DE3934093A1 - Steuersystem fuer die blaetter eines mantellosen flugzeugtriebwerks - Google Patents
Steuersystem fuer die blaetter eines mantellosen flugzeugtriebwerksInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Verän
dern oder Steuern der Steigung von Propellerblättern von
Flugzeuggasturbinentriebwerken und betrifft insbesondere
eine elektromotorisch angetriebene Steuervorrichtung zum
Verändern der Steigung der Gebläseblätter- oder -schaufeln
eines mantellosen Fan- oder Gebläse-Gasturbinentriebwerks.
Gasturbinentriebwerke weisen im allgemeinen einen Gaserzeu
ger auf, der einen Verdichter hat zum Verdichten von nach
hinten durch das Triebwerk strömender Luft, eine Brennkam
mer, in welcher Brennstoff mit der verdichteten Luft ver
mischt und gezündet wird, um einen Gasstrom hoher Energie
zu bilden, und eine Turbine, die durch den Gasstrom ange
trieben wird und einen Rotor antreibt, der seinerseits den
Verdichter antreibt. Viele Triebwerke können eine zweite
Turbine aufweisen, eine sogenannte Arbeitsturbine, die hin
ter dem Gaserzeuger angeordnet ist, um dem Gasstrom Energie
zu entnehmen und eine umlaufende Belastung mit verstellba
ren Blättern anzutreiben, wie es beispielsweise bei der
Vortriebseinrichtung von Hubschraubern, bei Mantelstrom
triebwerken und bei Turboproptriebwerken der Fall ist.
Eine neuere Verbesserung gegenüber den Mantelstrom- und
Turboproptriebwerken, wie sie oben beschrieben sind, ist
das mantellose Gebläsetriebwerk, wie es in der am 16. Mai
1984 veröffentlichten GB-Patentanmeldung Nr. 21 29 502 be
schrieben ist. Sei dem mantellosen Gebläsetriebwerk weist
die Arbeitsturbine gegenläufige Rotoren und Turbinenlauf
schaufeln auf, welche gegenläufige, mantellose Gebläseblät
ter antreiben, die radial außerhalb des Arbeitsturbinenab
schnitts des Triebwerks angeordnet sind.
Die Gebläseblätter des mantellosen Gebläsetriebwerks sind
in der Steigung verstellbare Blätter, mit denen sich opti
male Leistung des Triebwerks und eine Schubumkehr erreichen
lassen. Im Betrieb kann die wirtschaftliche Ausnutzung des
Brennstoffes durch das Triebwerk optimiert werden, indem
die Steigung des Blattes so verändert wird, daß sie den be
sonderen Betriebsbedingungen entspricht.
Im allgemeinen hat die Umgebung des Triebwerks erfordert,
daß die Betätigungsvorrichtung zum Steuern der Blattstei
gung hydraulische Stellantriebe aufweist, welche verschie
dene Arten von Zahnradanordnungen zum Positionieren der Ge
bläseblätter an gewünschten Stellen oder mit gewünschten
Steigungswinkeln antreiben. Eine exemplarische Form einer
Blattverstellvorrichtung ist in der US-PS 46 57 484 be
schrieben, bei welcher die Steigung der Gebläseblätter
durch einen hydraulischen Stellantrieb verändert wird, der
innerhalb der stationären Arbeitsturbinentragkonstruktion
befestigt ist. Die Bewegung, die der Stellantrieb verlangt,
wird zuerst auf das umlaufende Teil durch ein System von
Lagern und dann auf die Blätter durch ein System von Zahn
rädern und Gestängen übertragen, welche an dem umlaufenden
Teil befestigt sind. Es ist erwünscht, bei dieser Art von
System die zwei Kränze von gegenläufigen Blättern genau zu
positionieren, so daß die Steigung jedes Gebläseblattes
nicht nur dem erforderlichen Schub bei verschiedenen Ge
schwindigkeiten angepaßt ist, sondern auch eine genaue Syn
chronisation der Geschwindigkeit der beiden Blattkränze er
zeugt, so daß die Blattkreuzungen in einer genauen Position
in bezug aufeinander und in bezug auf die Flugzeugzelle er
folgen. Im allgemeinen wird bei solchen Systemen die Blatt
steigung zur Schubsteuerung benutzt, was wiederum die Dreh
zahl der Blätter beeinflußt, so daß jede leichte Verände
rung der Blatteinstellung die genaue Position verändert, in
welcher die Blattkreuzungen auftreten. Eine ausführlichere
Erläuterung der Vorrichtung und des Steuersystems zum Steu
ern des Betriebes des Triebwerks und zum Erzielen der ge
wünschten Blatteinstellwinkel für die Blätter jedes Kranzes
findet sich in der US-PS 47 72 180.
Bekannte Systeme, bei denen von hydraulischen Steuerungen
Gebrauch gemacht worden ist, um die Blattsteigung genau zu
positionieren, arbeiten manchmal hinsichtlich der Erzielung
der Genauigkeit und der Bandbreite, die zum gleichzeitigen
Erfüllen sämtlicher Steuerfunktionen notwendig sind, weni
ger als optimal. Darüber hinaus ist es nicht praktisch ge
wesen, Reserve- oder alternative hydraulische Energiequel
len vorzusehen, welche die Blattverstellvorrichtung antrei
ben, falls das Primärsystem ausfallen sollte. Ein solcher
Ausfall verlangt daher, das Abschalten des Blattsteuersy
stems in Ermangelung eines festen Notsystems. Weiter wird
angenommen, daß der Wirkungsgrad des hydraulischen Systems
üblicherweise relativ gering ist und daß es erwünscht ist,
den Wirkungsgrad eines solchen Systems zu steigern, um den
spezifischen Brennstoffverbrauch zu verbessern, den Spit
zenbedarf zu reduzieren und die thermische Belastung des
Triebwerks zu verringern.
Einige Fortschritte sind bei hydraulischen Steuerungen
durch die Verwendung von umlaufenden Hydromotoren zum An
treiben von Getrieben, die schließlich die Blatteinstellpo
sition ändern und aufrechterhalten, gemacht worden. Die Hy
dromotoren werden durch ein kleines, elektrisch betriebenes
Steuerventil proportional gesteuert, welches das Hauptsteu
erventil für die Hydraulik steuert. In anderen Konstruktio
nen kann eine verstellbare Taumelscheibe in dem Hydromotor
benutzt werden, um das Arbeitsventil zu ersetzen oder zu
unterstützen. Die Taumelscheibe kann durch einen elektri
schen oder hydraulischen Proportionalstellantrieb betätigt
werden. Bei jeder dieser Ausführungsformen treibt eine ein
zelne Hydropumpe, welche durch das Triebwerk angetrieben
wird, beide Hydromotoren an. Es wird als nicht praktisch
angesehen, das hydraulische System über die Triebwerkshülle
hinaus zu erweitern, um eine Energiequellenredundanz zu er
zielen, und ein zweites volles System oder eine Hydropumpe
bringt zusätzliches Gewicht mit sich, was nicht akzeptabel
ist.
