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Einhebelsteuerung für Flugmotorenregeleinrichtungen Die Wirtschaftlichkeit
und Sicherheit des Betriebes einer zum Antrieb eines Luftfahrzeuges dienenden Bremikraftmaschine
hängt von der jeweiligen Zuordnung des Ladedruckes, der geförderten Brennstoffmenge
und des Zündzeitpunktes ab. Um bei allen Betriebsverhältnissen mit einem geringsten
Brennstoffverbrauch auszukommen und gegen die Gefahr der thermischen Überlastung
des Motors gesichert zu sein, muß also das Verhältnis dieser drei Betriebsgrößen
vom Piloten fortgesetzt überwacht werden. Da der Pilot durch andere Dinge, wie die
Ortung, Beobachtung der Wetterlage u. dgl: mehr, in der Regel bereits stark in Anspruch
genommen ist, so ist es ihm praktisch unmöglich, der Überwachung der genannten Betriebsgrößen
die Beachtung zu schenken, die sie verdient. Die Folgen sind oftmals ein großer
Brennstoffverbrauch, Störungen im Gänge des Motors durch eine zu große thermische
Belastung und ähnliches mehr.
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Es sind deshalb auch schon selbsttätig arbeitende Regeleinrichtungen
vorgeschlagen worden, die den Piloten in dieser Richtung wenigstens teilweise entlasten.
Unter anderem hat man die Aufgabe der Überwachung eines gleichbleibenden Ladedruckes
einem selbsttätig arbeitenden Ladedruckregler zuge wiesen. Ferner hat man auch schon
Einrichtungen geschaffen, die selbsttätig dafür sorgen, daß die in die Ladeluft
eingespritzte Brennstoffmenge jeweils dem Ladeluftgewicht angepaßt ist, so daß der
Motor ein ständig gleichbleibendes Gemisch erhält. Diese Einrichtungen nehmen dem
Piloten jedoch nur einen Teil der Regelaufgaben ab. Um in jedem Augenblick befriedigende
Betriebsverhältnisse zu schaffen, genügt es nicht, daß man den Ladedruck und die
Gemischzusammensetzung selbsttätig überwacht, es muß auch der Zündzeitpunkt der
jeweiligen Belastung entsprechend besonders eingestellt werden. Außerdem muß der
Pilot. wenn er den Motor auf den Reise- oder Sparbetrieb einstellen will, außer
der geeigneten Einstellung des Zündzeitpunktes auch das Verhältnis von Ladeluftmenge
zu Brennstoffmenge verändern, so daß er in diesen Falle doch wieder gezwungen ist,
seine Aufmerksamkeit der richtigen Zuordnung von drei Betriebsgrößen zu widmen.
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Es sind Regelanordnungen bekannt, bei denen die Einstellung der einzelnen
Regelvorgänge über mehrere Bedienungshebel, z. B. einen Hebel für die Drosselklappenverstellung
und einen Hebel für die Gemischeinstellung erfolgt, wobei diese Hebel über besondere
verwickelte Kupplungen untereinander inverschiedenen Stellungen wirkungslos gemacht
werden können. Jedoch bedeuten diese Einrichtungen keine Entlastung des Piloten,
da er nach wie vor die einzelnen Hebeleinstellungen genau beobachten rnuß, denn.
er darf
keinesfalls die eine Hebelstellung gegenüber der anderen
vernachlässigen. Er muß vielmehr sowohl den Drossel- als auch den Mischungshebel
genau aufeinander einstellen, so daß nach wie vor die Gefahr besteht, daß in dem
einen oder anderen Flugzustand das Triebwerk mit einem falschen Einstellverhältnis
geflogen wird.
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Die Erfindung geht zunächst von einer Einhebelsteuerung für Flugmotorenregeleinrichtungen
mit sollwertverstellbarem Ladedruckregler und mit vom Ladedruck beeinflußtem Brennstoffregler
und einer Zündzeitpunktverstelleinrichtung aus und vermeidet die Nachteile der bekannten
Vorschläge dadurch, daß für den normalen Flugbetrieb, d. h. also vom Leerlauf bis
zur Überleistung, wobei unter Überleistung Start- und Steigleistung verstanden werden
soll, vom Handhebel aus nur die Änderung des Zündzeitpunktes und des Ladedruckreglersollwertes
erfolgt. Infolge des vorgewählten Ladedrucks wird dann in Abhängigkeit von dem sich
einstellenden Ladedruck die Einstellung des Brennstoffreglers in an sich bekannter
`'eise selbsttätig durchgeführt. Lm nun für besondere Flugzustände, und zwar für
den sparsamsten Verbrauch bei Reiseflug keinen zusätzlichen weiteren Handhebel o.
