DE860902C - Regelung fuer Hoehentriebwerke mit Abgasturboladern - Google Patents

Description

• Regelung für Höhentriebwerke mit Abgasturböladern Bei mit Abgasturboladern ausgerüsteten Höhentriebwerken erfolgt die Leistungsregelung üblicherweise durch einen Ladedruckwähler und einen damit parallel geschalteten Drehzahlwähler, von welchen der erstere mit Hilfe eines Regelorgans für die Abgasturbine die Aufladung des Motors konstant hält, während der letztere durch entsprechende Regelung der Verstellschraube die Motordrehzahl auf einen dem eingestellten Ladedruck zugeordneten Wert einstellt.
• Die in diesem Zusammenhang günstigste, jedoch praktisch nicht durchführbare Regelung für den Abgasturbolader bestände darin, die Düsenfläche der Abgasturbine stufenlos so zu ändern, daB das Lei= stungsgleichgewicht zwischen Lader und Abgasturbine bei Verarbeitung der vollen Menge in der Turbine erreicht wird. In Wirklichkeit kann der Düsenquerschnitt -nur stufeinweise geregelt werden, wofür ein weiteres Regelorgan. vorgesehen werden muB, wie z. B. ein Abblasventil für Gas oder Luft oder eine Drossel für Gas und Luft usw. In beiden Fällen Iiegt der zur Erzielung eines gewünschten Ladedruckes erforderliche Gasdruck höher als bei idealer Regelung. - Ein derartiges Arbeiten ist aber für die heute üblichen Motoren mit starker Überschneidung der Steuerzeiten sehr ungünstig, da hierdurch infolge ungenügender Spülung sowohl die Leistung gesenkt als auch die Betriebssicherheit 'unnötig gefährdet wird: Ein weiterer Na&teil -des geschilderten Regel= verfahrens liegt in der nicht auf die Höhe, sondern nur auf die Last bezogenen Luftschraubendrehzahl. Bei den sehr großen Blattabmessungen, die in großen Höhen infolge der niedrigen Luftdichten gewählt . werden müssen, erfolgt der Betrieb am Boden, wenn die Drehzahl unverändert bleibt, mit äußerst ungünstigem Anstellwinkel des Schraubenblattes und entsprechend niedrigem Wirkungsgrad. Diese Verhältnisse können z. B. die volle Ausnutzung einer triebwerksseitig erreichbarenVolldruckhöhe unmöglich machen, weil die Luftschraubenverhältnisse am Boden bei weiterer Steigerung der Volldruckhöhe nicht mehr ausreichen würden, um einen einwandfreien Start des Flugzeuges zu ermöglichen.
• Zur Beseitigung dieser Nachteile wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Änderung der Motorleistung und deren Anpassung an die Flughöhe durch Veränderung der Motordrehzahl mit Hilfe der Verstellluftschräube zu bewirken. Diese Regelung gestattet ohne sonstige Regeleingriffe eine beliebige Veränderung des Gasdurchsatzes im Verhältnis zur Düsenfläche und damit die Erzeugung einer beliebigen Aufladung und Xotorleistung.
• Im allgemeinen sind hierbei für eine bestimmte Motorleistung in großen Höhen größere Motordrehzahlen erforderlich als in kleinen Höhen, wobei also die Aufladung und das Motormoment in kleinen Höhen größer sind als in großen,. so daß gleichzeitig die angedeuteten Erfordernisse des Luftschraubenbetriebes erfüllt sind. Die Motordrehzahl kann bei Vorhandensein von Ladeluftkühlern durch eine entsprechende Steuerung der Kühlung der Ladeluft günstig beeinflußt werden. In gleicher Weise wirkt auch eine entsprechend durchgebildete Düsenschaltregelung. Kleine Leistungen erfordern ebenfalls in Übereinstimmung mit den Erfordernissen der Luftschraube kleine Drehzahlen.und umgekehrt.
• Da bei den heute üblichen Triebwerken die Verstellschraube ohnehin zur Normalausrüstung des Motors gehört, wird durch die vorgeschlagene Regelung eine besondere Turbinenregelung entweder überhaupt überflüssig oder wenigstens die Feinregelung gespart, und außerdem werden sehr vorteilhafte Verhältnisse für die Luftschraube erreicht. Die hierbei auftretenden Gasstaudrücke sind so niedrig wie möglich, da keinerlei Mengenverluste auftreten.
