DE426557C

DE426557C - Propulsion for aircraft

Info

Publication number: DE426557C
Application number: DEL57655D
Authority: DE
Original assignee: LORENZEN TURBINEN AG
Current assignee: LORENZEN TURBINEN AG
Publication date: 1926-03-13

Description

Antrieb für Luftfahrzeuge. Der Antrieb von Luftfahrzeugen, Motor und Propeller, ist für eine normale Luftdichte (eine Atmosphäre) berechnet, bei der er die Höchstleistung abgibt. Bei Abnahme der Luftdichte in größeren Höhen verlieren Motor und Propeller entsprechend an Leistung, und die Maschine erreicht infolgedessen nicht die Geschwindigkeit, die sie in der Luft geringerer Dichte mit Rücksicht auf den verringerten Luftwiderstand haben könnte.Propulsion for aircraft. The propulsion of aircraft, engine and Propeller, is calculated for normal air density (one atmosphere) at which he delivers the maximum performance. Lose when the air density decreases at higher altitudes Engine and propeller accordingly in power, and the machine achieves as a result not the speed they are considering in the lower density air could have the reduced drag.

Zur Beseitigung dieses Mangels werden nun einerseits bereits Motoren verwendet, deren Leistung in jeder Luftdichte konstant ist, z. B. Motore, die mit einer durch eine Abgasturbine betriebenen und mit der Saugleitung des Motors verbundenen Kompressoranlage ausgerüstet sind, welche die dem Motor zugeführte mehr oder weniger dünnere Außenluft auf Atmosphärendruck bringt. Andererseits werden Propeller mit veränderlicher Steigung benutzt, bei denen sich die Steigung der Flügel entsprechend der Änderung der Luftdichte einstellen läßt. Beide, Motor und Propeller, erfordern dann aber fortgesetzt die Bedienung des Flugzeugführers, dem es auch bei größter Aufmerksamkeit nicht möglich sein wird, ihre Regulierung so gleichmäßig vorzunehmen, daß in den stets veränderlichen Luftdichten immer übereinstimmend eine konstante Leistung des Motors erreicht und die der Luftdichte entsprechende Steigung des Propellers eingestellt wird. Es werden daher immer Differenzen in den Drehmomenten von Motor und Propeller vorhanden sein.To remedy this deficiency, on the one hand, engines are already being used used, the power of which is constant in any air density, e.g. B. Motors with one operated by an exhaust gas turbine and connected to the suction line of the engine Compressor system are equipped, which the engine supplied more or less brings thinner outside air to atmospheric pressure. On the other hand, propellers are using variable pitch used, in which the pitch of the wings is used accordingly the change in air density can be adjusted. Both the engine and propeller require but then continued the operation of the pilot, who is also at the greatest Attention will not be able to regulate it so evenly, that in the constantly changing air densities there is always a constant one Power of the motor reached and the pitch of the propeller corresponding to the air density is set. There will therefore always be differences in the engine torques and propellers.

Die Erfindung besteht nun darin, den Motor mit konstanter Leistung und den Propeller mit veränderlicher Steigung in gegenseitiger Übereinstimmung durch automatische Organe zu regulieren, deren Betätigung und Wirkung von dem Faktor abhängig gemacht ist, der die Leistung von Propeller und Motor beeinflußt, nämlich von der jeweils herrschenden Luftdichte, die damit das Kombinationselement zwischen Motor und Propeller vorstellt.The invention now consists in making the motor with constant power and the variable pitch propeller in mutual correspondence to regulate automatic organs, their actuation and effect depending on the factor is made, which affects the performance of the propeller and engine, namely of the prevailing air density, which is the combination element between the engine and introduces propellers.

