DE2852911C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum schnellen Vergrößern des Schubs eines Turbofan-Triebwerks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 11 02 493 bekannt. Dort wird in einem Zweikreis-Gasturbinen-Strahltriebwerk das Durchlaßvermögen des Hochdruckverdichters veränderlich gemacht, wobei bei einer Verringerung des Durchsatzes im Nebenstromluftkanal eine Vergrößerung des Durchlaßvermögens des Hochdruckverdichters bewirkt wird. Um eine Anpassung an einen vergrößerten Durchsatz des Hochdruckverdichters herbeizuführen, werden dessen Leitschaufeln derart verstellt, daß sie eine negative Stellung gegenüber derjenigen aufweisen, in der sie sich im Dauerbetrieb normalerweise befinden.

Wenn der Schub schnell vergrößert werden soll, wie z. B. beim Durchstarten eines Flugzeugs, treten aufgrund der Trägheit der zu beschleunigenden Massen unerwünscht lange Verzögerungen auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei einem Turbofan-Triebwerk eine schnelle Vergrößerung des Schubs ohne wesentliche Verzögerungen erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in Vorbereitung einer möglichen schnellen Vergrößerung des erforderlichen Schubs, z. B. bei einem Landeanflug, bei dem möglicherweise durchgestartet werden muß, die Leiterschaufeln des Hochdruckverdichters in Richtung auf ihre Schließstellung verstellt (verstimmt) werden, wodurch der Luftdurchsatz zum Kerntriebwerk verkleinert wird. Wenn daraufhin die Fan-Drehzahl abfällt, wird die Brennstoffzufuhr zum Kerntriebwerk vergrößert, d. h. die Drehzahl des Kerntriebwerks wird erhöht und dessen Massen sind bereits entsprechend beschleunigt, wenn nachfolgend für eine schnelle Vergrößerung des Schubs die Leitschaufeln des Hochdruckverdichters geöffnet werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Fan- oder Gebläsedrehzahlsteuerung eines Turbofan-Triebwerks.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Drehwinkels der HD-Leitschaufeln von der Drehzahl des Kerntriebwerks für den Normal- oder Dauerbetrieb.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für die HD-Leitschaufeln.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm von der ein Rücksetzsignal erzeugenden Steuereinrichtung.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung von ausgewählten Parametern als eine Funktion des Rücksetzwinkels der HD-Leitschaufeln im stationären Betrieb als eine theoretische Betrachtungsweise.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung des transienten Verhaltens, wenn der Schubhebel vorgeschoben wird, um ein Durchstartmanöver in der Praxis durchzuführen.

Fig. 1 zeigt ein Turbofan-Triebwerk 11 mit einem Kerntriebwerk 12, das in einer Reihenströmung einen Verdichter 13, eine Brennkammer 14 und eine Hochdruckturbine 15 aufweist. Der Verdichter 13 ist antriebsmäßig mit der Hochdruckturbine 15 durch einen Kernrotor 16 verbunden und arbeitet mit dem Leitschaufeln enthaltenden Stator 17 zusammen, deren Anstellwinkel verstellbar ist. Das Niederdrucksystem des Triebwerkes umfaßt ein Gebläse bzw. Fan 18, eine Niederdruckturbine 19 und eine verbindende Niederdruckwelle 21.

Da sich in einem Turbofan-Triebwerk der Schub direkt mit der Menge der durch das Fan strömenden Luft und somit der Fandrehzahl ändert, wird der Schub des Triebwerkes durch die Fandrehzahl gesteuert. Die tatsächliche Fandrehzahl N₁ wird durch einen Sensor 22 ermittelt, wobei ein magnetischer Zahnzähler oder ähnliches verwendet wird, und das Signal wird auf einer Leitung 23 dem Brennstoffregler 24 zugeführt, wo es mit einem die Schubwinkel- oder Leistungseinstellung darstellenden Signal verglichen wird, das auf einer Leitung 26 übertragen wird. Das daraus resultierende Signal wird von dem Brennstoffregler 24 auf der Leitung 27 dem mechanischen Brennstoffpump- und Zumeßsystem 28 zugeführt, das seinerseits dem Brenner entlang einer Leitung 29 Brennstoff in einer Menge bzw. mit einer Geschwindigkeit zuführt, die auf den gewünschten Schubwert gerichtet ist, wie er durch den Schubhebelwinkel dargestellt ist.

