DE1007178C2 - Regelbares Strahltriebwerk fuer Flugzeuge u. dgl. mit Strahlumlenkung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 007178 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AÜSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl. 62 b 37/02

INTERNAT. KL. B 64 C 29. SEPTEMBER 1955

25. APRIL 1957 3. OKTOBER 1957

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLECESCHRIFT 1007 178 (D 21397 XI/62 b)

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.

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 Rückstoß richtung 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 Trieb'Strahls; bei denen z. B. geeignete Rohrteile eine Umlenkung des Gasstromes bewirken, erlauben noch keine günstige Anpassung der Lage des umgelenkten Gasstromes an den Auftriebsmittelpunkt.

Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beheben, und sie bezweckt insbesondere, daß bei Änderung der Rückstoß richtung 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.

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 Riehtong ist.

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.

Die Rohrwandung kann dabei eine Öffnung aufweisen, die von. einem Zwischenstück abgedeckt ist, Regelbares Strahltriebwerk für Flugzeuge u. dgl. mit Strahlumlenkung

Patentiert für:

Aubrey Douglas, Saltford, Somerset (Großbritannien)

, Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 2. Oktober 1954 und 26. September 1955

Aubrey Douglas, Saltford, Somerset (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

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.

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise sowohl anwendbar, wenn die zweite Richtung des Gasstromes festliegt, als auch dann, wenn diese Richtung veränderlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie H-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 Hießen. 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

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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 Ab-■wärtsrichtung (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.

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.

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 16" 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.

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 16" liegt, so ist die Leitfläche 21 ebenfalls in der unwirksamen Stellung 21", wobei sie den Durchlaß 6 verschließt. In der wirksamen Stellung jedoch unterstützt die Leitfläche-21 die Ablenkung des Gasstromes in den Kanal 5.

In der Zeichnung ist die Hülse 4 in einer Zwischenstellung zwischen den Enden der vorgesehenen axialen Bewegungsmöglichkeit dargestellt. Die Auslaß-Öffnung 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 Hülse4 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.

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.

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 Beizugszeichen eingesetzt.

Das Dysenrohr 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.

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 quadratisehe Querschnitt von Teilen der Hülse 4 und des Kanals 5 begünstigt die Herstellung der Verbindung dieser beiden Teile und die Ausführung der Leitfläche 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.

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.

Für den Fall, daß die durch die Umleitung der Gase in den Kanal 5 erzeugte Reaktionskraft nicht in der Richtung veränderlich zu sein braucht, sind die gebogenen Rohre 7 oder-entsprechende Teile etvtbehrlich.

Die Leitfläche 21 kann ebenfalls 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.

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 main kann zur Betätigung der Hülse 4 zwei in Wechselwirkung stehende hydraulische Motoren verwenden, deren Zylinder mit dem

Düsenrohr verbunden sind und deren Kolbenstange mit ihren freien Enden an der Hülse 4 selbst oder dem Drehzapfen 17 befestigt sind.

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 ge- ίο richtet· 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.

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 Düs'enrohranordnung als Ganzes verschiebbar im Flugzeug gelagert, wobei man für die Bewegung wiederum entsprechende in Wechselwirkung stehende hydraulische Motore verwenden kann.

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.

Nach einer weiteren Ausführuhgsform 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 Hauprrohr 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.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Regelbares Strahltriebwerk für Flugzeuge u. dgl., insbesondere zur Anwendung bei einem Strahlantrieb oder Leittrieb, bed dem der Gasstrom aus einer ersten in eine zweite Strömungsrichtung umgelenkt werden kann, gekennzeichnet durch Einrichtungen, durch die die Lage des utn^- gelenkten Strahles in einer Richtung verschoben werden kann, die parallel zur ersteren Richtung ist. .

2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1 mit einem Rohr (1) zur -Führung der Gase in der ersteren Richtung und Einrichtungen (4, 5) zur Umlenkung der Gase in die zweite Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen entlang des Rohrs (1) verschiebbar sind.

3. Strahltriebwerk. nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwand eine öffnung (3, 3^a) aufweist, die von einem Zwischenstück (4) abgedeckt ist, das eine Durchlaßöffnung (6) und einen Ausströmkanal (S)" aufweist, wobei Einrichtungen (12, 13, 14),'durch die das Zwischenstück (4) in Achsrichtung des Rohrs (1) verschoben werden kann, und Einrichtungen (16, 21) zur Umlenkung der Gase aus dem Rohr (1) in den Kanal (5) vorhanden sind.

4. Strahltriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Änderung der Lage des Ausströmkanals (5) das eigentliche Triebwerk und die Düsenrohranordnung als Ganzes. verschiebbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 866143;
französische Patentschriften Nr. 952 181, 1 080 835; britische Patentschriften Nr. 735 065, 732 978,
931.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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