Einrichtung zur Veränderung der Schubrichtung und -grüsse Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ein richtung zur Veränderung der Schubrichtung und -grüsse. Eine solche Einrichtung dient insbesondere zur Anwendung an einem Fahr- oder Flugzeug, um Richtung und Grösse eines aus diesen austretenden Gasstrahles zu verändern. Mit der Einführung der leichten Strahltrieb werken mit hohem Schub in Flugzeugen sind vieler lei Vorschläge für die Verwendung von solchen Triebwerken gemacht worden, wobei die Triebwerke unterschiedliche Grösse aufweisen.
Typische An wendungen besitzen kleine Triebwerke als Gas generatoren, die als Zusatztriebwerke in Propeller- oder Strahlflugzeugen verwendet werden. Viele An wendungen beziehen sich auf Kurzstart- und Lande flugzeuge, ob diese nun rückstoss- oder propeller getrieben sind. Bei solchen Anwendungen ist es not wendig, das Flugzeug nach einem kurzen Anlauf in die Luft und dieses bei der Landung nach einem kurzen Auslauf zum Stillstand zu bringen. In beiden Fällen ist der Hauptantrieb vielfach ungenügend, um den hohen Startschub oder eine genügende Ver zögerung durch Schubumkehr bei der Landung zu erzeugen.
Aus diesem Grunde wird ein Hilfstrieb werk eingesetzt, das lediglich während einer kurzen Zeit in Betrieb ist, so. dass dessen hoher Treibstoff verbrauch weniger ins Gewicht fällt.
Durch die Verwendung eines solchen Hilfstrieb werkes dürfen allerdings keine das Gleichgewicht störende Kräfte am Flugzeug auftreten, die die Lenkung desselben beeinträchtigen oder erschweren könnten. Andererseits muss ein solches Triebwerk rasch ansprechen und einen grossen Betriebsbereich haben. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Einrichtung, die gestattet, die vor genannten Ziele zu erreichen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Änderung der Schubrichtung und -grüsse eines aus einem Leitkanal durch mindestens einen Auslass austretenden Gasstromes, der von einem Gasgenerator erzeugt wird, zeichnet sich da durch aus, dass der Auslass mit einem Satz von Leit- blechen versehen ist, die relativ zum Auslass beweg lieh sind, wobei jeder Satz mindestens zwei Gruppen von unterschiedlich gerichteten Leitblechen umfasst.
Der Leitkanal kann sich verzweigen, um ein Paar von symmetrisch zur Längsachse des Flugzeuges an geordneten Auslässen zu bilden, wobei die Leitblech sätze der beiden Auslässe gemeinsam beweglich sein können, um das Gleichgewicht der Kräfte aufrecht zu erhalten. Die Leitblechsätze können quer über die Auslässe verschiebbar oder drehbar sein, wobei die Leitblechgruppen jedes Satzes in unterschiedlichen Ebenen liegen können.
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrich tung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein typisches Flugzeug im Grundriss, an welchem die erfindungsgemässe: Einrichtung an gewendet werden kann, Fig. 2 eine schematische Darstellung, eines Leit- - blechsatzes an einem Auslass, Fig. 3 eine Leitkanalverzweigung mit vor den.
beiden Auslässen verschiebbaren Leitblechsätzen, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit in unter schiedlichen Ebenen liegenden Leitblechgruppen, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit ver- drehbaren Leitblechsätzen,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit gleichsinnig verdrehbaren Leitblechsätzen und Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel mit ver schiebbaren Leitblechsätzen zur alternativen Erzeu gung von Auftrieb und Vortrieb.
Das in Fig. 1 dargestellte Flugzeug besitzt einen Rumpf 10, Flügel 11 und Triebwerke 12 zur Erzeu gung des Vortriebes. Bei den Triebwerken 12 kann es sich um Propeller- oder Strahltriebwerke handeln. Im Sinne eines Beispieles ist für die vorliegende Beschreibung angenommen, dass die erfindungs- gemässe Einrichtung hilfsweise am Flugzeug ver wendet werde und dabei im Rumpf angeordnet sei.
Es wird weiterhin angenommen, dass das Flugzeug nach Fig. 1 zusätzliche Leistung für den Start benö tigt und für die Abbremsung bei der Landung nicht genügend Schub entwickeln kann. Demzufolge ist ein geeigneter Gasgenerator vorgesehen, und zwar ent weder getrennt oder als Teil eines Rückstosstrieb- werkes, der die benötigte zusätzliche Leistung er zeugt.