Es wird nun auf den Brennstoffregler 24 eingegangen, der vorzugsweise eine digitale elektronische Einrichtung ist. Die Faneinlaßtemperatur (T₁₂) wird durch einen Sensor 31 ermittelt, und das entsprechende Signal wird über eine Leitung 32 dem Brennstoffregler 24 zugeführt. Aus der Triebwerkseinlaßtemperatur (T₁₂) wird ein Wert der maximalen Fandrehzahl errechnet, und es wird dann ein Fandrehzahlprogramm 33 als ein Prozentsatz der maximalen Fandrehzahl erzeugt, die durch die Solleistung des Flugzeuges auf der Leitung 26 gefordert wird. Diese Leistungseinstellung kann in der Form einer digitalen elektrischen Eingangsgröße vorliegen, die entweder durch den Piloten oder den Flugsteuerungscomputer zugeführt wird. Von diesem Fandrehzahlprogramm 33 fließt das entsprechende Signal auf einer Leitung 34 zu einer Summierstelle 36, die das Schub- oder Fandrehzahl-Sollsignal mit dem Fandrehzahl-Istsignal vergleicht, das von der Leitung 23 empfangen wird. Ein dabei entstehendes Fehlersignal fließt von der Summierstelle 36 auf der Leitung 37 zu einem Regler 38, der Regler in Abhängigkeit von dem Fehlersignal und verschiedenen anderen Begrenzungssignalen arbeitet, um auf der Leitung 27 ein Ausgangssignal für das Treibstoffpump- und Zumeßsystem 28 zu liefern.

Aus Gründen der Sicherheit und einer langen Lebensdauer ist es wünschenswert, den Betrieb innerhalb gewisser Parameter zu steuern, wie vorbestimmter Drehzahlen, Temperaturen und Strömungsabrißgrenzen. Deshalb erhält der Regler 38 zusätzlich zu dem Fehlersignal von der Leitung 37 gewisse Begrenzungssignale, die den Regler 38 in der sichersten Richtung arbeiten lassen.

Zwei Steuergrenzen sind die Maximal- und Leerlaufdrehzahlen des Kernrotors. Ein Programm bzw. ein Plan 39 für die maximale Kerndrehzahl wird als eine Funktion des Leistungseinstellungssignal auf der Leitung 41 und der Verdichtereinlaßtemperatur (T₂₅) auf der Leitung 42 erzeugt. Die Verdichtereinlaßtemperatur (T₂₅) kann direkt aus dem Triebwerk abgefühlt oder im Falle eines Gebläses mit kleinem Druckverhältnis durch einen Rechner 43 errechnet werden, der ein sich auf die Faneinlaßtemperatur beziehendes Signal auf der Leitung 44 und ein Fandrehzahlsignal auf der Leitung 46 empfängt, wie es in der Figur gezeigt ist. Die Kern-Istdrehzahl N₂ des Triebwerkes wird durch einen Sensor 47 ermittelt, der ein entsprechendes Signal entlang den Leitungen 48 und 49 zu einer Summierstelle 51 überträgt. Die Summierstelle 51 vergleicht dann das Kern-Istdrehzahlsignal N₂ und das Maximaldrehzahl-Sollsignales des Kernrotors, wie es entlang der Leitung 52 empfangen wird, um ein Kerndrehzahl-Begrenzungssignal zu erzeugen, das dem Regler 38 auf der Leitung 53 zugeführt wird. Die Leerlaufdrehzahlbegrenzung arbeitet in einer ähnlichen Weise, wobei die Summierstelle 54 das Kerndrehzahl-Istsignal N₂ auf der Leitung 48 und das Leerlauf-Sollsignal auf der Leitung 56 empfängt, um ein minimales Kerndrehzahlsignal zu erzeugen, das dem Regler 38 auf der Leitung 57 zugeführt wird.

