DE4331825C2 - Vorrichtung zur hydraulischen Verstellung eines Propellers eines Luftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydraulischen Verstellung eines Propellers eines Luftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Leistung des Triebwerks eines Luftfahrzeugs ist im all­ gemeinen durch den Ladedruck und die Drehzahl bestimmt. Durch Konstanthalten dieser Größen ist es somit möglich, ebenfalls die Leistung des Triebwerks konstant zu halten. Durch Verwendung geeigneter Regeleinrichtungen kann die Lei­ stung des Triebwerks unabhängig von dem jeweiligen Flugzu­ stand konstant gehalten werden. Hierdurch kann u. a. z. B. eine Überlastung des Triebwerks verhindert werden.

Die Erfindung befaßt sich mit der Regelung der Drehzahl zur Konstanthaltung der Leistung. Es sind bereits zahlreiche Einrichtungen bekannt geworden, die die Drehzahl eines Triebwerks dadurch konstant halten, daß sie den An­ stellwinkel des Propellers bei Abweichungen von der Soll­ drehzahl derart selbsttätig regeln, daß infolge der hiermit verbundenen Belastungsänderung die richtige Drehzahl wieder erreicht wird.

Derartige bekannte Einrichtungen umfassen elektrische Regel­ einrichtungen (DE-PS 671 179, DE-PS 676 363) oder hydrau­ lische Einrichtungen.

Aus der DE-B: "Luftschrauben"; W. L. Alexandrow; 1954; VEB-Verlag Technik Berlin; Seiten 533-56, 62-64 und 101 ist es bekannt, eine hydraulische Verstellschraube mittels des Öldrucks auf eine große Steigung und mittels der Wirkung der Fliehkräfte auf eine kleine Steigung zu verstellen. Als Nachteil einer derartigen fälschlicherweise als "Umkehrschraube" bezeichneten Verstellschraube wurde das sogenannte Durchgehen der Luftschraube bei fehlerhaftem Ölsystem angesehen, d. h. es wird die maximal zulässige Drehzahl des Flugzeugmotors überschritten.

Bei bekannten hydraulischen Einrichtungen für Segelstellung sind Verstellvorrichtungen vorgesehen, bei denen das Hydrau­ likfluid entweder beidseitig auf den Verstellschieber oder einseitig auf den Verstellschieber zur Verminderung des Steigungswinkels des Propellers einwirkt. Bei den bekannten einseitig wirkenden Verstelleinrichtungen sind eine Feder und Gegengewichte an den Blättern vorgesehen, die beim Aus­ fall der Hydraulik einen maximalen Steigungswinkel (Segel­ stellung) des Propellers bewirken.

Bei einem Segelflugzeug mit Hilfsmotor, im folgenden kurz Motorsegler genannt, findet ein verstellbarer Propeller An­ wendung, der üblicherweise drei Stellungen, nämlich eine Segelstellung, in der die Propellerblätter einen Anstell­ winkel von ca. 90° aufweisen, eine Reisestellung in der die Propellerblätter einen Anstellwinkel von etwa 20° bis 30° aufweisen und eine Startstellung, in der die Propellerblät­ ter einen Anstellwinkel von etwa 10° bis 20° aufweisen, ermöglicht.

Unter Verwendung der bekannten einseitig wirkenden Verstell­ vorrichtung bedeutet dies, daß bei einem Ausfall oder Druck­ verlust der Hydraulik der Propeller mittels der Feder und Gegengewichten an den Blättern in die Stellung mit maximalem Steigungswinkel, d. h. die Segelstellung, gestellt wird und somit für den Antrieb des Luftfahrzeugs unwirksam wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei einem Ausfall der Hydraulik der Propeller in eine Stellung geführt wird, in der weiterhin seine Wirksamkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 bzw. 3 gekenn­ zeichnete Erfindung dadurch gelöst, daß die Druckbeaufschla­ gung der Verstelleinrichtung mittels eines Hydraulikfluids in Richtung einer Steigungswinkelerhöhung eines Propellers ohne Gegengewichte und mittels einer Feder in entgegenge­ setzter Richtung einer Steigungswinkelverminderung des Pro­ pellers erfolgt, bzw. dadurch, daß der mit Hydraulikfluid­ beaufschlagte Verstellschieber auf den Propeller zur Stei­ gungswinkelerhöhung und die Feder auf den Propeller zur Steigungswinkelverminderung einwirkt.

