DE3835663C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lufteinlaufsteuerung für
Gasturbinenstrahltriebwerke an Hochleistungsflugzeugen, mit
Funktionsgebern für eine vom jeweiligen Flugzustand unabhängige
Gewinnung der erforderlichen Luftdurchsatzmenge, wobei eine an der
unteren Vorderkante des Lufteinlaufs, um eine Querachse schwenkbar
angeordnete Luftfanglippe vorgesehen ist.
Ein auf ein bestimmtes Gasturbinenstrahltriebwerk abgestimmter Luftein
lauf dient zur genauen Zumessung der jeweils erforderlichen Luftdurch
satzmenge bei allen Flugzuständen, wobei sich ein unzureichender Luft
durchsatz sehr kritisch auf die Leistung und Sicherheit des Triebwerks
auswirkt.
Vereinfacht gesehen ist dem Triebwerk der vorgenannten Gattung während
der Startphase eine große Luftmenge zuzuführen, da bedingt durch die
niedrige Fluggeschwindigkeit des Flugzeuges ein zu niedriger Druck im
Lufteinlauf herrscht um die erforderliche Triebwerksleistung zu erreichen.
Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn vom Flugzeug ein zu hoher An
stellwinkel geflogen wird und z.B. durch eine Abschattung des Lufteinlaufs
von diesem nur eine geringe Luftmasse pro Sekunde aufgenommen werden
kann.
Gegenteilig hierzu wirkt sich eine hohe Fluggeschwindigkeit bzw. eine
Überschallgeschwindigkeit in einem zu hohen Druck im Lufteinlauf aus,
der in diesem sehr instabile Strömungsverhältnisse produziert.
In den ersten zwei Fällen ist somit der Querschnitt des Lufteinlaufs zur
Aufnahme einer ausreichenden Luftmasse zu vergrößern und im letzten Fall
zu verkleinern, um das sog. Triebwerkspumpen bzw. Einlaufbrummen zu
verhindern.
Eine derartige Einrichtung zur Variierung des Lufteinlaufquerschnitts
mittels einer an der unteren Vorderkante des Lufteinlaufs angeordneten
geregelten Luftfanglippe ist aus der DE-PS 28 33 771 bekannt. Diese
Regelung der schwenkbaren Luftfanglippe erfolgt in sehr aufwendiger Weise
nach variablen und unterschiedlichen Parametern, die nach entsprechenden
komplizierten Steuerungs- und Regelkennfeldern nur von komplexen Geräten,
wie ein Steuersignalrechner, ein Referenzrechner und von einem
Ein- und Ausgangs-Funktionsrechner über eine zusätzliche umfangreiche
Elektronik verarbeitet werden können. Dieser Aufwand ist sehr kostspielig
und weist darüber hinaus eine hohe Störanfälligkeit auf.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte
Steuerung derartig zu verbessern, daß auf einfache Weise und mit
wenigen preiswerten und bereits an Bord vorhandenen Mitteln die Luft
fanglippe sicher steuerbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
aufgeführten Merkmale gelöst. Weiterbildende Merkmale sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin begründet, daß die
teueren und störanfälligen Spezialgeräte entfallen können, die außerdem
im Hochleistungsflugzeug einen hohen Platz- und Gewichtsbedarf erfordern
würden. Demgemäß wird bei dieser Erfindung als Funktionsgeber auf flugwichtige
Elemente bzw. hochqualitative und bewährte Geräte zurückgegriffen,
die weitgehendst ohnehin bereits im Hochleistungsflugzeug vorhanden
sind und wie z.B. der Flugregler und die Signalgeber, dem automatischen
Flugsteuerungssystem und dem Navigationssystem angehören. Anstatt eines
aufwendigen Regelsystems mit einer komplexen Signalrückkopplung, stellt
der Einsatz einer digitalen Logik (ja-nein-Signal) zur Steuerung der
Luftfanglippe in eine offene oder geschlossene Position eine erhebliche
Vereinfachung dar, obwohl bei Bedarf eine einfache verfeinerte Steuerung
für Zwischenstellungen der Luftfanglippe möglich ist. Mit der Kombination
verschiedener - zumeist ohnehin für die Flugsteuerung generierten
Signale für die Ansteuerung der Luftfanglippe, ist zusätzlich eine hohe
Redundanzmöglichkeit für den einwandfreien Triebwerksbetrieb gegeben.
