DE3224113A1 - Verfahren und anordnung zum foerdern eines pumpzustands in einem stroemungsabrisszustand befindlichen gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Verfahren und Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Stromungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf das Rückbilden des Strömungsabrisses in einem Gasturbinentriebwerk und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Stromungsabrißzustand befindlichen Triebwerk, um während des Pumpzustands die Strömungsabrißursache zu beseitigen und das Triebwerk wieder, seinen normalen Betrieb aufnehmen zu lassen.

Eine typische Gasturbine hat einen Einlaßteil zum Einsaugen von Umgebungsluft. Diese Luft wird anschließend durch einen Axialverdichter verdichtet und zu weiteren Stufen des Gasturbinentriebwerks geleitet. Während die Luft in dem Verdichter verdichtet wird, bietet sie normalerweise das Bild einer anliegenden, d.h. nichtabgerissenen Strömung auf der gesamten Länge des Verdichters. Verschiedene Strömungsabrißursa-

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chen, wie beispielsweise eine abrupte Steigerung der Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer, können jedoch zu einem materiellen Zerreißen eines solchen Bildes nichtabgerissener Strömung führen, wodurch ein Bild abgerissener Strömung erzeugt wird, das durch einen hohen Grad an Turbulenz gekennzeichnet ist. Ein Gasturbinentriebwerk, das einer Strömungsabrißursache ausgesetzt ist, arbeitet dann im Strömungsabrißzustand. In diesem Zustand fällt die Ausgangsleistung des Triebwerks beträchtlich ab. Das Verhalten des Triebwerks nach dem Strömungsabriß kann entweder durch einen Pumpzustand oder durch einen Nichtpumpzustand gekennzeichnet sein. Ein "Pumpzustand" (surge condition) ist ein Zustand nach dem Strömungsabriß, in welchem ein Triebwerk ständig zwischen normalem Betrieb und einem Strömungsabrißbetrieb wechselt. Dagegen ist ein Nichtpumpzustand ein Zustand, in welchem das Triebwerk bestrebt ist, in einer Drehströmungsabrxßbetriebsart zu arbeiten.

Schwierigkeiten können sich ergeben, wenn ein Gasturbinentriebwerk in den Strömungsabrißzustand kommt und allein in einem Nichtpumpzustand arbeitet. Eine erste Schwierigkeit besteht darin, daß gewartet werden muß, bis das sich im Strömung sabrißzustand befindliche Gasturbinentriebwerk wieder die normale Ausgangsleistung gewinnt, während eine Bedienungsperson des Triebwerks veranlaßt, daß das Triebwerk abgeschaltet und erneut gestartet wird. Die Dauer dieses Wartens kann gefährlich lang sein, wenn ein im Strömungsabriß befindliches Triebwerk die Antriebsvorrichtung eines Flugzeuges ist.

Eine weitere Schwierigkeit besteht bei einem im Strömungsabriß befindlichen Gasturbinentriebwerk, das in einem Nichtpumpzustand arbeitet, darin, daß es überhitzt und dadurch dessen Turbinenstufe beschädigt werden kann. Zu einer solchen überhitzung kann es kommen, weil der Verdichter eines im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerks

weniger Luft als normal über den Einlaßteil des Triebwerks ansaugt. Währenddessen kann die Brennerstufe des Triebwerks ständig eine große Wärmemenge der nun verringerten Luftströmung, die durch sie hindurchgeht, hinzufügen. Infolgedessen kann eine große und zerstörerische Wärmemenge der Turbinenstufe eines im Strömungsabriß befindlichen Gasturbinentriebwerks zugeführt werden.

Im Stand der Technik ist erkannt worden, daß das Vorhandensein eines Pumpzustands im Anschluß an den Beginn eines Strömungsabrisses in einem Gasturbinentriebwerk erwünscht ist, weil die Ursache für den Strömungsabriß während des Pumpzustands beseitigt und dadurch das Triebwerk in die Lage versetzt werden kann, auf einfache Weise seinen normalen Betrieb wieder aufzunehmen; vgl. z.B. E.M. Greitzer, "Surge and Rotating Stall in Axial Flow Compressors; Theoretical Compression System Model", Transactions of the ASME, J.Engrg. for Power, Band 98, Nr. 2, April 1976, S. 190-198, insbesondere S. 190. Der Stand der Technik, wie er beispielsweise in dem vorgenannten Aufsatz angegeben ist, lehrt jedoch, daß die Förderung eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Triebwerk in den Bereich des Triebwerkskonstrukteurs fällt. Die Triebwerkskonstruktion kann zwar gewiß helfen, zu gewährleisten, daß ein Pumpzustand in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Triebwerk vorhanden ist, es wäre jedoch erwünscht, ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Triebwerk zu schaffen, die bei jedem Typ von Triebwerkskonstruktion wirksam sind. Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung könnten in bestehenden Gasturbinentriebwerken durch Nachrüsten der Triebwerke vorgesehen werden.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk zu schaffen.

Weiter sollen ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk geschaffen werden, die in bestehenden Triebwerken durch Nachrüsten der Triebwerke vorgesehen werden können.

Ferner sollen ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk geschaffen werden, die so berechnet sind, daß die bauliche Beanspruchung des Gasturbinentrieb werks durch den Pumpzustand minimal ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der übrigen Beschreibung.

Ein Verfahren zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk beinhaltet gemäß der Erfindung folgende Schritte: Überwachen des Druckes des Brennraums des Gasturbinentriebwerks; Bestimmen des Einsetzens eines Strömungsabrißzustands in dem Gasturbinentriebwerk; und Beeinflussen einer zeitlich veränderlichen Komponente eines ersten variablen Parameters des Gasturbinentriebwerks im wesentlichen in Phase mit einer zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes, wodurch ein Pumpzustand in dem Gasturbinentriebwerk gefördert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens haben die Amplituden der zeitlich veränderlichen Komponenten des ersten variablen Parameters und des Brennraumdruckes eine vorbestimmte Beziehung zueinander, die so gewählt wird, daß die bauliche Be-

anspruchung, die auf das Gasturbinentriebwerk aufgrund der Beeinflussung des ersten variablen Parameters ausgeübt wird, im wesentlichen minimiert wird.

Eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk enthält gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Überwachen des Druckes des Brennraums des Gasturbinentriebwerks, eine Einrichtung zum Bestimmen des Einsetzens des Strömungsabrißzustands in dem Gasturbinentriebwerk und eine Einrichtung zum Beeinflussen einer zeitlich veränderlichen Komponente eines ersten variablen Parameters des Gasturbinentriebwerks im wesentlichen in Phase mit einer zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes, wodurch ein Pumpzustand in dem Gasturbinentriebwerk gefördert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung haben die Amplituden der zeitlich veränderlichen Komponenten des ersten variablen Parameters und des Brennraumdruckes eine vorbestimmte Beziehung zueinander, die so gewählt wird, daß die bauliche Beanspruchung, die in dem Gasturbinentriebwerk aufgrund der Beeinflussung des ersten variablen Parameters ausgeübt wird, im wesentlichen minimiert wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine vereinfachte, teilweise weggebro

chene perspektivische Ansicht einer Form eines Gasturbinentriebwerks zusammen mit einem Blockschaltbild einer Anordnung zur Implementierung der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Gas

turbinentriebwerks ,

die Fig. 3-5 Diagramme verschiedener Parameter eines

Gasturbinentriebwerks, bei dem die Erfindung nicht benutzt wird und das infolgedessen nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses in einen nichtpumpenden Strömungsabrißbetrieb übergeht,

die Fig. 6-8 Diagramme von verschiedenen Parametern

eines Gasturbinentriebwerks, das in einen Strömungsabrißbetrieb übergeht, in welchem ein Pumpzustand gemäß der Erfindung gefördert wird,

Fig. 9 eine vereinfachte und teilweise weggebro

chene perspektivische Darstellung einer Form eines Gasturbinentriebwerks zusammen mit einem Blockschaltbild einer weiteren Anordnung zur Implementierung der Erfindung,

die Fig. 10-11 Einzelansichten einer verstellbaren Turbi-

nenleitschaufelbaugruppe des Gasturbinentriebwerks von Fig. 9,

die Fig. 12-14 Diagramme von verschiedenen Parametern

eines Gasturbinentriebwerks, bei dem die Erfindung nicht benutzt wird und das infolgedessen nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses in einen nichtpumpenden Strömungsabrißbetrieb übergeht,

-is-

die Fig. 15-17 Diagramme von verschiedenen Parametern

eines Gasturbinentriebwerks, das in einen Strömungsabrißbetrieb eintritt, in welchem ein Pumpzustand gemäß der Erfindung gefördert wird,

Fig. 18 ein Blockschaltbild, das einen anderen Ver

stärker als den in Fig. 9 gezeigten zur Implementierung einer verfeinerten Version der Erfindung zeigt,

Fig. 19 ein Blockschaltbild, das eine bevorzugte

Implementierung von verschiedenen Einrichtungen in Fig. 1 und 9 zeigt, und

Fig. 20 ein Blockschaltbild, das eine Reihe von

Registern zeigt, die ein Register in Fig. 19 ersetzen und dadurch verschiedene weitere Einrichtungen in Fig. 1 und 9 implementieren können.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Ansicht einer Form eines Gasturbinentriebwerks 20 zusammen mit einem Blockschaltbild einer Anordnung zur Implementierung der Erfindung. Das Gasturbinentriebwerk 20 hat einen Einlaßteil 21, der Umgebungsluft ansaugt. Ein Axialverdichter 22 verdichtet die durch den Einlaßteil 21 angesaugte Luft und leitet sie zu einen Brennraum 24. Der Brennraum 24 umfaßt eine Brennkammer 25, in der Brennstoff verbrannt wird, was durch Flammen 26 und 27 angedeutet ist. Der Brennstoff für die Verbrennung wird Brennstoffdüsen 30 über eine Brennstoffzuführleitung 28 und Verbindungsleitungen 31 zugeführt.