dgl. einzuführen, wird unter Belassung der jeweils vorangegangenen Reglereinstellung
durch Abkupplung des Bedienungshebels vorzugsweise in an sich bekannter Weise durch
Ouerschaltüng nur die Zündzeitpunktverstelleinrichtung im Sinne einer früheren Zündung
und durch mechanischen Eingriff in den Brennstoffregler dessen Einstellung im Sinne
einer weiteren Verarmung verstellt. Der jeweils vorgewählte Ladedruck und das Ladedruchreglergestänge
sind dabei unverändert geblieben.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, die Verbindung
der Zündverstellung und des Brennstoffreglers mit dem Handverstellhebel über eine
an sich bekannte waagerechte Iiebelanordnung vorzunehmen, an deren mittlerem Drehpunkt
der Handverstellhebel angreift, während entweder der Angriffspunkt des Zündverstellgestänges
oder der Angriffspunkt des Brennstoffreglerverstellgestänges an dem Zwischenhebel
das Widerlager für die Verschwenkung des waagebalkenartigen Hebels bildet, und zwar
so, daß bei Übergang auf außergewöhnliche Betriebsverhältnisse, wie starke Verarmung
des Gemisches im Reiseflug, die durch die erfolgte Abkupplung der Zündverstellung
und des Brennstoffreglers vom Ladedruckregler durchzuführende zusätzliche Einstellung'dieser
Regler, ausschließlich das Ladedruckreglergestänge das mittlere Gegenlager des waageartigen
Hebels bildet. Durch diese Gestängeverknüpfung mit dem waagebalkenartigen Hebel
wird erreicht, daß s?ch der Zündzeitpunkt immer im richtigen Verhältnis zu der Einstellung
des Brennstoffreglers und zu dem jeweils vorgewählten Ladedruck einstellt. Denn
es kann durchaus der Fall eintreten, daß innerhalb des normalen Einstellbereiches,
und zwar vom Leerlauf bis Start- und Steigleistung, z. B. wenn der Pilot seinen
Handverstellhebel auf so oder 6o11, Leistung zurückverlegt, über das Ladedruckreglergestänge
eine entsprechende Frühzündung von Hand bereits eingestellt ist, die praktisch auch
einzuhalten wäre, wenn durch den zusätzlichen Eingriff in das Zünder- und Brennstoffreglergestänge
auf sparsamsten Reiseflug umgeschaltet wird. Es darf also bei dieser Umschaltung
dann nicht mehr der Zündzeitpunkt wesentlich geändert werden. Durch die geschilderte
Gestängeverknüpfung, und zwar insbesondere durch den waagebalkenartigen Hebel bildet
dann im Umschaltpunkt das Ladedruckreglergestänge das mittlere Gegenlager für diesen
waagebalkenartigen Hebel, so daß der Eingriff in das Zündverstellgestänge je nach
dein vorgewählten Ladedruck korrigierend beeinflußt wird.
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Wie die neue Regelung vonstatten geht und wie eine Einrichtung hierfür
in: einzelnen aufgebaut sein kann, zeigen mit den für die Erfindung wesentlichen
Teilen die Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen, und zwar Fig. i eine schaubildliche
Darstellung der Regeleinrichtung, Fig. 2, 3 und 4 Einzelheiten des kulissengeführten
Handhebels.
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In Fig. i ist i die Zündstroininascliine, die Brennstoffpumpe, 3 der
Saugstutzen des Ladegebläses und ,I der Ladedruckregler. Der Ladedruckregler q.
weist einen Servoinotor5 auf, durch den Drosselklappe 6 verstellt werden kann. Die
Steuerung des Servomotors erfolgt in Abhängigkeit vom Druck auf der Druckseite des
Ladegebläses. Dieser Drucks wirkt durch eine Impulsleistung i in geeigneter Weise
auf die Hilfssteuerung des Servomotors 5 ein. Die Verstellbewegungen des Servomotors
5 werden beispielsweise durch Drucköl hervorgebracht, das durch eine Leitung 8 zu-,
durch eine Leitung (-3 abgeführt werden kann. Die Ladedruckregelunl; erfolgt in
der `'eise, daß der Servomotor 5 be: steigendem Druck hinter dem Ladegebläse die
Drosselklappe 6 so weit schließt bzw. bei sinkendem Druck öffnet, daß jeweils mit
der Wiederherstellung des Regelgleichgewichts auch der Druck auf der Ladedruckseite
wiederhergestellt wird. Der Druck, der auf diese Weise an dieser Stelle aufrechterhalten
werden
soll, kann durch eine Sollwertverstelleinrichtung verändert
werden, die durch Drehen der Welle io betätigt werden kann. Wird die Welle io im
Uhrzeigersinn gedreht, so wird damit der Ladeluftsolldruck erniedrigt und umgekehrt
erhöht.
