DE2852911A1 - Verfahren und vorrichtung fuer schnelle schuberhoehungen in einem turbofan-triebwerk - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung für schnelle Schuberhöhungen in einem Turbofan-Triebwerk

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf ein Triebwerkssteuerungss'ystem für ein Turbofan-Triebwerk mit variablen Statoren und ein auf die Pan- bzw. Gebläsedrehzahl ansprechendes Treibstoffsteuerungssystem.

Kurz gesagt und gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Turbofan-Triebwerk, dessen Treibstoffsteuerung auf die Gebläse- bzw. Fandrehzahl anspricht, zeitweilig aus ihrem Arbeitspunkt herausgeführt, indem die Verdichterstatoren im wesentlichen geschlossen und die Verdichterdrehzahl erhöht wird, um eine gegebene Fandrehzahl und einen Schubwert beizubehalten. Anschließend, wenn der erhöhte Schubwert erforderlich ist, wird der Schubhebel vorgeschoben, um einen Schubwert zum Starten bzw. Abheben anzufordern, und die Statoren werden geöffnet. Dies führt zu einem schnellen Anstieg sowohl in der Temperatur als auch im Volumen der Luftströmung zur Turbine, um dadurch die Fandrehzahl und den Schubwert des Triebwerkes schnell zu erhöhen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Verdichterstator zeitweilig geschlossen, indem der normale Plan bzw. das Programm eines Verdichterstators mit variablen Winkel verändert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß ein vorbestimmtes Signal zu dem digitalen Signal für das normale Programm hinzugefügt wird, das zum Drehmomentmotor zum Drehen des Stators geleitet wird. Weiterhin sind Maßnahmen ergriffen zum Begrenzen der Geschwindigkeit bzw. des Masses, mit dem das normale Signal verändert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das den Stator modifizierende oder zurücksetzende Programm (Plan) als eine

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Punktion der Schubhebelposition erzeugt und es bildet ein im wesentliehen konstantes Signal über einem Bereich von Schubhebelpositionen und sinkt dann schnell auf null nahe der Schubhebelposition, die dem Start- bzw* Abhebschub zugeordnet ist. Dadurch wird die Rücksetzfunktion beseitigt und die Statoren können geöffnet werden, wenn der Start- bzw. Abhebschub gefordert wird, .

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung der Gebläsedrehzahlsteuerung eines Turbofan-Triebwerkes.

Figur 2 ist eine graphische Darstellung von einem Kernstatorprogramm, das gemäß der vorliegenden Erfindung abgewandelt ist.

Figur 3 ist eine schematische Darstellung von einer Kernverdichter-Statorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Figur M ist ein Blockdiagramm von der Rücksetzsteuerung für den Kompressorstator gemäß der vorliegenden Erfindung.

Figur 5 ist eine stationäre graphische Darstellung von ausgewählten Parametern als eine Funktion des Kernstator-Rücksetzwinkels.

Figur 6 ist eine graphische Darstellung des transienten Verhaltens wenn der Schubhebel vorgeschoben wird, um ein Durchstartmanöver durchzuführen.

In Figur 1 ist die Erfindung allgemein bei 10 dargestellt, wie sie in eine Steuerung eines Turbofan-Triebwerkes 11 mit einem Kerntriebwerk 12 eingefügt ist, das in einer Reihenströmung einen Verdichter 13, einen Brenner 14 und eine Hochdruckturbine 15 aufweist. Der Verdichter 13 ist antriebsmäßig mit der Hochdruck-

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turbine 15 durch einen Kernrotor 16 verbunden und arbeitet mit dem stationären Stator 17 zusammen, dessen Anstellwinkel variabel ist. Das Niederdrucksystem des Triebwerkes umfaßt ein Gebläse bzw. Fan 18, eine Niederdruckturbine 19 und eine verbindende Niederdruckwelle 21.