Der brennende Brennstoff 26 und 27 dient zum Erhöhen der Temperatur des Gases innerhalb des Brennraums, das daraufhin

durch eine Turbinenleitschaufelbaugruppe 32 hindurchgeleitet wird. Die Turbinenleitschaufelbaugruppe 32 besteht aus einem Leitschaufelkranz, der relativ zu der Längsachse des Gasturbinentriebwerks 20 feststeht. Turbinenlaufschaufelbaugruppen 34 und 35 sind mit einer Turbinenwelle 37 verbunden, die ihrerseits mit dem zentralen rotierenden Teil des Verdichters 22 verbunden ist und dieses in Drehung versetzt.

Das Blockschaltbild von Fig. 1 veranschaulicht eine Anordnung zur Implementierung der Erfindung. Eine Brennstoffzuführeinrichtung 38 liefert Brennstoff zu den Brennstoffdüsen 30 über die Brennstoffzufuhrleitungen 28 und 31. Die Brennstof f zuführeinrichtung 38 enthält beispielsweise eine Brennstoffpumpe, die durch ein elektrisches Signal steuerbar ist und die als solche eine herkömmliche Vorrichtung sein kann. Bei Nichtvorhandensein eines Strömungsabrißzustands des Gasturbinentriebwerks 20 wird die Brennstoffzuführeinrichtung 38 auf herkömmliche Weise gesteuert, um den Brennstoffdüsen 30 Brennstoff zuzuführen. Nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses in dem Triebwerk 20 wird jedoch die Brennstoffzufuhreinrichtung 38 durch ein elektrisches Modulationssignal gesteuert, das durch eine Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 geliefert wird und die herkömmliche Steuerung der Brennstoffzufuhr zu den Düsen 30 übersteuert. Ein Brennstof fzuf uhrfühler 41 überwacht den Brennstoffdurchsatz oder die Brennstoffzufuhrleistung (im folgenden einfach als "Brennstoffzufuhr" bezeichnet), mit der die Brennstoffdüsen 30 gespeist werden.

Der Druck innerhalb des Brennraums 24 wird durch einen Druckfühler 42 überwacht, der in dem Triebwerk 20 zweckmäßig unmittelbar stromabwärts des Verdichters 22 angeordnet ist. Der Druckfühler 20 sollte einen Frequenzgang bis zu ungefähr 10 kHz haben, zumindest für herkömmliche Flugzeugtriebwerke, wie sie hier beschrieben werden, und sollte die darin auftretenden Temperaturen aushalten. Der Druckfühler 42 kann

zweckmäßig durch einen Druckfühler der Reihe Kulite XTE-1-190 implementiert werden, der von der Kulite Semiconductor Products, Inc., Ridgefield, New Jersey, hergestellt wird. Zum Abfühlen des Einsetzens eines Strömungsabrisses ist ein Strömungsabrißfühler 43 vorgesehen, der ein elektrisches Ausgangssignal nach einem plötzlichen Abfall des Brennraumdruckes, der durch den Druckfühler 42 abgefühlt wird, erzeugt. Strömungsabrißfühler gehören zum Stand der Technik und ermitteln das Einsetzen eines Strömungsabrisses durch Erkennen eines abrupten Abfalls des Brennraumdruckes oder, stattdessen,einer Zunahme der Turbinengastemperatur. Eine Erläuterung der vorstehend erwähnten Möglichkeiten zum Ermitteln des Einsetzens eines Strömungsabrisses findet sich in S. Drabek, "Stall Control", Symposium on Compressor Stall, Surge and System Response, dargeboten auf der Joint Conference of the ASME Gas Turbine Power and Hydraulic Divisions, abgehalten in Houston, Texas, 6.-9. März 1960, S. 23-26, worauf verwiesen wird. Für die Zwecke der Erfindung ist es unkritisch, wie das Einsetzen eines Strömungsabrisses ermittelt wird, solange es ermittelt wird. Für die besonderen Gasturbinentriebwerke, die im folgenden erläutert sind, ist ein mögliches geeignetes Kriterium zum Ermitteln des Einsetzens eines Strömungsabrisses ein abrupter Abfall des Brennraumdruckes, nämlich ein Abfall von 10% von dessen Wert in 5 ms.

Ein elektrisches Signal, das eine zeitlich veränderliche Komponente des Brennraumdruckes darstellt, wird durch zwei Summiereinrichtungen 50 erzeugt. Dieses zeitlich veränderliche Signal wird aus dem Ausgangssignal des Druckfühlers 42 und aus dem Ausgangssignal einer Einrichtung 47 gewonnen. Das elektrische Signal aus der Einrichtung 47 enthält eine zeitlich veränderliche Komponente und eine zeitlich konstante Komponente. Der hier verwendete Ausdruck "zeitlich veränderliche" Komponente oder "zeitlich veränderliches" Signal be-

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inhaltet die vollständigen zeitlich veränderlichen Schwankungen des betreffenden Signals oder Wertes. Eine "zeitlichveränderliche" Komponente oder ein "zeitlich veränderliches' Signal kann darüber hinaus eine zeitlich konstante Komponente des betreffenden Signals oder Wertes enthalten. Während des Strömungsabrisses speichert die Einrichtung 47 und gibt ständig an den negativen Eingang der Summiereinrichtung 50 ein zeitlich konstantes Signal ab, das den Wert des Brennraumdruckes beim Einsetzen eines Strömungsabrisses darstellt. Die Einrichtung 47 erzeugt ihr Ausgangssignal auf ein Ausgangssignal aus dem Strömungsabrißfühler 43 hin. Die Summiereinrichtung 50 dient zum Entfernen einer zeitlich konstanten Komponente aus dem durch den Druckfühler 42 erzeugten Signal, von welchem das durch die Einrichtung 47 erzeugte zeitlich konstante Signal subtrahiert wird. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 50 stellt somit ein Signal dar, das eine zeitlich veränderliche Komponente des Brennraumdruckes darstellt.

Ein elektrisches Signal, das schließlich beim Beeinflussen oder Modulieren der Brennstoffzufuhr benutzt wird, wenn die herkömmliche Steuerung der Brennstoffzuführeinrichtung 38 nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses übersteuert wird, wird aus dem zeitlich konstanten Ausgangssignal einer Einrichtung 53 gewonnen, das zu dem zeitlich veränderlichen Ausgangssignal eines Regelverstärkers (d.h. eines Verstärkers mit veränderbarer Verstärkung) 52 durch eine Summiereinrichtung 54 addiert wird. Die Einrichtung 53 überwacht das Ausgangssignal des Brennstoffzufuhrfühlers 41 und gibt diesem Ausgangssignal eine Verzögerung, die langer ist als das Zeitintervall zwischen dem Auftreten einer Strömungsabrißursache und dem Einsetzen eines Strömungsabrisses. Wenn ein Strömungsabriß gemäß dem oben angegebenen Kriterium ermittelt wird, ist eine geeignete Verzögerung größer als etwa 25 ms. Bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses, das durch die Einrichtung

53 über das Ausgangssignal des Strömungsabrißfühlers 43 abgefühlt wird, speichert die Einrichtung 53 den verzögerten oder vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert der Brennstoffzufuhr und erzeugt ein zeitlich konstantes Ausgangssignal, das diesen Wert darstellt.

Der Regelverstärker 52 verstärkt das zeitlich veränderliche Signal aus der Summiereinrichtung 50 mit einem Verstärkungsfaktor, der durch das Ausgangssignal eines Verstärkers 55 bestimmt wird, welcher mit einem Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 52 verbunden ist. Das Ausgangssignal des \ferstärkers 55 ist zu dem Ausgangssignal der Einrichtung 53, das den Brennstoffzufuhrwert vor dem Strömungsabriß darstellt, proportional und dient als Verstärkungssteuersignal für den Regelverstärker 52. Das zeitlich veränderliche Signal, das durch den Verstärker 52 erzeugt wird, steht daher in einer vorbestimmten Proportionalitätsbeziehung zu dem zeitlich veränderlichen Ausgangssignal der Summiereinrichtung 50, das den Brennraumdruck darstellt, und zu dem Brennstoff zufuhrwert vor dem Strömungsabriß. Der Verstärkungsfaktor G des Verstärkers 55 legt den Grad der Proportionalität zwischen dem Ausgangssignal des Verstärkers 52 (und schließlich der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente der modulierten Brennstoffzufuhr) und dem Brennstoffzufuhrwert vor dem Strömungsabriß fest. Eine Prozedur zum Auswählen eines geeigneten Wertes für den Verstärkungsfaktor G ist ausführlich weiter unten erläutert. Die Verstärkungskennlinie des Regelverstärkers 52 wird geeignet gewählt, nachdem der Wert des Verstärkungsfaktors G des Verstärkers 55 bekannt ist, damit der Verstärker 52 ein Signal liefert, das die Brennstoffzufuhr statt des durch das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 50 dargestellten Brennraumdruckes darstellt.