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Die Brennstoffpumpe 2 besitzt eine Vorrichtung i i zur Regelung ihrer
Fördermenge, und zwar erfolgt die Fördermengenregelung selbsttätig so, daß 'im normalen
Betrieb zwischen der geförderten Brennstoffmenge und der geförderten L adeluftmenge
ein bestimmtes Verhältnis aufrechterhalten bleibt. Diese Forderung läßt sich beispielsweise
dadurch erfüllen, daß man den Fördermengenregler in ähnlicher Weise wie den Laderegler
von dem Druck auf der Ladedruckseite aus steuert. In der Abbildung ist diese Steuerung
dadurch angedeutet, daß der Fördermengenregler i i durch eine Impulsleitung 12 mit
der Leitung 7 verbunden ist. Der Fördermengenregler i i kann ferner durch Betätigung
des Hebels 13 so beeinflußt werden, daß das Verhältnis zwischen der Brennstoffmenge
und der Ladeluftmenge, das die Regeleinrichtung aufrechterhält, auf einen neuen
veränderten Sollwert gebracht wird. Wird der Hebel 13 nach rechts ausgeschwenkt,
so bedeutet das eine Erhöhung, wird er nach links ausgeschwenkt, so bedeutet das
eine Erniedrigung der Brennstofförderung.
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Der Zündstromerzeuger i besitzt eine Zündzeitpunktverstelleinrichtung,
die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Verdrehen der Welle 1q. verstellt
werden kann. Wird diese Welle im Uhrzeigersinn verdreht, so wird eine frühere bzw,
ungekehrt eine spätere Zündung herbeigeführt. ' Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen
Einrichtung, deren Teile in der Abbildung in einer Lage dargestellt sind, die sie
bei einer bestimmten Flughöhe bei Vollast des Motors einnehmen, ist folgende. Solange
der Pilot nicht in die Regelung eingreift, wird dem Motor, unabhängig von der Flughöhe
und dem damit' sich veränderden Luftdruck die Ladung selbsttätig unter gleichbleibendem
Ladedruck zugeführt und bleibt die Anreicherung der Ladeluft mit Brennstoff ohne
Zutun des Piloten von selbst stets die gleiche. Steigt die Maschine zu einer größeren
Höhe auf, so sinkt der Druck hinter dem Lader bzw. vor dem Motor. Die Leitung ?
vermittelt dementsprechend Steuerimpulse an den Ladedruckregler q.. Der Servomotor
5 des Ladedruckreglers q. öffnet die Drosselklappe 6 weiter, und zwar so weit, bis
schließlich der Druck hinter dem Lader und damit der Druck in der Leitung 7 wieder
auf den Ausgangswert angewachsen ist. Das Umgekehrte spielt sich ab, wenn die Maschine
von einer größeren Flughöhe auf eine geringere Flughöhe herabgeht.
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Will der Pilot die Maschine beispielsweise von der Vollast auf den
Leerlauf herunterregeln, so hat er nur nötig, die Stange 15 nach rechts zu verschieben,
und damit die Welle io im Uhrzeigersinn herumzudrehen. Geschieht das, so stellt
er damit einerseits den Ladedruckregler q. auf einen geringeren Solladedruck ein,
andererseits bewirkt er gleichzeitig eine Späterlegung der Zündung, da, wie die
Abbildung zeigt, die Drehbewegung der Welle io mit Hilfe der Hebel 16 und 17 sowie
der Stange 18 derart auf die Welle i9 übertragen wird, daß das hierauf befestigte
Kurvenstück 20 die Stoßstange 2 1 nach links herausdrückt. Damit gelangt die Traverse
22 aus der Lagea-b in die Lage a-c, d. h. die Stange 23 wird ebenfalls nach links
verschoben und der Hebel. 24 sowie die Welle 14 werden entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht. Nach dein oben Gesagten bedeutet diese Verstellbewegung der Welle i.f eine
Späterlegung der Zündung. Die zugeführte Brennstoffmenge paßt sich in diesem Falle
von selbst den neuen Betriebsverhältnissen an, da mit einer Verringerung des Ladesolldruckes
der Druck in der Leitung 12- sinkt, was nach dem vorher Gesagten eine Verringerung
der Brennstoffzufuhr ergibt, und zwar in einem solchen Maße, daß das Sollmischungsverhältnis
des Brenngasgemisches aufrechterhalten bleibt.