Zu diesem Zwecke werden Motor und Propeller bzw. das Regulierventil in der Ansaugeleitung des Motors und das Ver stellgestänge der Propellerflügel in Abhängigkeit von auf die Luftdichte reagierenden membranartigen Organen gebracht, die aufeinander so abgestimmt sind, daß in jeder Luftdichte automatisch und übereinstimmend die Leistung des Motors gehalten und die Steigung der Propellerflügel geändert wird. E= ist bereits bekannt, Propeller zu verwenden, deren Steigung unter dem Einfluß einer in einem membranartigen Behälter eingeschlossenen Luftmenge sich selbsttätig ändert, jedoch ohne gleichzeitige selbsttätige Änderung der Motorleistung.For this purpose, the motor and propeller or the regulating valve are used in the intake line of the engine and the adjustment linkage of the propeller blades in Dependence on membrane-like organs that react to the air density, which are coordinated so that in every air density automatically and consistently the power of the engine is maintained and the pitch of the propeller blades is changed. E = is already known to use propellers whose pitch is under the influence an amount of air enclosed in a membrane-like container changes, but without a simultaneous automatic change in engine power.

Nach vorliegender Erfindung werden Motor und Propeller somit in allen Luftschichten durch die Luftdichte selbst in dauernder Übereinstimmung so geregelt, daß ihre Leistung immer konstant bleibt, wodurch das Flugzeug den Vorteil geringerer Luftdichten für seine Geschwindigkeit voll ausnutzen kann.According to the present invention, the engine and propeller are thus in all Layers of air are regulated by the air density itself in permanent agreement so that that their performance always remains constant, which gives the aircraft the advantage of lesser Can take full advantage of airtightness for its speed.

Die Erfindung besteht weitergehend darin, die membranartigen Betätigungsorgane des Verstellgestänges für die Propellerflügel und_ des Regulierventils in der Ansaugeleitung des Motors so einzurichten, daß ihre Reaktion auf die Änderungen der Luftdichten übereinstimmend abgeändert werden kann. Auf diese Weise wird es möglich, natürlich bei entsprechender Bauart von Motor und Propeller, dem Motor zur Steigerung seiner Leistung eine Gemischfüllung von über eine Atmosphäre absolut zu geben und die Steigung des Propellerflügels entsprechend einzustellen. Die Konstanthaltung dieser höheren Leistung des Motors und die entsprechende Regulierung der Steigung der Flügel erfolgt dann automatisch und übereinstimmend, wie vorher beschrieben.The invention further consists in the membrane-like actuating members the adjustment linkage for the propeller blades and the regulating valve in the suction line set up the engine so that its response to changes in air densities can be modified accordingly. In this way it becomes possible, of course with the appropriate design of engine and propeller, the engine to increase its Performance to give a mixture filling of over one atmosphere absolute and the slope of the propeller blade to be adjusted accordingly. Keeping this higher constant Power of the motor and the corresponding regulation of the pitch of the wings takes place then automatically and consistently as previously described.

:auf der Zeichnung ist Abb. r bis 3 eine Darstellung des membr anartigen Betätigungsorganes für das Stellzeug der Propellerflügel.: on the drawing, Fig. r to 3 is a representation of the membrane-like Actuator for the setting tool of the propeller blades.

Abb. 4. zeigt in Schnitt und Ansicht (las membranartige Betätigungsorgan für (las Regulierventil in der Ansaugeleitung des Motors.Fig. 4. shows in section and view (las membrane-like actuating element for (read regulating valve in the intake line of the engine.

Abb. 5 zeigt die Gesamtanlage eines Antriebs für Flugzeuge gemäß der Erfindung. Das membranartige Betätigungsorgan für das Stellzeug der Propellerflügel besteht in an sich bekannter Weise aus einem. Behälter, in denn sich eine allseitig eingeschlossene Luftmenge von der an der Erdoberfläche herrschenden Luftdichte befindet. Der Dekkel des Behälters ist als Membrane oder Kolben ausgebildet oder an einem Federrohr so befestigt, daß er eine gewisse Bewegungsmöglichkeit hat. Dieser Behälter rotiert mit dem Propeller zusammen, und die Bewegung des Deckels wirkt durch geeignete Mittel auf das Stellzeug.Fig. 5 shows the overall system of a drive for aircraft according to the Invention. The membrane-like actuator for the tool the propeller blade consists of one in a manner known per se. Container, in then an amount of air enclosed on all sides differs from that prevailing on the earth's surface Airtight is located. The lid of the container is designed as a membrane or piston or attached to a spring tube so that it has a certain freedom of movement. This container rotates together with the propeller, and the movement of the lid works by suitable means on the setting tool.