Das Ausgangssignal einer Summiereinrichtung 54, das schließlich beim Modulieren der Brennstoffzufuhr nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses benutzt wird, kann durch eine Phasenkompensationseinrichtung 58 und zusätzlich durch die Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 weiter verarbeitet werden. Die Phasenkompensationseinrichtung 58 enthält einen Phasenschieberkreis, der ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Phase hat, die effektiv einen zeitlichen Vorsprung gegenüber seinem Eingangssignal aufweist. Der Begriff "eine Phase, die effektiv einen zeitlichen Vorsprung hat", umfaßt sowohl eine Phasenvoreilung als auch einen Phasennacheilung, die etwas kleiner ist als eine vollständige Periode der Grundfrequenz von dessen Eingangssignal. Der effektive zeitliche Vorsprung wird vorzugsweise gleich der Verzögerung zwischen der Brennstoffzufuhr und der einsetzenden Wärmefreisetzung in dem Brennraum 24 gewählt (im folgenden einfach als "Wärmefreisetzung" bezeichnet). Die Phasenkompensationseinrichtung 58 sollte benutzt werden, wenn diese Verzögerung relativ zu einer Periode der Grundfrequenz des Ausgangssignals der Summiereinrichtung 54 beträchtlich ist. Mit "beträchtlicher Verzögerung" sind mehr als etwa 20% einer Grundfrequenzperiode des Ausgangssignals der Summiereinrichtung 54 gemeint. Wenn diese Verzögerung nicht beträchtlich ist, ist die Verwendung der Phasenkompensationseinrichtung 58 fakultativ. Wenn jedoch diese Verzögerung nicht vernachlässigbar ist (beispielsweise, wenn sie mehr als etwa 5% einer Grundfrequenzperiode des Ausgangssignals der Summiereinrichtung 54 beträgt), gestattet die Verwendung der Phasenkompensationseinrichtung 58 die erwünschte Minimierung des Verstärkungsfaktors G des Verstärkers 55 (die Bedeutung dessen ist weiter unten erläutert).

Die BrennstoffZufuhrbegrenzungseinrichtung 59 dient zum Begrenzen der Brennstoffzufuhr auf einen Durchsatz, der vorzugsweise gleich oder im wesentlichen gleich der maximalen

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Nennbrennstoffzufuhr des Gasturbinentriebwerks 20 ist. Der Zweck des Begrenzens der Brennstoffzufuhr auf einen solchen maximalen Nennwert ist es, das überhitzen des Triebwerks 20 zu verhindern. Die BrennstoffZufuhrbegrenzungseinrichtung kann zweckmäßig eine Amplitudenbegrenzungsschaltung sein. Stattdessen könnte die Einrichtung 59 in der Brennstoffzufuhreinrichtung 38 enthalten sein, wie es manchmal bereits der Fall ist.

Das elektrische Ausgangssignal, das durch die BrennstoffzufUhrbegrenzungseinrichtung 59 erzeugt wird, wird nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses in dem Triebwerk 20 benutzt, um einen der variablen Parameter des Triebwerks 20 zu modulieren, und zwar entweder die Brennstoffzufuhr oder die Wärmefreisetzung in dem Brennraum 24. Die zeitlich veränderliche Komponente der Brennstoffzufuhr wird im wesentlichen in Phase mit der zeitlich x^Teränder liehen Komponente des Ausgangssignals der Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 moduliert. Gemäß der hier gebrauchten Bedeutung ist ein erstes zeitlich veränderliches Signal mit einem zweiten zeitlich veränderlichen Signal "im wesentlichen in Phase", wenn ein Grundfrequenzanteil des ersten zeitlich veränderlichen Signals innerhalb von plus oder minus 90° des genauen In-Phase-liegens mit einem Grundfrequenzanteil des zweiten zeitlich veränderlichen Signals ist. Wenn die Phasenkompensationseinrichtung 58 nicht benutzt wird, kann gesagt werden, daß die zeitlich veränderliche Komponente der Brennstoffzufuhr im wesentlichen in Phase mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes moduliert wird, da das Ausgangssignal der Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 den Brennraumdruck darstellt (mit Ausnahme des Ausmaßes, in welchem seine Größe durch die Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 begrenzt wird). Wenn die Phasenkompensationseinrichtung 58 benutzt wird, um die Verzögerung zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wärmefreisetzung zu kompensieren, oder wenn die Verzögerung zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wärmefreisetzung nicht beträchtlich ist

(wie oben definiert), kann gesagt werden, daß die zeitlich veränderliche Komponente der Wärmefreisetzung im wesentlichen in Phase mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes moduliert wird, da das Ausgangssignal der Brennstoffzufuhrbegrenzungseinrichtung 59 den Brennraumdruck darstellt (mit Ausnahme des Ausmaßes, in welchem seine Größe durch die BrennstoffZufuhrbegrenzungseinrichtung 59 begrenzt wird, und des Ausmaßes, in welchem seine Phase durch die Phasenkompensationseinrichtung 58 verändert wird).

Der Wert des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G des Verstärkers 55 wird mit einem hohen Grad an Genauigkeit aus der folgenden Analyse des Betriebes des Gasturbinentriebwerks 20 geeignet bestimmt. Fig. 2 zeigt eine schmeatische Darstellung eines vereinfachten oder idealisierten Modells eines Gasturbinentriebwerkssystems, das "räumlich konzentrierte" Volumina für den Verdichter, den Brennraum und die Turbinenstufen hat. In dem in Fig. 2 dargestellten Modell mit räumlich konzentriertem Volumen ist der Verdichter eingebettet in einen Kanal der Länge L und der Querschnittsfläche A dargestellt, an den sich ein Brennraum mit dem Volumen V anschließt. An den Brennraum schließt sich eine Turbine an, die eine Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnittsfläche A. einer Turbinenleitschaufelbaugruppe hat. Die vorstehende und die weitere Nomenklatur, die in Fig. 2 benutzt wird, sowie die im folgenden benutzte Nomenklatur sind folgendermaßen definiert:

- Vs -

Nomenklatur

A = Querschnittsfläche des Verdichters

A_t = Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnittsfläche

der Turbinenleitschaufelbaugruppe B = ein dimensionsloser Wert, definiert als

^Ac^Lc
C(t) = Augenblicksdruckanstieg, der durch den Verdichter

erzeugt wird
C__(W ) = stationärer Druckanstieg, der durch den Verdichter sowohl im Strömungsabriß- als auch im Nicht-

strömungsabrißbetrieb erzeugt wird C = spezifische Wärme von Gas, das bei konstantem

Druck durch das Triebwerk strömt F = ein dimensionsloser Wert, definiert als

^Ac^Lc
H(t) = Augenblickswärmefreisetzung in dem Brennraum

durch das Verbrennen von Brennstoff K = eine dimensionslose Konstante zum Berücksichtigen des Druckabfalls aufgrund der Reibung, die durch

die Brennerbüchse des Brennraums verursacht wird L = Länge des Verdichterkanals L, = Länge des Turbinenkanals
M, = Verdichterradspitzenmachzahl P = Druck der umgebenden Atmosphäre

P (t) = Augenblicksdruck in dem Brennraum P (o) = Druck in dem Brennraum vor dem Auftreten einer

Strömungsabrißursache
Q = kritisches Druckverhältnis R = Gaskonstante

T = Umgebungstemperatur
a

T = Temperatur am Verdichterauslaß T (o) = Temperatur am Verdichterauslaß vor dem Auftreten

einer Strömungsabrißursache T. (t) = Augenblicksturbineneinlaßtemperatur

-XA-

2(4

V = Brennraumvolumen

W (t) = Augenblicksgewichtsdurchsatz des Verdichters W.(t) = Augenblicksgewichtsdurchsatz der Turbine

γ = spezifisches Wärmeverhältnis von durch das Triebwerk strömendem Gas

ρ = Gasdichte am Verdichterauslaß

p.. = Gasdichte im Halsgebiet■der Turbinenleitschaufelbaugruppe

τ = eine Zeitkonstante; für den Betrieb ohne Strömungsabriß gilt τ=0, und für einen Betrieb mit Strömungsabriß ist τ eine experimentell ermittelte Konstante

Indizes

a = Umgebung

c = Verdichter

ss = stationärer Wert, wenn das Triebwerk nicht im

Strömungsabrißbetrieb ist

t = Turbine

th = Eintrittsöffnung oder Hals

Der augenblickliche dynamische Zustand des in Fig. 2 gezeigten Gasturbinentriebwerkssystems kann durch die folgenden fünf "abhängigen" Größen gekennzeichnet werden: W (t), C(t), P (t) , T. (t) und W. (t). Die Werte der vorgenannten fünf Größen werden ermittelt, indem gleichzeitig fünf Differentialgleichungen gelöst werden, die die verschiedenen Beziehungen unter den fünf Größen ausdrücken. Fünf geeignete Differentialgleichungen sind im folgenden angegeben. Die Ausdrücke der fünf Differentialgleichungen werden vereinfacht, indem die folgenden expliziten Deffinitionsbeziehungen benutzt werden:

- ^Tc^(o)) ,Jj₂,

T "IpJ V ρ

a a a

P_c = (Pp/(R T_c}}

Die erste Gleichung ist eine Impulsgleichung für den Verdich terkanal und kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

L dV? _v W 2

Die zweite Gleichung ist eine halbempirische Nacheilungsglei· chung, die den Druckanstieg betrifft, der durch den Verdichter erzeugt wird, und folgendermaßen ausgedrückt wird:

τ §§ + C = C (WJ

dt Sa C

Die dritte Gleichung ist eine Energiebilanzgleichung für den Brennraum und wird folgendermaßen ausgedrückt:

V d?
²

T 3X = W C T - Y^T. C + H(t) -y-1 dt cpc ttp

Die vierte Gleichung berücksichtigt die Kontinuität oder Massenbilanz des Brennraums und außerdem die Energiebilanz des Brennraums und wird folgendermaßen ausgedrückt:

Vp ,1 1 _Ί ^dTt
C (γ-D ^l 2 2^ dt

P _{Tc Tt}

O T

, W T₁-I₊C,

C Y T

_ _w h _ 1 ₊ \)
+ ^H(t) rl_ ₊ JL]

^Cp c ^Tt

Die fünfte Gleichung ist eine Energiegleichung für den Turbinenkanal, wobei die Turbinenleitschaufelbaugruppe "gedrosselt" ist (d.h., die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die Eintrittsöffnung oder den Hals der Turbinenleitschaufelbaugruppe ist größer als die Schallgeschwindigkeit), und wird folgendermaßen ausgedrückt:

Q =	t 2 J	2	γ 1	"V "P P	γ + 1	1	*1	1
			DC Tt .	2 '		Q
pth	(Y-			1
		/Y)r	P U(
	χγ-1' *]
W
2 Pth

Beim Lösen der vorstehenden fünf Differentialgleichungen wird das Gasturbinentriebwerkssystem in Fig. 2 zuerst in einer stationären Betriebsart betrachtet. In dieser Betriebsart müssen die geometrischen Größen L , A , V , A,, und L, spe-

C C ρ "C u

zifiziert werden. Diese Größen können zeitabhängig gemacht werden, und von dieser Tatsache wird in Verbindung mit einer

weiteren Ausführungsform der Erfindung Gebrauch gemacht, die weiter unten erläutert ist. In der stationären Betriebsart müssen die Anfangswerte von W (t), C(t), P (t), T, (t) und W.(t), die einem Arbeitspunkt des Systems vor dem Auftreten einer Strömungsabrißursache entsprechen, spezifiziert werden. Darüber hinaus müssen in der stationären Betriebsart die folgenden Gasturbinentriebwerksparameter spezifiziert werden:

Bei 100% Drehzahl, Turbinenraddrehzahl (die W bestimmt)

Bei 100% Drehzahl, Verhältnis der stationären Verdichterauslaßtemperatur (T in"R) zur stationären Umgebungstemperatur (T in ⁰R)

el

Bei 100% Drehzahl, Verhältnis der stationären Turbineneinlaßtemperatur (T. in ⁰R) zur stationären Umgebungstemperatur (T in ⁰R)

Stationäre Verdichterkennlinien (Druckverhältnis über dem Gewichtsdurchsatz) sowohl im Betrieb mit Strömungsabriß als auch im Betrieb ohne Strömungsabriß (C

ss

<w_c))

Augenblickswärmefreisetzung in dem Brennraum (H(t)) Amplitude und Dauer der relevanten, schlimmsten Strömungsabrißursache; z.B. Verlust des Strömungsabrißspielraums aufgrund einer Einlaßverzerrung (d.h.(C (W )) im Wert geändert). (Der hier benutzte Ausdruck "relevant" meint den wahrscheinlichsten Typ der Strömungsabrißursache, und der Ausdruck "schlimmste Strömungsabrißursache" bedeutet den schlechtesten Fall der Strömungsabrißursache. Diese Parameter werden typischerweise durch den Benutzer festgelegt, und zwar in Abhängigkeit von dem vorgesehenen Gebrauch eines Gasturbinentriebwerks) .

Die Entsprechung zwischen den vorstehenden Parametern und den obigen fünf Gleichungen ist für den Fachmann klar. Die vorstehenden Parameter können jeweils zeitabhängig gemacht

werden, und gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Augenblickswärmefreisetzung in dem Brennraum, H(t), zeitabhängig gemacht.

Mit den vorstehenden geometrischen Größen und den spezifizierten Triebwerksparametern können die oben angegebenen fünf Differentialgleichungen durch Anwendung der bekannten Adams-Prediktor-Korrektor--Methode geeignet gelöst werden. Die Fig. 3-8 zeigen Diagramme, die ausgewählte Parameter des Gasturbinentriebwerkssystems in Fig. 2 veranschaulichen. Diese Diagramme basieren auf der gleichzeitigen Lösung der obigen fünf Differentialgleichungen für ein bestimmtes Gasturbinentriebwerk, das folgende Parameter hat:

Bei 100% Drehzahl, eine Turbinenraddrehzahl, die einer Radspitzenmachzahl (M. ) von 1 entspricht

Bei 100% Drehzahl, Verhältnis der stationären Verdichterauslaßtemperatur (T in°R) zur stationären Umgebungs-

temperatur (T in°R): 1,93
a

Bei 100% Drehzahl, Verhältnis der stationären Turbinen-

einlaßtemperatur (T. in ⁰R) zur stationären Umgebungstemperatur (T in⁰R): 6
a

Bei 100% Drehzahl, Verdichterabrißgesamtdruckverhältnis: 8,441

Stationäre Verdichterkennlinien (Druckverhältnis über dem Gewichtsdurchsatz) sowohl im Betrieb ohne Strömungsabriß als auch im Betrieb mit Strömungsabriß: gestrichelte Linien 60 bzw. 61 in Fig. 5

Amplitude und Dauer der relevanten, schlimmsten Strömungsabrißursache: Verringerung des Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnittes des Turbinenleitschaufelkranzes von 7% (was selbstverständlich voraussetzt, daß das betreffende Gasturbinentriebwerk einen veränderbaren Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnitt des Turbinenleitschaufelkranzes hat, wie ausführlicher weiter unten mit Bezug auf das Gasturbinentriebwerk in Fig. 9 erläutert).

Die geometrischen Größen L , A , V , A. und L. , so daß für die dimensionslosen Größen gilt:

J^H =0,36

Eine Betrachtung dieser Diagramme wird zeigen, wie ein geeigneter Wert für den vorbestimmten Verstärkungsfaktur G des Verstärkers 55 zu wählen ist.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Erfindung zeigen die Fig. 3-5 die Ergebnisse bei einem im Strömungsabriß befindlichen Gasturbinentriebwerkssystem, bei welchem die Erfindung nicht benutzt wird.

Fig. 3 zeigt die Größe Brennraumdruck (P (t)) minus Umgebungsdruck (P ) (im folgenden einfach als "Druck" bezeichnet) über der Zeit nach dem Auftreten einer Strömungsabrißursache zur Zeit 0. Das hat zur Folge, daß, unter Verwendung des oben angegebenen Kriteriums, ein Strömungsabriß bei etwa 10 ms einsetzt. Es ist zu erkennen, daß der Druck mehrere stark gedämpfte Schwingungen ausführt und dann nach etwa 60 ms im wesentlichen einen konstanten Wert annimmt. Dieses Verhalten des Druckes zeigt, daß das Triebwerk in einem rotierenden Strömungsabriß- und Nichtpumpzustand arbeitet. Dieser Typ von Strömungsabriß stellt häufig einen nicht beseitigbaren Strömungsabriß dar.

Fig. 4 zeigt die Größe Brennkammerwärmefreisetzung H(t) (im folgenden einfach als "Wärmefreisetzung" bezeichnet) über der Zeit nach dem Auftreten einer Strömungsabrißursache zur Zeit O. Nach dem Zeitpunkt O ist die Wärmefreisetzung auf 75% ihres Wertes vor dem Auftreten einer Strömungsabriß-

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Ursache abgefallen. Das ist ein herkömmlicher (oben nicht erläuterter) Korrekturvorgang, der dazu dient, einen Strömungsabrißzustand zu mildern. Das Gasturbinentriebwerkssystem tritt jedoch trotz dieses Korrekturvorganges in einen nicht beseitigbaren Strömungsabrißzustand ein.

Fig. 5 zeigt die Größe Brennraumdruck P_p(t) minus Umgebungsdruck P ("Druck") über dem Gewichtsdurchsatz W (t) des a c

Verdichters (im folgenden einfach als "Gewichtsdurchsatz" bezeichnet) und entspricht dem Triebwerksbetrieb gemäß den Fig. 3 und 4. Die mit ausgezogener Linie dargestellte Kurve in Fig. 5 stellt die Leistung des Verdichters dar. Die gestrichelte Linie 60 stellt für einen Betrieb ohne Strömungsabriß die stationäre Verdichterkennlinie C (W ) dar, und die gestrichelte Linie 61 stellt für einen Betrieb mit Strömungsabriß die stationäre Verdichterkennlinie c (W ) dar.