Bei einem Druckverlust oder einem Ausfall der Hydraulik wird mit der Erfindung eine Propellerstellung erreicht, die einen weiteren Antrieb des Luftfahrzeugs gewährleistet, d. h. mit der Erfindung wird eine Notlandung verhindert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist weiter vorgesehen, daß bei einem Druckverlust im Regler für die Propellerblattstellung automatisch eine Druckbeaufschlagung der Verstelleinrichtung mittels eines zweiten Hydraulikfluids erfolgt. Hierdurch wird sicherge­ stellt, daß bei einer Leckage in der Regelung bei einer Segelflugstellung des Propellers diese weiterhin automatisch aufrechterhalten werden kann.

Zweckmäßigerweise ist weiter vorgesehen, daß das Hydraulik­ system eine Hauptservoleitung mit einem Regler zur Regelung des Steigungswinkels des Propellers und ein in der Hauptser­ voleitung propellerseitig angeordnetes Absperrventil und eine Hilfsservoleitung mit einer Pumpe für die Segelstellung des Propellers und ein in der Hilfsservoleitung propeller­ seitig angeordnetes Absperrventil umfaßt. Mit dieser Kon­ struktion wird aufeinfache, gewichtssparende und billige Weise die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht.

Das Vorsehen eines Druckschalters gemäß Anspruch 5 ermög­ licht das automatische Ein- und Ausschalten der Pumpe für die Segelstellung des Propellers. So kann der Druckschalter z. B. bei einem Druck von 10,5 bar (150 psi) ein Abschalten der Pumpe und bei ca. 5 bar (70 psi) ein Einschalten der Pumpe bewirken.

Außerdem muß aus Sicherheitsgründen eine manuelle Über­ wachung der Regelung bzw. Steuerung möglich sein. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß das Absperr­ ventil in der Hauptservoleitung sowie das Absperrventil und die Pumpe in der Hilfsservoleitung mittels eines Schalters an einen Bedienungshebel im Cockpit des Luftfahrzeugs be­ dienbar sind.

Damit bei einem vollständigen Ausfall der Hydraulik eine Propellerstellung von <20° und damit eine Überdrehzahl vermieden wird, ist eine Steigungsblockierung vorgesehen, um in diesem Fall einen mittleren Steigungswinkel des Propel­ lers von ca. 20° bis 50° zu gewährleisten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verstellvorrich­ tung.

Die in Fig. 1 dargestellte Verstellvorrichtung umfaßt eine Hauptservoleitung 11 und eine Hilfsservoleitung 12, die zu der Verstellvorrichtung 2 für den Propeller 13 führen. In der Verstellvorrichtung 2 ist ein Verstellschieber 14, eine Feder 9 und eine Steigungsblockierung 10 vorgesehen. In der Hauptservoleitung 11 befindet sich ein Regler 1 und strom­ abwärts davon ein Magnetventil 3. In der Hilfsservoleitung 12 befindet sich eine Pumpe 4 und stromabwärts davon ein Druckschalter 6 sowie ein Magnetventil bzw. ein Rückschlag­ ventil 5. Die beiden Servoleitungen 11, 12 sind zweckmäß­ igerweise nach den jeweiligen Ventilen 3 bzw. 5 zusammenge­ führt, können jedoch ebenfalls getrennt mit der Verstellvor­ richtung 2 verbunden sein. Zur manuellen Steuerung ist im Cockpit des Luftfahrzeugs ein Bedienungshebel 7 und ein Schalter 8 vorgesehen, mit dem die Absperrventile 3 bzw. 5 geöffnet bzw. geschlossen werden können und ein Ein- bzw. Abschalten der Pumpe 4 erfolgt.