Da sich in einem Turbofan-Triebwerk der Schub direkt mit der Menge der durch das Pan strömenden Luft und somit der Fandrehzahl ändert, wird der Schub des Triebwerkes durch Steuerung der Fandrehazhl gesteuert. Die tatsächliche Fandrehzahl N^ wird durch einen Sensor 22 ermittelt, wobei ein magnetischer Zahnzähler oder ähnliches verwendet wird_a und das Signal wird entlang einer Leitung 23 der Treibstoffsteuerung 24 zugeführt, wo es mit einem die Schubwinkel·- oder _ Leistungseinstellung darstellenden Signal verglichen wird, das entlang einer Leitung 26 übertragen wird. Das daraus resultierende Signal wird von der Treibstoffsteuerung 24 entlang der Leitung 27 dem mechanischen Treibstoffpump- und Zumeßsystem 28 zugeführt, das seinerseits dem Brenner entlang einer Leitung 29 Treibstoff in einer Menge bzw. mit einer Geschwindigkeit zuführt, die auf den gewünschten Schubwert gerichtet ist, wie er durch den Schubhebelwinkel dargestellt ist.

Es wird nun auf die Treibstoffsteuerung 24 eingegangen, die vorzugsweise eine digitale elektronische Einrichtung ist. Die Faneinlaßtemperatur (T.p), wird durch einen Sensor 31 ermittelt, und das entsprechende Signal wird über eine Leitung 32 der Treibstoffsteuerung 24 zugeführt. Aus der Triebwerkseinlaßtemperatur (T₁₂) wird ein Wert der maximalen Fandrehzahl errechnet, und es wird dann ein Fandrehazhlprogramm 33 als ein Prozentsatz der maximalen Fandrehzahl erzeugt, die durch die Sollleistung des Flugzeuges entlang der Leitung 26 gefordert wird. Diese Leistungseinstellung kann in der Form einer digitalen elektrischen Eingangsgröße vorliegen, die entweder durch den Piloten oder den Flugsteuerungscomputer des Flugzeuges zugeführt wird. Von diesem Fandrehzahlprogramm 33 fließt das entsprechende Signal entlang einer Leitung 34 zu einer Summierstelle 36, die das Schub- oder

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Fandrehzahl-Sollsignal mit dem Fandrehzahl-Istsignal vergleicht, das von der Leitung 23 empfangen wird. Ein dabei entstehende Fehlersignal· fließt von der Summiersteile 36 entlang der Leitung 37 zu dem Regier 38. Der Regl·er arbeitet dann in Abhängigkeit von dem Fehlersignal und verschiedenen anderen Begrenzungssignalen j um auf der Leitung 27 ein Ausgangssignal für das Treibstoffpump- und Zumeßsystem 28 zu liefern.

Aus Gründen der Sicherheit und einer langen Lebensdauer ist es wünschenswert, den Betrieb innerhalb gewisser Parameter zu steuern, wie vorbestimmter Drehzahlen, Temperaturen und Strömungsabrißgrenzen. Deshalb erhält der Regler 38 zusätzlich zu dem Fehlersignal von der Leitung 37 gewisse Begrenzungssignale, die den Regler 38 in der sichersten Richtung modulieren.

Zwei der gesteuerten, bzw. geregelten Grenzen sind die Maxirnal- und Leerlaufdrehzahlen des Kernrotors. Ein Programm bzw. ein Plan 39 für die maximaie Kerndrehzahl wird als eine Funktion des Leistungseinstellungssignal entlang der Leitung 4l und der Verdichtereinlaßtemperatur (Tpc) auf der Leitung 42 erzeugt. Die Verdichtereinlaßtemperatur (Tpj-) kann direkt aus dem Triebwerk abgefühlt oder im Falle eines Gebläses mit kleinem Druckverhäitnis durch einen Computer 43 errechnet werden, der ein sich auf die Faneinlaßtemperatur beziehendes Signal auf der Leitung 44 und ein Fandrehzahlsignal auf der Leitung 46 empfängt, wie es in der Figur gezeigt ist. Die Kern-Istdrehzahl N„ des Triebwerkes wird durch einen Sensor 47 ermittelt, der ein entsprechendes Signal entlang den Leitungen 48 und 49 zu einer Summierstelle 51 überträgt. Die Summierstelle 51 vergleicht dann das Kern-Istdrehzahlsignal N„ und das Maximaldrehzahl-Sollsignales des Kernrotors, wie es entlang der Leitung 52 empfangen wird, um ein Kerndrehzahl-Begrenzungssignal zu erzeugen, das dem Regler auf der Leitung 53 zugeührt wird. Die Leerlaufdrehzahl-Jaegrenzung arbeitet in einer ähnliehen Weise, wobei die Summierste^e 54 das Kerndrehzahl-Istsignal N„ auf der Leitung 48 und das Leerlauf-Sollsignal auf der Leitung 56 empfängt, um ein minimales Kerndrehzahlsignal zu erzeugen, das dem Regler

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- 10 auf der Leitung 57 zugeführt wird.