Obgleich es Versuche gegeben hat, elektrische Antriebssy
steme zum Steuern der Steigung von Flugzeugpropellern wäh
rend der Ära des II. Weltkrieges zu realisieren, scheint
keine derartige Realisierung für heutige Flugzeuge geeignet
zu sein. Bei den früheren Versuchen sind im allgemeinen
einzelne Gleichstrommotoren benutzt worden, welche durch
Relais ein- und ausgeschaltet worden sind, die an der
Gleichstromhauptsammelschiene des Flugzeuges hingen. Nach
dem das Propellerblatt in eine gewünschte Stellung bewegt
worden war, wurde es in dieser Stellung durch mechanische
Einrichtungen festgehalten, da genaue elektrische Servo
steuereinrichtungen nicht zur Verfügung standen, um die
Propellerblattposition aufrechtzuerhalten. Das elektrische
Antriebssystem wurde daher lediglich benutzt, um die Posi
tion der Propellerblätter zu ändern, nicht aber zum
tatsächlichen Aufrechterhalten der Position der Propeller
blätter. Diese bekannten Systeme scheinen jedoch alle für
den Typ von Flugzeugtriebwerk nicht akzeptabel zu sein, auf
den sich die vorliegende Anmeldung bezieht, und zwar wegen
der erforderlichen Zuverlässigkeit, der Betätigung der
Steuerung mit ungeregelter Leistung, der Präzision und der
Bandbreite der Steuerung sowie der Lage des Ölsumpfberei
ches innerhalb des Triebwerks.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung
und ein System zum Steuern der Steigung von Propellerblät
tern bei einem mantellosen Flugzeuggebläsegasturbinentrieb
werk zu schaffen, welche die oben erwähnten Nachteile oder
unerwünschten Merkmale des Standes der Technik beseitigen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Steuersystem
zum Einstellen der Blattsteigung zu schaffen, welches ein
relativ geringes Gewicht aufweist, zuverlässig ist und mit
tels elektrischen Stroms betreibbar ist, der in dem Trieb
werk erzeugt wird.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein elektrisch
betriebenes Blattsteuersystem zu schaffen, welches redun
dante Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit auf
weist.
In einer Ausführungsform weist eine Vortriebseinrichtung
für ein Transportmittel wie ein Flugzeug ein Gasturbinen
triebwerk auf, das ein stationäres Teil sowie ein erstes
und ein zweites umlaufendes Teil hat, die koaxial um das
stationäre Teil angeordnet sind. Ein ringförmiger Gasströ
mungsweg, der zu dem ersten und dem zweiten umlaufenden
Teil koaxial ist, wird durch mehrere erste und zweite Lauf
schaufeln geschnitten, die an dem ersten bzw. zweiten um
laufenden Teil befestigt sind und sich in die Strömungswege
erstrecken, so daß der Gasstrom auf dem Strömungsweg be
wirkt, daß sich das erste und das zweite umlaufende Teil
gegenläufig drehen. Mehrere vordere und hintere Verstell
propellerblätter sind mit dem ersten und dem zweiten umlau
fenden Teil verbunden und radial außerhalb derselben ange
ordnet. Die Betätigung einer Getriebeeinrichtung, welche
mit den Propellerblättern gekuppelt ist, gestattet, den
Steigungswinkel der Propellerblätter zu verändern. Elektri
sche Motoreinrichtungen sind mit dem stationären Teil ver
bunden und weisen einen Rotor auf, der eine Welle antreibt,
die mit der Getriebeeinrichtung gekuppelt ist, so daß die
Drehung der Motorwelle eine Steigungsänderung der Propel
lerblätter bewirkt. Das Gasturbinentriebwerk erzeugt den
Gasstrom und weist eine umlaufende Verdichterwelle auf.
Eine Wechselstromgeneratoreinrichtung ist mit der Verdich
terwelle gekuppelt, um ungeregelten Wechselstrom mit va
riabler Frequenz und variabler Spannung zu erzeugen. Ein
Gleichrichter, der mit der Wechselstromgeneratoreinrichtung
verbunden ist, wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um,
und ein Wechselrichter, welcher den Gleichstrom empfängt,
wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom mit gesteuerter
Frequenz und gesteuerter Amplitude um. Über den Ausgang des
Wechselrichters wird der gesteuerte Wechselstrom wahlweise
an den Motor abgegeben.
Eine Steuereinrichtung, welche auf ein Soll-Propellerstei
gungseinstellsignal anspricht, steuert die Wechselrichter
einrichtung, um die Propellerblätter in eine Sollsteigungs
einstellung zu bringen. In einer Anordnung sind zwei Elek
tromotoren vorgesehen, die jeweils über entsprechende Zahn
räder eine Getriebevorrichtung antreiben, welche in An
triebsbeziehung mit den vorderen bzw. hinteren Propeller
blättern sind. Der Wechselrichter enthält zwei Wechselrich
terabschnitte, die mit dem ersten bzw. zweiten Motor ver
bunden sind, und die Steuereinrichtung steuert jeden Wech
selrichter zum unabhängigen Positionieren des vorderen bzw.
hinteren Satzes von Propellerblättern. Zur Redundanz können
zusätzliche Elektromotoren jeweils mit der ersten bzw.