SS C

Die Leistungskurve des Verdichters stimmt am Anfang mit der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 60 überein, eine Strömungsabrißursache bewirkt aber, daß sie im Gegenuhrzeigersinn kreist, bis sie sich auf die für den Betrieb mit Strömungsabriß geltende stationäre Verdichterkennlinie 61 einstellt. Dieser Typ von Leistungskurve für den Verdichter ist eine weitere Möglichkeit der Veranschaulichung des Triebwerksbetriebes in einem nichtpumpenden oder nichtbeseitigbaren Strömungsabriß.

Die Diagramme in den Fig. 6-8 zeigen den Betrieb einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die mit Hilfe der durch das Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellten Anordnung implementiert wird. In Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Brennraumdruck P (t) minus dem Umgebungsdruck P (im folgenden ein-P β

fach als "Druck" bezeichnet) am Anfang in dem Zeitintervall zwischen O und 5 ms auf der Zeitskala im Wert fällt. Das Einsetzen eines Strömungsabrisses erfolgt in diesem Zeitintervall, wenn das oben angegebene Kriterium für den Strömungs-

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abriß benutzt wird. Gemäß der Erfindung wird die zeitlich veränderliche Komponente der Brennraumwärmefrexsetzung H(t) ("Wärmefreisetzung") in Fig. 7 im wesentlichen in Phase mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Druckes in Fig. 6 oder äquivalent mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes moduliert, weil der Umgebungsdruck P

typischerweise konstant ist. Bei dem besonderen Gasturbinentriebwerk, das durch die oben angegebenen Parameter gekennzeichnet ist, wird die Wärmefreisetzung so moduliert, daß sie sich zwischen 82 und 107% ihres Wertes vor dem Auftreten der Strömungsabrißursache, die den Triebwerksströmungsabriß ausgelöst hat, verändert. Die Wärmefreisetzung umfaßt eine zeitlich veränderliche Komponente und eine zeitlich konstante Komponente. Die zeitlich konstante Komponente wird zweckmäßig so gewählt, daß sie 100% des Wertes der Wärmefreisetzung vor dem Auftreten der Strömungsabrißursache beträgt. Die zeitlich konstante Komponente könnte stattdessen jedoch andere Werte haben, die vorzugsweise innerhalb von etwa 25% des Wertes vor dem Auftreten der Strömungsabrißursache liegen. Diese bevorzugte Begrenzung des Wertes der zeitlich konstanten Komponente der Wärmefreisetzung wird gewählt, um zu verhindern, daß eine drastische Änderung der Wärmefreisetzung als Strömungsabrißursache wirkt.

In Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Druck weiterhin schwingt, statt sehr schnell abzunehmen, wie es in Fig. 3 der Fall war. Fig. 8 zeigt den Brennraumdruck P (t) minus dem Umgebungsdruck P ("Druck") über dem Gewichtsdurchsatz W (t) des Ver-

el O

dichters ("Gewichtsdurchsatz"). Die in Fig. 8 mit ausgezogener Linie dargestellte Kurve, die die Verdichterleistung veranschaulicht, beginnt auf der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 6 0 und dreht sich dann im Gegenuhrzeigersinn für mehrere vollständige Umdrehungen oder Perioden. Während jeder derartigen Periode fällt die mit ausgezogener Linie dargestellte Kurve für eine Zeitspanne in einem Gebiet 62 mit der für den Be-

trieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 60 zusammen. Mit anderen Worten, das Gasturbinentriebwerkssystem von Fig. 2 durchläuft weitere Perioden, wobei ein Teil jeder Periode dem normalen Betrieb des Gasturbinentriebwerkssystems darstellt. Das wird als Pumpzustand oder als eine Abwechslung zwischen Strömungsabriß- und normalem Betrieb bezeichnet. Es ist äußerst erwünscht, daß ein Pumpzustand während des Triebwerksströmungsabrisses vorliegt, weil das Gasturbinentriebwerk leicht den normalen Betrieb wieder aufnehmen kann, indem einfach die Strömungsabrißursache beseitigt wird. Für die Zwecke der Erfindung ist es nicht notwendig, daß die Verdichterleistungskurve in Fig. 8 (d.h. die mit ausgezogener Linie dargestellte Kurve) in jeder Periode mit der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 60 zusammenfällt, um so einen Pumpzustand zu bilden. Notwendig ist, daß die Verdichterleistungskurve schließlich während Perioden mit der Kennlinie 60 zusammenfällt, wodurch schließlich ein Pumpzustand erzielt wird. Selbstverständlich ist es erwünscht, daß ein Pumpzustand so schnell wie möglich erreicht wird, um das Erfordernis eines unzulässig großen Ausmaßes der Modulation der Wärmefreisetzung zu vermeiden, damit das Triebwerk möglichst keiner übermäßigen baulichen Beanspruchung ausgesetzt wird.

Damit ein geeigneter vorbestimmter Verstärkungsfaktor G für den Verstärker 55 in Fig. 1 gefunden wird, sollte eine erste Funktion der Zeit für H(t), die einem ersten Wert des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G entspricht, bei dem gleichzeitigen Lösen der oben angegebenen fünf Differentialgleichungen benutzt werden. Zweite und weitere Funktionen der Zeit für H(t) sollten dann nach Bedarf beim Vorbestimmen eines geeigneten Wertes des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G benutzt werden, um das spätere Auftreten eines Pumpzustandes zu gewährleisten, wie oben erläutert.

Es ist erwünscht, den vorbestimmten Verstärkungsfaktor G zu minimie-

ren, um die auf das Gasturbinentriebwerk ausgeübte bauliche Beanspruchung im wesentlichen zu minimieren. Demgemäß sollten verschiedene Werte von H(t) bei dem Lösen der obigen Gleichungen benutzt werden, um den niedrigsten Wert des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G zu erreichen, der Gewähr für einen späteren Pumpzustairl bietet.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Form eines Gasturbinentriebwerks 70 zusammen mit einem Blockschaltbild einer weiteren Anordnung zur Implementierung der Erfindung. Das Gasturbinentriebwerk 70 gleicht im wesentlichen dem oben beschriebenen Gasturbinentriebwerk 20 und hat eine Turbinenleitschaufelbaugruppe 71, bei der der Eintrittsöffnungsoder Halsquerschnitt des Turbinenleitschaufelkranzes veränderbar ist (im folgenden einfach als "Halsquerschnitt" bezeichnet, als Abkürzung für turbine nozzle throat area oder T.N.T.A.). Turbinenleitschaufelbaugruppen, die verstellbare Halsquerschnitte haben, sind bekannt. In einer möglichen Implementierung ist die Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 mit einer Vorrichtung zum Drehen jeder einzelnen Leitschaufel versehen. Eine geeignete Vorrichtung zum Drehen der Leitschaufeln ist in Fig. 10 vereinfacht dargestellt.

Gemäß Fig. 10 ist jede einzelne Leitschaufel 72 der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 in der Lage, sich um ihre bei Betrachtung von Fig. 10 vertikale Achse zu bewegen. Diese Drehung wird durch einen drehbaren Ring 74 gesteuert, der auf einer Rolle 75 läuft. Der Ring 74 bewegt Mitnehmer 77 und 78, die dann die einzelnen Leitschaufeln jeweils über eine Welle 80 in Drehung versetzen. Die Position des drehbaren Ringes 74 relativ zu den einzelnen Leitschaufeln 72 wird durch eine Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 gesteuert, die in dem Blockschaltbild in Fig. 9 gezeigt ist.

Ein besseres Verständnis der Verstellbarkeit des Halsquerschnittes der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 ergibt sich

3 2 2 A 1

aus einer Betrachtung des "Stufen"-Schemas in Fig. 11. Die Turbinenleitschaufeln links in Fig. 11 stellen die Turbinen leitschaufelbaugruppe 71 dar, und die Turbinenlaufschaufeln rechts in Fig. 11 stellen eine umlaufende Turbinenlaufschaufelbaugruppe 82 dar, die neben der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 und stromabwärts derselben angeordnet ist. Wenn die Leitschaufeln der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 in der in dem Schema mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung sind, ist eine Turbineneintrittsöffnung oder ein Turbinenhals vorhanden, der eine Breite hat, die durch einen Pfeil 84 angegeben ist. Wenn die Leitschaufeln der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 die in Fig. 11 mit gestrichelten , Linien dargestellte Stellung einnehmen, ist eine Turbineneintrittsöffnung oder ein Turbinenhals vorhanden, wie er durch einen Pfeil 85 dargestellt ist. Es ist zu erkennen, daß der Pfeil 85 kürzer ist als der Pfeil 84. Da der Halsquerschnitt direkt von dem Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln der Turbinenleitschaufelbaugruppe 71 abhängig ist, ist zu erkennen, daß der Halsquerschnitt ein variabler Parameter des Gasturbinentriebwerks 70 ist. Es ist bekannt, daß im Strömungsabrißfreien Betrieb des Verdichters eine Verkleinerung des Halsquerschnittes den Gewichtsdurchsatz des Verdichters verkleinert, wodurch das Druckverhältnis, das dieser erzeugt, und die Gesamtleistungsabgabe des Gasturbinentriebwerks 70 vergrößert werden.