Andere in dem System vorgesehene Begrenzungsfunktionen sind die der transienten WF/PS^-Beschleunigungs/Abbrems-Treibstoffströmungsbegrenzungen. Zwei der Parameter, die in das Beschleunigungsprogramm 58 eingegeben werden, sind das Kerndrehzahlsignal N„ auf der Leitung 59 und die Verdichtereinlaßtemperatur T_?£- auf der Leitung 6l. Der dritte Parameter, der Kompressoraus laßdruck (PS-,), wird durch einen Sensor 62 ermittelt und über die Leitung 63 dem Beschleunigungsprogrammgenerator 58 zugeführt. Ein vierter Parameter, der dem BesehleunigungspKgrammgenerator 58 zugeführt wird, ist die Treibstoffströmung (WF). Dieses Signal geht von dem Treibstoffpump- und Zumeßsystem 28 aus, wobei die Position des Ventilhauptkolbens 64 (über die Leitungen 66 und 67) von einem Demodulatorsensor 68 abgetastet wird, der das digitale Signal WF erzeugt, das die Treibstoffströmung darstellt. Das Signal gelangt direkt über die Leitung 69 zum Regler und über die Leitung 71 zu dem Beschleunigungsprogrammgenerator. In Abhängigkeit von den vier vorstehend beschriebenen Parametern gibt dann der Beschleunigungsprogrammgenerator 58 ein Signal auf der Leitung 72 an den Regler ab, um die Beschleunigungen auf einen sicheren Wert zu begrenzen. In ähnlicher Weise empfängt ein Bremsprogrammgenerator 73 ein den Verdichterausgangsdruck (PS..) darstellendes Signal auf der Leitung und das Treibstoffsignal (WF) auf der Leitung 76, um ein Signal zu erzeugen, das über die Leitung 77 dem Regler zugeführt wird, um die negativen oder Bremsbeschleunigungen auf einen sicheren Wert zu begrenzen.Aufgrund des Fehlersignales von der Leitung 37, dem TreibstoffStrömungssignal WF auf der Leitung und den Begrenzungssignalen, die von den entsprechenden Leitungen 53, 57, 72 und 77 empfangen werden, liefert der Regler ein digitales elektronisches Steuersignal auf der Leitung 27 an das Servoventil 78 des Treibstoffpump- und Zumeßsystems 28. Das Servoventil 78 liefert seinerseits die hydraulische Ausgangsgröße auf der Leitung 79 an den Haupt- bzw. Leistungskolben 64 des Meßventiles. Der Kolben bildet dann eine Ausgangsgröße auf einer Leitung 66 zu dem Meßventil- und Δ Ρ Regler 8l,

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der dann eine Treibstoffströmung zum Brenner entlang der Leitung 29 liefert.

In einem Turbofann-Triebwerk mit variablen Verdichterstatoren empfängt die Statorsteuerung 82 normalerweise auf der Leitung ein Signal, das die Kerndrehzahl N2 darstellt, und auf der Leitung 85 ein Signal, das die Verdxchtereinlaßtemperatur T_2t- darstellt. Sie liefert dann auf der Leitung 84 gemäß einem vorbestimmten Programm ein Signal zum Verändern des Winkels des Stators 17. In Figur 2 ist ein entsprechendes Programm bzw. ein Verlauf des Kernstatorwinkels gezeigt, der als eine Funktion der korrigierten Kerndrehzahl aufgetragen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Plan oder dieses Programm während vorbestimmter Betriebsperioden durch eine Rücksetzsteuerung 86 verändert, die auf der Leitung 87 in Figur 1 ein Signal empfängt, das die Leistungseinstellung darstellt, und auf der Leitung 88 ein Vorspannsignal an die Statorsteuerung 82 liefert.