Für diese Redundanz ist die wechselseitige Benutzungsmöglichkeit aller
Funktionsgeber bzw. deren Signale von besonderem Vorteil.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben
und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hochleistungsflugzeuges mit
einer am Lufteinlauf angeordneten Luftfanglippe,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lufteinlaufs in Seitenansicht
mit der Luftfanglippe in der oberen, mittleren und unteren
Position.
Aus der Fig. 1 ist ein Hochleistungsflugzeug 16 ersichtlich, dessen
Lufteinlauf 7 mit einer schwenkbaren Luftfanglippe 1 versehen ist, wobei
diese in der mittleren, d.h. in einer den Einlaufboden 8 des Lufteinlaufs
7 gradlinig fortsetzenden Position dargestellt ist und als einteilige
oder zweiteilige Luftfanglippe 1 für beide Lufteinläufe ausgeführt
werden kann. Mit 3 sind die an der Flügelvorderkante 2 angeordneten Vor
flügeln (Slats) bezeichnet, deren nicht dargestellter Antrieb mit einem
Signalgeber 4 korrespondiert. Bei 17 wird ein Triebwerksregler und bei 5
ein Flugregler angedeutet, dem ein Beschleunigungsmesser 12 und ein
Fluglagenmesser 13 mit jeweils nicht dargestellten Signalgebern zugeordnet
sind. Die Fahrwerke 10, die Steuerflächen 11 und die nicht dargestellten
Auftriebsklappen weisen ebenfalls jeweils einen Signalgeber 4 auf.
Die Fig. 2 zeigt den Lufteinlauf 7 in schematischer Seitenansicht mit
der um die Querachse 15 schwenkbaren Luftfanglippe 1, die gestrichelt in
der oberen (O) und unteren (U) und durchgezogen in der mittleren Position
(M) dargestellt ist. Aus der Fig. 2 geht die für die Steuerung
erfindungsgemäße Arbeitsweise hervor, die nachfolgend erläutert wird.
Einem bekannten Schwenkantrieb 6 für die Luftfanglippe 1 ist ein bekannter
Signalempfänger 14 zugeordnet, der entsprechend dem Signaleingang
von den Signalgebern 4 der Funktionsgeber, den Schwenkantrieb 6 zur Ver
schwenkung der Luftfanglippe 1 in die entsprechende vorgesehene Position
aktiviert, wobei zunächst davon ausgegangen wird, daß sich die Luftfanglippe
1 in der mittleren Position (M) befindet.
Dem in einem modernen Hochleistungsflugzeug grundsätzlich vorgesehenen
Flugregler 5 und Triebwerksregler 17 werden bekannterweise sämtliche
flug- und triebwerkswichtigen Daten zugeführt, so daß es diesen möglich
ist, ihre Funktionen automatisch durchzuführen.
Zu diesen Daten zählen nicht nur die der flugwichtigen Komponenten - wie
die der Auftriebsklappen- und Steuerflächenstellung und
die flugdynamischen Daten, sondern auch die physikalischen Daten, die z.B.
die Außentemperatur, die Luftdichte etc. betreffen.
Diese Daten werden in Form von Signalen dargestellt, die in den Funk
tionsgebern, d.h. im Flugregler 5 und/oder im Triebwerksregler 17 vorhanden
sein müssen und im diesen zur Steuerung des Flugzeuges 16 bzw.
für die Regelung des Triebwerks verarbeitet werden.
Aus diesen Signalen ist von einem den Funktionsgebern zugeordenten
Signalgeber 4 ein entsprechendes Signal gewinnbar, das zum Steuern der
Luftfanglippe 1 dem bereits angesprochenen, mit deren Schwenkantrieb 6
korrespondierenden Signalempfänger 14 zugeleitet wird.
Wenn nun z.B. in den Funktionsgebern ein oder mehrere Signale aufzeigen,
daß z.B. aufgrund eines aus einer zu niedrigen Strömungs- bzw. Flugge
schwindigkeit oder eines Flugmanövers entstandenen niedrigen Druckes im
Lufteinlauf 7, in diesem ein Luftdurchsatzmangel vorhanden ist oder vorhanden
sein müßte, muß der Lufteinlauf 7 erweitert werden. Dies geschieht
erfindungsgemäß dadurch, indem die Luftfanglippe 1 mittels eines
entsprechenden Signals vom Signalgeber 4 von der mittleren Position (M)
in die untere Position (U) gesteuert wird.