Die Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 wird zweckmäßig auf herkömmliche Weise für einen Betrieb bei NichtVorhandensein eines Strömungsabrisses implementiert. Wenn ein Strömungsabriß vorhanden ist, dient die Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 zum Modulieren des Halsquerschnittes im wesentlichen in Phase mit einem elektrischen Modulationssignal, das durch eine Summiereinrichtung 101 erzeugt wird. Die Halsquerschnitt steuereinrichtung 81 liefert außerdem ein elektrisches Ausgangssignal, das die Einstellung des Halsquerschnittes an-

gibt. Ein Strömungsabrißfühler 90 ermittelt das Einsetzen eines Strömungsabrisses und erzeugt daraufhin ein elektrisches Ausgangssignal. Wenn das Gasturbinentriebwerk 70 den oben angegebenen besonderen Gasturbinenparametern entspricht, ist das Kriterium zum Bestimmen des Einsetzens eines Strömungsabrisses zweckmäßig gleich dem oben für den Strömungsabrißfühler 43 in Fig. 1 angegebenen. Eine Einrichtung 91 überwacht die Einstellung des Halsquerschnittes auf das Ausgangssignal der Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 hin, verzögert dieses Signal für eine Zeitspanne von mehr als etwa 25 ms und gibt das sich ergebende verzögerte Signal nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses ab, der durch die Einrichtung 91 auf das Ausgangssignal des Strömungsabrißfühlers 90 hin abgefühlt wird. Dieses verzögerte Ausgangssignal der Einrichtung 91 stellt einen vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert des Halsquerschnittes vor dem Auftreten einer Strömungsabrißursache dar. Bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses, was durch ein Ausgangssignal aus dem Strömungsabrißfühler 90 angezeigt wird, speichert eine Einrichtung 92 und liefert ständig an einen negativen Eingang einer Summiereinrichtung 94 ein Signal, das den Halsquerschnitt bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses darstellt. Die Summiereinrichtung 94 subtrahiert das Ausgangssignal der Einrichtung 92, das den Wert des Halsquerschnittes bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses darstellt, von dem Ausgangssignal der Einrichtung 91, das den vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert des Halsquerschnittes darstellt, und liefert ein zeitlich konstantes Ausgangssignal, das bei der Bestimmung des Halsquerschnittes nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses benutzt wird. Der Grund für dieses Subtrahieren des Halsquerschnittes beim Einsetzen eines Strömungsabrisses von dem stationären Wert des Halsquerschnittes ist, einenbekannten Korrekturvorgang vorzusehen, um einen Strömungsabrißzustand in einem Triebwerk zu mildern, wenn die relevante Strömungsabrißursache eine abrupte Änderung in dem

Halsquerschnitt darstellt. Ein solcher bekannter Korrekturvorgang beinhaltet, mit anderen Worten, das Vergrößern des Halsquerschnittes nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses von dem stationären Wert desselben aus, wenn die Strömungsabrißursache den Halsquerschnitt verkleinert hat, und umgekehrt. Das Ausmaß der durch den Korrekturvorgang erfolgenden Vergrößerung oder Verkleinerung des Halsquerschnittes ist typischerweise gleich dem Ausmaß der Verkleinerung oder Vergrößerung des Halsquerschnittes, die die Strömungsabrißursache darstellte.

Ein Druckfühler 95 mißt den Druck des Brennraums des Gasturbinentriebwerks 70. Die Einzelheiten des Druckfühlers 95 stimmen zweckmäßig mit den oben für den Druckfühler 42 in Fig. 1 beschriebenen überein. Der Druckfühler 95 erzeugt ein Ausgangssignal, das den Brennraumdruck darstellt. Auf dieses Ausgangssignal hin speichert eine Einrichtung 97 während des Strömungsabrisses ein Signal, das den Wert des Brennraumdruckes beim Einsetzen des Strömungsabrisses darstellt, und gibt dieses zeitlich konstante Signal an den negativen Eingang einer Summiereinrichtung 98 ab.

Die Summiereinrichtung 98 subtrahiert das zeitlich konstante Signal, das durch die Einrichtung 97 geliefert wird, von dem Signal, das durch den Druckfühler 95 geliefert wird, und gibt ein zeitlich veränderliches Ausgangssignal an einen Verstärker 100 ab. Dieses zeitlich veränderliche Signal stellt die zeitlich veränderliche Komponente des Brennraumdruckes dar. Dieses zeitlich veränderliche Signal wird durch den Verstärker 100 verstärkt, der einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor G hat und ein verstärktes Signal an den negativen Eingang einer Summiereinrichtung 101 abgibt.

Die Summiereinrichtung 101 subtrahiert das verstärkte Signal aus dem Verstärker 100, das die zeitlich veränderliche Korn-

ponente des Brennraumdruckes darstellt, von dem Ausgangssignal der Summiereinrichtung 94, das eine zeitlich konstante Komponente des Halsquerschnittes darstellt. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 101 bildet ein Modulationssignal, das von der Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 benutzt wird, um den Halsquerschnitt nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses zu modulieren. Es läßt sich somit sagen, daß die zeitlich veränderliche Komponente des variablen Parameters, der eine Verkleinerung des Halsquerschnittes beinhaltet, im wesentlichen in Phase mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes moduliert wird. Darüber hinaus läßt sich sagen, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente der Verkleinerung des Halsquerschnittes eine vorbestimmte Proportionalitätsbeziehung zu der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes hat.

Die Fig. 12-17 zeigen Diagramme von ausgewählten Parametern des Gasturbinentriebwerkssystems in Fig. 2. Diese Diagramme basieren auf der gleichzeitigen Lösung der obigen fünf Differentialgleichungen für ein besonderes Gasturbinentriebwerk, das dieselben Parameter hat, wie sie oben für dJeFig. 3-8 angegeben worden sind. Eine Betrachtung der Diagramme in den Fig. 12-17 wird zeigen, wie ein geeigneter Wert für den vorbestimmten Verstärkungsfaktor G des Verstärkers 100 in Fig. 9 auszuwählen ist.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Erfindung zeigen die Fig. 12-14 verschiedene Parameter eines Gasturbinentriebwerks, das aufgrund einer abrupten Verkleinerung des Halsquerschnitts des Triebwerks zur Zeit O in einen Strömungsabrißzustand geht und bei dem nur der bekannte Korrekturvorgang des Vergrößerns des Halsquerschnittes ausgeführt wird.

In Fig. 12 ist zu erkennen, daß der Brennraumdruck P (t) minus dem Umgebungsdruck P ("Brennraumdruck") in den ersten

Millisekunden nach dem Zeitpunkt O schnell abfällt.

Das Einsetzen eines Strömungsabrisses gemäß dem oben angegebenen Kriterium erfolgt bei ungefähr 4 ms. Fig. 13 veranschaulicht die Strömungsabrißursache, die den Triebwerksströmungsabriß bewirkt hat: d.h., der Halsquerschnitt wurde um 7% verkleinert, vermutlich bei dem Versuch, das Triebwerk schnell zu beschleunigen. Bei ungefähr 22 ms erfolgt der bekannte Korrekturvorgang des Vergrößerns des Halsquerschnittes in demselben Ausmaß wie die Strömungsabrißursache. In Fig. 12 ist jedoch zu erkennen, daß der Druck weiterhin eine schnell abnehmende Schwingung ausführt. Das ist für einen nichtpumpenden Strömungsabriß charakteristisch.

Das Vorhandensein eines nichtpumpenden Triebwerksströmungsabrisses ist in Fig. 14 klar dargestellt. Die Verdichterleistungskurve (die ausgezogene Linie) ist ursprünglich auf der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 60. Anschließend bewegt sich die Verdichterleistungskurve schnell von dem oberen Teil der Kennlinie 60 nach links und beginnt, sich im Gegenuhrzeigersinn spiralförmig zu bewegen, bis sie auf der für den Betrieb mit Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 61 ankommt.Es ist zu erkennen, daß die Verdichterleistungskurve niemals zu der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden Kennlinie 60 zurückkehrt und daß sich deshalb kein Pumpzustand ergibt.

Durch Vorsehen der Erfindung in dem Gasturbinentriebwerk 70 in Fig. 9 nimmt das Triebwerk 70 einen Pumpzustand an, nachdem es in einen Strömungsabrißzustand gekommen ist, wie es die Diagramme in den Fig. 15-17 zeigen. Die Diagramme in den Fig. 15 und 16 stimmen mit den vorerwähnten Diagrammen in

den Fig. 12 und 13 bis ungefähr 22 ms überein. Nach diesem Zeitpunkt wird der Halsguerschnitt auf die in Fig. 16 dargestellte Weise moduliert. Das heißt, die zeitlich veränderliche Komponente der Verkleinerung des Halsquerschnittes wird im wesentlichen in Phase mit der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes, wie er durch die Druckkurve in Fig. 15 dargestellt ist, moduliert.

Ein Vergleich der Fig. 13 und 16 zeigt, daß bei der Erfindung der bekannte Korrekturvorgang, wie er in Fig. 13 dargestellt und oben erläutert ist, benutzt worden ist, um den Strömungsabrißzustand zu mildern. (Die Wahl der zeitlich konstanten Komponente des Halsquerschnittes bei 22 ms erfolgt in dem Blockschaltbild in Fig. 9 durch die Einrichtungen 91, 92 und 94). Bei der Erfindung braucht jedoch der bekannte Korrekturvorgang nicht vorgesehen zu werden. Vielmehr kann die zeitlich konstante Komponente des Halsquerschnittes beispielsweise gleich dem Wert des Halsquerschnittes vor dem Auftreten einer Strömungsabrißursache gewählt werden.(Das würde erfordern, daß die Einrichtungen 91, 92 und 94 in Fig. 9 durch eine Einrichtung ersetzt werden, die der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung 53 analog ist, welche einen vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert des variablen Parameters der Brennstoffzufuhr erzeugt).

