DE4137765A1

DE4137765A1 - Regeleinrichtung zur regelung einer hilfsgasturbine eines flugzeugs

Info

Publication number: DE4137765A1
Application number: DE4137765A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Wehking
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1991-11-16
Filing date: 1991-11-16
Publication date: 1993-05-19
Also published as: WO1993010346A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Regelung einer Hilfsgasturbine (APU) eines Flugzeugs zur Energieversorgung bei abgeschalteten Triebwerken, enthaltend:

- Sensoren an der Hilfsgasturbine zur Erfassung von Zuständen der Hilfsgasturbine,
- einen Triebwerksregler (ECB), durch welchen die Hilfsgasturbine regelbar ist, und
- Mittel zur Übertragung von Sensordaten von den Sensoren an der Hilfsgasturbine zu dem Triebwerksregler.

Flugzeuge weisen üblicherweise eine Hilfsgasturbine auf. Das ist eine Einheit mit einem Triebwerk, einem Kompressor und einem Generator, die das Flugzeug mit Strom und Kabinenluft versorgt, wenn die Haupttriebwerke am Boden nicht in Betrieb sind. Im Flug werden Generatoren und Kompressoren für die Energieversorgung von den Haupt triebwerken angetrieben. Der Kompressor der Hilfsgas turbine liefert auch die Druckluft für das Anlassen der Haupttriebwerke. Diese Hilfsgasturbine sitzt im allgemeinen im Heck des Flugzeugs. Die Hilfsgasturbine oder APU (Auxiliary Power Unit) wird von einem Triebwerks regler (ECB = Electronic Control Box) geregelt. Zu diesem Zweck sind an der Hilfsgasturbine Sensoren angebracht, die auf Zustandsgrößen der Hilfsgasturbine ansprechen. Solche Zustandsgrößen können auch binäre Signale (ja-nein, ein-aus) sein. Der Triebwerksregler sitzt im Bereich des hinteren Laderaumes des Flugzeugs und damit in räumlich großem Abstand von der Hilfsgasturbine. Die analogen Sensorsignale sind u. U. sehr klein. Sie können in der Größenordnung von Millivolt liegen. Diese Signale werden nach dem Stand der Technik analog zum Triebwerksregler übertragen. Es ist wegen der im Bereich der Hilfsgas turbine herrschenden, extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere der extremen Temperaturen, nicht möglich, den gesamten Triebwerksregler unmittelbar an der Hilfsgas turbine anzuordnen.

Die Anforderung an die Genauigkeit der Sensorsignale werden zunehmend höher. Es bereitet Schwierigkeiten, diese Anforderungen mit der bekannten Anordnung zu erfüllen, bei welcher die teilweise sehr kleinen, analogen Sensorsignale zu dem Triebwerksregler über große Strecken übertragen werden. Das Übertragungskabel, das zwei getrennte Adern für jedes differentielle, analoge Signal haben muß, ist recht schwer. Das Gewicht ist aber bei Flugzeugen ein stark negativ zu bewertender Faktor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Regelung einer Hilfsgasturbine bei einem Flugzeug zu verbessern.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, das Gewicht der Regeleinrichtung einschließlich der Über tragungskabel zu vermindern.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

- in räumlicher Nähe zu der Hilfsgasturbine Daten aufbereitungsmittel angeordnet sind,
- die Sensordaten auf die Datenaufbereitungsmittel aufgeschaltet sind, die Mittel zum Digitalisieren der Sensordaten und Mittel zur Anbringung von Kennungen an den digitalisierten Sensordaten auf weisen, und
- die Mittel zur Übertragung von Sensordaten einen Datenübermittlungsabschnitt enthalten, über welchen die digitalisierten, mit Kennungen versehenen Sensor daten von den Datenaufbereitungsmitteln seriell auf den Triebwerksregler übertragbar sind.