Eine Steuerung der Luftfanglippe 1 kann für sich oder in Verbindung mit
den Reglern 5, 17 auch durch den Ausfahrweg der Auftriebsklappen 100
durchgeführt werden, wie später erläutert wird.
Falls im Flugregler 5 und/oder im Triebwerksregler 17 ein oder mehrere
Signale auftreten, die auf einen ausreichenden oder überschüssigen Luft
durchsatz im Lufteinlauf 7 hinweisen, werden sie von den Signalgebern 4
dahingehend umgesetzt, daß die Luftfanglippe 1 in der mittleren Position
(M) belassen bzw. in die obere Position (O) für eine Verengung des Lufteinlaufs
7 verschwenkt wird. Die Steuerung der Luftfanglippe 1 mittels
den vorgenannten Funktionsgebern stellt eine sichere und einfache Ar
beitsweise dar.
Im weiteren weisen die Auftriebsklappen 100 oder deren nicht
dargestellten Antriebe als Funktionsgeber normalerweise ebenfalls den
angesprochenen Signalgeber 4 auf, dessen einfaches digitales Signal
(ja-nein-Signal) den Signalempfänger 14 nun veranlassen kann, die Luftfanglippe
1 über deren Schwenkantrieb 6 entweder in die obere (O), oder
untere (U) Position zu schwenken. Dies ist gleichfalls eine einfache
Arbeitsweise der Luftfanglippensteuerung, die evtl. von einem einfachen
Endschaltersignal des Antriebs oder des Signalgebers 4 und der Luftfanglippe
initiiert und beendet werden kann. In diesem Beispiel gibt der Signalgeber
4 der Auftriebsklappen 100 dem Signalempfänger 14 an, daß
diese aus Auftriebsgründen ausgefahren sind und daß die Luftfanglippe 1
in die untere Position (U) zu schwenken ist, da aufgrund der niedrigen
Fluggeschwindigkeit oder des hohen Anstellwinkels das Triebwerk einen
höheren Luftbedarf hat.
Das gleiche geschieht im umgekehrten Sinn, d.h. wenn die
Auftriebsklappen 100 eingefahren werden, wird die Luftfanglippe in die
mittlere (M) oder obere (O) Position geschwenkt, wobei z.B. die
augenblicklich optimalste Position von der Auftriebsklappenposition
(und/oder) in Verbindung mit dem Signal aus der Fluggeschwindigkeit oder
aus anderen Funktionsgebern ermittelt wird. Die vom Flugregler 5 für
eine augenblickliche Auftriebsklappenposition während eines Flugmanövers
ausgehenden oder empfangenen Signale können auf die gleiche Weise in
eine entsprechende Schwenkbewegung der Luftfanglippe 1 umgesetzt werden.
Es kann auch das jeweilige Signal von vielen anderen, für den Flug oder
für die automatische Flugsteuerung oder automatische Navigation
wichtigen Funktionsgebern, die ohnehin in jedem Hochleistungsflugzeug
vorhanden sind, für den gleichen Zweck direkt oder über den Flugregler 5
zum Signalempfänger 14 geführt werden.
Das bedeutet beispielsweise, daß auch die einfachen Signale eingesetzt
werden können, die z.B. von einem Signalgeber 4 eines oder mehrerer an
der Luftfanglippe 1 oder in deren Nähe im Lufteinlauf 1 angeordneten
Strömungsdrucksensoren 9 ausgehen, wodurch bei bestimmten Druckzuständen
im Lufteinlauf 7, die Luftfanglippe 1 direkt oder über den Flug- bzw.
Triebwerksregler 5, 17 durch ein dabei entstandenes Signal entsprechend
aktiviert wird. Bei einem niedrigen Druck wird daher für eine größere
Luftzufuhr die Luftfanglippe 1 in die untere Position (U) geschwenkt,
bei einem ausreichendem Luftdurchsatz (etwa Normaldruck) in der mittleren
Position (M) belassen und bei hohem Druck (Luftüberschuß) in die
obere Position (O) bewegt.