Aus Fig. 16 ist zu erkennen, daß die Erfindung etwas nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses gemäß dem oben dargelegten Kriterium wirksam wird. Hinsichtlich des Blockschaltbildes in Fig. 9 bedeutet das, daß das Modulationssignal, das durch die Summiereinrichtung 101 erzeugt wird, für das durch das Diagramm in Fig. 6 dargestellte spezifische Beispiel bei etwa 22 ms die wirksame Kontrolle über die Halsquerschnittsteuereinrichtung 81 erhält. Das Triebwerk 70 geht trotzdem später in einen Pumpzustand über. Diese Situation unterstreicht die Tatsache, daß der genaue Augenblick des Ermit-

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telns des Einsatzes eines Strömungsabrisses für die Zwecke der Erfindung nicht ausschlagendgebend ist. Es ist lediglich ausschlaggebend, daß ein Strömungsabriß erkannt oder ermittelt wird.

Die Tatsache, daß das durch die Fig. 15 und 16 beschriebene Triebwerk später einen Pumpzustand einnimmt, geht deutlich aus Fig. 17 hervor. In Fig. 17 liegt die Verdichterleistungskurve (die ausgezogene Linie) am Anfang auf der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Verdichterkennlinie 60. Anschließend bewegt sich die Verdichterkurve von dem oberen Teil der Kennlinie 60 schnell nach links und bewegt sich dann spiralförmig im Gegenuhrzeigersinn mehrere Perioden, bis sie später wieder mit der für den Betrieb ohne Strömungsabriß geltenden stationären Kennlinie 60 zusammenfällt. Dieses Zusammenfallen der Verdichterleistungskurve mit der Kennlinie 60 bedeutet das Auftreten eines Pumpzustands .

Zum Erreichen eines geeigneten vorbestimmten Verstärkungsfaktors G für den Verstärker 100 in Fig. 9 sollte eine erste Funktion der Zeit für den Halsquerschnitt, die einem ersten Wert des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G entspricht, bei dem gleichzeitigen Lösen der oben angegebenen fünf Differentialgleichungen benutzt werden. Zweite und weitere Funktionen der Zeit für den Halsquerschnitt sollten dann nach Bedarf beim Vorbestimmen eines geeigneten Wertes des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G benutzt werden, um das spätere Auftreten eines Pumpzustandes zu gewährleisten, wie oben erläutert.

Es ist erwünscht, den vorbestimmten Verstärkungsfaktor G zu minimieren, um die auf das Gasturbinentriebwerk ausgeübte bauliche Belastung im wesentlichen zu minimieren. Demgemäß sollten unterschiedliche Wert des Halsquerschnittes bei dem

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Lösen der obigen Gleichungen benutzt werden, um den niedrigsten Wert des vorbestimmten Verstärkungsfaktors G zu erhalten, der Gewähr für einen späteren Pumpzustand bietet.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Verstärker 100 in Fig. 9 durch einen Regelverstärker 100' in Fig. 18 ersetzt. In Fig. 18 hat der Regelverstärker 100', anders als der Verstärker 100 in Fig. 9, einen Verstärkungssteuereingang. Ein Turbinendrehzahlfühler 102 fühlt die Drehzahl der rotierenden Turbine des Triebwerks 70 ab
und liefert diese Information an eine Gleichungslösungseinrichtung 104. Die Gleichungslösungseinrichtung 104 enthält
zweckmäßig einen Digitalrechner, der die fünf oben angegebenenen Differentialgleichungen löst, und eine Einrichtung zum Abgeben eines Verstärkungssteuersignals an den Verstärkungssteuereingang des Regelverstärkers 100'. Demgemäß kann der
Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers 100' auf einen Wert
minimiert werden, der sich mit der Gewährleistung eines späteren Pumpzustands in dem Gasturbinentriebwerk 70, wenn dieses im Strömungsabriß ist, verträgt. Die Minimierung des
Verstärkungsfaktors des Verstärkers 100' dient zum Minimieren der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente,
die eine Verkleinerung des Halsquerschnittes beinhaltet, wodurch die bauliche Beanspruchung, die auf das Triebwerk 70
ausgeübt wird, ebenfalls minimiert wird.

Aus vorstehender Beschreibung der Erfindung ist zu erkennen, daß die Erfindung verschiedene wichtige Ziele erreicht. Beispielsweise schafft sie ein Verfahren und eine Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabriß befindlichen Gasturbinentriebwerk. Dieses Verfahren und diese Anordnung können in vorhandenen Triebwerken durch Nachrüsten
derselben vorgesehen werden. Darüber hinaus sind das Verfahren und die Anordnung so ausgelegt, daß die bauliche Beanspruchung, die auf ein Gasturbinentriebwerk aufgrund des Pumpzustands ausgeübt wird, der in diesem gefördert wird, minimiert wird.

_ 1-ί _

Fig. 19 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Implementierung der folgenden Einrichtungen: der Einrichtung 47 von Fig. 1, der Einrichtung 92 von Fig. 9 und der Einrichtung 97 von Fig. 9. Diese Einrichtungen empfangen jeweils ein Ausgangssignal aus dem Stromungsabrißfühler 43 oder 90, welches das Einsetzen eines Strömungsabrisses anzeigt; dieses Ausgangssignal kann daher als ein Taktsignal aufgefaßt werden, daß das Einsetzen eines Strömungsabrisses anzeigt. Diese Einrichtungen empfangen jeweils außerdem ein Eingangssignal (beispielsweise empfängt die Einrichtung 47 ein Eingangssignal aus dem Druckfühler 42) und geben jeweils ein Ausgangssignal an eine weitere Einrichtung ab(beispielsweise gibt die Einrichtung 47 ein Ausgangssignal an die Summiereinrichtung 50 ab) . Demgemäß empfängt die als Blockschaltbild dargestellte Schaltung 110 in Fig. 19 ein Eingangssignal und ein Taktsignal aus einem Stromungsabrißfühler und liefert ein Ausgangssignal.

Eine Analog/Digital(A/D)-Abtastschaltung 111 empfängt das Eingangssignal, bei welchem es sich um ein Analogsignal handelt, und tastet es periodisch ab. Für die besonderen Gasturbinentriebwerke, die oben beschrieben sind, beträgt eine geeignete Abtastperiode 0,5 ms. Je kleiner ein Gasturbinentriebwerk ist, umso höher sind die interessierenden Frequenzen und umso kürzer ist eine geeignete Abtastperiode. Die A/D-Abtastschaltung 111 gibt ein digitales Ausgangssignal, das den abgetasteten Wert des Eingangssignals darstellt, nach jeder Abtastung an ein Register 112 über ein UND-Gatter 114 ab. Das UND-Gatter 114 gibt in Verbindung mit einem Inverter 115 die Übertragung von Daten aus der A/D-Abtastschaltung 111 an das Register 112 nur vor dem Einsetzen eines Strömungsabrisses frei, während das Taktsignal aus dem Stromungsabrißfühler den Signalwert "null" hat. Die Daten in dem Register 112 werden daher bei jeder Abtastperiode vor dem Einsetzen eines Strömungsabrisses auf den neues Stand gebracht.

Ein UND-Gatter 117 blockiert oder sperrt die übertragung von Daten aus dem Register 112 zu einem D/A-Wandler 118 vor dem Einsetzen eines Strömungsabrisses. Bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses, wenn das Taktsignal aus dem Strömungsabrißfühler einen Signalwert "eins" annimmt, gibt das UND-Gatter 117 die übertragung von Daten aus dem Register 112 an den D/A-Wandler 118 frei. Zur selben Zeit blockiert das UND-Gatter 114 die Übertragung von Daten aus der A/D-Abtastschaltung 111 zu dem Register 112, wodurch das Register 112 veranlaßt wird, Daten zu speichern, die das Eingangssignal bei dem Einsetzen eines Strömungsabrisses darstellen. Infolge dieser Tatsache empfängt der D/A-Wandler 118 zeitlich konstante Daten aus dem Register 112 nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses und gibt ein zeitlich konstantes Ausgangssignal ab, das dem Eingangssignal beim Einsetzen des Strömungsabrisses äquivalent ist.

Das Register 112 ist bei den oben beschriebenen besonderen Gasturbinentriebwerken zweckmäßig ein 12-Bit-Register. Die Übertragung von digitalen Daten mit der als Blockschaltbild dargestellten Schaltung 110 erfolgt vorzugsweise parallel, obgleich nur einzelne Übertragungsleitungen dargestellt sind.