Um die Verbrennungsgase an ihren Verwen- dungsort zu leiten, ist ein Leitkanal 13 vorgesehen, der in Längsrichtung durch den Rumpf verläuft, und zwar symmetrisch bezüglich der Achse 14. Zur wirk samen Verwendung der zusätzlichen Leistung ist der Leitkanal vorzugsweise symmetrisch verzweigt, um zwei Auslässe 15 und 16 zu bilden. Selbstverständ lich können auch noch weitere einzelne Auslässe oder Paare von solchen vorgesehen werden.
In Fig. 2 ist eine Seite, bzw. der eine Auslass 16, des Leitkanals 13 dargestellt, wobei der andere Aus- lass identisch zum dargestellten Auslass ist. Die Aus- lässe sind von der Mittellinie 14 distanziert und wei sen einen Satz von Leitblechen auf; in Fig. 2 ist die ser Satz mit 17 bezeichnet und ist relativ zum Aus- lass 16 beweglich.
Um diese Bewegung zu ermög lichen, kann der Leitblechsatz in einer geeigneten Führung gehalten werden, welche jedoch nicht dar gestellt ist. Jeder Satz von Leitblechen enthält min destens zwei Gruppen von unterschiedlich gerich teten Leitblechen. Diese Leitblechgruppen können links. und rechts der Mitte 18 des Satzes liegen, wo bei die Leitbleche der linken Gruppe unter dem Winkel alpha und die Leitbleche der rechten Gruppe unter dem Winkel beta verlaufen.
Am Flugzeug er zeugen die beiden Gruppen somit einen Gasstrahl mit einer nach vorwärts bzw. nach rückwärts gerich teten Komponente, je nach dem, welche der beiden Gruppen 19 oder 20 wirksam ist.
Um die Richtung und Grösse des Gasstrahles aus dem Auslass 16 zu verändern, kann der Leit- blechsatz 17 nach links verschoben werden. Dadurch werden mehr Leitbleche in der Gruppe 19 und weniger Leitbleche in der Gruppe 20 wirksam, wo durch ein Kräftediagramm, wie es in Fig. 2 ebenfalls dargestellt ist, entsteht. Die Resultierende der Teil strahlen 22 und 23, die mit 21- bezeichnet ist, ver läuft leicht nach rückwärts geneigt.
Aus Fig.2 ist auch erkennbar, dass eine Verschiebung der Leit- blechgruppe vor dem Auslass nicht nur die Richtung, sondern auch die Grösse der resultierenden Schub kraft verändert. Wenn die Leitbleche nach rechts verschoben werden, wird die nach vorwärts gerich tete Schubkraft grösser, währenddem die nach rück wärts gerichtete Kraft 23 kleiner wird, so dass ein geringer Vortrieb am Flugzeug entsteht.
Daraus er gibt sich, dass die Leitbleche aus einer Stellung, in welcher eine vollständige Schubumkehr stattfindet, nämlich dann, wenn der Mittelteil 18 sich am rechten Ende des Auslasses 16 befindet, in eine Stellung verschoben werden können, in welcher ein maximaler Vortrieb entsteht, nämlich dann, wenn der Mittelteil am linken Ende des Auslasses 16 an gelenkt ist. Somit ergibt sich also die Möglichkeit einer praktisch stufenlosen Veränderung von Richtung und Grösse des Schubes durch Verschie bung der Leitbleche vor dem Auslass 16.
Dadurch, dass am gegenüber liegenden Auslass 15 ein dem Leitblechsatz 17 entsprechender Leit- blechsatz 24 vorgesehen ist, hat die Resultierende 21 ein spiegelbildlich verlaufendes Gegenstück, wodurch sich die am Flugzeug wirkenden Kräfte das Gleich gewicht halten. Soweit also die Bewegungen um die vertikale Achse des Flugzeuges betroffen sind, heben sich die durch die Einrichtung erzeugten Kräfte auf, ohne dabei allerdings ihre Funktion der Erzeugung eines Schubes für den Vortrieb oder bei Umkehr für die Abbremsung zu verlieren.
Zur Betätigung der Leitblechgruppen können entsprechende Motoren 26 verwendet werden, die in geeigneter Art und Weise mit den Leitblechgruppen verbunden sind.