i, i ist die Rotationsachse der Propellerwelle 2. Die senkrecht stehenden Flügel 3; 3 drehen sich in Lagern .3, .4. Das Stellgestänge 5, 5 greift an den Punkten 6, 6 der Flügel an. Die Stangen 5 sind an einer Platte; befestigt, die den Deckel des Behälters 8 mit der eingeschlossenen Luftmenge vorstellt. Zwischen dem Deckel 7 und der zylindrischen Wand 9 des Behälters 8 ist eine federnde Membrane io geschaltet, welche aus einem rillenförmig eingewalzten Blech oder einem anderen federnden Organ besteht.i, i is the axis of rotation of the propeller shaft 2. The vertical ones Wing 3; 3 rotate in bearings .3, .4. The actuating rod 5, 5 engages at the points 6, 6 of the wings on. The rods 5 are on a plate; that attached the lid of the container 8 with the trapped air volume. Between the lid 7 and the cylindrical wall 9 of the container 8, a resilient membrane is connected io, which are made of a groove-shaped rolled sheet metal or some other resilient element consists.

In dem Behälter 8 wird der Druck von einer Atmosphäre absolut hergestellt, beispielsweise dadurch, daß man diesen Raum, solange das Flugzeug sich an der Erdoberfläche befindet, mit der Außenluft -durch eine Bohrung verbindet, die alsdann ein für allemal verschlossen wird. Sinkt nun der Außendruck dadurch, daß das Luftfahrzeug in größere Höhe gelangt, so drückt die in dem Behälter 8 eingesperrte Luft den Deckel nach außen, bis sie sich so weit ausgedehnt hat, daß wieder alle auf den Deckel ? wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Durch diese Bewegung. werden die Stangen 5 angezogen und die Flügel und die Punkte 4: so gedreht, daß sich ihre Steigung vergrößert.In the container 8 the pressure of one atmosphere is established absolutely, for example, by having this space as long as the aircraft is on the surface of the earth is located, connects with the outside air -through a hole, which then once and for all is closed. Now the external pressure sinks by the fact that the aircraft in larger Reaches height, so the trapped in the container 8 air presses the lid outside until it has expanded so far that everything is back on the lid? acting Forces are in balance. Through this movement. the rods 5 are tightened and the wings and points 4: rotated so that their pitch increases.

Wächst der Außendruck beim Sinken -des Fahrzeuges «-feder, so tritt durch Rückgang des Deckels i usw. wieder eine Veränderung der Flügelsteigung ein. Zum Schutz ist die ganze Einrichtung rnit der Haube i i umgeben.If the external pressure increases when the vehicle is sinking, the spring occurs a change in the pitch of the wing occurs again due to the decrease in the cover i etc. For protection, the entire facility is surrounded by the hood i i.

Da es die Luftdichte selbst ist, welche die Propellersteigung reguliert, so inuß der Propeller, wenn das abgeschlossene Quantum Luft unterhalb des Kolbens richtig bemessen ist, stets ein gleichmäßiges Drehmoment in allen verschiedenen Luftdichten abzugeben imstande sein, so da?) seine Leistung der konstanten Leistung des Motors entspricht und der Flugzeugführer sich nicht mehr um die Verstellung des Propellers zu kümmern braucht.Since it is the air density itself that regulates the pitch of the propeller, so the propeller must if the enclosed quantity of air is below the piston correctly dimensioned, always an even torque in all different To be able to give off airtightness, so that?) Its performance of constant performance of the engine and the pilot no longer has to worry about the adjustment needs to take care of the propeller.