Weiterhin können die vorbestimmten Charakteristiken oder Schwellwerte
der Signale folgender Funktionsgeber bzw. Meßsignale für den gleichen
Zweck eingesetzt werden: Die Aus- und Einfahrstellung des Fahrwerks 10,
der für bestimmte Fluggeschwindigkeiten erforderliche oder zulässige
Ausschlagweg der Steuerflächen 11 oder die Aus- und Einfahrbewegung der
Vorflügel 3, die z.B. für die Trägheitsnavigation generierten Werte aus
der Fluggeschwindigkeitsmessung und die Signale - wie bereits
erwähnt - aus dem Triebwerksregler 17 bzw. insbesondere aus dem
Flugregler 5, da die Signale über diesen oder für sich zumeist alle
augenblicklichen Flugzustände des Flugzeuges 16 sowie die Stellungen von
dessen Funktionselementen wiedergeben. Somit können auch die
vorgenannten Signale, die direkt oder indirekt gleichbedeutend mit dem
Lufteinlaufdruck und damit mit dessen Luftzufuhr sind, in vorteilhafter
Weise zur Steuerung der Luftfanglippe 1 eingesetzt werden.
Diese Signale können von dem Signalempfänger 14 einzeln verwertet werden
oder mittels einer in diesem enthaltenen Schaltung kombiniert werden. Im
letzteren Fall veranlaßt der Signalempfänger 14 erst dann die Aktivierung
der Luftfanglippe 1 in die entsprechende, d.h. in eine obere (O),
mittlere (M) oder untere (U) Position, wenn für Redundanzzwecke z.B. eine
Signaläquivalenz aus zwei oder mehreren Quellen vorliegt.
Für eine stufenweise oder verfeinerte Steuerung bzw. Verschwenkung der
Luftfanglippe 1, kann im Signalempfänger 14 eine bekannte Schaltung vorgesehen
sein, die die von den Signalgebern 4 oder vom Flugregler 5 oder
vom Triebwerksregler 17 ausgehenden charakteristischen oder hierfür kodierten
Signale einzeln oder in kombinierter Form differenziert und die
Luftfanglippe in die entsprechende Zwischenstellung bewegt.
Mit diesen Signalen kann die Verschwenkung der Luftfanglippe 1 direkt
abhängig oder unabhängig zur Funktionsauslösung der Funktionsgeber oder
zu den Meßsignalen, d.h. linear und gleichlaufend oder nichtlinear in
unterschiedlichen Stufen und Zeitabläufen oder proportional zu den Funk
tionsgebern erfolgen.
Mit dieser Steuerung wird die Möglichkeit geschaffen, mittels eines von
den Funktionsgebern ausgehenden einfachen Signals die Luftfanglippe 1
direkt in die entsprechende Position zu steuern, wobei auch eine stufenweise
und verfeinerte Steuerung der Luftfanglippe in jeweils eine
Zwischenstellung möglich ist.
Claims (10)
1. Lufteinlaufsteuerung für Gasturbinenstrahltriebwerke an
Hochleistungsflugzeugen, mit Funktionsgebern für eine vom jeweiligen
Flugzustand unabhängige Gewinnung der erforderlichen Luftdurchsatzmenge
wobei eine an der unteren Vorderkante des Lufteinlaufs, um eine
Querachse schwenkbar angeordnete Luftfanglippe vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Luftfanglippe (1) ein einziger
oder mehrere verschiedene Funktionsgeber vorgesehen sind, die entweder
auf direktem Weg über einen Flugregler (5), über einen Triebwerksregler
(17) über den Flug- und Triebwerksregler (5, 17) oder auf direktem Weg
und über mindestens einen Regler (5, 17) mit der Luftfanglippe (1)
korrespondieren, wobei die bevorzugten Funktionsgeber der Flugregler (5)
und der Triebwerksregler (17) sind, die wahlweise einzeln oder gemeinsam
oder einzeln fungieren weiterer bevorzugter Funktionsgeber in Form
eines Signalgebers (4) vorgesehen ist, mittels dem die Aus- und
Einfahrbewegung der Auftriebsklappen (100) bestimmbar ist.
2. Lufteinlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß weitere Funktionsgeber einzeln oder kombiniert als Signalgeber (4)
fungieren, wie
die Signalgeber (4) zur Bestimmung
die Signalgeber (4) zur Bestimmung
- a) der Aus- und Einfahrbewegung des Fahrwerks (10)
- b) des Ausschlagweges der Steuerflächen (11)
- c) der Aus- und Einfahrbewegung der Vorflügel (3)
und/oder als Signalgeber (4)
- d) ein Strömungsdrucksensor (9)
- e) ein Beschleunigungsmesser (12)
- f) ein Fluglagenmesser (13)
und/oder das Fluggeschwindigkeitsmeßsignal.
3. Lufteinlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß für eine entsprechende direkte oder indirekte Steuerung der
Luftfanglippe (1) der Flugregler (5) und der Triebwerksregler (17) mit
entsprechende Steuersignale generierenden Signalgebern (4) versehen sind
und daß der den Auftriebsklappen (100) zugeordnete Signalgeber (4) als
ein durch deren Aus- und Einfahrbewegung betätigbarer Schalter
ausgebildet ist.
4. Lufteinlaufsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, die Luftfanglippe (1) mittels eines
Schwenkantriebes (6) für eine Querschnittserweiterung des Lufteinlaufes
(7) in eine untere Endstellung (U), in eine mittlere, den Einlaufboden
(8) etwa gradlinig fortsetzende Position (M) und für eine Verengung des
Lufteinlaufs (7) in eine obere Endstellung (O) oder in eine
Zwischenstellung verschwenkbar ist.
5. Lufteinlaufsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftfanglippe (1) ein deren Schwenkantrieb (6)
aktivierender Signalempfänger (14) zugeordnet ist, durch den die vom
jeweiligen Signalgeber (4) ausgehenden einzeln schaltbaren oder
kombinierten Signale in eine entsprechende Schwenkbewegung der
Luftfanglippe (1) umsetzbar sind.
6. Lufteinlaufsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalempfänger
(14) eine einfache Schaltung aufweist, die mit Hilfe der von den
Signalgebern (4) ausgehenden Signalen und mittels einer digitalen Logik
die Luftfanglippe (1) über den Schwenkantrieb (6) in eine offene,
halboffene oder geschlossene Position steuert, wobei der Schaltvorgang
durch ein einfaches Endschaltersignal vom Signalgeber (4) - wie von dem
des Flugreglers (5) - oder von einem Antrieb, z.B. der Auftriebsklappen
(100), auslösbar ist und durch ein Endschaltersignal von der
Luftfanglippe (1) beendbar ist.
7. Lufteinlaufsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für eine stufenweise,
nichtlineare oder proportionale Steuerung der Luftfanglippe (1),
eine Schaltung im Signalempfänger (14) zur Differenzierung der von den
Signalgebern (4) ausgehenden charakteristischen oder spezifisch
kodierten Signale vorgesehen ist.
8. Lufteinlaufsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalempfänger (14)
eine Schaltung enthalten ist, mittels der einerseits die Signale von den
Signalgebern (4) unter sich beliebig kombinierbar sind oder einzeln
verwertbar sind und andererseits dabei die Steuerung für die
Luftfanglippe (1) bei vorbestimmten Signalschwellwerten auslösbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883835663 DE3835663A1 (de) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Einrichtung zum steuern eines lufteinlaufs an hochleistungsflugzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19883835663 DE3835663A1 (de) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Einrichtung zum steuern eines lufteinlaufs an hochleistungsflugzeugen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3835663A1 DE3835663A1 (de) | 1990-04-26 |
DE3835663C2 true DE3835663C2 (de) | 1990-11-08 |
Family
ID=6365488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883835663 Granted DE3835663A1 (de) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Einrichtung zum steuern eines lufteinlaufs an hochleistungsflugzeugen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3835663A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106996334A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-01 | 北京航空航天大学 | 高超声速鳃式变几何多级斜激波系压缩进气道 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4235631C1 (de) * | 1992-10-22 | 1994-05-19 | Deutsche Aerospace | Querschnittsgeregelter Rechteck-Lufteinlauf |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3011307A (en) * | 1955-12-15 | 1961-12-05 | Gen Electric | Variable throat supersonic diffuser |
DE2833771C2 (de) * | 1978-08-02 | 1985-12-19 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Verstellbarer Lufteinlauf, insbesondere zweidimensionaler Schrägstoßdiffusor für Gasturbinenstrahltriebwerke zum Antrieb von Hochleistungsflugzeugen |
DE3009340A1 (de) * | 1980-03-12 | 1983-09-15 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Zweidimensionaler, einseitiger schraegstossdiffusor als lufteinlauf fuer ein gasturbinenstrahltriebwerk zum antrieb von hochleistungsflugzeugen |
-
1988
- 1988-10-20 DE DE19883835663 patent/DE3835663A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106996334A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-01 | 北京航空航天大学 | 高超声速鳃式变几何多级斜激波系压缩进气道 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3835663A1 (de) | 1990-04-26 |
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Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
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Owner name: DAIMLER-BENZ AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 80804 M |
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