Es ist wichtig, dass dem Durchflussquerschnitt des Leitkanales Rechnung getragen wird. Dem Triebwerk muss ein vorbestimmter Durchflussquer- schnitt zur Verfügung gestellt werden, um eine geeignete Gasgeschwindigkeit durch das Triebwerk und einen zulässigen Rückstau zu erzeugen, um Über- oder Untersetzung zu vermeiden. Ein zu gros ser Durchflussquerschnitt resultiert in einem Lei stungsabfall des Triebwerkes.
Umgekehrt ergibt sich bei einem zu kleinen Durchflussquerschnitt ein zu grosser Rückstau und damit eine Überhitzung des Triebwerkes.. Es lässt sich erkennen, dass die be schriebene Anordnung günstigste Verhältnisse für einen konstanten Querschnitt schafft. Bei der Ver schiebung der Leitblechsätze über den Auslass, der in seiner Grösse dem Triebwerk angepasst ist, wird gleich viel Durchflussquerschnitt zugesetzt wie an dererseits durch die Verschiebung der Bleche weg genommen wird. Somit bleibt also bei der Ver änderung des Schubes nach seiner Richtung und Grösse der Auslassquerschnitt konstant.
Das Trieb werk kann deshalb für einen Betrieb bei maximalem Wirkungsgrad ausgelegt werden. Statt dessen kann selbstverständlich auch zusätzlicher Durchflussquer- schnitt am Auslass geschaffen werden, und zwar in der Mittelstellung zwischen den beiden Leitblech- gruppen, um das Triebwerk zu entlasten, wenn dieser Mittelteil vor dem Auslass liegt. Damit wird selbst-- verständlich die Einrichtung unwirksam oder nur noch in beschränktem Ausmass wirksam.
Währenddem die Leitblechsätze nach den vor beschriebenen Ausführungsbeispielen vor den Aus- lässen verschiebbar sind, können diese vor den Aus- lässen auch verdrehbar angeordnet sein. In den Fig. 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele dieser Art dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 können die Leitblechsätze 17 und 24 um eine zentrale Schwenkachse 27 verschwenkt werden, wo bei jeder Leitblechsatz von einem Segment 28 ge tragen wird.
Die Segmente werden gleichzeitig durch Motoren 29 betätigt, wobei infolge der ausströmen den Gase der Zapfen 27 belastet wird. Die einzelnen Gruppen der Leitbleche entsprechen den Gruppen 19 und 20 nach Fig. 2.
Um die Einrichtung für zwei Auslässe mit einem einzigen Stellmotor zu betätigen, kann ein Aus führungsbeispiel gemäss Fig. 6 eingesetzt werden. Die Leitblechsätze 17 und 24 sind an entgegen- gesetzten Enden eines zusammenhängenden Trägers 30 angebracht, der bei 31 schwenkbar gelagert ist.
Der Träger 30 wird durch den Stellmotor 32 allein betätigt. Die Anordnung der Leitbleche in den ein zelnen Sätzen muss jedoch nunmehr geändert wer den, um trotz gleichsinniger Verschwenkung der Leitblechsätze eine symmetrische Beeinflussung des Gasstrahles zu erreichen. Da ein einziger Träger ver wendet wird, muss die rechtsseitige untere Gruppe 33 in gleicher Weise orientiert sein wie die links seitige Gruppe 34. Somit sind also entsprechende Gruppen an beiden Seiten entgegengesetzt orientiert. Damit ergibt sich wieder ein Gleichgewicht der Kräfte, welches auch für den Träger 30 wirksam ist.
Beispielsweise tendiert die an der unteren rechten Gruppe angreifende Kraft auf eine Verdrehung des Trägers im Gegenuhrzeigersinn, währenddem das obere linke Segment die Tendenz hat, eine Ver drehung im Uhrzeigersinn zu bewirken. Somit kann der Stellmotor 32 tatsächlich beide Gruppen beherr schen. Eine geringfügige Korrektur muss im Be reiche des Mittelstückes 18 vorgesehen werden, und zwar infolge der Änderung der Orientierungsrichtung der Leitbleche.
Selbstverständlich werden durch die Verwendung eines gemeinsamen Trägers die Leit- blechsätze gleichzeitig verschwenkt.
