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Regelbares Strahltriebwerk für Flugzeuge u. dgl. mit Strahlumlenkung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebwerk, bei dem die Rückstoßkraft eines ausgestoßenen
Gasstromes zum Antrieb oder zur Lenkung ausgenutzt wird. Einrichtungen dieser Art
können z. B. bei Flugzeugen ein Reaktionstriebwerk mit einem Düsenrohr besitzen,
das so gerichtet ist, daß das Flugzeug vorwärts getrieben oder ihm ein Auftrieb
erteilt wird; sie können ein Düsenrohr enthalten, durch das Luft von einem Kompressor
oder Abgase von einer Maschine derart geführt werden, daß das Flugzeug manövriert
werden kann.
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Es ist bekannt, die durch ein Düsenrohr getriebenen Gase in ihrer
Richtung derart umzulenken, daß die zweite Richtung einen bestimmten Winkel mit
der ersten einschließt oder gegensinnig gerichtet ist, um die Rückstoßrichtung des
Gasstromes zu ändern. Eine solche Richtungsänderung kann jedoch die unerwünschte
Folge haben, daß die Gleichgewichtslage des Flugzeuges gestört wird, wenn die neue
Richtung nicht ebenso wie die bisherige Richtung durch den Auftriebsmittelpunkt
oder Schwerpunkt des Flugzeuges geht. Es ist bekannt, daß man die Rückstoßrichtung
des Gasstromes durch den Auftriebsmittelpunkt des Flugzeuges zu legen hat, um die
Gleichgewichtslage des Flugzeuges zu erhalten. Die bekannten Einrichtungen zur Änderung
der Richtung des Triebstrahls, bei denen z. B. geeignete Rohrteile eine Umlenkung
des Gasstromes bewirken, erlauben noch keine günstige Anpassung der Lage des umgelenkten
Gasstromes an den Auftriebsmittelpunkt.
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Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beheben, und sie
bezweckt insbesondere, daß bei Änderung der Rückstoßrichtung diese in einfacher
Weise so eingestellt werden kann, daß sie durch den Auftriebsmittelpunkt geht; die
Erfindung kann jedoch auch zur Steuerung des Flugzeuges angewendet werden.
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Gemäß der Erfindung ist ein regelbares Strahltriebwerk für Flugzeuge
od. dgl., welches insbesondere bei einem Strahlantrieb oder Leittrieb anzuwenden
ist, bei dem der Gasstrom aus einer ersten in eine zweite Strömungsrichtung umgelenkt
werden kann, gekennzeichnet durch Einrichtungen, durch die die Lage des umgelenkten
Strahles in einer Richtung verschoben werden kann, die parallel zur ersteren Richtung
ist.
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Wenn bei einem Strahltriebwerk ein Rohr zur Führung der Gase in der
ersteren Richtung und Einrichtungen zur Umlenkung der Gase in die zweite Richtung
vorgesehen ist, sind diese Einrichtungen erfindungsgemäß so auszubilden, daß sie
entlang des Rohres verschiebbar sind.
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Die Rohrwandung kann dabei eine Öffnung aufweisen, die von einem Zwischenstück
abgedeckt ist, das eine Durchlaßöffnung und einen Ausströmkanal aufweist, wobei
Einrichtungen vorgesehen sind, durch die das Zwischenstück in Achsrichtung des Rohres
verschoben werden kann, sowie Einrichtungen zur Umlenkung der Gase aus dem Rohr
in den Kanal.
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Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise sowohl anwendbar, wenn die
zweite Richtung des Gasstromes festliegt, als auch dann, wenn diese Richtung veränderlich
ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
näher beschrieben.