zweiten Getriebevorrichtung gekuppelt sein, wobei die zu
sätzlichen Elektromotoren jeweils durch entsprechende Wech
selrichter gespeist werden, die mit der gemeinsamen Haupt
sammelschiene verbunden sind. Das redundante System kann
auch doppelte Wechselstromgeneratoren aufweisen, die mit
der Verdichterantriebswelle verbunden sind, wobei doppelte
Gleichrichter jeweils mit den Wechselstromgeneratoren ver
bunden sind, um Strom aus einem entsprechenden Wechsel
stromgenerator an die gemeinsame Hauptsammelschiene abzuge
ben. In noch einer weiteren Anordnung kann die gemeinsame
Hauptsammelschiene mit der elektrischen Anlage des Flugzeu
ges verbunden sein, wodurch das Flugzeug bei einem Ausfall
des Wechselstromgenerators die Hauptsammelschiene mit elek
trischem Strom versorgen kann. In diesem System können die
Triebwerke des Flugzeuges mit der gemeinsamen Hauptsammel
schiene verbunden sein, so daß ein Ausfall des Wechsel
stromgeneratorsystems bei einem Triebwerk überwunden werden
kann, indem dem Wechselstromgeneratorsystem des anderen
Triebwerks Strom entnommen wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un
ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigt
Fig. 1 ein Flugzeug, das Gasturbinentriebwerke
mit gegenläufigen vorderen und hinteren
Propellern hat,
Fig. 2 eine vereinfachte und teilweise wegge
schnittene Querschnittansicht eines der
Flugzeugtriebwerke nach Fig. 1 mit ei
ner hydraulischen Blattsteuervorrich
tung, die mit der durch das Triebwerk
angetriebenen Propellereinrichtung ver
bunden ist,
Fig. 3 eine vereinfachte und teilweise wegge
schnittene Querschnittansicht eines der
Flugzeugtriebwerke nach Fig. 1 mit ei
ner elektrisch betriebenen Blattsteuer
vorrichtung nach der Erfindung, die mit
der durch das Triebwerk angetriebenen
Propellereinrichtung verbunden ist,
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer
Ausführungsform eines elektrisch be
triebenen Blattsteuersystems, das in
Verbindung mit einem Gasturbinentrieb
werk nach der Erfindung benutzt wird,
Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer
weiteren Ausführungsform eines elek
trisch betriebenen Blattsteuersystems,
das in Verbindung mit einem Gasturbi
nentriebwerk nach der Erfindung benutzt
wird,
Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild von
noch einer weiteren Ausführungsform ei
nes elektrisch betriebenen Blattsteuer
systems, das in Verbindung mit einem
Gasturbinentriebwerk nach der Erfindung
benutzt wird, und
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Steuersystems
für Elektromotoren, die in den Ausfüh
rungsformen benutzt werden, welche in
den Fig. 4-6 gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt ein Flugzeug 10, das Gasturbinentriebwerke 12
hat, die an der Flugzeugzelle nahe von deren Heck befestigt
sind. Die Triebwerke 12 treiben jeweils einen vorderen Pro
peller 14 F und einen hinteren Propeller 14 A an, die sich in
entgegengesetzten Richtungen um eine Propellerachse 16 dre
hen.
Fig. 2 zeigt ausführlicher das Triebwerkspropellersystem 12
nach Fig. 1, bei dem hydraulische Stellantriebe zur Blatt
verstellung benutzt werden. Vorderhalb der Propeller 14 A
und 14 F befindet sich eine Gasturbine 18, bei der es sich
beispielsweise um den Typ F 404 handeln kann, der von der
Anmelderin hergestellt wird. Die Gasturbine 18 treibt eine
Welle (nicht dargestellt) und kann auch als ein Gaserzeuger
aufgefaßt werden, da sie einen durch einen Pfeil 20 darge
stellten Gasstrom hoher Energie erzeugt, welcher einer Pro
pellerstufe 22 zugeführt wird.
Die Propellerstufe 22 entnimmt dem Gasstrom Energie direkt
über eine geringe Drehzahl aufweisende, sich gegenläufig
drehende Arbeitsturbinenschaufelsätze. Diese Technik ver
meidet jede Notwendigkeit der Verwendung einer Turbine ho
her Drehzahl, wodurch jede Notwendigkeit vermieden wird,
ein Drehzahluntersetzungsgetriebe zum Antreiben des Propel
lers zu verwenden. Ein erster Satz von Schaufeln 24 ent
nimmt dem durch den Pfeil 20 dargestellten Gasstrom Energie
und dreht den vorderen Propeller 14 F in einer Richtung. Ein
zweiter Satz von Schaufeln 26 entnimmt dem Gasstrom eben
falls Energie, dreht aber den hinteren Propeller 14 A in der
entgegengesetzten Richtung. Lager 28 tragen die Schau
felsätze und die Propeller und gestatten diese gegenläufige
Drehung.
Eine Blattverstellvorrichtung 30 zum Ändern der Steigung
oder des Einstellwinkels der Propeller 14 A und 14 F ist
schematisch gezeigt. Es ist erwünscht, die Blattverstell
vorrichtung 30 so zu steuern, daß die Propellersteigung un
ter den vorherrschenden Betriebsbedingungen des Flugzeuges
die richtige ist.
Verschiedene Überwachungseinrichtungen sind in der Gastur
bine 18 angeordnet, und zwar u. a. Sensoren 32, 34, welche
Signale liefern, die den Gasdruck P 2, P 46 darstellen, und
ein Sensor 36, der Signale liefert, welche die Einlaßluft
temperatur T 2 darstellen. Das Signal P 2 (Einlaßluftdruck)
und das Signal P 46 (Luftdruck am Auslaß des Gasgenerators
18) werden benutzt, um ein Triebwerksdruckverhältnis EPR
aufzubauen. Das Triebwerksdruckverhältnis EPR ist zwar be
kanntlich das Verhältnis P 46/P 2, hier wird jedoch P 2 kon
stant gehalten, weshalb EPR direkt aus einer Messung von
P 46 gewonnen werden kann. Die Rotordrehzahl wird durch eine
Überwachungseinrichtung 38 ebenfalls abgefühlt und als ein
Steuersignal aus der Gasturbine 18 abgegeben. Diese und
weitere Sensoren, welche nicht gezeigt sind, sind bei
Triebwerken bekannt. Ein Steuersystem für eine Gasturbine
wie den Gaserzeuger 18 ist in der US-PS 42 42 864 beschrie
ben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen
wird.
Es ist wichtig, dem Gasstrom ausreichende Energie zuzufüh
ren, um die Drehung der Propeller 14 A und 14 F mit der Dreh
zahl und bei dem gewählten Steigungswinkel zu bewirken,
welche die Flugforderungen erfüllen und insbesondere dem
vom Piloten verlangten Triebwerksschub entsprechen. Ein
Beispiel für eine Flugzeugpropellersteuerung für einen
durch ein Gasturbinentriebwerk angetriebenen Propeller fin
det sich in der oben erwähnten US-PS 47 72 180, auf die be
züglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.