Es erfolgt eine Digitalisierung der Daten in unmittelbarer Nähe der Sensoren. Dadurch werden lange Übertragungswege für die u. U. kleinen Sensorsignale vermieden. Die digitalen Informationen werden durch den Prozessor mit geeigneten Kennungen versehen und seriell über einen Datenübermittlungsabschnitt zu dem Triebwerksregler übertragen. Die Übertragung kann dabei, weil die Daten digital übertragen werden, ohne Verfälschung der Informationen über den relativ langen Weg zum Triebwerks regler erfolgen. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Regelung erhöht. Für alle Daten ist nur eine gemeinsame Datenleitung erforderlich. Dadurch verringert sich die Zahl der Adern des Übertragungskabels und damit dessen Gewicht. Es ist zu beachten, daß die Übertragungsleitungen in der Regel abgeschirmt werden müssen, so daß jede eingesparte Leitung einen erheblichen Gewichtsvorteil bringt. Die Anordnung eines Prozessors, der nur der Daten aufbereitung dient, an der Hilfsgasturbine bereitet keine Schwierigkeiten. Ein System der vorgenannten Art ist universell anwendbar.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahmen auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt Schematisch den Aufbau einer Regelein richtung zur Regelung einer Hilfgasturbine eines Flugzeugs.

Fig. 2 zeigt den Prinzipiellen Aufbau der an der Hilfs gasturbine angeordneten Datenaufbereitungsmittel.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Hilfsgasturbine (APU) eines Flug zeugs 12 bezeichnet. Die Hilfsgasturbine 10 sitzt im Heck des Flugzeugs 12. Die Hilfsgasturbine 10 wird geregelt von einem Triebwerksregler (ECB) 14. An der Hilfsgasturbine 10 Sitzen Sensoren, welche verschiedene Zustandsgrößen der Hilfsgasturbine 10 erfassen. Die Sensorsignale können analoge Signale sein, die beispiels weise Drücke, Temperaturen oder Stellwege wiedergeben Stellwege können von Weggebern geliefert werden, die als Differentialtransformatoren ausgebildet sind. Es kann sich aber auch um binare Signale handeln, die eine Ja-Nein- oder An-Aus-Information liefern, wie die Schaltzustände von Schaltern oder Ölstandsanzeigern. Die Sensorsignale Sind in Fig. 1 durch Pfeile 16 und 18 symbolisiert.

In räumlicher Nähe zu der Hilfsgasturbine 10 sind Daten aufbereitungsmittel 20 angeordnet, die in Fig. 1 durch einen Kasten dargestellt sind. Die Datenaufbereitungs mittel 20 digitalisieren die analogen Sensorsignale und versehen die digitalen Informationen mit einer Kennung. Die so erhaltenen Datenworte werden über einen Zweiwege- Datenübermittlungsabschnitt 22 auf den Triebwerksregler 14 übertragen. Der Triebwerksregler sitzt im hinteren Laderaum des Flugzeugs, also in erheblichem Abstand von der Hilfsgasturbine. Der Triebwerksregler 14 regelt die Hilfsgasturbine 10 über Leitungen 24. Der Triebwerksregler 24 wird von einer Stromversorgung mit 28 Volt Gleichstrom versorgt, wie durch Pfeil 26 angedeutet ist. Der Trieb werksregler 14 bewirkt die Stromversorgung zu den Daten aufbereitungsmitteln 20 über eine Versorgungsleitung 28.

Der Triebwerksregler 14 ist weiterhin durch Leitungen 30 mit Geräten, z. B. Relais, im Flugzeug verbunden und steuert diese oder empfängt und verarbeitet Informationen von diesen.