Durch Ersetzen des einzelnen Registers 112 der Schaltung in Fig. 18 durch eine Reihe von Registern 200, die in Fig. 20 dargestellt ist, implementiert die modifizierte Schaltung 110 zweckmäßig folgende Einrichtungen: die Einrichtung 53 in Fig. 1 und die Einrichtung 91 in Fig. 9. In Fig. 20 enthält die Reihe von Registern 200,deren Anzahl zusammen 50 beträgt, am Anfang keine Daten. Das Register 200a empfängt dann Daten, die einen abgetasteten Wert des Eingangssignals darstellen, aus der A/D-Abtastschaltung 111. Nach der nächsten Abtastperiode werden die Daten, die in dem Register 200a waren, zu dem Register 200b verschoben und das Register 200a empfängt die neuen Daten aus der A/D-Abtastschaltung 111. Nachdem

50 Abtastperioden verstrichen sind ( 25 ms für die oben beschriebene Schaltung), enthält das Register 20Oy Daten, die in bezug auf die Daten in dem Register 200a um 25 ms verzögert sind. Daher stellen nach dem anfänglichen 25-ms-Betrieb der modifizierten Schaltung 110 zu jeder bestimmten Zeit t = t die Daten in dem Register 20Oy einen abgetasteten Wert des Eingangssignals dar, der um 25 ms verzögert ist, oder, mit anderen Worten, einen abgetasteten Wert zur Zeit t = t - 25 ms. Demgemäß liefert nach dem Einsetzen eines Strömungsabrisses die modifizierte Schaltung 110 ein zeitlich konstantes Ausgangssignal, das einen Wert des Eingangssignals darstellt, der um 25 ms verzögert ist, oder, mit anderen Worten, einen Wert desselben vor dem Strömungsabriß.

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Claims (38)

1. Patentansprüche :

   ( 1 ./Verfahren zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabrißzustand befindlichen Gasturbinentriebwerk, das einen zwischen einem Verdichter und einer Turbine angeordneten Brennraum hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) überwachen des Druckes in dem Brennraum des Gasturbinentriebwerks;

   b) Ermitteln des Einsetzens eines Strömungsabrisses in dem Gasturbinentriebwerk; und

   c) Modulieren einer zeitlich veränderlichen Komponente eines ersten variablen Parameters des Triebwerks im wesentlichen in Phase mit einer zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses, wodurch in dem Gasturbinentriebwerk ein Pumpzustand gefördert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu

   der Amplitude des Brennraumdruckes hat.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

   a) überwachen des ersten variablen Parameters und Ermitteln eines vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wertes desselben; und

   b) Liefern des ersten variablen Parameters mit einer zeitlich konstanten Komponente nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses, wobei die zeitlich konstante Komponente einen Wert innerhalb von etwa 25% des vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wertes desselben hat.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Strömungsabriß vorhandene Wert des ersten Parameters ein Wert desselben ist, der vor dem Auftreten einer Strömungsabrißursache, die den Strömungsabriß bewirkt, vorhanden ist.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste variable Parameter die Brennstoffzufuhr zu dem Brennraum des Gasturbinentriebwerks ist.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste variable Parameter die Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit in dem Brennraum des Gasturbinentriebwerks ist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation einer zeitlich veränderlichen Komponente der Wärmefreisetzung die Modulation einer zeitlich veränderlichen Komponente der Brennstoffzufuhr zu dem Brennraum beinhaltet.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation einer zeitlich veränderlichen Komponente der

   Brennstoffzufuhr beinhaltet, daß die Verzögerung zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wärmefreisetzung im wesentlichen kompensiert wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr im wesentlichen auf eine maximale Nennbrennstoffzufuhr des Gasturbinentriebwerks nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses begrenzt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu der Amplitude des Brennraumdruckes hat, wobei die vorbestimmte Beziehung darin besteht, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters proportional zu der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes ist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters außerdem proportional zu einem vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert des ersten variablen Parameters ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Strömungsabriß vorhandene Wert des ersten variablen Parameters ein Wert desselben ist, der vor dem Auftreten einer Strömungsabrißursache, die den Strömungsabriß bewirkt, vorhanden ist.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

    a) das Gasturbinentriebwerk einen Turbinenleitschaufelkranz mit veränderbarem Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnitt hat; und

    b) der erste variable Parameter eine Verkleinerung des Halsquerschnittes darstellt.

    -A-
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu der Amplitude des Brennraumdruckes hat, wobei die vorbestimmte Beziehung darin besteht, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters proportional zu der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes ist.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten Parameters von einem zweiten variablen Parameter des Gasturbinentriebwerks abhängig ist.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite variable Parameter die Turbinendrehzahl des Gasturbinentriebwerks ist.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung so gewählt wird, daß die bauliche Beanspruchung, die auf das Gasturbinentriebwerk aufgrund der Modulation des ersten variablen Parameters ausgeübt wird, im wesentlichen minimiert wird.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung von einem zweiten Parameter des Gasturbinentriebwerks abhängig ist.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite variable Parameter die Turbinendrehzahl des Gasturbinentriebwerks ist.
20. 20. Anordnung zum Fördern eines Pumpzustands in einem im Strömungsabriß zustand befindlichen Gasturbinentriebwerk, das einen zwischen einem Verdichter und einer Turbine angeordneten Brennraum hat, gekennzeichnet durch:

    β) eine Einrichtung (42, 95) zum Überwachen des Druckes in dem Brennraum (24) des Gasturbinentriebwerks (20, 70);

    b) eine Einrichtung (43, 90) zum Ermitteln des Einsetzens eines Strömungsabrisses in dem Gasturbinentriebwerk; und

    c) eine Einrichtung (55, 100) zum Modulieren einer zeitlich veränderlichen Komponente eines ersten variablen Parameters des Triebwerks im wesentlichen in Phase mit einer zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses, wodurch in dem Gasturbinentriebwerk ein Pumpzustand gefördert wird.
21. 21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu der Amplitude des Brennraumdruckes hat.
22. 22. Anordnung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch:

    a) eine Einrichtung (53, 91) zum Überwachen des ersten variablen Parameters und zum Ermitteln eines vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wertes desselben; und

    b) eine Einrichtung ( 54, 94 ) zum Liefern des ersten variablen Parameters mit einer zeitlich konstanten Komponente nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses, wobei die zeitlich konstante Komponente einen Wert innerhalb von etwa 25% des vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wertes desselben hat.
23. 23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Strömungsabriß vorhandene Wert des ersten Parameters ein Wert desselben ist, der vor dem Auftreten einer den Strömungsabriß bewirkenden Strömungsabrißursache vorhanden ist.
24. 24. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste variable Parameter die Brenn-

    stoffzufuhr zu dem Brennraum (24) des Gasturbinentriebwerks (20, 70) ist.
25. 25. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der erste variable Parameter die Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit in dem Brennraum (24) des Gasturbinentriebwerks (20, 70) ist.
26. 26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (101) zum Modulieren einer zeitlich veränderlichen Komponente der Wärmefreisetzung eine Einrichtung zum Modulieren einer zeitlich veränderlichen Komponente der Brennstoffzufuhr zu dem Brennraum (24) ist.
27. 27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (101) zum Modulieren einer zeitlich veränderlichen Komponente der Brennstoffzufuhr eine Einrichtung ist, die die Verzögerung zwischen der Brennstoffzufuhr und der Wärmefreisetzung im wesentlichen kompensiert.
28. 28. Anordnung nach Anspruch 24 oder 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) zum Begrenzen der Brennstoffzufuhr auf eine im wesentlichen maximale Nennbrennstoffzufuhr des Gasturbinentriebwerks (20) nach dem Einsetzen des Strömungsabrisses .
29. 29. Anordnung nach Anspruch 24 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu der Amplitude des Brennraumdruckes hat, wobei die vorbestimmte Beziehung darin besteht, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters zu der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes proportional ist.
30. 30. Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters außerdem proportional zu einem vor dem Strömungsabriß vorhandenen Wert des ersten variablen Parameters ist.
31. 31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Strömungsabriß vorhandene Wert des ersten variablen Parameters ein Wert desselben ist, der vor dem Auftritt der Strömungsabrißursache, die den Strömungsabriß bewirkt, vorhanden ist.
32. 32. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß:

    a) das Gasturbinentriebwerk (70) einen Turbinenleitschaufelkranz (71) mit veränderbarem Eintrittsöffnungs- oder Halsquerschnitt hat; und

    b) der erste variable Parameter eine Verkleinerung des Halsquerschnittes beinhaltet.
33. 33. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters eine vorbestimmte Beziehung zu der Amplitude des Brennraumdruckes hat, wobei die vorbestimmte Beziehung darin besteht, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten variablen Parameters proportional zu der Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des Brennraumdruckes ist.
34. 34. Anordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zeitlich veränderlichen Komponente des ersten Parameters von einem zweiten variablen Parameter des Gasturbinentriebwerks (70) abhängig ist.
35. 35. Anordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite variable Parameter die Turbinendrehzahl des Gasturbinentriebwerks (70) ist.
36. 36. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung so gewählt ist, daß die bauliche Beanspruchung, die auf das Gasturbinentriebwerk (20, 70) aufgrund der Modulation des ersten variablen Parameters ausgeübt wird, im wesentlichen minimiert ist.
37. 37. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung von einem zweiten variablen Parameter des Gasturbinentriebwerks (20, 70) abhängig ist.
38. 38. Anordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite variable Parameter die Turbinendrehzahl des Gasturbinentriebwerks (20, 70) ist.