DE1069953B - Vorrichtung zur Regelung des von einem Strahltriebwerk mit Uberschallfluggeschwindigkeit, insbesondere einem Stauivtrahltriebwerk erzeugten effektiven Schubes - Google Patents

Description

Das Patent 1057 828 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des von einem Strahltriebwerk, insbesondere einem Staustrahltriebwerk erzeugten effektiven Schubes, bei welchem die in den Brennkammern des Strahltriebwerks verbrannte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der in zweckmäßiger Weise festgestellten Lage der Eingangsstoßwelle so geregelt wird, daß diese Stoßwelle in der für die Erzielung des kleinsten aerodynamischen Flugwiderstands des Luftfahrzeugs günstigsten Lage gehalten wird.

Das Hauptpatent bezieht sich ferner auf Vorrichtungen zur Ausführung dieses Verfahrens, welche insbesondere in der Strömungsrichtung der Luft gestaffelte Druckabnahmestellen zur Festlegung der Lage der Stoßwelle enthalten, wobei diese Druckabnahmestellen mit Manometerkapseln kombiniert sind und auf die Dosierung der Brennstoffzufuhr einwirken.

Bei der gemäß dem Hauptpatent vorgesehenen Ausführungsform liegen jedoch diese Druckentnahmestellen sowie die durch diese bestimmte Lage der Stoß- ^ao welle fest, so daß die Vorrichtung für gewisse Benutzungsbedingungen des Strahltriebwerks nicht geeignet ist. Sie kann nicht an solche Flugbedingungen und Betriebsbedingungen des Strahltriebwerks angepaßt werden, bei welchen die günstigste Lage der Stoßwelle in dem Eingangskanal des Strahltriebwerks eine andere ist.

Die vorliegende Erfindung gestattet, diesem Nachteil dadurch abzuhelfen, daß die Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie den verschiedenen Lagen der Stoßwelle angepaßt werden kann.

Gemäß der Erfindung sind eine oder mehrere Druckabnahmestellen, welche die Stoßwelle eingrenzen sollen, und zwar vorzugsweise die beiden stromabwärts liegenden Abnahmestellen, an einem besonderen Teil oder einem dichten Wandabschnitt angebracht, welcher parallel zur Strömungsrichtung verschiebbar ist, so daß die Lage dieser Druckabnahmestellen entsprechend der für die Stoßwelle zu erhaltenden Lage eingestellt werden kann.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung, wobei die Wand des Strömungskanals, in welcher ⁴^ die Druckabnahmestellen angebracht sind, sowie andere Teile der Vorrichtung im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil der Wand des Kanals in Projektion auf eine zu dieser Wand tangential verlaufende Ebene;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der gebrochenen Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 gibt einen Teil dieser Schnittansicht in grö-Vorrichtung zur Regelung
des von einem Strahltriebwerk
mit überschallfluggesctiwindigkeit,
insbesondere von einem Staustrahltriebwerk erzeugten effektiven Schubes

Zusatz zum Patent 1 057 828

Anmelder:

Societe Nationale d'Etude

et de Construction de Moteurs d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 5. März 1957

Gerhard Richter, Dammarie-les-Lys, Seine-et-Marne

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

ßerem Maßstab sowie einen Schnitt durch die Skala eines Anzeigegeräts mit Leuchtzeichen wieder.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei Druckabnahmestellen A, B, C in der Wand 6 des Mittelkörpers eines Strahltriebwerks angeordnet, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 3 im Hauptpatent beschrieben ist, doch können diese Druckabnahmestellen auch an einer anderen Stelle des Luftfahrzeugs angeordnet werden. Die vordere Druckabnahmestelle A liegt so weit stromaufwärts an dem Mittelkörper, d. h. so weit von den Abnahmestellen B und C entfernt, daß diese Abnahmestelle A nicht den Druckunterschieden vor und hinter der Stoßwelle ausgesetzt ist. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, so genügt es, die von dieser Abnahmestelle A zu der Kammer 11 und somit in das Innere der Aneroidkapel 13

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führende Leitung 11α mit einem Rückschlagventil zu versehen, welches durch eine geeichte Feder derart belastet ist, daß der der Stoßwelle vorausgehende hohe Druck das Ventil schließt, während der auf die Stoßwelle folgende schwächere Druck die Öffnung des Ventils zuläßt.