Andere in dem System vorgesehene Begrenzungsfunktionen sind die der transienten WF/PS₃-Beschleunigungs/Abbrems-Brennstoffströmungsbegrenzungen. Zwei der Parameter, die in das Beschleunigungsprogramm 58 eingegeben werden, sind das Kerndrehzahlsignal N₂ auf der Leitung 59 und die Verdichtereinlaßtemperatur T₂₅ auf der Leitung 61. Der dritte Parameter, der Kompressorauslaßdruck (PS₃), wird durch einen Sensor 62 ermittelt und über die Leitung 63 dem Beschleunigungsprogrammgenerator 58 zugeführt. Ein vierter Parameter, der dem Beschleunigungsprogrammgenerator 58 zugeführt wird, ist die Brennstoffströmung (WF). Dieses Signal geht von dem Brennstoffpump- und Zumeßsystem 28 aus, wobei die Position des Ventilhauptkolbens 64 (über die Leitungen 66 und 67) von einem Demodulatorsensor 68 abgetastet wird, der das digitale Signal WF erzeugt, das die Brennstoffströmung darstellt. Das Signal gelangt direkt über die Leitung 69 zum Regler 38 und über die Leitung 71 zu dem Beschleunigungsprogrammgenerator. In Abhängigkeit von den vier vorstehend beschriebenen Parametern gibt dann der Beschleunigungsprogrammgenerator 58 ein Signal auf der Leitung 72 an den Regler 38 ab, um die Beschleunigungen auf einen sicheren Wert zu begrenzen. In ähnlicher Weise empfängt ein Bremsprogrammgenerator 73 ein den Verdichterausgangsdruck (PS₃) darstellendes Signal auf der Leitung 74 und das Brennstoffsignal (WF) auf der Leitung 76, um ein Signal zu erzeugen, das über die Leitung 77 dem Regler 38 zugeführt wird, um die negativen oder Bremsbeschleunigungen auf einen sicheren Wert zu begrenzen. Aufgrund des Fehlersignales von der Leitung 37, dem Brennstoffströmungssignal WF auf der Leitung 69 und den Begrenzungssignalen, die von den entsprechenden Leitungen 53, 57, 72 und 77 empfangen werden, liefert der Regler 38 ein digitales elektronisches Steuersignal auf der Leitung 27 an das Servoventil 78 des Brennstoffpump- und Zumeßsystems 28. Das Servoventil 78 liefert seinerseits die hydraulische Ausgangsgröße auf der Leitung 79 an den Haupt- bzw. Leistungskolben 64 des Meßventiles. Der Kolben bildet dann eine Ausgangsgröße auf einer Leitung 66 zu dem Meßventil- und Δ P-Regler 81, der dann eine Brennstoffströmung zum Brenner entlang der Leitung 29 liefert.

In einem Turbofann-Triebwerk mit verstellbaren Verdichterleitschaufeln empfängt deren Statorsteuerung 82 normalerweise auf der Leitung 83 ein Signal, das die Kerndrehzahl N₂ darstellt, und auf der Leitung 85 ein Signal, das die Verdichtereinlaßtemperatur T₂₅ darstellt. Sie liefert dann auf der Leitung 84 gemäß einem vorbestimmten Programm ein Signal zum Verändern des Winkels der Leitschaufeln 17. In Fig. 2 ist ein entsprechendes Programm bzw. ein Verlauf des Kernstatorwinkels gezeigt, der als eine Funktion der korrigierten Kerndrehzahl aufgetragen ist. Gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird dieser Plan oder dieses Programm während vorbestimmter Betriebsperioden durch eine Rücksetzsteuerung 86 verändert, die auf der Leitung 87 in Fig. 1 ein Signal empfängt, das die Schubhebelstellung darstellt, und auf der Leitung 88 ein Vorspannsignal an die Statorsteuerung 82 liefert.