Währenddem es für die Einrichtung grundsätz lich möglich ist, eine Schubumkehr um 180 Grad von genau nach rückwärts genau nach vorwärts zu erreichen, kann diese Wirkung durch die Aus führungsbeispiele, nach den Fig. 2 und 3 nicht er zeugt werden, da eine Umlenkung des Gasstrahles um volle 90 Grad durch die einzelnen Leitbleche nicht möglich ist. Um dies zu ermöglichen, müssen die Leitbleche bzw. die einzelnen Gruppen derselben in getrennte Ebenen verlegt werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bil den die gemeinsam verschiebbaren Leitblechgruppen eines Satzes ein V, wobei zwischen den beiden Grup pen eine Trennwand 35 angeordnet ist, die den Winkel zwischen den beiden Gruppen halbiert. Es ist ersichtlich, dass durch diese Anordnung der Gas strahl parallel zur Längsachse nach vorwärts oder nach rückwärts gerichtet werden kann.
Zudem ist es mit dieser Anordnung möglich; den Durchflussquer- schnitt durch die Leitbleche gegenüber dem Durch- flussquerschnitt durch den Auslass zu vergrössern, sofern dies erwünscht ist.
Dies kann dann erwünscht sein, wenn das Triebwerk auch für den Reiseflug im Betrieb gehalten werden soll, so dass der volle Durchflussquerschnitt zur Wirkung kommt,- wenn sich der Leitblechsatz In der linksseitigen Endlage befindet, so dass der Gasstrahl genau nach rückwärts gerichtet ist.
In dieser Lage kann also der Durch- flussquerschnitt der Gruppe 19 genau dem Durch- flussquerschnitt entsprechen, der dem Triebwerk an- gepasst ist, d. h. einem dem Auslassungsquerschnitt entsprechenden Durchflussquerschnitt. In anderen Stellungen kann der Durchflussquerschnitt grösser sein.
In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, die Einrichtung für die Erzeugung von Auftrieb statt für die Erzeugung einer Schubumkehr zu verwenden. Dies kann durch ein Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, leicht erreicht werden.
Gemäss diesem Ausführungsbeispiel ist die eine mit 36 bezeichnete Gruppe bezüglich der Gruppe 37 um 90 Grad versetzt angeordnet, wobei die letz tere die für den Reiseflug eingesetzte Gruppe ist. Es ist zu beachten, dass die Gruppe 37 dein Luftstrom ausgesetzt ist, wenn die Gruppe 36 über dem Aus- lass liegt.
Da es sich jedoch bei diesem Betriebs- zustand um den beim Steigflug auftretenden Zustand handelt, bringt diese keine Nachteile mit sich. Wäh rend des Reisefluges wird der Leitblechsatz 17 nach einwärts verschoben, und zwar in die gestrichelte Lage, wobei die Gruppe 37 zur Wirkung kommt.
Selbstverständlich kann eine geeignete Pitch- Steuerung durch andere Mittel erreicht werden, falls dies notwendig sein sollte, wenn sich das Flugzeug im Steigflugzustand befindet und die Gruppe 36 wirksam ist. Eine solche Steuerung könnte ebenfalls eine der Gruppe 36 entsprechende nach aufwärts gerichtete statt der nach abwärts ge richteten Gruppe aufweisen, da keine Begrenzung für die Richtung der Leitbleche in deren Anordnung zum Flugzeug vorliegt.
Es ist offensichtlich, dass die Verwendung von getrennten Leitblechsätzen vollständige Freiheit in bezug auf die Winkel und die Grösse des Schubes lässt, der erreichbar ist, wobei die Sätze einander entgegengesetzt wirksam sind, ohne das Gleich gewicht am Flugzeug zu stören.
Es ist möglich, eine Veränderung von einem vollständig nach rückwärts wirksamen Schub zu einem, vollständig nach vorwärts wirksamen Schub zu erreichen, und zudem kann während des Warmlaufens und vor dem Einsatz die resultierende Kraft bei 90 Grad wirksam gemacht werden, indem die Leitblechsätze in ihre Mittellage gebracht werden, so dass sie auf das Flugzeug keine Wirkung haben, jedoch sofort für den Betrieb bereit sind.
Die Doppelanordnung hat tatsächlich zur Folge, dass die eine Schubrichtung unwirksam und die andere Schubrichtung wirksam wird, so dass zwischen nach vorwärts und nach rückwärts ge richtetem Schub ohne Mittelstellung gewechselt wer den kann, die das Gleichgewicht stören könnten.