Der Aufbau der Datenaufbereitungsmittel ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die analogen Sensorsignale sind auf einen Spannungs-Digital-Wandler 32 aufschaltbar. Der Spannungs-Digital-Wandler 32 ist in der Lage, auch sehr kleine Spannungen in digitale Informationen umzusetzen, wobei durch eine Eichung mit Hilfe eines Prozessors (Mikroprozessors) 34 eine Unabhängigkeit von Temperatur schwankungen erreicht werden kann. Die digitalisierten Sensorsignale sind auf den Prozessor 34 aufgeschaltet und werden von diesem aufbereitet. Der Prozessor erhält auch binäre "Aus-Ein"-Sensorsignale von Sensoren 38 wie Schaltern oder Ölstandsanzeigern. Mehrere solcher binären Sensorsignale werden von dem Prozessor zu jeweils einem Datenwort kombiniert. Die aufbereiteten Sensorsignale werden auf einen Sender- und Empfängerbaustein 40 gegeben. Der Sender- und Empfängerbaustein 40 kann so aufgebaut sein, wie es in der DE-A-39 26 165 beschrieben ist. Der Sender- und Empfängerbaustein 40 kann die Schnittstelle zwischen dem Mikroprozessor und dem Daten übermittlungsabschnitt 22 (Fig. 1) bilden.

Der Prozessor 34 erfaßt alle Sensordaten der Hilfsgas turbine 10 mit sehr hohen Abtastraten. Die Abtastraten des Prozessors 34 sind hoch im Vergleich zu den Abtastraten des Triebwerksreglers 14. Die Sensordaten werden über den als Hochgeschwindigkeitsbus ausgebildeten Datenüber tragungsabschnitt 22 auf den Triebwerksregler 14 übertragen. Der Datenübertragungsabschnitt 22 kann auch mit Glasfaser aufgebaut sein.

Die beschriebene Anordnung bietet verschiedene Vorteile:

Die Genauigkeit der Meßwertverarbeitung wird verbessert. Die Gehäuseabmessungen des Triebwerksreglers 14 werden verkleinert. Das Gewicht des Gesamtsystems wird verringert. Die Prozessorbelastung des Triebwerkreglers wird verringert. Das System ist universell in verschiedene Typen von Hilfsgasturbinen (APUs) integrierbar.

Claims

1. Regeleinrichtung zur Regelung einer Hilfsgasturbine (APU) (10) eines Flugzeugs (12) zur Energieversorgung bei abgeschalteten Triebwerken, enthaltend:

- Sensoren an der Hilfsgasturbine (10) zur Erfassung von Zuständen der Hilfsgasturbine (10),
- einen Triebwerksregler (ECB) (14), durch welchen die Hilfsgasturbine (10) regelbar ist, und
- Mittel zur Übertragung von Sensordaten von den Sensoren an der Hilfsgasturbine (10) zu dem Trieb werksregler (14),

dadurch gekennzeichnet, daß

- in räumlicher Nähe zu der Hilfsgasturbine (10) Datenaufbereitungsmittel (20) angeordnet sind,
- die Sensordaten auf die Datenaufbereitungsmittel (20) aufgeschaltet sind, die Mittel (32,36) zum Digitalisieren der Sensordaten und Mittel (38) zur Anbringung von Kennungen an den digitalisierten Sensordaten aufweisen, und
- die Mittel zur Übertragung von Sensordaten einen Datenübermittlungsabschnitt (22) enthalten, über welchen die digitalisierten, mit Kennungen ver sehenen Sensordaten von den Datenaufbereitungsmitteln (20) seriell auf den Triebwerksregler übertragbar sind.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Datenaufbereitungsmittel (20)

- einen Prozessor (34) enthalten sowie
- einen Spannungs-Digital-Wandler (32), auf welchen analoge Sensorsignale aufschaltbar sind zur Um setzung in dazu proportionale digitalisierte Sensor signale, die dem Prozessor (34) zugeführt werden, und
- einen als integrierte Schaltung ausgebildeten Sender- und Empfänger-Baustein (40), welcher gesteuert von dem Prozessor (34) aus digitalisierten Sensorsignalen und Kennungen Datenworte bildet und in einem Direktzugriffspeicher zur Übertragung an den Triebwerkregler (14) zwischenspeichert.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Prozessor (34) aus binären Signalen von Sensoren (38) Datenworte bildet, die mit Kennungen versehen in dem Sender- und Empfängerbaustein zwischenspeicherbar sind.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (34) asynchron zu dem Triebwerksregler mit relativ zu diesem hohen Abtastraten arbeitet.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenübermittlungs abschnitt von einem Lichtleiter gebildet ist.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Prozessors durch den Triebwerksregler erfolgt.