Das niembranartige Organ für die Bewegung des Regulierventils in der Atisaugeleitung des Motors ist in Abb. a. dargestellt. 12, 12 ist das Ventil; «-elches die öffnungen. 13, 13 für die von der Kompressoranlage kommende. Luft nach der Ansaugeleitung.14 des Motors schließt und öffnet. Der Weg der Luft von der Kompressoranlage in die Ansaugeleitung 14 isst durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet. Die Ventilteller 12., 12 sitzen an einer Ventilstange 15., deren eines Ende an einen membr anartigen Behälter 16 angeschlossen ist. Dieser Behälter 16 ist mit Luft von einer Atmosphäre absolut gefüllt und nach außen hin abgeschlossen. Er befindet sich in einem Behälter i7, der finit der Ansaugeleituiig, des Motors in Verbindung steht, so daß in ihm der gleiche Druck wie in der Ansaugeleitung herrscht. Der Behälter- 16 ist im Behälter 17, der im übrigen gleichfalls nach außen abgeschlossen ist, in zweckmäßiger Weise aufgehängt, z. B: an. seinem Deckel 1.8-. Sinkt der Druck ia der. Ansaugeleitung und infolgedessen im Behälter r7, dann dehnt sich die Luft in dem menrbranartigen Organ 16 aus, und das Ventil 12,. 1.2 wird geöffnet, so daß die Luft vom Kompressor in die Ansaugeleitung eintreten kann: Ist hier der Druck entsprechend ge= stiegen, so wird der Behälter 16 wiederum zusam#nengedtückt, und das Ventil' schließt sich.The no-bar-like organ for the movement of the regulating valve in the Atisa feed line of the motor is shown in Fig. A. shown. 12, 12 is the valve; «- what the openings. 13, 13 for the one coming from the compressor system. Air after the suction line. 14 of the motor closes and opens. The path of the air from the compressor system to the Suction line 14 is indicated by the arrows drawn. The valve disc 12., 12 sit on a valve rod 15., one end of which is similar to a membrane Container 16 is connected. This container 16 is one atmosphere air absolutely filled and closed to the outside. It is in a container i7, the finite of the intake pipe, of the engine is connected, so that in it the same pressure prevails as in the suction line. The container 16 is in the container 17, which is also closed to the outside, in an expedient manner hung, e.g. B: on. its lid 1.8-. If the pressure generally falls. Suction line and consequently in the container r7, then the air expands in the membrane-like Organ 16 off, and the valve 12 ,. 1.2 is opened so that the air from the compressor can enter the suction line: If the pressure has risen accordingly, in this way the container 16 is again squeezed and the valve closes.

Abb. 5 zeit die Gesamtanlage des. Flugzeugantriebes gemäß der Erfindung. Der Propeller ist mit dein beschriebenen meinbranartigen Regelungsorgan ausgestattet, ebenso der Motor mit dem inenibranartigen tZegelungsorgan für das Regulierventil in der Ansaugeleitung. Die Luft höheren Druckes wird dein Regulierventil durch eine Leitung i9 von der Kompressoranlage 2o einer Gasturbine 21 aus zugeführt, die durch die Abgase des Motors 22 getrieben wird und durch die Leitung 23 die Außenluft ansangt. Für Ilugzeuge, die nur mäßige Höhen von 0 bis 8 km erreichen sollen, genügt es, eine Einrichtung zu- verwenden, Wie sie in Abb. 4. dargestellt ist. Das membranartige Organ i L) ist dabei in einem nach außen geschlossenen Behälter-17 untergebracht, and die Ansaugeleitung 1.. mündet unmittelbar in das L eitungssystein des Motors. Für Flugzeuge, die sich in größeren Höhen von io bis i 5 km be« egen sollen, wird aber der Behälter, in dem das membranartige Organ untergebracht ist, zweckmäßig so groß, (1a13 er gleichzeitig zur Aufnahme des ganzen l@Zotors und der im Flugzeug befindlichen Menschen geeignet ist. Die _Ansaugeleitung ist dann, wie in Abb. 5 dargestellt, nach dem von dem Flugzeugrumpf gebildeten nach außen hin abgeschlossenen Raum 24. offen, der Motor saugt die Luft aus diesem Raum an. Ebenso ist natürlich der zur Lagerung des Membranbehälters 16 dienende Behälter 17 nach dem Raum 24 zu offen.Fig. 5 shows the entire system of the aircraft drive according to the invention. The propeller is equipped with the control device described above, as is the motor with the control device for the control valve in the suction line. The higher pressure air is supplied to your regulating valve through a line i9 from the compressor system 2o to a gas turbine 21, which is driven by the exhaust gases of the engine 22 and the outside air arrives through the line 23. For aircraft that are only supposed to reach moderate altitudes of 0 to 8 km, it is sufficient to use a device as shown in Fig. 4. The membrane-like organ i L) is accommodated in a container 17 which is closed to the outside, and the suction line 1 ... opens directly into the line system of the engine. For airplanes that are supposed to move at greater heights of 10 to 15 km, the container in which the membrane-like organ is housed is expediently large enough to accommodate the entire 1Zotor and the im The suction line is then, as shown in Fig. 5, open to the space 24 formed by the aircraft fuselage, which is closed to the outside, and the motor takes in the air from this space Membrane container 16 serving container 17 after the space 24 to open.

