DE102006003138A1 - Notversorgungsaggregat mit einer durch einen Luftstrom antreibbaren Staudruckturbine und mit einem Energiewandler für Luftfahrzeuge - Google Patents

Notversorgungsaggregat mit einer durch einen Luftstrom antreibbaren Staudruckturbine und mit einem Energiewandler für Luftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Notversorgungsaggregat 1 mit einer durch einen Luftstrom 14 antreibbaren Staudruckturbine 2 und mit einem Energiewandler 4 zur zumindest teilweisen Aufrechterhaltung der Funktion eines hydraulischen und/oder elektrischen Systems an Bord eines Flugzeugs in einer Notfallsituation, wobei der Energiewandler 4 mittels der Staudruckturbine 2 antreibbar ist und das Notversorgungsaggregat 1 wechselweise in einen Bereitschaftszustand oder in einen Betriebszustand versetzbar ist. Erfindungsgemäß ist zumindest die Staudruckturbine 2 im Wesentlichen konzentrisch von einer einen Strömungskanal 6 bildenden Ummantelung 5 umgeben und der Energiewandler 4 ist über eine Antriebswelle 3 direkt mit der Staudruckturbine 2 gekoppelt und der Luftstrom 14 ist der Staudruckturbine 2 durch mindestens einen Lufteinlass 9, 17, 18 zuführbar, wobei beim Wechsel zwischen dem Bereitschaftszustand und dem Betriebszustand die Lage der Staudruckturbine 2 im Raum im Wesentlichen unverändert bleibt. Infolge der Integration der Staudruckturbine 2 in den Strömungskanal 6 ergibt sich eine sehr kompakte und raumsparende Bauform des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats 1, die eine Vielzahl von zusätzlichen Einbauoptionen, beispielsweise im Bereich der Landeklappenschienenverkleidung 8 unterhalb einer Tragfläche 7 eines Flugzeugs, eröffnet. Darüber hinaus ermöglicht die schwenkarmfreie, im Wesentlichen vollgekapselte Ausbildung des Notversorgungsaggregats 1 mit einer direkten ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Notversorgungsaggregat mit einer durch einen Luftstrom antreibbaren Staudruckturbine und mit einem Energiewandler zur zumindest teilweisen Aufrechterhaltung der Funktion eines hydraulischen Systems und/oder eines elektrischen Systems an Bord eines Flugzeugs in einer Notfallsituation, wobei der Energiewandler mittels der Staudruckturbine antreibbar ist und das Notversorgungsaggregat wechselweise in einen Bereitschaftszustand oder einen Betriebszustand versetzbar ist.
  • Zurzeit wird in allen größeren Passagierflugzeugen mindestens eine so genannte Staudruckturbine ("RAM-Airturbine") eingesetzt. Die Staudruckturbine dient zur zumindest teilweisen Aufrechterhaltung der Funktion der Bordhydraulik in akuten Notfallsituationen, beispielsweise bei dem Ausfall sämtlicher Triebwerke, um eine minimale Steuerungsfähigkeit des Flugzeugs auch noch im Sturzflug zu gewährleisten. Die Staudruckturbine ist vorzugsweise unterhalb der rechten Tragfläche innerhalb der Landeklappenschienenverkleidung ("Fairing") angeordnet.
  • Vorbekannte Ausführungsformen von Staudruckturbinen weisen einen kleinen Radialpropeller auf, der in akuten Notfällen aus der Landeklappenschienenverkleidung an einem langen Ausleger ausgeklappt wird und somit der anströmenden Außenluft ausgesetzt ist. Die anströmende Außenluft versetzt den Radialpropeller in schnelle Drehung und treibt über mehrere in dem Gelenkarm angeordnete Winkeltriebe und Wellen eine kleine Hydraulikpumpe zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Minimaldrucks in der Bordhydraulik an.
  • Die mechanische Konstruktion der bekannten Staudruckturbinen gestaltet sich jedoch recht aufwändig, da die Drehbewegung des Radialpropellers mittels eines wartungsintensiven und die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöhenden mechanischen Getriebes durch den Ausleger bis zu der innerhalb der Landeklappenschienenverkleidung angeordneten Hydraulikpumpe transferiert werden muss.