In Fig. 3 ist die Statorsteuerung des Verdichters mit mehr Einzelheiten gezeigt, wobei die digitale elektronische Steuerungsabschnitt hydromechanische Steuerungsparameter von dem Triebwerk empfängt und ein hydromechanisches Steuerungssignal liefert, um die Stellung der Verdichterleitschaufeln zu verändern. Das normale Kernstatorprogramm 89 wird in Abhängigkeit von der korrigierten Kerndrehzahl erzeugt, die auf der Leitung 91 von einem Rechner 92 empfangen wird. Die korrigierten Kerndrehzahl wird als eine Funktion der Kerndrehzahl N₂, die von der Leitung 83 empfangen wird, und der Verdichtereinlaßtemperatur T₂₅ erhalten, die von der Leitung 93 empfangen wird. Das Kernstatorprogramm, wie es durch die ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist, wird dann auf der Leitung 94 zu einer Summierstelle 96 übertragen. Bei der üblichen Funktion einer Statorsteuerung fließt das geplante oder Sollsignal dann zu einer Steuerung 97, die eine elektrische Eingangsgröße auf der Leitung 98 einem Servoventil- und Betätigungsgleid 99 zuführt, das seinerseits eine mechanische Eingangsgröße auf der Verbindung 101 liefert, um die Position der Statoren zu verändern. Eine Rückkopplungsschaltung 102 mit einem darin befindlichen Sensor 103 liefert Signale zurück an die Summierstelle 96, um den Regelkreis zu schließen.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das normale Kernstatorprogramm an der Summierstelle 96 modifiziert durch selektive Anwendung der Rücksetzsteuerung 86. Wenn der Rücksetzschalter 104 geöffnet ist, arbeitet das System in der üblichen, vorstehend beschriebenen Weise. Wenn der Schalter 104 geschlossen ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein Kernstator-Rücksetzprogramm 106 als eine Funktion der Schubhebelstellung oder der Solleistung erzeugt. Dieses Programmrücksetzsignal wird, nachdem es durch die Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltung 104 geflossen und möglicherweise durch diese verändert worden ist, in die Summierstelle 96 eingegeben, um das normale Signal für das Kernstatorprogramm zu verändern, wie es im folgenden noch näher erläutert wird. Eine genauere Darstellung der Rücksetzsteuerung 86 ist in Fig. 4 gezeigt.

Ein normales Kernstatorprogramm 89 wird als eine Funktion der korrigierten Kerndrehzahl erzeugt, und ein entsprechendes Signal fließt entlang der Leitung 94 in die Summierstelle 96. In der Leitung 94 ist durch Summierstellen 108 und 109 und einen Statorprogrammeinsteller 111, wie beispielsweise ein Potentiometer oder ähnliches, eine Maßnahme vorgesehen, um das Programm bzw. den Plan für einen bestimmten Anwendungsfall wunschgemäß selektiv anzupassen. Zur gleichen Zeit wird ein Kernstator-Rücksetzprogramm 106 als eine Funktion der Schubhebelstellung bzw. der Solleistung erzeugt, und dieses Signal fließt über den Schalter 104, wenn dieser geschlossen ist. Ein Vervielfacher 112 und ein Steller 113 sind in der Schaltungsanordnung vorgesehen, um das Rücksetzprogramm nach Wunsch zu modifizieren. Das Rücksetzsignal fließt dann zu der Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltung 107, wo es durch einen Verstärker 114 verstärkt wird, und fließt dann durch die Maximum- und Minimum-Begrenzungsschaltungen 116 bzw. 117. Diese Schaltungen haben die Funktion, die Geschwindigkeit zu begrenzen, mit der das Rücksetzsignal dem normalen Kernstatorprogramm zugeführt wird, wobei die Minimalgeschwindigkeitsschaltung 117 die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die Leitschaufeln geschlossen werden, und die Maximalgeschwindigkeitsschaltung 116 die Geschwindigkeit begrenzt mit der sie anschließend geöffnet werden. Nachdem das Signal durch die Begrenzungsschaltungen 116 und 117 hindurchgeflossen ist, fließt es durch einen Integrator 118 und von dort zu der Summierstelle 96, wo es das Kernstatorprogramm modifiziert. Eine Rückkopplungsschaltung 119 führt zu der Summierstelle 121 zurück, um ein geschlossenes System zu bilden. Das modifizierte Kernstatorprogramm, das am Ausgang der Summierstelle 96 entsteht, wird zum Regler 97 geleitet, der ein Glied 122 für ein konstantes Verstärkungsmaß, einen Digital/Analog-Wandler und einen Drehmomentmotorverstärker enthält. Das daraus resultierende Signal fließt zu dem Kernstator-Drehmomentmotor, um die Leitschaufeln um einen vorgeschriebenen Winkel zu drehen.