Fig. 3 ist eine Zeichnung, welche insgesamt dem in Fig. 2
gezeigten System entspricht, wobei eine wichtige Ausnahme
aber ist, daß die hydraulischen Stellantriebe durch elek
trisch betriebene Stellantriebe ersetzt worden sind. In dem
System nach Fig. 3 ist ein Wechselstromgenerator 40 in dem
Gaserzeuger nahe der Verdichterstufe (nicht dargestellt)
angeordnet und wird durch eine angetriebene Welle (nicht
dargestellt) in dem Gasgenerator 18, die mit dem Verdichter
verbunden ist, angetrieben, um ungeregelten Wechselstrom
variabler Frequenz und variabler Amplitude zu erzeugen. Auf
der Rückseite der Arbeitsturbinenschaufeln 24 und 26 sind
in einem wie üblich als Sumpf 39 bezeichneten Bereich zwei
Elektromotoren 42 und 44 angeordnet. Der Sumpf dreht sich
um die Achse 16. Die Motoren 42 und 44 sind feststehend an
geordnet, so daß sie sich nicht mit dem Sumpf drehen, und
es handelt sich vorzugsweise um elektrische Wechselstrommo
toren, da der Sumpf, welcher Schmieröl auf seiner inneren
Oberfläche aufweist, die einen Kern von Öldampf umgibt,
keine angenehme Umgebung für Gleichstrommotoren darstellt,
welche Bürsten und Kommutatoren benötigen und während der
Kommutierung von Haus aus Funken erzeugen. Die Motoren 42
und 44 sind jeweils mit einem entsprechenden Getriebe 46
bzw. 48 mechanisch gekuppelt, das seinerseits mit der Vor
richtung zum Steuern der Steigung der Propeller 14 A bzw.
14 F gekuppelt ist. Die Motoren sind in bezug auf die umlau
fenden Propeller stationär. Die Getriebe 46 und 48 liefern
jeweils eine mechanische Verstärkung, die ausreicht, um zu
verhindern, daß Kräfte an den Propellerblättern aufgrund
der auf diese auftreffenden Luftströmung die Motoren 42
bzw. 44 verstellen. Strom aus dem Wechselstromgenerator 40
wird über eine Gleichrichter- und Wechselrichterstufe 50
den Motoren 42 und 44 zugeführt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Erfindung bei
deren Anwendung bei dem in Fig. 3 dargestellten Gasturbi
nentriebwerk. Der Wechselstromgenerator 40 ist über Ge
triebe- oder andere Leistungsabzapfvorrichtungen an einem
Befestigungsblock 41 mit dem Gasgenerator 18 gekuppelt. Es
ist klar, daß sich die angetriebene Welle des Gasgenerators
mit viel langsamerer Geschwindigkeit dreht, als sie norma
lerweise erwünscht ist, um den Wechselstromgenerator zu
drehen, und deshalb wird die Vorrichtung 41 benutzt, um die
Drehzahl des Wechselstromgenerators zu erhöhen. Verschie
dene Einrichtungen sind bekannt zum Kuppeln von Wechsel
stromgeneratoren mit dem Gasgenerator, die hier nicht näher
beschrieben werden. Eine Arbeitsturbine 27, die Arbeitstur
binenschaufeln 24 und 26 aufweist, welche in Fig. 3 gezeigt
sind, wird durch den Gasgenerator 18 angetrieben. Die Moto
ren 42 und 44 sind jeweils über geeignete Getriebeanordnun
gen 46 bzw. 48 angeschlossen, um die Steigung der umlaufen
den Blattkränze 14 A bzw. 14 F zu steuern. Die Motoren 42 und
44 weisen jeweils einen drehbaren Läufer auf, der auf einer
angetriebenen Welle befestigt ist, die ihrerseits eine der
Getriebeeinrichtungen 46 und 48 antreibt. Der einfacheren
Darstellung halber sind die Wellen des Wechselstromgenera
tors 40 und der Motoren 42 und 44 sowie die Kupplungen mit
den Blattkränzen 14 A und 14 F durch gestrichelte Linien dar
gestellt, welche sich zu ihren zugeordneten Getriebeanord
nungen erstrecken.
Die Frequenz und die Amplitude des Wechselstroms variabler
Frequenz und variabler Amplitude, der durch den Wechsel
stromgenerator 40 erzeugt wird, sind von der Drehzahl des
Verdichters (nicht dargestellt) innerhalb des Gaserzeugers
18 abhängig. Zum Steuern der Motoren 42 und 44 mit Strom
aus dem Wechselstromgenerator 40 ist es notwendig, zuerst
den Strom mit variablen Kenndaten in Strom mit wenigstens
fester Frequenz umzuwandeln. Ein Gleichrichter/ Strom
richter-System 50, das für diesen Zweck vorgesehen ist,
enthält einen festen Gleichrichter 52, der mit dem
Wechselstromgenerator 40 elektrisch verbunden ist, um den
Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und diesen Strom an
eine Hauptsammelschiene abzugeben, welche durch Leitungen
54 und 56 dargestellt ist. Der Gleichstrom auf der Haupt
sammelschiene wird einem ersten und einem zweiten Wechsel
richter 58 bzw. 60 zugeführt, welche die Motoren 44 bzw. 42
mit Wechselstrom versorgen, der die gewünschten Kenndaten
hat. Die Wechselrichter 58 und 60 sind pulsdauermodulierte
(PDM) Wechselrichter bekannten Typs, beschrieben beispiels
weise in S.C. Peak et al, "A Study of System Losses In A
Transistorized Inverter-Induction Motor Drive System", IEEE
Transactions On Industry Applications, Januar/Februar 1985,
Band IA-21, Nr. 1, S. 248-258, und J.L. Oldenkamp et al,
"Selection and Design Of An Inverter-Driven Induction Motor
For A Traction Drive System", IEEE Transactions On Industry
Applications, Januar/Februar 1985, Band IA-21, Nr. 1, S.
259-265. Kondensatoren 62 und 64 sind üblicherweise paral
lel an die Gleichstromhauptsammelschiene an dem Eingang der
PDM-Wechselrichter 58 bzw. 60 angeschlossen, um Netzstrom
schwankungen zu minimieren. Die Frequenzveränderung in dem
durch den Wechselstromgenerator 40 gelieferten Strom wird
durch den festen Gleichrichter 52 kompensiert. Die Span
nungsveränderung in der von dem Gleichrichter gelieferten
Leistung wird durch Pulsdauermodulation in den einzelnen
Wechselrichtern 58 und 60 kompensiert.
In dem in Fig. 4 dargestellten System wird ein einzelner
Wechselstromgenerator benutzt, um den beiden Motoren 42 und
44 jeweils elektrischen Strom zuzuführen, welche den Ein
stellwinkel der Propellerblätter in jedem der Gebläseblatt
kränze steuern. Es ist erwünscht, daß die Motoren 42 und 44
Dauermagnetwechselstrommotoren sind, um einen hohen Wir
kungsgrad ohne übermäßiges Gewicht zu erzielen. Der Dauer
magnetmotor, der eine unabhängige Flußerregung hat, ist für
den Fall erwünscht, daß der Strom aus dem Wechselrichter
kreis verlorengeht, da der Strom dann der Drehung des
Blattsystems entnommen werden kann, um die Blatteinstell
winkel zu ändern, so daß die Blätter in einem Notfall in
die Segelstellung bewegt werden. Es können zwar Induktions-
oder geschaltete Reluktanzmotoren in einer ähnlichen Anord
nung benutzt werden, diese Motoren erfordern jedoch einen
voll betriebsfähigen Wechselrichter für den Notfallbetrieb,
falls ein Wechselrichter ausfallen sollte. Mit dem System
nach Fig. 4 werden daher, wenn Dauermagnetwechselstrommoto
ren benutzt werden, die Vorteile hohen Wirkungsgrades,
großer Bandbreite und hoher Spitzenbedarfsdeckung erzielt.