Im folgenden wird das Verfahren zur hydraulischen Verstel­ lung des Propellers beschrieben. Der Propellerregler 1 ver­ sorgt die hydraulische Verstelleinrichtung 2 des Propellers mit Hydraulikfluid, wodurch über einen Verstellschieber 14 eine Vergrößerung des Steigungswinkels des Propellers 13 erreicht wird. Soll der Propeller 13 bei abgestelltem Trieb­ werk in Segelstellung gebracht werden, befindet sich der Regler 1 im Unterdrehzahlzustand, wobei der Steuerschieber geöffnet ist, um im Normalbetrieb Hydraulikfluid zur Vermin­ derung des Steigungswinkels der Verstelleinrichtung 2 abzu­ führen. Um nun eine Segelstellung erreichen zu können, muß die Hauptservoleitung 11 zum Propeller 13 mittels des Magnetventils 3 geschlossen werden, damit die Pumpe 4 für die Segelstellung Hydraulikfluid zum Propeller 13 fördern kann. Im Normalbetrieb muß die Hilfsservoleitung 13 zur Pumpe 4 durch ein weiteres Magnetventil 5 oder ein Rück­ schlagventil, das nur Druck zur Hauptservoleitung 11 aber keinen Rückfluß zuläßt, blockiert sein. In Segelstellung und bei etwaigen Druckverlusten durch Leckage wird durch den Druckschalter 6 in der Hilfsservoleitung 12 automatisch die Pumpe 4 aktiviert, um die Segelstellung zu erhalten. Soll die Segelstellung manuell eingestellt werden, so wird ein Schalter 8 im Bedienungshebel 7 im Cockpit betätigt, der bei ausgelöster Schaltung automatisch das Magnetventil 3 schließt, das eventuell vorhandene Magnetventil 5 öffnet und die Segelstellungspumpe 4 aktiviert. Soll der Propeller aus der Segelstellung wieder in die Normalbetriebsstellung ver­ stellt werden, wird der Bedienungshebel 7 in den Normalbe­ triebsbereich gestellt, wodurch mittels des Schalters 8 das Magnetventil 3 geöffnet wird und das Magnetventil 5 ge­ schlossen wird, um den Rücklauf des Hydraulikfluids zu ermöglichen, also das System drucklos zu machen. Die Feder 9 verstellt dann den Propeller 13 in den Normalbetriebsbe­ reich. Um die Gefahr einer Überdrehzahl im Reiseflug bei plötzlichem Druckverlust, z. B. bei einem Versagen des Reg­ lers 1 zu vermeiden, ist in der Verstellvorrichtung eine Steigungsblockierung 10 vorgesehen, die von Fliehkraft und Servodruck abhängig die Blattsteigung des Propellers 13 auf einer reiseflugähnlichen Stellung, d. h. bei einem Steigungs­ winkel von ca. 20° bis 50° blockiert. Dadurch wird ein auf­ wendiges Steigungsblockiersystem vermieden.

Claims (4)

1. Verfahren zur hydraulischen Verstellung in "Segelstellung" eines Propellers eines Luftfahrzeugs, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Ver­ stellvorrichtung (2) mittels eines Hydraulikfluids in Rich­ tung einer Steigungswinkelerhöhung eines Propellers (13) ohne Gegengewichte und mittels einer Feder (9) in entgegen­ gesetzter Richtung einer Steigungswinkelverminderung bis zu einer definierten Endstellung des Propellers (13) erfolgt, und daß bei einem Druckverlust im Regler (1) für die Propel­ lerblattstellung automatisch eine Druckbeaufschlagung der Verstelleinrichtung (2) mittels eines zweiten Hydraulik­ fluids erfolgt.

2. Verstellvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydaulikfluid beaufschlagte Verstellschieber (14) des Propellers ohne Ge­ gengewichte (13) zur Steigungswinkelerhöhung auf "Segelstellung" und die Feder (9) auf den Propeller (13) zur Steigungswinkelverminderung auf "Startstellung"einwirkt, daß das Hydrauliksystem eine Hauptservoleitung (11) mit einem Regler (1) zur Regelung des Steigungswinkels des Propellers (13) und ein in der Hauptservoleitung (11) propellerseitig angeordnetes Absperrventil (3) und eine Hilfsservoleitung (12) mit einer Pumpe (4) für die Segelstellung des Propel­ lers (13) und ein in der Hilfsservoleitung (12) propeller­ seitig angeordnetes Absperrventil (5) umfaßt,und daß die Verstellvorrichtung (2) eine Steigungsblockierung (10) zur Sicherstellung eines mittleren Steigungswinkels des Propel­ lers (13) aufweist, um bei Ausfall des Servodrucks eine Überdrehzahl im Reiseflug zu vermeiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Hilfsservoleitung (12) zwischen dem Absperr­ ventil (5) und der Pumpe (4) ein Druckschalter (6) angeord­ net ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bedienung des Absperrven­ tils (3) in der Hauptservoleitung (11) sowie des Absperrven­ tils (5) und der Pumpe (4) in der Hilfsservoleitung (12) ein Schalter (8) an einem Bedienungshebel (7) im Cockpit des Luftfahrzeugs vorgesehen ist, um automatisch die Segelstel­ lung zu erreichen.