Da das Verfahren gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung für Durchstartmanöver vewendet werden kann, sei angenommen, daß der Schubwert beim Anflug etwa 62% des Startschubes ist und das Erfordernis besteht, den Schub schnell von 62% auf 100% des Startschubes zu erhöhen. Hierfür wird in Vorwegnahme dieses Schubbedarfes der Rücksetzschalter 104 geschlossen und das normale Kernstatorprogramm 89 durch das Rücksetzprogramm 106 modifiziert, um die Drehzahl des Kerntriebwerkes zu erhöhen, um dadurch die Erfordernisse für das Überwinden seines Trägheitsmomentes während der kurzen Periode zu verringern, in der der schnelle Schubanstieg gewünscht wird.

Im Betrieb bleibt dann die Rücksetzsteuerung 86 für den normalen Flugbetrieb ausgeschaltet. In der Vorbereitung für eine Landung wird dann jedoch der Schalter 104 eingeschaltet und das Rücksetzprogramm liefert ein Signal, das eine Leitschaufelverstellung von 30° darstellt. Die Minimum-Wählschaltung 117 gestattet dann, daß dieses Signal zu dem Signal des normalen Statorprogramms mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit hinzuaddiert wird, um ein modifiziertes Kernstatorprogramm zu erhalten, das dazu tendiert, die Leitschaufeln zu schließen. Wenn die Leitschaufeln geschlossen sind, wird die Luftströmung im Kern vermindert, was eine Drehzahlsenkung der Niederdruckturbine und des Gebläses zur Folge hat. Da der Brennstoffregler 24 von der Gebläsedrehzahl abhängt bzw. auf diese anspricht, wird die Brennstoffströmung erhöht, um die geforderte Leistung beizubehalten. Infolgedessen wird die Gebläsedrehzahl konstant gehalten und die Kerndrehzahl wird wesentlich erhöht auf einen vom normalen Arbeitspunkt verschobenen Wert mit einer ineffizienten Drehzahl. Das Triebwerk wird zeitweise in diesem Zustand mit einem relativ hohen spezifischen Brennstoffverbrauch (specific fuel consumption SFC) betrieben, um die hohe Drehzahl beizubehalten, die von dem Kernverdichter für eine anschließende Beschleunigung auf Startschubwerte gefordert wird. Wenn dann ein Durchstartmanöver für erforderlich gehalten wird, wird der Schubhebel auf die Startleistungsstellung vorgeschoben und das Rücksetzprogramm 106 ändert sich von einem 30°-Ausgangssignal zu einem 0°-Ausgangssignal. Die Maximumwählschaltung 116 wird dann wirksam, damit sich das Rücksetzsignal, das dem normalen Kernstatorprogramm 89 zugeführt wird, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit ändert. Es ist experimentell ermittelt worden, daß es für einen schnellen Anstieg des Schubes von 62 auf 100% des Abhebschubes notwendig war, die Leitschaufeln mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 30° pro Sekunde zu öffnen. Es ist jedoch aufgrund von Konstruktionstoleranzen und Sicherheitsgrenzen wünschenswert, daß diese Geschwindigkeit der Beseitigung des Kernstator-Rücksetzsignals auf 60° pro Sekunde festgelegt wird. Wenn also der Schubhebel vorgeschoben wird, werden die Leitschaufeln geöffnet, die Brennstoffströmung wird erhöht, die korrigierte Kernluftströmung wird vergrößert und infolgedessen werden die Gebläsedrehzahl und der resultierende Schub schnell und wesentlich erhöht auf den gewünschten Start- bzw. Abhebschub. Der Schalter 104 wird dann nach Wunsch der Bedienungsperson ausgeschaltet.