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Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II
der Fig. 1; Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung und Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Der in den
Fig. 1 und 2 dargestellte Teil eines Strahltriebwerks gemäß der Erfindung besitzt
ein rundes Düsenrohr 1, durch das die Gase aus dem eigentlichen Maschinenteil (nicht
dargestellt) in rückwärtiger Richtung getrieben werden, wobei die Gase durch das
Rohr 1 in Richtung des Pfeiles 2 fließen. Das Rohr 1 ist im unteren Teil mit einer
Nut 3 versehen. Eine zylindrische Hülse 4 sitzt koaxial auf dem Außenumfang des
Rohres 1 und ist
axial beweglich darauf geführt. An der Hülse 4
ist ein Abzweigkanal 5 angebracht, der einen Durchlaß 6 zur Hülse 4 hat und schräg
abwärts gerichtet ist. Am unteren Ende des Kanals 5 ist eine Anzahl von Rohrbogen
7 angeordnet, welche teleskopartig zusammengeschoben oder auseinandergezogen werden
können. so daß am Ende des Kanals 5 eine Auslaßöffnung 8 gebildet ist, deren Richtung
aus der vertikalen Abwärtsrichtung (Pfeil 9) in eine schräg vorwärts oder schräg
rückwärts gerichtete Stellung geändert werden kann (Pfeile 10 und 11). Die Einrichtungen
zur Betätigung der Teile 7 sind nicht dargestellt, da sie nicht in unmittelbarem
Zusammenhang mit der Erfindung stehen. Es können hier die in der Technik für diesen
Zweck üblichen Mittel verwendet werden.
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Die Hülse 4 ist mit einer Zahnstange 12 versehen, die mit einem Ritzel
13 zusammenarbeitet. Das Ritzel 13 kann durch einen rotierenden hydraulischen Motor
14 betätigt werden, welcher an einem festen Teil 15 des Flugzeugrahmens gegenüber
der beschriebenen Einrichtung gehalten wird. Eine Betätigung des Motors 14 führt
zu einer axialen Verschiebung der Hülse 4 auf dem Rohr 1. Während dieser Bewegung
der Hülse nimmt die Einlaßöffnung 6 die zwischen den Enden der Nut 3 möglichen Stellungen
ein.
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Im Innern der Hülse 4 ist eine Leitfläche 16 an waagerechten, quer
angeordneten Drehzapfen 17 derart gelagert, daß diese aus der dargestellten wirksamen
Lage in eine unwirksame Lage 16a geschwenkt werden kann. Das Schwenken der Leitfläche
16 erfolgt durch einen Elektromotor 18, der außen an der Hülse 4 befestigt ist und
einen der Drehzapfen drehen kann. Der angetriebene Drehzapfen wird über eine Schnecke
19 und ein Schneckenrad 20 betätigt. Die Leitfläche 16 ist gegenüber dem Durchlaß
6 so angeordnet, daß sie in ihrer wirksamen Stellung die abströmenden Gase aus ihrer
anfänglichen Richtung in den Kanal 5 ableitet.
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In dem Durchlaß 6 ist eine weitere Leitfläche 21 an den Wänden des
Kanals 5 mit Hilfe von Zapfen 22 angeordnet, die parallel zu dem Zapfen 17 sind.
Einer dieser Zapfen 22 ist mit dem angetriebenen Zapfen 17 durch drei Getriebezahnräder
23, 24 und 25 so verbunden, daß die Leitfläche 21 zugleich mit der Leitfläche 16
betätigt wird. Die Leitflächen 16 und 21 liegen stets im wesentlichen parallel.
Wenn die Leitfläche 16 in ihrer unwirksamen Stellung 16a liegt, so ist die Leitfläche
21 ebenfalls in der unwirksamen Stellung 21a, wobei sie den Durchlaß 6 verschließt.
In der wirksamen Stellung jedoch unterstützt die Leitfläche 21 die Ablenkung des
Gasstromes in den Kanal 5.
