneinrichtung (28), der Ag, Ρη™- und Pg₀ repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein endgültiges Ausgangssignal liefert, das den Bruttoschub F_& des Triebwerks gemäß der Gleichung

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repräsentiert.

7. Anordnung zum Ermitteln des Bruttoschubes eines Strahltriebwerks mit einem Diffusor, einen in dem Diffusor angeordneten Leitkörper, einem Strahlrohr und einer verstellbaren Düse, die mehrere bewegbare Klappen aufweist, welche eine Öffnung mit einem Querschnitt Ag abgrenzen, gekennzeichnet durch eine auf dem Leitkörper (11) angeordnete Radarantenne (16), die dazu dient, einen Strahlungskegel auf die Düse (14) zu richten, so daß der Randabschnitt des Strahlungskegels auf die Klappen auftrifft, und die die durch die Klappen reflektierte Strahlung empfängt, einen an die Radarantenne angeschlossenen Pulsradarwender (18) zum Erzeugen von durch die Radarantenne abzustrahlenden Pulsradarsignalen, einen an die Radarantenne angeschlossenen Radarempfänger zum Empfangen reflektierter Strahlung, die in Beziehung zu dem Düsenöffnungsqmerschnitt Ag steht, und zum Erzeugen eines Ag repräsentierenden Ausgangssignals, eine erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung (27) zum Ermitteln des statischen Drucks PgjT am Düseneingang und zum Erzeugen eines Pg-vr repräsentierenden Signals, eine an den Radarempfänger und die erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene erste Recheneinrichtung (25), der Ag und P_gN repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein Signal liefert, das den Gesamtdruck P^ am Düseneingang gemäß der Gleichung

repräsentiert, eine zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung (31) zum Ermitteln des statischen Umgebungs drucks PgQ und zum Erzeugen eines Pg₀ repräsentierenden Signals sowie eine an den Radarempfänger, die erste Rechen einrichtung und die zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene zweite Recheneinrichtung (28), der Ag, P,™. und P_gQ repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein Signal liefert, das den Bruttoschub !„ des l'rieb-eerks gemäß der Gleichung

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F_& = S(Ag, F^, Pg₀) repräsentiert.

8. Anordnung zum Ermitteln des Bruttoschubes eines Strahltriebwerks mit einem Diffusor, einem in dem Diffusor angeordneten Leitkörper, einem Strahlrohr und einer verstellbaren Düse, die mehrere bewegbare Klappen aufweist, welche eine öffnung mit einer Querschnittsfläche Ag abgrenzen, gekennzeichnet durch eine Eadarsendeantenne (16) und eine Eadarempfangsantenne, die beide auf dem Leitkörper (11) angeordnet und der Düse (14·) zugewandt sind, wobei die Sendeantenne dazu dient, einen Strahlungskegel auf die Düse zu richten, dessen Umfangsabschnitt auf die bewegbaren Klappen auftrifft, ujid wobei die Empfangsantenne die durch die Klappen reflektierte Strahlung empfängt, einen an die Sendeantenne angeschlossenen Eadarsender (18) zum Erzeugen von durch die Sendeantenne abzustrahlenden kontinuierlichen Badarsignalen, einen an die Empfangsantenne angeschlossenen Radarempfänger zum Empfangen reflektierter Strahlung, die in Beziehung zu der Querschnittsfläche Ag steht, und zum Erzeugen eines Ag repräsentierenden Ausgangssignals, eine erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung (2?) zum Ermitteln des statischen Drucks Pg₁T am Düseneingang und zum Erzeugen eines Pg^- repräsentierenden Signals, eine an den Eadarempfanger und die erste auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene erste Recheneinrichtung (25), der Ag und Pg^- repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein Signal liefert, das den Gesamtdruck Ρφ,τ am Düseneingang gemäß der Gleichung

repräsentiert, eine zweite auf Druckänderungen ansprechen de Einrichtung (31) zum Ermitteln des statischen Umgebungsdrucks Pg₀ und zum Erzeugen eines Pg₀ repräsentieren den Signals sowie eine an den Eadarempfanger, die erste Eecheneinrichtung und die zweite auf Druckänderungen ansprechende Einrichtung angeschlossene zweite Eechenein-

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richtung (28), der Ag, P_n^ und Pg₀ repräsentierende Signale zugeführt werden, und die ein Signal liefert, das den Bruttoschub F_r des Triebwerks gemäß der Gleichung

P_G = g(A₈, P,

repräsentiert.

Patentanwalt:

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