• Die für die verschiedenen Höhen und Teillasten erforderlichen Drehzahlen bzw. Ladedrücke können an einem Drehzahlwähler eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt durch einen Leistungshebel unter Zwischenschaltung eines von der Höhe abhängigen, den erwähnten Zusammenhang von Höhe und Drehzahl berücksichtigenden Korrekturgliedes. Die Zu-. ordnung von Flughöhe und Motordrehzahl hängt auch von der Ladelufttemperatur ab, sie wird also im Falle der Kühlung der Ladeluft anders sein als ohne Kühlung. Um im Falle der Ladeluftkühlung eine Abhängigkeit vom Flugzustand zu vermeiden, ist eine Kühlerregelung vorzusehen, welche eine bestimmte Zuordnung von Höhe und Ladelufttemperatur sicherstellt.
• Zwecks Konstanthaltens der Leistung. und damit der thermischen Beanspruchung in den verschiedenen Höhen ist die Drehzahl bzw. der Ladedruck der Höhe derart zuzuordnen, daß das Produkt von Motordrehzahl und Ladeluftdichte etwa konstant bleibt.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt (Abb. i und 2).
• Die Regelung der Luftschraubendrehzahl erfolgt von einem Leistungshebel i aus, der über ein Gestänge 2 mit einer Rolle .3 in Verbindung steht. An der Rolle 3 ist ein Gestänge q. angelenkt, das über eine Langlochverbindung 5 die Einstellhülse 6 eines Drehzahlwählers für die Motor- bzw. Luftschraubendrehzahl verschiebt. Der Kraftschluß zwischen Gestänge und Einstellhülse wird durch eine Zugfeder 33 bewirkt.
• Durch Verschwenken des Leistüngshebels z zwischen den beiden Grenzstellungen Nyx und Nmin wird infolge der Schrägstellung einer für die Rolle vorgesehenen Führung eine mit der Motorleistung ansteigende Motordrehzahl eingestellt. Die Verstellung der Luftschraube 7 erfolgt in an sich bekannter Weise durch den Fliehkraftregler 8, der einen umlaufenden Steuerschieber 9 verschiebt und dadurch ein Steuermittel, etwa Öl, welches bei io in die Einstellhülse 6 eintritt, über den einen oder den anderen der beiden Kanäle 1i, 12 zum Verstellmotor 13, der hier als Druckölmotor gedacht ist, leitet. Dieser Verstellmotor 13 bewirkt, z. B. über die Stirnräder 14 und ein Luftschraubenverstellgetriebe 15, die Verstellung der Luftschraubenblätter.
• Die vom Leistungshebel i aus eingestellten Drehzahlwerte werden von einer Höhendose i9 beeinflußt. Zu diesem Zweck werden die Bewegungen der Höhendose über einen Kraftverstärker 2o und ein geeignetes Hebelwerk 21 bzw. Gestänge 22 unter Vermittlung einer Kurvenscheibe 23 auf einen Höhenkorrekturhebel 24 übertragen. Der Hebel 24 weist ein Langloch 18 auf, in welchem die vom Leistungshebel i unmittelbar beeinflußte Rolle 3 geführt ist. Die Form der Kurvenscheibe 23, welche das Gesetz der Abhängigkeit von Motordrehzahl und Flughöhe festlegt, und die Anordnung des Hebels 24 sind derart gewählt, daß die bei einer bestimmten Einstellung desLeistungshebels für die betreffende Flughöhe jeweils erforderliehe Motordrehzahl an der Einstellhülse eingestellt wird, während die Kupplung mit dem Leistungshebel zur Folge hat, daß für kleine Leistungen kleine Motordrehzahlen, für große Leistungen große Drehzahlen eingestellt werden. Dabei wird, wie z. B. durch die dargestellte Vorrichtung, vorteilhaft dafür gesorgt, daß die Regelcharakteristik für kleinere Leistungen flacher verläuft als für größere, d. h. für kleinere ; Motorleistungen ein kleinerer Drehzahlbereich bestrichen wird als für größere Motorleistungen. Um den Motor beim Anspringen und bei kleinen Drehzahlen wie üblich durch eine Drosselklappe regeln zu können, ist mit dem Leistungshebel i ferner ein mit einem Langloch 29 versehenes Gestänge 25 verbunden, welches gleichzeitig eine in der Ladeleitung 26 angeordnete Drosselklappe 27 und eine vor dieser Drossel angeordnete Abblasklappe 28 bedient. Das Langloch 29 und die Übersetzung der einzelnen Hebel 25, 30, 31 sind so gewählt, daü bei Stellungen des Leistungshebels i zwischen den Stellungen a und N." die Zugfeder 32 die Abblasklappe 28 geschlossen und die Drosselklappe 27 offen hält. Bei Überschreitung der Stellung a wird unter Dehnung der Feder 32 gleichzeitig die Drossel 27 geschlossen und die Abblasklappe 28 geöffnet.