Im Gegensatz zu der Meßstelle A, welche an der Wand 6 des Mittelkörpers festliegt, sind die Meßstellen B und C an einer beweglichen Gleitschiene 29 angeordnet, welche in diese Wand versenkt ist und mit Längsführungen zusammenwirkt.

Die Gleitschiene 29 kann in der Strömungsrichtung mittels einer Gewindespindel 30 verstellt werden. Hierfür /ist ein zylindrisches Endstück 31 dieser Spindel in einem Gehäuse 32 angeordnet, welches mit der Gleitschiene 29 ein Stück bildet. Das Endstück 31 überträgt dann die Translationsbewegungen in der Längsrichtung, welche dadurch erzeugt werden, daß die Gewindespindel 30 in eine Haltemuffe 35 eingeschraubt oder aus dieser ausgeschraubt wird. Diese Muffe ist unmittelbar oder mittelbar an der Wand des Mittelkörpers oder an einer beliebigen anderen Wand des Luftfahrzeugs befestigt.

Die Drehung der Gewindespindel 30 erfolgt entweder durch den einen Handgriff od. dgl. betätigenden Piloten oder durch eine Vorrichtung, die auf einen beliebigen Betriebsparameter des Strahltriebwerks anspricht, welcher für die Betätigung der Regelung der Lage der Stoßwelle geeignet ist.

bedingungen des Strahltriebwerks im voraus zu bestimmen und diese Lage während des Betriebes bei einer Änderung der Betriebsbedingungen des Strahltriebwerks zu verändern.

Die Vorrichtung wird zweckmäßig noch so vervollständigt, daß der Pilot prüfen kann, ob die Stoßwelle tatsächlich in der gewünschten Weise reagiert und sich an der ihr zugewiesenen Stelle stabilisiert.

Hierfür können Einrichtungen vorgesehen werden, welche gestatten, die verschiedenen Verlagerungen der Stoßwelle mit möglichst großer Genauigkeit zu verfolgen, und zwar vorzugsweise auf der gleichen Skala 38, welche die von dem Piloten für die Stoßwelle gewählte Lage anzeigt.

In Fig. 2, welche eine Außenansicht der Wand des Mittelkörpers darstellt, ist die obenerwähnte Gleitschiene 29 mit den Druckabnahmestellen B und C sowie eine Reihe von Öffnungen 40 zu erkennen, welche Meßstellen zur Feststellung der Lage der Stoßwelle bilden.

Diese Meßstellen 40 sind hier in der Wand des Mittelkörpers angebracht, sie können jedoch auch in einer beliebigen anderen Wand angebracht sein, in bezug auf welche die Stoßwelle festgelegt /und ihre Lage festgestellt werden soll. Jede Meßstelle 40 steht mit dem oberen Teil 41 einer dichten Zelle in Verbindung, deren unterer Teil 41 α hermetisch von dem oberen Teil durch eine nachgiebige Membran 42 getrennt ist, welche vorzugsweise aus Metall besteht, aber auch aus einem be-

Die Gewindespindel 30 kann auch durch eine be- „₀ liebigen anderen geeigneten Werkstoff bestehen kann.

liebige andere Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung der Gleitschiene 29 ersetzt werden, z. B. eine Druckkammer, von der eine Wand mit der Gleitschiene verbunden ist, während ihre anderen Wände mit dem festen Gerippe ein Stück bilden, wobei diese Kammer unter dem Druck der durch ein Nadelventil dosierten Brennstoffzufuhr steht. Eine derartige Antriebsvorrichtung kann die Anbringung der Meß stellen B und C an der günstigsten Stelle erleichtern.

Durch Versuche werden die günstigsten Lagen der Stoßwelle in dem Lufteinlauf für verschiedene Fälle und verschiedene Betriebsbedingungen festgestellt, und mit den erhaltenen Ergebnissen wird eine mit Teilungen versehene Skala 38 hergestellt, auf welcher diese Lagen eingetragen sind.

Bei der in Fig. 1 schematisch als Beispiel dargestellten Vorrichtung trägt ein Gehäuse 32 ein Kugelgelenk 33, an welchem eine Stange 34 befestigt ist. Diese gleitet frei durch eine z. B. an einer festen Muffe 35 be-Die unteren Teile 41 α der Zellen stehen alle durch Öffnungen 43 miteinander in Verbindung und werden durch eine Leitung gespeist, welche mit der von der Druckabnahmestelle A zu der Kammer 11 (Fig. 1) führenden Leitung 11a verbunden ist, so daß alle unteren Teile 41 α der Zellen und somit alle Unterseiten der Membranen 42 unter etwa gleichem Druck stehen, nämlich dem an der Druckabnahmestelle A herrschenden Druck.