  • Weiterhin wird der Radialpropeller beim schlagartigen Ausklappen ruckartig dem Luftstrom ausgesetzt, was zu einer erheblichen mechanischen Belastung führt und die Ausfallwahrscheinlichkeit gleichfalls erhöht. Abgesehen von der Integration in die Landeklappenschienenverkleidung sind abweichende Einbauorte aufgrund des Radialpropellers nur unter großen Schwierigkeiten möglich.
  • Ferner muss die Landeklappenschienenverkleidung zur Aufnahme der vorbekannten Staudruckturbinen großräumiger dimensioniert werden, was zu einer aerodynamischen Asymmetrie führt, die wiederum mittels entsprechender Steuer-, Leit- und/oder Regelflächen zur Sicherstellung eines einwandfreien Geradeausflugs unter Inkaufnahme von aerodynamischen Verlusten kompensiert werden muss. Die aerodynamischen Verluste resultieren wiederum in einem erhöhten Treibstoffverbrauch.
  • Schließlich müssen die Leitungen ausgehend von der Hydraulikpumpe der Staudruckturbine durch die ganze Tragfläche bis zum Hydraulikknotenpunkt des Flugzeugs geführt werden, der üblicherweise im unteren Bereich des Flügelkasten angeordnet ist, wodurch sich das Gewicht und die Ausfallwahrscheinlichkeit des gesamten Systems weiter erhöht.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Notversorgungssystem für Flugzeuge zu schaffen, das bei vergleichbarer Leistung einen einfacheren mechanischen Aufbau aufweist und das in Ergänzung zur Integration innerhalb der Landeklappenschienenverkleidung unterhalb der Tragfläche zusätzliche Einbauoptionen innerhalb der gesamten Flugzeugstruktur eröffnet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch, dass zumindest die Staudruckturbine im Wesentlichen konzentrisch von einer einen Strömungskanal bildenden Ummantelung umgeben ist und der Energiewandler über eine Antriebswelle direkt mit der Staudruckturbine gekoppelt ist und der Luftstrom der Staudruckturbine durch mindestens einen Lufteinlass zuführbar ist, wobei beim Wechsel zwischen dem Bereitschaftszustand und dem Betriebszustand die Lage der Staudruckturbine im Raum im Wesentlichen unverändert bleibt, ergibt sich zum einen ein einfacher mechanischer Aufbau ohne das Erfordernis von Winkeltrieben in einem störanfälligen und wartungsintensiven Schwenkarm. Zum anderen ist das erfindungsgemäße Notversorgungsaggregat infolge des fehlenden Schwenkarms ortsfest und Platz sparend, beispielsweise innerhalb der Landeklappenschienenverkleidung, integrierbar, so dass die Landeklappenschienenverkleidung kleinvolumiger ausgebildet werden kann und aerodynamische Asymmetrien, die unter Inkaufnahme eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs aufwändig kompensiert werden müssen, verringerbar sind.
  • Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Notversorgungsaggregat aufgrund der schwenkarmfreien, im Wesentlichen vollständig eingekapselten Ausgestaltung – abgesehen vom Einbau innerhalb der Landeklappenschienenverkleidung – an vielen Einbauorten innerhalb der gesamten Flugzeugstruktur integriert werden, so dass sich die erforderlichen Leitungswege zur Anbindung an die entsprechenden Bordsysteme verkürzen lassen.
  • Ferner wird beim Aktivieren des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats die Staudruckturbine keiner stoßartigen, schlagartigen mechanischen Belastung infolge der schlagartig anströmenden Außenluft ausgesetzt, die beispielsweise bei Radialpropellern zu Beschädigungen an den Propellerblättern führen kann, so dass sich die Betriebs- und Ausfallsicherheit insgesamt erhöht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats sieht vor, dass der Energiewandler eine Hydraulikpumpe und/oder einen elektrischer Generator aufweist.
  • Hierdurch ist wahlweise eine Notversorgung des hydraulischen und/oder des elektrischen Bordsystems des Flugzeugs zur Aufrechterhaltung von zumindest grundlegenden Funktionen möglich.
  • Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Staudruckturbine mit mindestens einem Schraubenpropeller gebildet.
  • Ein Schraubenpropeller ist aufgrund seiner kompakten Bauform einfacher in einen Strömungskanal integrierbar.
  • Daneben weist ein Schraubenpropeller einen mit konventionellen, mehrblättrigen Radialpropellern vergleichbaren Wirkungsgrad auf. Weiterhin können mehrere Schraubenpropeller mit jeweils unterschiedlichen Steigungen auf der Antriebs welle hintereinander angeordnet werden, um die Energie des Luftstroms noch effizienter ausnutzen zu können.
  • Darüber hinaus kann der Schraubenpropeller Rotorblätter mit verstellbaren Steigungswinkeln aufweisen, um eine effizientere Anpassung an die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms zu ermöglichen.
  • Weiterhin ist es möglich, ein zusätzliches Kopplungselement in der Antriebswelle vorzusehen, so dass die Staudruckturbine verschleißmindernd zunächst im Leerlauf auf ihre Solldrehzahl hochlaufen kann und anschließend mittels der Kupplung der Energiewandler mit der Staudruckturbine kraftschlüssig verbunden wird.
  • Nach Maßgabe einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiewandler integraler Bestandteil der Staudruckturbine.
  • Hierdurch kann die Antriebswelle zur Kopplung der Staudruckturbine mit dem Energiewandler entfallen, wodurch sich der konstruktive Aufwand weiter verringert. Der Energiewandler, beispielsweise in der Form einer Hydraulikpumpe, bildet in diesem Fall gleichzeitig die Nabe der Staudruckturbine.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats sieht vor, dass dem Strömungskanal der Luftstrom durch mindestens zwei insbesondere Y-förmig angeordnete Luftkanäle zuführbar ist.
  • Hierdurch kann der wirksame Strömungsquerschnitt der einzelnen Lufteinlässe – bei ansonsten gleichem Gesamtströmungsquerschnitt –, die in aerodynamischer Hinsicht unerwünschte Störkanten bilden, vermindert werden, so dass das Notversorgungsaggregat in aerodynamischer Hinsicht leichter in die Flugzeugstruktur, beispielsweise im Bereich der Landeklappenschienenverkleidung, integrierbar ist. Diesem Umstand kommt insbesondere bei einer Integration des Notversorgungsaggregats im Bereich des Flügelkastens oder der Rumpfnase Bedeutung zu.
  • In Gemäßheit einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats ist der Luftstrom im Strömungskanal mittels mindestens eines Absperrorgans steuerbar.
  • In einem Bereitschaftszustand des Notversorgungsaggregats ist das Absperrorgan vollständig geschlossen, so dass der Luftstrom nicht an die Staudruckturbine gelangt und folglich auch keine Bewegungsenergie von dieser an den Energie wandler abgegeben wird. Ist das Notversorgungsaggregat zum Beispiel in der Landeklappenschienenverkleidung integriert, so kann das Absperrorgan als ein verschwenkbarer Teil dieser Landeklappenschienenverkleidung ausgebildet sein, so dass das Absperrorgan im Bereitschafszustand mit den übrigen Komponenten der Landeklappenschienenverkleidung eine in sich geschlossene, aerodynamisch glatte Außenkontur bildet.
  • Um das Notversorgungsaggregat dann in einen Betriebszustand zu versetzen, beispielsweise während einer akuten Notsituation des Flugzeugs mit vollständigem Triebwerksausfall oder dergleichen, wird das Absperrorgan bzw. im Fall einer Integration des Notversorgungsaggregats in der Landeklappenschienenverkleidung der verschwenkbare Verkleidungsteil schrittweise geöffnet, bis der Luftstrom im Strömungskanal seine volle Stärke erreicht hat und die Staudruckturbine ihre volle Leistung an den Energiewandler abgibt. Infolge der schrittweisen Öffnung der Stellklappe wird die Staudruckturbine nicht schlagartig mit dem vollen Staudruck beaufschlagt, so dass ein schonender Anlauf gewährleistet ist. Grundsätzlich kann das Absperrorgan oder können die Absperrorgane alternativ auch als Schieber, Drehklappen oder andersartig wirkende Ventile ausgebildet sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Notversorgungsaggregats sieht vor, dass das Absperrorgan oder die Absperrorgane mechanisch und/oder elektrisch fernbetätigbar sind.