• . Um im Sturzflug, wobei der Leistungshebel :i auf ."in steht und daher von diesem nur die der betreffenden Höhe entsprechende kleinstmögliche Motordrehzahl eingestellt wird, trotzdem die höchstzulässige Drehzahl einstellen zu können, ist der Sturzflughebel 34 vorgesehen. Dieser wirkt über ein Gestänge 35 mit Langloch 36 und ein geeignetes Hebelwerk 37 auf die Einstellhülse 6, die unter Dehnung der Feder 33 bis auf die der höchsten zulässigen Drehzahl entsprechende Stellung verschoben wird.
• Da eine Bedienung des Sturzflughebels 34 nur im Leerlauf des Motors zulässig ist, wird die Beweglichkeit des Sturzflughebels zweckmäßig z. B. durch eine Sperre oder eine Mitnehmervorrichtung von der Stellung des Leistungshebels i abhängig gemacht, derart, daß nur bei Leerlaufstellung eine Betätigung möglich ist. In diesem Fall ist durch die Abblasklappe auch für eine genügende Durchströmung des Laders beim Sturzflug gesorgt, so daß weder ein Pumpen noch eine unzulässige Erwärmung des Laders auftreten kann.
• Um die weiter oben geforderte Zuordnung von Höhe und Ladelufttemperatur herzustellen, kann eine Einrichtung verwendet werden, wie sie die Abb. 2 beispielsweise darstellt. Ein Temperaturfühler 38 in der Druckleitung des Gebläses und eine Höhendruckdose 39 beeinflussen über ein geeignetes Hebelwerk 40, 41 einen Kraftverstärker 42, der mit Hilfe einer geeigneten Arbeitsflüssigkeit und eines Doppelkolbens 43 die Zu-und Ableitung einer Kolbenverstellvorrichtung 44 steuert, die eine Verstellklappe 45 in- der Kühlmittelleitung 45 zum Ladeluftkühler beeinflußt, durch die der Kühlkreislauf über eine Nebenleitung mehr oder weniger kurzgeschlossen und so eine Temperaturregelung der Ladeluft sichergestellt werden kann.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regelung für Höhentriebwerke mit Abgasturboladern, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Motorleistung und deren Anpassung an die Flughöhe allein durch Veränderung der Motordrehzahl mit Hilfe der Verstelluftschraube erfolgt.
2. 2. Regelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Leistungswählhebel aus über ein von einer Höhendose beeinflußtes Gestänge ein Drehzahlwähler für die Motor- bzw. Luftschraubendrehzahl betätigt wird, welcher im Zusammenwirken mit einem von der Motor- oder Luftschraubenwelle beeinflußten Drehzahlregler die Verstellung der Luftschraube bewirkt.
3. 3. Regelung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Beeinflussung des Drehzahlwählers vom Leistungswählhebel aus betätigte Gestänge einen zweiarmigen Knickhebel enthält, dessen Knickstelle mit Hilfe eines Zapfens, einer Rolle od. dgl. in einem Langloch geführt wird, welches in einem von der Höhendose beeinflußten Höhenkorrekturhebel vorgesehen ist.
4. 4. Regelung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickstelle des Knickhebels derart geführt ist, daß für kleine Motorleistungen kleine Drehzahlen und für große Motorleistungen große Drehzahlen gewählt werden, wobei vorteilhaft für kleinere Motorleistungen ein kleinerer Drehzahlbereich bestrichen wird als bei größeren.
5. 5. Regelung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der längs verstellbaren Hülse des hydraulischen Drehzahlwählers ein von einem Fliehkraftregler gesteuerter Zuteilschieber gleitet und die Arbeitsmittelzuführung zu der Schraubenverstellvorrichtung steuert.
6. 6. Regelung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungswählhebel über eine Langlochverbindung im Bereich kleiner Leistungen auf eine Drosselvorrichtung (Klappe) in der Druckleitung des Gebläses und auf eine vor der Drosselvorrichtung angeordnete Abblasklappe einwirkt.
7. 7. Regelung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellhülse des. Drehzahlwählers über eine Langlochverbindung von einem besonderen Sturzflughebel aus unabhängig vom Leistungshebel verstellbar ist. B. Regelung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Sturzflughebels durch eine Sperre oder eine Mitnehmervorrichtung von der Leerlaufstellung des Leistungshebels abhängig gemacht ist. 9. Regelung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Ladeluft entsprechend einer gewünschten Abhängigkeit von Ladedruck und Motordrehzahl gesteuert wird. io. Regelung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasturbine durch Schaltung der Düsen entsprechend einer gewünschten Abhängigkeit von Ladedruck und Motordrehzahl zusätzlich geregelt wird. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 671 248; britische Patentschrift Nr. 3o6 i55.