In Figur 3 ist die Statorsteuerung des Verdichters mit mehr Einzelheiten gezeigt, wobei der digitale elektronische Steuerungsabschnitt hydromechanische Steuerungsparameter von dem Triebwerk empfängt und ein hydromechanisches Steuerungssignal liefert, um die Position des Stators zu verändern. Das normale Kernstatorprogramm 89 wird in Abhängigkeit von der korrigierten Kerndrehzahl erzeugt, die auf der Leitung 91 von dem Kalulator empfangen wird. Die korrigierte Kerndrehzahl wird als eine Funktion der Kerndrehzahl Np, die von der Leitung 83 empfangen wird, und der Verdxchtereinlaßtemperatur T_2C- erhalten, die von der Leitung 93 empfangen wird. Das Kernstatorprogramm, wie es durch die ausgezogenen Linien in Figur 2 dargestellt ist, wird dann entlang der Leitung Sk zu einer Summierstelle 96 übertragen. Bei der üblichen Funktion einer Statorsteuerung fließt das geplante oder Sollsignäl dann zu einer Steuerung 97» die eine elektrische Eingangsgröße entlang der Leitung 98 einem Servoventil- und Betätigungsglied 99 zuführt, das seinerseits eine mechanische Eingangsgröße auf der Verbindung 101 liefert, um die Position der Statoren zu verändern. Eine Rückkopplungs-

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Schaltung 102 mit einem darin befindlichen Sensor 103 liefert Signale zurück an die Summierstelle 96 um den Regelkreis zu schließen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das normale Kernstatorprogramm an der Summierstelle 96 modifiziert durch selektive Applikation der Rücksetzsteuerung 86. Wenn der Rücksetzschalter 104 geöffnet ist, arbeitet das System in der üblichen, vorstehend beschriebenen Weise. Wenn der Schalter 104 geschlossen ist, wie es in Figur 3 gezeigt ist, wird ein Kernstator-Rücksetzprogramm 106 als eine Funktion des Schubhebelwinkels oder der Sollleistung erzeugt. Dieses Programmrücksetzsignal wird, nachdem es durch die Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltung 104 geflossen und möglicherweise durch diese verändert worden ist, dann in die Summierstelle 96 eingegeben, um das normale Signal für das Kernstatorprogramm zu modifizieren, wie es im folgenden noch näher erläutert wird. Eine genauere Darstellung der Rücksetzsteuerung 86 ist in Figur 4 gezeigt.

Ein normales Kernstatorprogramm 89 wird als eine Funktion der korrigierten Kerndrehzahl erzeugt, und ein entsprechendes Signal fließt entlang der Leitung 94 in die Summierstelle 96. In der Leitung 94 ist durch Summierstellen 108 und 109 und einen Statorprogrammeinsteller 111, wie beispielsweise ein Potentiometer oder ähnliches, eine Maßnahme vorgesehen, um das Programm bzw. den Plan für einen bestimmten Anwendungsfall wunschgemäß selektiv anzupassen. Zur gleichen Zeit wird ein Kernstator-Rücksetzprogramm 106 als eine Funktion der Leistungseinstellung bzw. der Solleistung erzeugt, und dieses Signal fließt über den Schalter 104, wenn dieser geschlossen ist. Ein Vervielfacher 112 und ein Steller II3 sind in der Schaltungsanordnung vorgesehen, um das Rücksetzprogramm nach Wunsch zu modifizieren. Das Rücksetzsignal fließt dann zu der Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltung 107, wo es durch einen Verstärker 114 verstärkt wird, und fließt dann durch die Maximum- und Minimum-Begrenzungsschaltungen II6 bzw. 117. Diese Schaltungen haben die Funktion, die Geschwindigkeit zu begrenzen, mit der das Rücksetzsignal dem normalen Kern-