Es sei angemerkt, daß, da der Brennstoff für das Triebwerk
auch umgewälzt wird, um eine Triebwerkskühlfunktion zu er
füllen, das System nach Fig. 4 eine Reduzierung der Kühlbe
lastung für das Brennstoffsystem mit sich bringt, da der
Wirkungsgrad des Systems hoch ist und das System Leistung
nur bei Bedarf abgibt. Darüber hinaus sind die stationären
Verluste des Wechselstromgenerators niedrig genug, um nur
eine Stauluftkühlung zu erfordern, wodurch die Notwendig
keit von flüssigen Kühlmitteln und Wärmetauschern vermieden
wird. Die Motoren 42 und 44 erfordern kein separates Kühl
system, da ihre Verluste relativ niedrig sind und ihre Lage
so ist, daß das Schmieröl, welches normalerweise in den
Sumpf eintritt, sowohl zur Schmierung als auch zur Kühlung
ohne weiteres benutzt werden kann.
Fig. 5 zeigt eine Modifizierung des Systems nach Fig. 4,
dem Redundanz hinzugefügt wird, um es vor einem Ausfall der
Blattsteuervorrichtung zu schützen, falls eine Komponente
des Systems versagen sollte. Statt eines Wechselstromgene
rators werden in dem System nach Fig. 5 zwei unabhängige
Wechselstromgeneratoren 40 A und 40 B benutzt, die mit einer
gemeinsamen Zapfwelle 43 verbunden sind, obgleich statt
dessen die Wechselstromgeneratoren mit unabhängigen
Abtriebswellen des Gasgenerators 18 verbunden sein können
(in Fig. 4 gezeigt). Die Wechselstromgeneratoren 40 A und
40 B sind jeweils mit einer separaten, festen Gleich
richterschaltung 52 A bzw. 52 B verbunden, die ihrerseits
Strom aus den Wechselstromgeneratoren der gemeinsamen
Gleichstromsammelschiene zuführen, welche durch die Lei
tungen 54, 56 dargestellt ist. Die Motoren 42, 44 bestehen
in dieser Ausführungsform jeweils aus separaten Motor
abschnitten 42 A, 42 B bzw. 44 A, 44 B. Die Motorabschnitte
können separate, unabhängige Motoren sein, die aber vor
zugsweise in gemeinsamen Gehäusen angeordnet sind, ge
trennte Wicklungen haben und Läufer aufweisen, die auf
einer gemeinsamen Welle befestigt sind. Die Motoren 42 A,
42 B und 44 A, 44 B werden jeweils aus einem unabhängigen PDM-
Wechselrichter 60 A, 60 B bzw. 58 A, 58 B gespeist. Die
Wechselrichter sind jeweils mit der gemeinsamen Gleich
stromsammelschiene 54, 56 verbunden. Wenn irgendeiner der
Blattverstellmotoren oder Wechselrichter oder einer der
Wechselstromgeneratoren oder Gleichrichter ausfallen soll
te, kann infolgedessen der Betrieb des Systems auf einem
sicheren Niveau mit den verbleibenden Komponenten fort
gesetzt werden. In der bevorzugten Ausführungsform, in wel
cher jeder Motor in zwei Abschnitte aufgeteilt ist, die auf
einer gemeinsamen Welle befestigt sind, beträgt das zusätz
liche Gewicht, welches durch diese Redundanz verursacht
wird, nur etwa 15%. Diese besondere Anordnung ist ideal, da
das System für Spitzenüberdrehzahlnotdrehmomenterforder
nisse dimensioniert ist, wohingegen der normale Betrieb des
Flugzeuges weniger als die Hälfte der Notspitzenleistung
erfordert. Noch eine weitere Wirkungsgraderhöhung kann
erzielt werden durch Ersetzen der festen Gleichrichter 52 A,
52 B durch gesteuerte Gleichrichter, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, die Hälfte des Systems im normalen Be
trieb, wenn volles Drehmoment nicht verlangt wird, stromlos
zu machen.
Fig. 6 zeigt eine Modifizierung des Systems nach Fig. 5,
die eine weitere Möglichkeit des Aufbaus eines fehlertole
ranten Systems zeigt, um von einer Vielzahl von Stromquel
len in einem Notfall Gebrauch zu machen. In dieser Ausfüh
rungsform sind die Stromquellen, die an mehrere Triebwerke
des Flugzeuges angeschlossen sind, über Kreuz verbunden, so
daß der Wechselstromgenerator eines Triebwerks Strom nicht
nur zu diesem Triebwerk liefern kann, sondern über einen
festen Gleichrichter 75 auch zu anderen Triebwerken, wenn
eine Wechselstromgeneratorwelle oder -wicklung oder ein
Gleichrichter 52 ausfallen sollte. Da wiederum die normale
Belastung ungefähr die Hälfte der Spitzenbelastung beträgt,
kann die normale Blattsteuerung bei beiden Triebwerken
(wenn angenommen wird, daß das Flugzeug zwei Triebwerke
hat) daher fortgesetzt werden, wenn eines der Systeme aus
fallen sollte. Darüber hinaus kann die Flugzeughauptsammel
schiene, die normalerweise mit 400 Hz arbeitet, an die ge
meinsame Gleichstromsammelschiene angeschlossen werden, in
dem einfach der 400-Hz-Wechselstrom gleichgerichtet wird.
Weiter kann es erwünscht sein, die Flugzeugbatterie mit der
Systemsammelschiene zu verbinden, um für vorübergehenden
Bedarf Notstrom zu liefern. So werden bei einem zwei Trieb
werke aufweisenden Flugzeug das Triebwerk 1 und sein zuge
ordnetes Stromsystem mit zwei Hauptsammelschienen 54, 56
bzw. 54 A, 56 A und ebenso das Triebwerk 2 und sein zugeord
netes Stromsystem mit den beiden Sammelschienen verbunden.
Jede Sammelschiene wird außerdem mit dem 400-Hz-Stromsystem
des Flugzeuges über entsprechende Gleichrichter 66 und 68
verbunden. Der Batteriestrom wird den Sammelschienen über
Trenndioden 69 und 71 zugeführt.