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In der Zeichnung ist die Hülse 4 in einer Zwischenstellung zwischen
den Enden der vorgesehenen axialen Bewegungsmöglichkeit dargestellt. Die Auslaßöffnung
8 ist dabei so gezeichnet, daß sie vertikal abwärts gerichtet ist. Die Einrichtung
ist dabei gegenüber dem Flugzeug derart eingestellt, daß die resultierende, senkrecht
- aufwärts gerichtete Rückstoßkraft durch den Auftriebsmittelpunkt des Flugzeugs
geht. Wenn im Betrieb der Auslaß schräg abwärts entsprechend Pfeil 10 gerichtet
sein soll, um sowohl einen Auftrieb als auch einen Antrieb in Flugrichtung zu erhalten,
so wird die resultierende Rückstoßrichtung die Tendenz haben, das Flugzeug aufzurichten;
um dies zu vermeiden, wird die Hülse 4 rückwärts in eine solche Lage bewegt, daß
die Rückstoßkraft wieder durch den Auftriebsmittelpunkt geht. Wenn dagegen der Auslaß
so gerichtet ist, daß er schräg vorwärts weist, um sowohl ein Heben als auch ein
Bremsen zu bewirken, so wird die Hülse 4 entsprechend nach vorn geschoben.
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Die Hülse 4 kann entsprechend den sich ändernden Bedingungen beim
Flug verstellt werden, die auf das Gleichgewicht des Flugzeugs einwirken, wobei
der Winkel der Auslaßöffnung 8, der normalerweise gegenüber der Achsrichtung der
Hülse 4 fest ist, nicht unbedingt gleich zu bleiben braucht.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der an Hand der
Fig. 1 und 2 beschriebenen Erfindung dargestellt. Dabei sind für gleiche Teile die
gleichen Bezugszeichen eingesetzt.
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Das Düsenrohr 1 in Fig. 3 hat einen Vorderteil 30, der bei 31 innerhalb
der Hülse 4 oberströmungsseitig des Durchlasses 6 endet. In einem bestimmten axialen
Abstand von dem Vorderteil 30 besitzt das Düsenrohr 1 einen rückwärtigen Teil 32,
der abströmseitig des Durchlasses 6 bei 33 beginnt und die Hülse 4 umschließt. Die
Nut 3 kann dabei fortfallen. Die Hülse 4 besitzt einen runden rückwärtigen Teil
34, der bei 36 an einen Hauptteil 35 von quadratischem Querschnitt angeschlossen
ist. Der Kanal 5 und die gebogenen Rohre 7 (in Fig. 3 nicht dargestellt) besitzen
ebenfalls quadratischen Querschnitt. Die Leitflächen 16 und 21 sind ebenfalls rechteckig
ausgebildet entsprechend dem Querschnitt der Hülse 4 und des Kanals 5. Abströmseitig
der Leitfläche 16 kann die Hülse 4 weiterhin quadratischen Querschnitt besitzen;
vorzugsweise nimmt sie jedoch wieder eine runde Form an der Stelle an, wo sie in
den Teil 32 des Düsenrohrs 1 eintritt, der im allgemeinen einen runden Querschnitt
hat.
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Der Vorteil der beschriebenen Anordnung ist, daß in Anbetracht der
Strömungsgeschwindigkeit und Richtung der Gase diese nur in geringem Maße durch
die Verbindungen zwischen dem Düsenrohr 1 und der Hülse 4 entweichen. Weiterhin
kann auf die Nut 3, bei der die Gefahr ungleichmäßiger Wärmedehnungen besteht, verzichtet
werden. Der quadratische Querschnitt von Teilen der Hülse 4 und des Kanals 5 begünstigt
die Herstellung der Verbindung dieser beiden Teile, und die Ausführung der Leiitfläche
21. Der quadratische Querschnitt des Kanals 5 ist außerdem vorteilhaft für die Konstruktion
der gebogenen Rohre 7 oder anderer Einrichtungen, die für die Richtungsänderung
an der Auslaßöffnung 8 benötigt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern es sind im Rahmen des Erfindungsgedankens zahlreiche andere
zweckmäßige Ausführungsformen und Änderungen möglich, von denen einige im folgenden
beschrieben werden.