Die durch die Öffnungen 40 in die oberen Teile 41 der Zellen (welche nicht miteinander in Verbindung stehen) eintretende Luft steht unter dem hinter oder vor der Stoßwelle herrschenden Druck, je nachdem, ob sich die Stoßwelle vor oder hinter den betreffenden Öffnungen 40 befindet.

Die Membranen 42, welche als Schalter eines elektrischen Stromkreises wirken, sind von der Masse der Zellen durch entsprechende Isolatoren 44 isoliert (Fig. 4). Der Pluspol einer Stromquelle 45 ist unmit-

festigte Führung 36 und endigt an einem Ende eines ₅₀ telbar mit den isolierten Membranen 42 verbunden, um eine feste Achse 39 drehbaren Zeigers 37. Eine Der negative Pol der gleichen Stromquelle 45 ist (z. B. Drehung der Gewindespindel 30, welche eine Translationsbewegung der Gleitschiene 39 und der Druckabnahmestellen B und C in der Längsrichtung bewirkt, hat dann eine entsprechende Verstellung des Zeigers 55 37 auf der Skala 38 zur Folge. Da auf dieser die Lagen der Stoßwelle vorher gekennzeichnet wurden, gestattet der Zeiger die Feststellung der tatsächlichen Lage der Maßstellen B und C, welche die Stoßwelle eingrenzen sollen, gegenüber der für diese Welle gewünschten 60 iⁿ dem unteren Teil 41 α dieser Zelle herrschende Lage. Druck ist, wird die Membran 42 nach unten durch-

Die Vorrichtung enthält außerdem die bereits im gebogen und schließt dadurch den Stromkreis der ent-Hauptpatent (Fig. 4) genannten Teile, welche die glei- sprechenden Glühlampe, welche aufleuchtet, chen Bezugszeichen tragen und auf die gleiche Weise Das obige System arbeitet folgendermaßen:

65 mittels Körperschlusses) mit dem Halter 46 a von kleinen Glühlampen 46 verbunden, welche unter Löchern 47 in der Skala 38 liegen.

In dem unteren Teil 41 α der Zellen sind unmittelbar unter den Membranen 42 feste isolierte Kontakte angeordnet. Diese Kontakte sind einzeln mit den Glühlampen 46 verbunden. Wenn daher der in dem oberen Teil 41 einer Zelle herrschende Druck größer als der

arbeiten. Die AbnahmestelleB und die Abnahmestelle C sind durch biegsame Leitungen genügender Länge mit der Aneroidkapsel 12 bzw. mit der Kammer 14 verbunden.

Die oben beschriebene Vorrichtung gestattet, die Lage der Eingangsstoßwelle für verschiedene Betriebs-Die Stoßwelle, welche z. B. die Lage 0-0 (Fig. 2) einnimmt, trennt die Strömung in zwei Teile, nämlich einen in der Strömungsrichtung vor der Stoßwelle liegenden Teil, in welchem der Druck etwa derselbe wie bei A ist, und einen hinter der Welle liegenden Teil, in welchem der Druck höher ist. Infolgedessen befinden

sich die Membranen 42, welche den vor der Stoßwelle liegenden Öffnungen 40 entsprechen, auf ihren beiden Seiten unter dem gleichen Druck und sind daher von ihren festen Kontakten 48 entfernt. Die entsprechenden Glühbirnen 46 leuchten daher nicht auf.

Die den hinter der Stoßwelle liegenden Öffnungen 40 entsprechenden Membranen 42 werden dagegen gegen ihre festen Kontakte 48 gedrückt, und die entsprechenden Glühbirnen 46 leuchten auf.

Der Pilot kann so auf der Skala 38 die wirkliche Lage der Stoßwelle verfolgen und das Arbeiten der Regelvorrichtung prüfen.

Die Teilung der Skala 38 wird durch Versuche bestimmt, wofür z. B. Parameter, wie Flughöhe, Fluggeschwindigkeit, Temperatur oder Drehzahl des Strahltriebwerks oder sein Betriebszustand, oder ein anderer zweckmäßiger Parameter oder auch ein zweckmäßiger Mittelwert von verschiedenen Parametern benutzt werden.