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Statorprogramm zugeführt wird, wobei die Minimalgeschwindigkeitsschaltung 117 die Geschwindigkeit begrenzt, mit der Stator geschlossen wird, und die Maximalgeschwindigkeitssehaltung Il6 die Geschwindigkeit begrenzt, mit der der anschließend geöffnet wird. Nachdem das Signal durch die Begrenzungsschaltungen 116 und 117 hindurchgeflossen ist, fließt es durch einen Integrator 118 und von dort zu der Summierstelle 96, wo es das Kernstatorprogramm modifiziert. EineRückkopplungssehaltung 119 führt zu der Summierstelle 121 zurück, um ein geschlossenes System zu bilden. Das modifizierte Kernstatorprogramm, das am Ausgang der Summierstelle 96 entsteht, wird zum Regler 97 geleitet, der einen konstanten Gewinn 122, einen Digital/Analog-Wandler und einen Drehmomentmotorverstärker enthält. Das daraus resultierende Signal fließt zu dem Kernstator-Drehmomentmotor, um den Stator um einen vorgeschriebenen Winkel zu drehen.

Da die vorliegende Erfindung für eine Verwendung in Hindurchstartmanövern ausgelegt ist, sei angenommen, daß der Schubwert beim Anflug etwa 62 % desjenigen des Startschubes ist und das Erfordernis besteht, den Schub schnell von 62 % auf 100 % des Startschubes zu erhöhen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in Vorwegnahme dieses Schubbedarfes der Rücksetzschalter 104 geschlossen wird und daß das normale Kernstatorprogramm 89 durch das Rücksetzprogramm 106 modifiziert wird, um die Drehzahl des Kerntriebwerkes zu erhöhen, um dadurch die Erfordernisse für das Überwinden seines Trägheitsmomentes während der kurzen Periode zu verringern, in der der schnelle Schubanstieg gewünscht wird.

Im Betrieb bleibt dann die Rücksetzsteuerung 86 für den normalen Flugbetrieb ausgeschaltet. In der Vorbereitung für eine Landung wird dann jedoch der Schalter 104 eingeschaltet und das Rücksetzprogramm liefert ein Signals das eine Statoränderung von 30° darstellt. Die Minimum-Wählschaltung 117 gestattet dann, daß dieses ■Signal zu dem Signal des normalen Statorprogramms mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit hinzu^ddiert wird, um ein modifiziertes Kernstatorprogramm zu erhalten, das dazu tendiert, die

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Statoren zu schließen. Wenn die Statoren geschlossen sind, tendiert die Luftströmung im Kern zu einer Verminderung, die ihrerseits zu einer Senkung der Niederdruckturbine und des Gebläses tendiert. Da die Treibstoffsteuerung 24 von der Gebläsedrehzahl abhängt bzw. auf diese anspricht, wird die Treibstoffströmung erhöht, um die geforderte Leistung beizubehalten. Infolgedessen wird die Gebläsedrehzahl konstant gehalten und die Kerndrehzahl wird wesentlich erhöht auf einen vom normalen Arbeitspunkt verschobenen Wert mit einer ineffizienten Drehzahl. Das Triebwerk wird zeitweise in diesem Zustand mit einem relativ hohen spezifischen Treibstoffverbrauch (specific fuel consumption SPC) betrieben, um die hohe Drehzahl beizubehalten, die von dem Kernverdichter für eine anschließende Beschleunigung auf Startschubwerte gefordert wird. Wenn dann ein Durchstartmanöver für erforderlich gehalten wird, wird der Schubhebel auf die Startleistungsstellung vorgeschoben und das Rücksetzprogramm 106 ändert sich von einem 30°-Ausgangssignal zu einem O°-Ausgangssignal. Die Maximumwählschaltung 116 wird dann wirksam, damit sich das Rücksetzsignal, das dem normalen Kernstatorprogramm 89 zugeführt wird.mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit ändert. Es ist experimentell ermittel worden, daß es für einen schnellen Anstieg des Schubes von 62 auf 100 % des Abhebschubes notwendig war, die Statoren mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 30° pro Sekunde zu öffnen. Es ist jedoch aufgrund von Konstruktionstoleranzen und Sicherheitsgrenzen wünschenswert, daß diese Geschwindigkeit der Beseitigung des Kernstator-Rücksetzsignales auf 60 pro Sekunde festgelegt wird. Wenn also der Schubhebel vorgeschoben wird, werden die Statoren geöffnet, die Treibstoffströmung wird erhöht, die korrigierte Kernluftströmung wird vergrößert und infolgedessen werden die Gebläsedrehzahl und der resultierende Schub schnell und wesentlich erhöht auf den gewünschten Start- bzw. Abhebschub. Der Schalter 104 kann dann nach Wunsch der Bedienungsperson ausgeschaltet werden.