Mit geeigneter Getriebeanordnung kann die Drehbewegung der
Propeller ausgenutzt werden, um die Motoren 42 und 44 in
einer regenerativen Betriebsart anzutreiben, um dem Trieb
werk Energie zu entnehmen. In einer solchen Anordnung kann
es erwünscht sein, einen zweiten, kleinen Wechselstromgene
rator 73 vorzusehen, der geringen Strom für die Wechsel
richtersteuerschaltung erzeugt, um einen zuverlässigen Be
trieb in einer regenerativen Betriebsart oder während einer
Systemumschaltung zu gewährleisten.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer typischen Ausführungs
form eines Steuersystems zum Steuern eines Motors 42 zum
Einstellen des Blattsteigungswinkels der Blätter des hinte
ren Blattkranzes auf gewünschte Positionen. Der Positions
befehl X der dem Steuersystem oder dem Triebwerk entnommen
wird, gibt den gewünschten Blatteinstellwinkel an. Die Ge
winnung des Solleinstellwinkels ist in der oben erwähnten
US-PS 47 72 180 beschrieben. Dieses Befehlssignal wird an
einen Summierpunkt 70 angelegt, wo es mit einem Rückfüh
rungssignal X summiert wird, welches die Istblattposition
darstellt. Die Istblattposition wird vorzugsweise einem
Drehgeber 72 entnommen, der mit der Welle des Permanentma
gnetmotors 42 verbunden ist, bei dem der Permanentmagnet
vorzugsweise innen angeordnet ist. Die Differenz zwischen
der Sollposition und der Istposition, die der Summierpunkt
70 liefert, wird einer Kompensationsschaltung 74 zugeführt,
welche das Differenzsignal in ein geeignetes Referenzsignal
umwandelt, das mit der Winkelgeschwindigkeit verglichen
werden kann, um einen geeigneten Drehmomentbefehl für den
Motor zu erzeugen. Dieses Signal aus der Kompensationsfunk
tionsschaltung 74 wird an einen weiteren Summierpunkt 76
angelegt, wo es zu der Istdrehzahl des Motors 42 addiert
wird. Das Drehzahlsignal wird außerdem von dem Drehgeber 72
geliefert und kann die erste Ableitung des Positionssignals
darstellen. Das Signal, welches dem Summierpunkt 76 entnom
men wird, wird an eine Drehmomentbefehlswandlerschaltung 78
angelegt, welche dieses Signal in ein geeignetes Drehmo
mentreferenzsignal umwandelt. Das Drehmomentreferenzsignal
wird an einen Ankerstrombefehlswandler 80 und an eine
Flußbefehlswandlerschaltung 82 angelegt. Das Ankerstrombe
fehlssignal i d und das Flußbefehlssignal i q , welche von
den Schaltungen 80 bzw. 82 geliefert werden, werden an eine
Vektorrotator/Koordinatentransformator- und Wechselrich
terschaltung 84 angelegt, welche entsprechende dreiphasige
Wechselströme i a , i b , i c liefert, die dem Motor 42 zuge
führt werden. Die Welle des Motors 42 ist mit einem
Getriebe 46 zum Steuern der Steigung der hinteren Blätter
14 A verbunden. Ein ähnliches System kann zum Steuern der
Steigung der Blätter in dem vorderen Kranz benutzt werden.
Vorstehend ist ein elektrisch betriebenes Steuersystem zum
Steuern der Steigung der Propellerblätter eines Gasturbi
nentriebwerks beschrieben, wobei das System Redundanz ohne
nennenswertes zusätzliches Gewicht aufweist.
Claims (19)
1. Flugzeugvortriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
- a) einen Gasgenerator (18) zum Erzeugen eines Gasstroms (20) mit einer Verdichtereinrichtung zum Antreiben einer Welle;
- b) ein erstes und ein dazu koaxial angeordnetes zweites drehbares Teil;
- c) mehrere erste und zweite Laufschaufeln (24, 26), welche an dem ersten bzw. zweiten drehbaren Teil befestigt sind, wobei die ersten und zweiten Laufschaufeln (24, 26) so angeordnet sind, daß der Gasstrom (20), wenn er durch den Gasgenerator (18) erzeugt wird, auf sie auf trifft und bewirkt, daß sich das erste und das zweite drehbare Teil gegenläufig drehen;
- d) mehrere vordere und hintere verstellbare Propellerblät ter (14 F, 14 A), welche mit dem ersten bzw. zweiten dreh baren Teil verbunden sind und sich von denselben aus radial nach außen erstrecken;
- e) eine Getriebeeinrichtung (46, 48), welche mit den Propel lerblättern (14 F, 14 A) verbunden ist;
- f) eine elektrische Motoreinrichtung (42, 44) mit einer Lau einrichtung, die relativ zu den drehbaren Teilen auf stationäre Weise befestigt ist;
- g) einer Einrichtung zum Verbinden der Läufereinrichtung mit der Getriebeeinrichtung (46, 48), so daß die Drehung der Läufereinrichtung eine Verstellung der Propeller blätter (14 F, 14 A) bewirkt;
- h) eine elektrische Generatoreinrichtung (40), die mit der Welle verbunden ist, zum Erzeugen von elektrischem Strom; und
- i) eine Schaltungseinrichtung (50), welche die elektrische Generatoreinrichtung (40) mit der Motoreinrichtung (42, 44) verbindet, wobei die Schaltungseinrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die auf einen Sollpro pellerblattsteigungsbefehl hin die Motoreinrichtung (42, 44) steuert, um jedes Blatt (14 F, 14 A) in eine Sollblattstellung zu bringen.
2. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Generatoreinrichtung
(40) eine Wechselstromgeneratoreinrichtung aufweist zum
Erzeugen von Wechselstrom variabler Frequenz und variab
ler Spannung und daß die Schaltungseinrichtung (50) auf
weist:
eine Gleichrichtereinrichtung (52), die mit der Wechsel stromgeneratoreinrichtung (40) verbunden ist, zum Um wandeln des Wechselstroms in Gleichstrom; und
eine Wechselrichtereinrichtung (58, 60), die den Gleich strom empfängt und ihn in Wechselstrom mit gesteuerter Frequenz und gesteuerter Amplitude umwandelt, wobei die Gleichrichtereinrichtung (58, 60) den gesteuerten Wech selstrom der Motoreinrichtung (42, 44) wahlweise zuführt.
eine Gleichrichtereinrichtung (52), die mit der Wechsel stromgeneratoreinrichtung (40) verbunden ist, zum Um wandeln des Wechselstroms in Gleichstrom; und
eine Wechselrichtereinrichtung (58, 60), die den Gleich strom empfängt und ihn in Wechselstrom mit gesteuerter Frequenz und gesteuerter Amplitude umwandelt, wobei die Gleichrichtereinrichtung (58, 60) den gesteuerten Wech selstrom der Motoreinrichtung (42, 44) wahlweise zuführt.
3. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Motoreinrichtung (42, 44) einen
ersten und einen zweiten Elektromotor aufweist, daß die
Getriebeeinrichtung (46, 48) eine erste und eine zweite
Getriebevorrichtung in Antriebsbeziehung zwischen dem er
sten Motor (44) und den vorderen Propellerblättern (14 F)
und eine zweite Getriebevorrichtung in Antriebsbeziehung
zwischen dem zweiten Motor (42) und den hinteren Pro
pellerblättern (14 A) aufweist und daß die Wechselrichter
einrichtung einen ersten und einen zweiten Wechselrichter
(58, 60) aufweist, welche mit dem ersten bzw. zweiten Mo
tor (44, 42) verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung
(50) jeden Wechselrichter (58, 60) steuert, um jeden
Satz der vorderen und hinteren Sätze von Propeller
blättern (14 F, 14 A) unabhängig zu positionieren.
4. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Motor (42, 44) ein
Permanentmagnetmotor ist.
5. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
gekennzeichnet durch eine gemeinsame Hauptsammelschiene
(54, 56), welche die Gleichrichtereinrichtung (52) und den
ersten und den zweiten Wechselrichter (58, 60) miteinander
verbindet.
6. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wechselstromgeneratoreinrichtung
einen ersten und einen zweiten Wechselstromgenerator
(40 A, 40 B) aufweist und daß die Gleichrichtereinrichtung
einen ersten und einen zweiten Gleichrichter (52 A, 52 B)
aufweist, welche den ersten bzw. zweiten Wechselstrom
generator (40 A, 40 B) mit der gemeinsamen Sammelschiene
(54, 56) verbinden.
7. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 6, gekenn
zeichnet durch einen dritten und einen vierten Elektro
motor (42 B, 44 B), welche mit der ersten bzw. zweiten Ge
triebevorrichtung verbunden sind und jeweils durch ent
sprechende Wechselrichter (60 B, 58 B) gespeist werden, die
mit der gemeinsamen Hauptsammelschiene (54, 56) verbunden
sind.
8. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 7, gekenn
zeichnet durch eine Batterieeinrichtung die mit der
Hauptsammelschiene (54, 56) verbunden ist, um der Sammel
schiene bei einem Ausfall der Wechselstromgeneratorein
richtung (40) Strom zuzuführen.
9. Flugzeugvortriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (18) an einem Flug
zeug (10) so befestigt ist, daß er Vortriebsenergie für
dasselbe liefert, und daß das Flugzeug (10) ein unab
hängiges Wechselstromsystem aufweist, das mit der gemein
samen Hauptsammelschiene (54, 56) über eine entsprechende
Gleichrichtereinrichtung (75) verbunden ist.
10. Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Blattsteigung
der Propellerblätter (14 F, 14 A) eines Gasturbinentrieb
werks (12), das ein drehbares Gebilde aufweist, einen
ringförmigen Gasströmungsweg, welcher sich koaxial zu
dem drehbaren Gebilde erstreckt, mehrere Laufschaufeln
(24, 26), die mit dem drehbaren Gebilde verbunden sind
und sich in den Gasströmungsweg erstrecken, so daß ein Gas
strom (20) auf dem Gasströmungsweg bewirkt, daß sich das
drehbare Gebilde dreht, wobei die verstellbaren Propeller
blätter (14 F, 14 A) mit dem drehbaren Gebilde verbunden
und radial außerhalb desselben angeordnet sind, gekenn
zeichnet durch:
- a) einen Wechselstromgenerator (40), der durch das Trieb werk (12) antreibbar ist, um elektrischen Strom mit variabler Frequenz und variabler Amplitude zu liefern;
- b) eine elektrische Hauptsammelschiene (54, 56);
- c) einen Gleichrichter (52), der den Wechselstromgenerator (40) und die Hauptsammelschiene (54, 56) miteinander verbindet, wobei der Gleichrichter (52) den elektrischen Strom variabler Frequenz und variabler Amplitude in elektrischen Gleichstrom auf der Sammelschiene umwandelt;
- d) einen ersten Elektromotor (42), der auf stationäre Weise relativ zu dem drehbaren Gebilde befestigt ist und eine Abtriebswelle hat;
- e) einen Wechselrichter (58), der den Motor mit der Haupt sammelschiene verbindet, um den Gleichstrom in Wechsel strom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des Motors umzuwandeln; und
- f) eine Getriebeeinrichtung (30), welche die Abtriebswelle des Motors und die Propellerblätter (14 F, 14 A) miteinan der verbindet, um die Propellerblätter bei Erregung des Motors in eine gewählte Einstellposition zu bringen.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:
einen zweiten Elektromotor (44), der in Antriebsbeziehung mit der Abtriebswelle des ersten Motors verbunden ist; und
einen zweiten Wechselrichter (60), der den zweiten Motor (44) mit der Hauptsammelschiene (54, 56) verbindet und den Gleichstrom in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des zweiten Motors umwandelt.
einen zweiten Elektromotor (44), der in Antriebsbeziehung mit der Abtriebswelle des ersten Motors verbunden ist; und
einen zweiten Wechselrichter (60), der den zweiten Motor (44) mit der Hauptsammelschiene (54, 56) verbindet und den Gleichstrom in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des zweiten Motors umwandelt.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektromotoren (42, 44) jeweils Teil einer ge
meinsamen elektromagnetischen Maschine sind, die auf der
Motorwelle befestigt ist.
13. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektromotoren (42, 44) jeweils eine Permanent
magnetmaschine sind.
14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ge
kennzeichnet durch:
einen zweiten Wechselstromgenerator (40 B), der in Antriebs beziehung mit dem Triebwerk (12) verbunden ist; und
einen zweiten Gleichrichter (52 B), der den zweiten Wechsel stromgenerator (40 B) und die Hauptsammelschiene (54, 56) miteinander verbindet, um Gleichstrom an der Sammelschiene zu liefern.
einen zweiten Wechselstromgenerator (40 B), der in Antriebs beziehung mit dem Triebwerk (12) verbunden ist; und
einen zweiten Gleichrichter (52 B), der den zweiten Wechsel stromgenerator (40 B) und die Hauptsammelschiene (54, 56) miteinander verbindet, um Gleichstrom an der Sammelschiene zu liefern.