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß im stationären Betrieb bei einem Schubwert von 62% des Startschubes durch ein Zurücksetzen oder ein Schließen der Leitschaufeln um Winkel bis zu 30° verschiedene Parameter des Triebwerkes wesentlich verändert werden. Aus Fig. 5a geht hervor, daß, wenn die Leitschaufeln auf Winkel bis zu 30° zurückgesetzt oder geschlossen werden, die korrigierte Kernluftströmung wesentlich vermindert wird. In ähnlicher Weise ist aus den Fig. 5b, c, d, e und f ersichtlich, daß die Kerndrehzahl, die Änderung in der Kernturbinen-Einlaßtemperatur, die Brennstoffströmung, der spezifische Brennstoffverbrauch (SFC) bzw. die korrigierte Kerndrehzahl dementsprechend erhöht werden. Aufgrund der verringerten Luftströmung wird das Verdichterdruckverhältnis gesenkt, wie es in Fig. 5g gezeigt ist. Der Kernstatorwinkel, wie er sowohl durch die normale Programmeingangsgröße als auch die Kernstatorzurücksetzung bis zu einem Winkel von 30° bestimmt ist, ist in Fig. 5h gezeigt. Daraus wird deutlich, daß bei einer Zurücksetzung bei 30° der endgültige Kernstatorwinkel von etwa 14° auf 24° zunimmt. Diese augenscheinliche Diskrepanz kann dadurch erklärt werden, daß, da das Rücksetzsignal die Verdichter-Leitschaufeln zu schließen versucht, die korrigierte Kerndrehzahl zunimmt, wie es in Fig. 5f gezeigt ist, und deshalb versucht das normale Statorprogramm, die Leitschaufeln in eine weiter geöffnete Position zu bewegen. Das kombinierte Ergebnis ist, daß für eine Kernstatorzurücksetzung von 30° der Leitschaufelwinkel nur 10° in Richtung auf die geschlossene Position bewegt wird. Dies wird besser verständlich durch Hinzuziehung von Fig. 2, in der der Leitschaufelwinkel in Abhängigkeit von dem normalen Kernstatorprogramm (ausgezogene Linie) gezeigt ist, und wie er durch eine Zurücksetzung von 30° (Punkt A) modifiziert ist. Im normalen Betrieb (bei ausgeschalteter Rücksetzsteuerung), wenn das Triebwerk bei 62% des Nennstartschubes (etwa 12 000 U/min) arbeitet, beträgt der Leitschaufelwinkel, wie er durch das normale Statorprogramm bestimmt ist, etwa 14°. Wenn die Rücksetzsteuerung eingeschaltet ist, erhöht sich die korrigierte Kerndrehzahl, wie es in Fig. 5f gezeigt ist, auf eine Drehzahl von etwa 13 200 U/min. Bei dieser korrigierten Kerndrehzahl ist die normale Leitschaufelstellung vollständig geöffnet oder minus 6°. Mit der Korrektur von 30°, wie sie durch das Rücksetzsteuersystem eingeführt wird, ist jedoch der resultierende Leitschaufelwinkel im wesentlichen geschlossen bei plus 24°, wie es am Punkt A in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Schubhebel anschließend auf die Start- bzw. Abhebposition für ein Durchstartmanöver geschoben wird, befindet sich die korrigiertes Kerndrehzahl bereits etwa oberhalb der Enddrehzahl und wird tatsächlich verlangsamt. Weiterhin wird die Rücksetzfunktion automatisch eliminiert, so daß die Position der Leitschaufeln wieder durch das normale Statorprogramm bestimmt wird. Wenn also der Schubhebel auf die dem Start- bzw. Abhebschub (etwa 12 800 U/min) bewegt wird, dann öffnet sich der Leitschaufelwinkel zunächst auf minus 6° und da die korrigierte Kerndrehzahl auf 12 800 U/min abnimmt, der Leitschaufelwinkel schließt sich auf etwa minus 2°, wie es durch den Punkt B auf der Kurve gemäß Fig. 2 gezeigt ist.