Natürlich können auch andere Systeme als das oben beschriebene elektrische System zur Feststellung der Lage der Stoßwelle benutzt werden, ■/.. B. pneumatische, hydraulische oder auch elektrische Systeme, welche z. B. einen zweiten Zeiger 39' auf der Skala 38 verstellen. '

Die bei dem dargestellten Beispiel durch Betätigen der Gewindespindel 30 erzielte Vorausbestimmung der Lage der Stoßwelle kann auch selbsttätig dadurch vorgenommen werden, daß die Lage der Gleitschiene 29 und der Druckabnahmestellen B und C durch einen Parameter beeinflußt wird, welcher sich bei Versuchen als am günstigsten erwiesen hat und dem Benutzungsbereich des Triebwerkes am besten angepaßt ist. So kann z. B. die Gewindespindel 30 durch eine Kammer ersetzt werden, die einen Kolben enthält, welcher auf beliebige geeignete Weise mit der Gleitschiene 29 verbunden ist und dessen Stellung und Bewegungen von einem unmittelbaren Parameter der Benutzung des Strahltriebwerkes (Flughöhe, Geschwindigkeit usw.) abhängen, oder auch von anderen Parametern, z. B. dem Druck des durch das Nadelventil 27 (Fig. 1) dosierten Brennstoffs.

Für Flüge mit großen Anstellwinkeln, wie dies bei senkrecht startenden und landenden Flugzeugen der Fall ist, bei welchen die Stoßwelle nicht in einer einzigen, zu der Achse des Strahltriebwerks senkrechten Ebene auftritt, können an Stelle einer einzigen Anordnung zur Festlegung und Überprüfung der Lage der Stoßwelle drei, vier oder mehr Anordnungen vorgesehen werden, deren Leitungen so miteinander verbunden sind, daß die den verschiedenen Drücken hinter und vor der Stoßwelle oder den Stoßwellen ausgesetzten Teile in Wirklichkeit unter der Einwirkung der algebraischen Summe dieser Drücke stehen und entsprechend reagieren, wodurch der Stoßwelle oder den Stoßwellen eine Lage gegeben werden kann, welche das Arbeiten des Strahltriebwerkes am wenigsten beeinträchtigt. Diese .verschiedenen Anordnungen müssen von dem Piloten oder auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Lage des Strahltriebwerkes in bezug auf die Waagerechte beliebig in oder außer Betrieb gesetzt werden können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung des von einem Strahltriebwerk mit Überschallfluggeschwindigkeit, insbesondere einem Staustrahltriebwerk erzeugten Schubes durch Regelung der Lage der Stoßwelle in Abhängigkeit von dem Anzeigen der in der Wand des Lufteinlaßdiffusors vorgesehenen stromaufwärts und stromabwärts der Stoßwelle gelegenen Druckabnahmestellen zur Feststellung der Lage der Stoßwellen nach Patent 1 057 828, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Druckabnahmestellen, und zwar vorzugsweise die beiden stromabwärts liegenden Druckabnahmestellen (B, C), an einem Teil (29) oder einem Wandabschnitt angebracht sind, welcher parallel zur Strömungsrichtung derart verschiebbar ist, daß die Lage der Druckabnahmestellen der herzustellenden Lage der Stoßwelle angepaßt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt gegenüber der restlichen Wand verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der beweglichen Druckabnahmestellen (B, C) auf einer Skala (38) dargestellt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine weitere zur Feststellung der wirklichen Lage der Stoßwelle dienende Vorrichtung, welche auf den festen Wandteil angeordnete Organe aufweist, die auf den Druckunterschied beiderseits der Stoßwelle ansprechen, wobei diese Organe in der Zone der möglichen Lagen der Stoßwelle gestaffelt angeordnet sind und Anzeigeorgane betätigen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druckunterschied ansprechenden Organe eine Reihe von Membranen (42) aufweisen, welche auf einer Seite unter dem an einer weit vor der Stoßwelle liegenden Stelle herrschenden Druck und auf der anderen Seite unter dem Druck stehen, welche in der Zone abgenommen wird, in welche sich die Stoßwelle verlagern kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druckunterschied ansprechenden Organe elektrische Schalter betätigen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter Stromkreise von auf einer Skala gestaffelt angeordneten elektrischen Glühbirnen steuern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den elektrischen Glühbirnen versehene Skala (38) die gleiche ist wie die zur Darstellung der Lage der beweglichen Druckabnahmestellen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 086 376.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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