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Auf diese Weise hat der Pilot es in der Hand, allein durch Verstellen
des Hebels 15 die Maschine. vollständig zu steuern, und zwar so zu steuern, daß
der Ladedruck, die Brennstoffzufuhr und der Zündzeitpunkt in jedem Augenblick in
richtiger bzw. günstiger Weise einander zugeordnet sind. Soll die Maschine mit normaler
Reisegeschwindigkeit geflogen werden, so muß, um ihr einen möglichst großen Aktionsradius
zu sichern, zum Sparbetrieb übergegangen werden. Um den Sparbetrieb herbeizuführen,
muß die Stange 25 nach rechts verschoben werden. Damit dreht sich die Welle 26 im
Uhrzeigersinne herum. Auf dieser Welle sind zwei Kurvenstücke 27 und 28 befestigt.
Durch Herumdrehen des Kurvenstückes 27 wird der Winkelhebel 29, der lose auf der
`Felle 3o sitzt, entgegen dem Uhrzeigersinne ausgeschwenkt. Er verschiebt damit
die Stange 31 nach links, so daß die Traverse 22 in die Stellung d-e gelangt, mit
dem Ergebnis, daß eine frühere Zündung herbeigeführt wird. Mit dem Herumdrehen des
Kurvenstückes 28 wird durch Ablaufen der Rolle 32 auf der Bahn dieses Kurvenstückes
die Welle 30 im Uhrzeigersinn herumgedreht, so daß die Stange 33 nach links
wandert und der Hebel 13 den Brennstoffördermengenregler
i
r im Sinne einer Verminderung der B_ rennstofförderung verstellt.
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Die beiden Stangen 15 und 25 sind durch ein und dasselbe Bedienungselement
verstellbar (Fig. 2 und 3). Dieses Bedienungselement besteht aus einem kulissengeführten
Schalthebel, der nach zwei Richtungen bewegt werden kann. Einerseits kann er um
einen Zapfen 35, andererseits um die Achse f, g geschwenkt werden, da der Zapfen
35 in zwei Erhebungen 36 und 37 gelagert ist, die an einer drehbar gelagerten
Hülse 38 sitzen. An seinem oberen Ende ist der Schalthebel 34 in einer Kulisse oder
Platte 39 geführt, deren Gestalt aus Fig. 4 zu ersehen ist. An seinem unteren Ende
weist der Schalthebel 34 ein Mitnehmerstück 4o auf. In der dargestellten Lage greift
dieses Mitnehmerstück in die Aussparung 41 einer Zunge 4= ein, die an einer Hülse
4.3 befestigt ist. Auf diese Hülse ist ein Hebel 44 aufgesetzt, an den die
Stange 15 der Fig. i angreifend zu denken ist. In dieser Eingriffsstellung
des Mitnehmerstückes 4o bewegt sich der Schalthebel 34 innerhalb der Bahn 45, 54
der Kulisse 39 (Fig. 4). Wird der Schalthebel 34 durch Schwenken um den Zapfen 35
in die Kulissenbahn 47, 46 übergeführt, so wird damit das Mitnehmerstück 4o aus
der Öffnung 41 der Zunge 4.2 herausgezogen und nach links in die Aussparung 49 einer
Zunge So eingeführt, die an einer Hülse 5 i befestigt ist, auf der ein Hebel 52
sitzt. An dem Hebel 52 greift die Stange 25 (Fig. i) an. Zugleich mit dem Mitnehmerstück
40 wird jeweils ein Verriegelungskörper 53 verschoben, der jeweils diejenigen der
Zungen 42 und So, in die das Mitnehmerstück gerade nicht eingreift, verriegelt.
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Steht der Schalthebel 34 an der Stelle der Kulisse Fig. 4, an der
das Bezugszeichen 45 eingetragen ist, so läuft der Motor leer. Befindet er sich
an der Stelle, an der das Bezugszeichen 54 eingetragen ist, so läuft der Motor mit
Vollast, an der Stelle, wo das Bezugszeichen 46 eingetragen ist, mit Überlast. Soll
der Motor im Sparbetrieb arbeiten, so ist der Schalthebel 34 in die Stellung überzuführen,
an der das Bezugszeichen 47 vermerkt ist (Fig.4).