In Fig. 6 sind als eine Funktion der Zeit die verschiedenen Änderungen in ausgewählten Parametern als eine Folge der Verschiebung der Schubhebelstellung auf 100% des Start- bzw. Abhebschubes gezeigt, wie dieser in Fig. 6a gezeigt ist. Fig. 6b und 6c geben an, daß der resultierende Schub bzw. die Gebläsedrehzahl schnell und wesentlich erhöht werden. Wie in Fig. 6d angegeben ist, verschiebt sich die Leitschaufelstellung zunächst von einer Position von plus 24° zu einer Position von minus 6° und dann evtl. zu der Position von minus 2°, die die normale Kernstatorprogrammposition für eine korrigierte Kerndrehzahl ist, die den Start- bzw. Abhebschub (12 800 U/min) darstellt. Die Brennstoffströmung, wie sie aus Fig. 6e zu ersehen ist, nimmt rasch zu aufgrund der erhöhten erforderlichen Leistung und fällt dann ab und pendelt sich ein, wenn die Gebläsedrehzahl den für den gewünschten Schubbedarf erforderlichen Wert erreicht. Fig. 6f macht deutlich, daß der Verdichterstatorfehler (aus der Rücksetzsteuerung) von plus 30 auf 0 geht. Die korrigierte Kerndrehzahl wird von 13 200 U/min auf 12 800 U/min gesenkt, wie es in Fig. 6g gezeigt ist, aber die korrigierte Verdichtereinlaßluftströmung wird wesentlich vergrößert, da die Leitschaufeln plötzlich um 30° geöffnet werden. Da sich die Leitschaufeln anschließend um wenige Grade schließen, wie es in Fig. 6d gezeigt ist, wird die korrigierte Luftströmung dann etwas vermindert, wie es in Fig. 6h gezeigt ist. Wie in Fig. 6e dargestellt ist, folgt das Verdichter-Druckverhältnis im allgemeinen dem gleichen Trend wie die korrigierte Luftströmung. Da der Verdichter während des Betriebes mit Rücksetzung außerhalb seines Arbeitspunktes und deshalb ineffizient arbeitet, bewirkt eine Herausbewegung aus dem Rücksetzbetrieb eine zugeordnete Vergrößerung des Verdichterwirkungsgrades, wie es in Fig. 6j gezeigt ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur schnellen Vergrößerung des Schubs eines Turbofan-Triebwerks bei besonderen Betriebszuständen, dessen Brennstoffzufuhr durch einen Brennstoffregler in Abhängigkeit von einer Wellendrehzahl und der Schubhebelstellung gesteuert wird, wobei die Dreh- oder Winkelstellung der Hochdruck-Verdichter(HDV)-Leitschaufeln im Dauerbetrieb des Triebwerks normalerweise in Abhängigkeit von der Drehzahl des Kerntriebwerks für einen optimierten HDV-Wirkungsgrad eingestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• 1. Erzeugung eines Rücksetzungssignals für die HDV-Leitschaufel-Verstellung, wenn der besondere Betriebszustand bevorsteht,
• 2. Überlagerung der vorhandenen Optimierungs- Steuerung für die Leitschaufelstellung bei üblichen Betriebszuständen durch das Rücksetzungssignal,
• 3. Schließen der HDV-Leitschaufeln auf die von der überlagerten Leitschaufel-Steuerung vorgegebene Winkelposition mit der Folge der Verringerung des Gasdurchsatzes durch Hoch- und Niederdruckturbine und somit des Drehzahlabfalls der Hochdruck(HD)- und Niederdruckwelle (ND) des Triebwerks,
• 4. Ansprechen der Schub-/Brennstoff-Steuerung auf den Abfall der ND-Wellen-Drehzahl mit einer Erhöhung der einzuspritzenden Brennstoffmenge zur Wiederherstellung des durch die Stellung des Schubhebels angeforderten Schubes mit der Folge, daß der Gasdurchsatz durch HD- und ND-Turbine steigt, und
• 5. Erhöhung der Drehzahl der HD-Welle im Vorgriff auf eine erwartete erhöhte Schubanforderung, die in der Folge vom Schubhebel ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der HDV-Leitschaufeln innerhalb des Bereiches von 0° bis 40° verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der HDV-Leitschaufeln innerhalb eines Zeitraumes von 1 Sekunde verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der HDV-Leitschaufeln mit einer minimalen Geschwindigkeit von 30° pro Sekunde verändert wird.