Ist das Regulierv entil, wie oben beschrieben, auf normalen Höhenluftdruck, also eine Atmosphäre absolut eingestellt, so wird bei dieser Anlage die vorn Kompressor kommende Luft höheren Druckes in eine für den Motor gleichmäßige Luft von einer Atmosphäre Druck umgewandelt, und der Motor liefert ein konstante Leistung in übereinstirnmung mit der oben beschriebenen entsprechenden Verstellung der Steigung . der Propellerflügel.If the regulating valve is set to normal altitude air pressure, as described above, So one atmosphere is absolutely set, so in this system the front compressor coming air of higher pressure into air from one which is uniform for the engine Atmospheric pressure converted, and the engine delivers a constant power in accordance with the corresponding adjustment of the slope described above. the propeller blade.

Nun hat sich ergeben, daß durch Anwendung einer Abgasturbine und einer mehrstufigen Kompression der Luft diese nicht nur bis zu den höchsten befahrbaren Höhen, die bei 15 bis i7 krn liegen, auf Atmosphärendruck gebracht werden kann, sondern noch wesentlich darüber hinaus. Der Kompressor liefert somit selbst in diesen Höhen noch Luft von höherem Druck als eine Atmosphäre absolut. Die Erfindung nutzt diese Tatsache in der Weise aus, daß sie an dem membranartigen Betätigungsorgan 16, dem Regialierv entil, eine geeignete Verstellvorrichtung 25 anbringt, welche es ermöglicht, beispielsweise durch Verstellung des Aufhängepunktes des Behälters 16 im Behälter 17, die Reaktion der Membrane auf die Luftdichte in der Ansaugeleitung zu verändern, wie schematisch in Abb.5 dargestellt. Hier ist der Aufhängepunkt der Membrane mit einer Stellvorrichtung versehen. Wird nun z. B. diese Stellvorrichtung so betätigt, daß der Aufhängepunkt näher an das Gehäuse herantritt und dadurch auch die Membrane mit dem Ventil sich weiter in das Gehäuse hineinschiebt, so ist im Saugstutzen 1q. bzw. im Raum 2¢ ein höherer Druck erforderlich, um die Luft in der Membrane auf ein Volumen zusammenzupressen, welches das Abschließen bzw. Regulieren der Ventilteller zuläßt. Die Verstellvorrichtung, die lediglich aus einem einfachen Steilzeug zu bestehen braucht, ermöglicht dann, das Regulierventil so einzustellen, daß es sich beispielsweise bereits öffnet, wenn der Druck in der Ansaugeleitung unter i "f. Atmosphäre absolut sinkt. Auf diese Weise kann der Flugzeugführer durch Regelung der Reaktion der Membrane 16 auf die Luftdichte einen beliebig hohen Druck in der Ansaugeleitung innerhalb der Grenzen der Leistungsmöglichkeit des Kompressors erzielen. Vorausgesetzt ist naturgemäß eine entsprechende Bauweise des Motors, derart, daß dieser eine Gemischfüllung von über eine Atmosphäre absolut zu verarbeiten imstande ist. Wird eine solche Einrichtung an dem membr anartigen Organ für die Betätigung des Regulierventiles vorgesehen, so wird zweckmäßig der Raum im Flugzeug durch eine Wand 26 in zwei Abteilungen geteilt, von denen die Abteilung 24 für die Unterbringung des Motors mit seinen Zubehörteilen, Brennstoff, Vergaser, dient, während der hintere Raum 27, der -nur mit Luft von einer Atmosphäre gefüllt wird, wofür ein ähnliches zweites Regulierventil 2,8 Anwendung findet, zur Aufnahme der Menschen dient.It has now been found that by using an exhaust gas turbine and a multi-stage compression of the air, it can be brought to atmospheric pressure not only up to the highest navigable heights, which are between 15 and 17 krn, but also considerably beyond that. Even at these altitudes, the compressor delivers air at a higher pressure than an absolute atmosphere. The invention takes advantage of this fact in such a way that it attaches a suitable adjusting device 25 to the membrane-like actuator 