Aus Figur 5 ist ersichtlich, daß im stationären Betrieb bei einem Schubwert von 62 % des Startschubes durch ein Zurücksetzen oder ein Schließen des Stators um Winkel bis zu 30° verschiedene

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■- - 15 - :

Parameter des Triebwerkes wesentlich verändert werden. Aus Figur 5a geht hervor, daß, wenn der Kernstator auf Winkel bis zu 30° zurückgesetzt oder geschlossen wird, die korrigierte Kernluftströmung wesentlich vermindert wird. In ähnlicher Weise ist aus den Figuren 5t>, o, d, e und f ersichtlich, daß die Kerndrehzahl, die Änderung in der Kernturbinen-Einlaßtemperatur, die Treibst off strömung, der spezifische Treibstoffverbrauch (SFC) bzw. die korrigierte Kerndrehzahl dementsprechend erhöht werden.-Aufgrund der verringerten Luftströmung wird das Verdichterdruckverhältnis gesenkt, wie es in Figur 5g gezeigt ist. Der Kernstatorwinkel, wie er sowohl durch die normale Programmeingangsgröße als auch die .KernstatorZurücksetzung bis zu einem Winkel von 30° bestimmt ist, ist in Figur 5h gezeigt. Daraus wird deutlich, daß bei einer Zurücksetzung bei 30° der endgültige Kernstatorwinkel von etwa l4 auf 24 zunimmt. Diese augenscheinliche Diskrepanz kann dadurch erklärt werden, daß, da das Rüeksetzsignal den Kompressorstator zu schließen versucht, die korrigierte, Kerndrehzähl zunimmt, wie es in Figur 5f gezeigt ist, und deshalb versucht das normale Statorprogramm, den Stator in eine weiter geöffnete Position zu bewegen. Das kombinierte Ergebnis ist, daß für eine. Kernstator Zurücksetzung von 30° der Kernstatorwinkel nur 10 in Richtung auf die geschlossene Position bewegt wird. Dies wird besser verständlich durch Hinzuziehung von Figur 2, in, der der Kernstatorwinkel in Abhängigkeit von dem normalen Kernstatorprogramm (ausgezogene Linie) gezeigt ist, und wie er durch eine Zurücksetzung von 30° (Punkt A) modifiziert ist. Im normalen Betrieb (bei ausgeschalteter Rücksetzsteuerung), wenn das Triebwerk bei 62 % des Nennstartschubes (etwa 12000 U/min) arbeitet, beträgt der Kernstatorwinkel, wie er durch das normale Statorprogramm bestimmt ist, etwa 14 . Wenn die Rücksetzsteuerung eingeschaltet ist, erhöht sich die korrigierte Kerndrehzahl ₃_ wie es in Figur 5f gezeigt ist, auf eins Drehzahl von etwa 13200 U/min. Bei dieser korrigierten Kerndrehzahl ist die normale Statoreinstellung vollständig geöffnet oder minus 6 . Mit der Korrektur von 30°_s wie sie durch das Rücksetzsteuersystem eingeführt wird, ist jedoch der resultierende Statorwinkel im wesentlichen geschlossen bei plus 2 4°, wie es

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am Punkt A in Figur 2 gezeigt ist. Wenn der Schubhebel anschließend auf die Start- bzw. Abhebposition für ein Durchstartmanöver geschoben wird, befindet sich die korrigierte Kerndrehzahl bereits etwa oberhalb der Enddrehzahl und wird tatsächlich verlangsamt. Weiterhin wird die Rücksetzfunktion automatisch eliminiert, so daß die Position des Kernstators wieder durch das normale Statorprogramm bestimmt wird. Wenn also der Schubhebel auf die dem Start- bzw. Abhebschub (etwa 12800 U/min) bewegt wird, dann öffnet sich der Kernstatorwinkel zunächst auf minus 6° und, da die korrigierte Kerndrehzahl auf 12800 U/min abnimmt, der Kernstatorwinkel schließt sich auf etwa minus 2°, wie es durch den Punkt B auf der Kurve gemäß Figur 2 gezeigt ist.