15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
kennzeichnet durch:
einen dritten und einen vierten Elektromotor (42 B, 44 B), die auf stationäre Weise relativ zu dem drehbaren Gebilde befestigt sind, wobei der dritte und der vierte Motor je weils einen drehbaren Läufer zum Antreiben einer gemein samen Abtriebswelle haben;
einen dritten und einen vierten Wechselrichter (60 B, 58 B) welche den dritten bzw. vierten Motor mit der Haupt sammelschine (54, 56) verbinden und den Gleichstrom in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des dritten bzw. vierten Motors umwandeln; und
eine zweite Getriebeeinrichtung, welche die gemeinsame Abtriebswelle mit den Propellerblättern (14 F, 14 A) ver bindet.
einen dritten und einen vierten Elektromotor (42 B, 44 B), die auf stationäre Weise relativ zu dem drehbaren Gebilde befestigt sind, wobei der dritte und der vierte Motor je weils einen drehbaren Läufer zum Antreiben einer gemein samen Abtriebswelle haben;
einen dritten und einen vierten Wechselrichter (60 B, 58 B) welche den dritten bzw. vierten Motor mit der Haupt sammelschine (54, 56) verbinden und den Gleichstrom in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des dritten bzw. vierten Motors umwandeln; und
eine zweite Getriebeeinrichtung, welche die gemeinsame Abtriebswelle mit den Propellerblättern (14 F, 14 A) ver bindet.
16. Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Blattsteigung
von durch ein erstes und ein zweites Triebwerk (12) des
Vortriebssystems eines Flugzeuges (10) angetriebenen Pro
pellerblättern (14 F, 14 A), wobei jedes Triebwerk (12) ein
drehbares Gebilde aufweist, einen ringförmigen Gasströmungs
weg, der sich koaxial zu dem drehbaren Gebilde erstreckt,
mehrere Laufschaufeln (24, 26), die mit dem drehbaren Ge
bilde verbunden sind und sich in den Gasströmungsweg er
strecken, so daß ein Gasstrom auf dem Gasströmungsweg be
wirkt, daß sich das drehbare Gebilde dreht, wobei die ver
stellbaren Propellerblätter (14 F, 14 A) mit dem drehbaren
Gebilde verbunden und radial außerhalb desselben angeord
net sind, gekennzeichnet durch:
- a) einen ersten und einen zweiten Wechselstromgenerator (40 A, 40 B), die in Antriebsbeziehung mit dem ersten und dem zweiten Triebwerk (12) sind, um elektrischen Strom mit variabler Frequenz und variabler Amplitude zu liefern;
- b) eine erste und eine zweite elektrische Hauptsammel schiene (54, 56);
- c) einen ersten und einen zweiten Gleichrichter (52 A, 52 B), welche den ersten bzw. zweiten Wechselstromgenerator (40 A, 40 B) und die erste Sammelschiene miteinander ver binden, wobei der erste bzw. zweite Gleichrichter den elektrischen Strom variabler Frequenz und variabler Amplitude aus dem ersten bzw. zweiten Wechselstrom generator in Gleichstrom auf der ersten Sammelschiene umwandeln;
- d) einen dritten und einen vierten Gleichrichter, welche den ersten bzw. zweiten Wechselstromgenerator (40 A, 40 B) und die zweite Hauptsammelschiene miteinander verbin den, wobei der dritte und der vierte Gleichrichter den elektrischen Strom variabler Frequenz und variabler Amplitude aus dem ersten bzw. zweiten Wechselstrom generator in Gleichstrom auf der zweiten Sammelschiene umwandeln;
- e) einen ersten und einen zweiten Elektromotor (42 A, 44 A), die auf stationäre Weise relativ zu dem drehbaren Ge bilde des ersten Triebwerks (12) befestigt sind, wo bei der erste und der zweite Motor jeweils eine Ab triebswelle haben;
- f) einen dritten und einen vierten Elektromotor (42 B, 44 B), die auf stationäre Weise relativ zu dem drehbaren Ge bilde des zweiten Triebwerks (12) befestigt sind, wo bei der dritte und der vierte Motor jeweils eine Ab triebswelle haben;
- g) einen ersten und einen zweiten Wechselrichter (52 A, 52 B), die den ersten bzw. zweiten Motor mit der ersten Haupt sammelschiene verbinden, um den Gleichstrom auf der ersten Sammelschiene in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des ersten bzw. zweiten Motors umzuwandeln;
- h) einen dritten und einen vierten Wechselrichter (60 B, 58 B), welche den dritten bzw. vierten Motor mit der zweiten Hauptsammelschiene verbinden, um den Gleich strom auf der zweiten Sammelschiene in Wechselstrom mit steuerbarer Amplitude zum Speisen des dritten bzw. vierten Motors umzuwandeln;
- i) eine erste und eine zweite Getriebevorrichtung, welche die Abtriebswellen des ersten bzw. zweiten Motors (42 A, 44 A) und die ersten Propellerblätter (14 A, 14 F) miteinander verbinden, um die Propellerblätter des er sten Triebwerks (12) auf gewählte Steigungspositionen einzustellen; und
- j) eine dritte und eine vierte Getriebevorrichtung, welche die Abtriebswellen des dritten bzw. vierten Motors (42 B, 44 B) und die zweiten Propellerblätter (14 A, 14 F) miteinander verbinden, um die Propellerblätter des zweiten Triebwerks (12) auf gewählte Steigungsposi tionen einzustellen.
17. Steuereinrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet
durch einen fünften und einen sechsten Gleichrichter
(66, 68), welche mit der ersten bzw. zweiten elektrischen
Hauptsanmelschiene verbunden sind, wobei der fünfte und
der sechste Gleichrichter Wechselstrom aus einer externen
Quelle empfangen.
18. Steuereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, gekenn
zeichnet durch eine erste und eine zweite Trenndiode
(69, 71), welche mit der ersten bzw. zweiten elektrischen
Hauptsammelschiene verbunden sind und Gleichstrom aus
einer externen Quelle empfangen.
19. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten
verstellbaren Propellerblätter (14 F, 14 A) aus einem vor
deren Kranz von Verstellpropellerblättern (14 F) und einem
hinteren Kranz von Verstellpropellerblättern (14 A) be
stehen, daß die erste und die dritte Getriebeeinrichtung
die Abtriebswellen des ersten bzw. dritten Motors (42 B,
44 B) mit einem Kranz der vorderen Verstellpropeller
blätter (14 F) verbinden und daß die zweite und die vierte
Getriebeeinrichtung die Abtriebswellen des zweiten bzw.
vierten Motors mit einem Kranz der hinteren Verstell
propellerblätter (14 A) verbinden.
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