16, the Regialierv, which makes it possible, for example by adjusting the suspension point of the container 16 in the container 17, the reaction of the membrane to the Change the air density in the suction line, as shown schematically in Figure 5. Here the suspension point of the membrane is provided with an adjusting device. If now z. B. actuated this adjusting device so that the suspension point comes closer to the housing and thereby the membrane with the valve pushes further into the housing, so is in the suction nozzle 1q. or in space 2 ¢ a higher pressure is required in order to compress the air in the membrane to a volume that allows the valve disc to be closed or regulated. The adjustment device, which only needs to consist of a simple tool, then enables the regulating valve to be adjusted so that it opens, for example, when the pressure in the suction line falls below an absolute level. In this way, the pilot can through Regulation of the reaction of the membrane 16 to the air density can achieve any high pressure in the suction line within the limits of the compressor's power capability.A prerequisite is of course an appropriate construction of the motor such that it is able to process a mixture filling of more than one atmosphere. If such a device is provided on the membrane-like organ for the actuation of the regulating valve, the space in the aircraft is expediently divided by a wall 26 into two compartments, of which compartment 24 is for the accommodation of the engine with its accessories, fuel, carburetor, serves, while the rear room 27, de r - is only filled with air from one atmosphere, for which a similar second regulating valve 2.8 is used, is used to accommodate people.

Wird auf diese Weise die Leistung des Motors durch Regulierung verändert, so muß der Führer auch imstande sein, die Einstellung des Propellers entsprechend verändern zu können. Zu diesem Zwecke wird beispielsweise der Hohlraum des Behälters der an der Propellernabe befestigt ist, an eine Labyrinthdichtung und eine Rohrleitung, die zum Führersitz geht, angeschlossen. Am Führersitz befindet sich eine kleine Luftpumpe. Durch Handhabung der letzteren ist der Flugzeugführer imstande, das Luftquantum unter dem Kolben nach Willkür zür verändern und hierdurch die Steigung des Propellers dem Jeweiligen Drehmoment des Motors anzupassen.If the performance of the motor is changed by regulation in this way, so the guide must also be able to adjust the setting of the propeller accordingly to be able to change. For this purpose, for example, the cavity of the container which is attached to the propeller hub, to a labyrinth seal and a pipeline, that goes to the driver's seat, connected. There is a small one at the driver's seat Air pump. By handling the latter, the pilot is able to measure the air quantum Under the piston you can change the pitch of the propeller at will to adapt to the respective torque of the motor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A constant power motor and a Propeller with variable pitch existing propulsion for aircraft, thereby characterized in that for the purpose of a matching and automatically simultaneous Keeping the power of the engine constant and changing the pitch of the propeller the pressure changes in the suction line or the atmosphere, the regulating valve in Sler suction line and the pitched propeller blades with membranar term actuators that respond to changes in the airtightness in a consistent manner are.

2. Drive for aircraft according to claim i, characterized in that the membrane-like actuators are provided with adjustment devices for Purposes to change their response to the air density arbitrarily but in accordance to be able to.