In Figur 6 sind als eine Funktion der Zeit die verschiedenen Änderungen in ausgewählten Parametern als eine Folge der Verschiebung der Leistungseinstellung oder des Schubhebels auf 100 % des Start- bzw Abhebschubes gezeigt, wie dieser in Figur 6a gezeigt ist. Figuren 6b und 6c geben an, daß der resultierende Schub bzw. die Gebläsedrehzahl schnell und wesentlich erhöht werden. Wie in Figur 6d angegeben ist, verschiebt sich die Kernstatorposition zunächst von einer Position von plus 2¹I⁰ zu einer Position von minus 6° und dann evtl. zu der Position von minus 2 , die die normale Kernstatorprogrammposition für eine korrigierte Kerndrehzahl ist, die den Start- bzw. Abhebschub (12800 U/min) darstellt. Die Treibstoffströmung, wie sie aus Figur 6e zu ersehen ist, nimmt rasch zu aufgrund der erhöhten erforderlichen Leistung und fällt dann ab und pendelt sich ein, wenn die Fan-Gebläsedrehzahl den für den gewünschten Schubbedarf erforderlichen Wert erreicht. Figur 6f macht deutlich, daß der Verdichterstatorfehler (aus der Rücksetzsteuerung) von plus 30 auf 0 geht. Die korrigierte Kerndrehzahl wird von 13200 U/min auf 12800 U/min gesenkt, wie es in Figur 6g gezeigt ist, aber die korrigierte Kompressoreinlaßluftströmung wird wesentlich vergrößert, da der Kernstator plötzlich um 30° geöffnet wird. Da sich der Kernstator anschließend um wenige Grade schließt, wie es in Figur 6d gezeigt ist, wird die korrigierte Luftströmung dann etwas vermindert, wie es in Fig. 6h gezeigt ist. Wie in

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Figur 6e dargestellt ist,folgt das Kernverdichter-Druckverhältnis im allgemeinen dem gleichen Trend wie die korrigierte Luftströmung. Da der Verdichter während des Betriebes im Rücksetzmodfc außerhalb seines Arbeitspunktes und deshalb ineffizient
arbeitet, bewirkt eine Herausbewegung aus dem Rücksetzbetrieb
eine - zugeordnete Vergrößerung des Verdichterwirkungsgrades, wie es in Figur 6j gezeigt ist.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Statorsteuerung für ein Turbofan-Triebwerk mit einer Treibstoffsteuerung, die in Abhängigkeit sowohl von der abgetasteten Fandrehzahl als auch der Schubhebelposition arbeitet, und mit einem Verdichterstator, dessen Winkel durch die Statorsteuerung in Abhängigkeit von der Kerndrehzahl verändert wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (86) zum Erzeugen eines Rücksetzsignales als eine Funktion der Schubhebelposition und zum Verändern des Statorwinkels durch Zuführung des Rücksetzsignals zu der Statorsteuerung (82).

   2. Statorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch

   ge

   kennzeichnet

   daß der Statorwinkel derart ver

   ändert wird, daß sich der Stator (17) in eine mehr geschlossene Position bewegt, so daß für eine gegebene Fandrehzahl eine hohe Kerndrehzahl entsteht.

   Statorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnetj daß das Rücksetzsignal für einen vorbestimmten Bereich von Schubhebepositionen programmiert bzw. geplant ist.

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   QRIGJNAL INSPECTED

   ¹I. Statorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Rücksetzsignal abnimmt im Verhältnis zum Grad des Vorschubes der Schubhebelposition über einem vorbestimmten Bereich von Schubhebelpositionen.

   5. Statorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücksetzsignal· für alle Schubhebelpositionen oberhalb einer vorbestimmten Position null ist.

   6. Statorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,j daß der Statorwinkel um einen Winkel innerhalb des Bereiches von 0° bis 40 verändert wird.