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Für den Fall, daß die durch die Umleitung der Gase in den Kanal s
erzeugte Reaktionskraft nicht in der Richtung veränderlich zu sein braucht, sind
die gebogenen Rohre 7 oder entsprechende Teile entbehrlich.
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Die Leitfläche 21 kann ebenfälls fortgelassen werden; für den Fall,
daß der Durchlaß 6 geschlossen werden soll, wenn der Kanal 5 nicht gebraucht wird,
kann die Hülse 4 entlang des Düsenrohrs 1 verschoben werden, bis der Durchlaß 6
durch die entsprechenden Wandungen bedeckt ist.
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Die Hülse 4 kann ganz innerhalb des Düsenrohrs angeordnet sein, wobei
der Kanal dann durch die Nut 3 hindurchragt. In diesem Fall fällt die Zahnstange
12 fort, und man kann zur Betätigung der Hülse 4 zwei in Wechselwirkung stehende
hydraulische Motoren verwenden, deren Zylinder mit denn
Düsenrohr
verbunden sind und deren Kolbenstange mit ihren freien Enden an der Hülse 4 selbst
oder dem Drehzapfen 17 befestigt sind.
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Es ist grundsätzlich bekannt, Einrichtungen zum Ablenken der Gasausströmung
an einem Düsenrohr vorzusehen, z. B. am rückwärtigen Ende eines Düsenrohrs das direkt
mit einem Strahltrieb verbunden ist; die Einrichtungen zur Umlenkung können dabei
z. B. auf Zapfen gelagerte Leitflächen sein, welche mehr oder weniger quer zum ausströmenden
Gasstrom gerichtet werden können. In diesem Fall kann die Erfindung derart angewendet
werden, daß man die Einrichtungen zur Umlenkung an einer Hülse anbringt, die das
Ende des Düsenrohrs umschließt, wobei die Hülse in Richtung der Achse des Düsenrohrs
verschiebbar ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man ein Rückstoßtriebwerk
mit einem Düsenrohr versehen, das einen Auslaß- oder einen Abzweigkanal besitzt
und in dem Einrichtungen zur Umlenkung des Gases in den Auslaß- bzw. den Abzweigkanal
vorgesehen sind. Dabei wird die bewegliche Hülse überflüssig. Um die Lage des Auslasses
oder des Abzweigkanals in diesem Falle ändern zu können, sind das eigentliche Triebwerk
und die Düsenrohranordnung als Ganzes verschiebbar im Flugzeug gelagert, wobei man
für die Bewegung wiederum entsprechende in Wechselwirkung stehende hydraulische
Motore verwenden kann.
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Die Bewegung der Einrichtungen zum Verändern der Lage des abgelenkten
oder zweiten Gasstromes kann parallel zur ersten Richtung erfolgen, sie kann aber
auch nach Art einer Drehbewegung in einer Ebene unter einem bestimmten Winkel zu
der ersten Richtung erfolgen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann ein Düsenrohr verwendet werden,
welches eine erste Längsnut auf einer Seite und eine zweite Längsnut auf der gegenüberliegenden
Seite besitzt. Dabei ist eine verschiebbare Hülse oder eine ähnliche Einrichtung
innerhalb des Rohrs angeordnet, die zwei gegenüberliegende Durchlässe besitzt, welche
mit den entsprechenden Nuten zusammenwirken. Zusätzlich sind eine erste und eine
zweite Leitfläche auf Zapfen drehbar in der Hülse angeordnet, so daß bei der Stellung
der Leitflächen in wirksamer Lage die Gase durch die beiden Leitflächen über die
entsprechenden Durchlässe umgelenkt werden. In diesem Fall können also die Gase
in zwei entgegengesetzten Strömungsrichtungen von dem Hauptrohr fortgelenkt werden.
Man kann dabei Einrichtungen vorsehen, durch die die beiden Kanäle wahlweise geschlossen
werden, so daß die Gase willkürlich auch durch nur eine Seite des Hauptrohrs gelenkt
werden können.