   7. Statorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der StatorwLnkel innerhalb eines Zeitraumes von 1 Sekunde verändert wird.

   8. Statorsteuerung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Statorwinkel mit einer minimalen Geschwindigkeit von 30° pro Sekunde verändert wird.

   9. Statorsteuerung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß der Statorwinkel derart verändert wird, daß der 'Stator in eine weiter geöffnete Position gebracht wird, so daß für eine gegebene Kerndrehzahl eine

   • höhere Fandrehzahl entsteht.

   10. Verfahren zum Verändern des Verdichterstatorwinkels in einem Turbofan-Triebwerk mit einer Treibstoffsteuerung, die in Abhängigkeit von sowohl der abgetasteten Fandrehzahl als auch der Schubhebelposition arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Signal als eine Funktion der Kerndrehzahl erzeugt wird, ein zweites Signal als eine Funktion der Schubhebelposition erzeugt wird, die ersten und zweiten Signale zur Bildung eines Steuersignales summiert werden und der Verdichterstatorwinkel in Abhängigkeit von dem Steuersignal verändert wird.

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   — ~z .

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erzeugen des ersten Signales die korrigierte Kerndrehzahl umgewandelt wird.

   12. Verfahren nach Anspruch 1O₃ dadurch gekennzeichnet , daß/zweite Signal für einen vorbestimmten Bereich von Schubhebelpositionen erzeugt wird.

   13· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte zweite Signal abnimmt im Verhältnis zum Grad des Vorschubes der Schubh.ebelposition über einem vorbestimmten Bereich von Schubhebelpositionen.

   1^JI. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g'e k e η nzeichne t- , daß das erzeugte zweite Signal für alle Schubhebelpositionen oberhalb einer-vorbestimmten Position null ist.

   Ib. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e η n-

   z e i c h η e t , daß beim Summieren der ersten und zweiten Signale zusätzlich die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der die Summierung durchgeführt wird.

   16. Verfahren nach Anspruch 15, dad.urch gekennzeichnet, daß die Begrenzung für eine Summierung bei einer ersten Geschwindigkeit, wenn das zweite Signal zunimmt, und für eine zweite Geschwindigkeit sorgt, wenn das zweite Signal abnimmt.

   17. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e η nz e i ch η e t , daß bei einer Zunahme des zweiten Signales der Statorwinkel im Sinne einer Schließung des Statorwinkels verändert wird und bei einer Abnahme- des Statorwinkels im Sinne einer Öffnung des Statorwinkels verändert wird.

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   18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Zunahme des zweiten Signales die Kerndrehzahl erhöht wird, während eine im wesentlichen konstante Fandrehzahl beibehalten wird.

   19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet j daß bei einer Abnahme des zweiten Signales die Fandrehzahl erhöht wird.

   20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Kerndrehzahl absinken kann.

   21. Verfahren für eine schnelle Änderung von einem ersten Schubwert auf einen wesentlichen erhöhten zweiten Schubwert in einem Turbofan-Triebwerk mit einem variablen Verdichterstator, der durch ein Programm bzw. einen Plan verändert wird, der auf die Kerndrehzahl und eine Treibstoffsteuerung anspricht, die in Abhängigkeit sowohl von der abgetasteten Fandrehzahl als auch der Schubhebelposition arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das normale StatorwinkeIprogramm derart verändert wird, daß der Stator in Richtung auf die Schließposition bewegt wird und die Drehzahl des Verdichters auf den Wert erhöht wird, der zu Aufrechterhaltung des ersten Schubwertes erforderlich ist.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das normale StatorwinkeIprogramm

   um einen Winkel· in dem Bereich von 0° bis 40° geändert wird.

   23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der das normale Statorwinkelprogramm verändert wird.

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   24. Verfahren naeh Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend der Stator in eine mehr geöffnete Position bewegt wird, um die Luftmenge zur Turbine wesentlich zu erhöhen, damit die Fandrehzahl vergrößert wird.

   25. Verfahren nach Anspruch 24, dadur, ch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der der Stator in eine weiter geöffnete Position bewegt wird,

   26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Schubhebel in eine Position vorgeschoben wird, die dem zweiten Schubwert entspricht.

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