  • Hierdurch ist eine sichere, das heißt eine von der Funktion der übrigen Bordsysteme weitgehend unabhängige Betätigung des Notversorgungsaggregats durch die Besatzung des Flugzeugs in Notfällen gewährleistet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Notversorgungsaggregats sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
    •
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines in einer Landeklappenschienenverkleidung unterhalb einer Tragfläche eines Flugzeugs integrierten erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats und
  • 2 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Strömungskanals.
  • In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
  • Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Notversorgungsaggregats.
  • Das erfindungsgemäße Notversorgungsaggregat 1 umfasst unter anderem eine Staudruckturbine 2, die über eine Antriebswelle 3 mit einem Energiewandler 4 direkt, das heißt ohne die Zwischenschaltung von Getriebeelementen gekoppelt ist, wobei die genannten Elemente von einer Ummantelung 5 zur Bildung eines Strömungskanals 6 im Wesentlichen koaxial umgeben sind.
  • Die Ummantelung 5 bzw. der Strömungskanal 6 weist bevorzugt eine kreisrunde Querschnittsgeometrie auf, kann hiervon abweichend jedoch zumindest abschnittsweise auch eine elliptische, ovale oder eckige Querschnittsgeometrie aufweisen. Die Ummantelung 5 kann beispielsweise mit einem die Staudruckturbine 2 im Wesentlichen konzentrisch umschließenden Rohr, einem flexiblen Rohr oder dergleichen gebildet sein.
  • Die Antriebswelle 3 kann optional eine nicht dargestellte Kupplung aufweisen. Hierdurch wird ein verschleißarmes Hochlaufen der Staudruckturbine 2 im Leerlauf ermöglicht, bis die Staudruckturbine 2 ihre Solldrehzahl erreicht hat und der Energiewandler mittels der Kupplung zugeschaltet wird.
  • Das Notversorgungsaggregat 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel unterhalb einer Tragfläche 7 eines nicht dargestellten Flugzeugs in einer so genannten Landeklappenschienenverkleidung 8 angeordnet. Im Bereich eines Lufteinlasses 9 im Bereich der Tragflächenvorderkante 10 befindet sich ein in der geschlossenen Position punktiert dargestelltes Absperrorgan 11. Das exemplarisch als Stellklappe ausgebildete Absperrorgan 11 ist im Drehpunkt 12, wie durch den Richtungspfeil 13 angedeutet, verschwenkbar aufgenommen. Das Absperrorgan 11 ermöglicht vorzugsweise eine stufenlose Variation des Volumenstroms des durch den Strömungskanal 6 fließenden, von außen in das Notversorgungsaggregat eintretenden Luftstroms 14.
  • Das Absperrorgan 11 kann alternativ auch als ein Schieber, ein Drehklappenventil, Schlauchventil, andersartig wirkendes Ventil oder dergleichen ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass mittels des Absperrorgans 11 der wirksame Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 6 im Wesentlichen zwischen Null und einem Maximalwert vorzugsweise stufenlos variierbar ist. Das Absperrorgan 11 ist bevorzugt rein mechanisch fernbetätigbar, so dass die Besatzung des Flugzeugs im akuten Notfall das Notversorgungsaggregat 1 unabhängig von elektrischen und/oder hydraulischen Bordsystemen aktivieren, das heißt von einem Bereitschaftszustand in einen Betriebszustand überführen kann. Das Absperrorgan 11 kann alternativ elektrisch und/oder hydraulisch fernbetätigbar ausgebildet sein.
  • In der mit durchgezogenen Linien dargestellten geöffneten Position des Absperrorgans 11 kann ein Luftstrom 14 in den Strömungskanal 6 gelangen und das Notstromaggregat 1 befindet sich im Betriebszustand. Im Betriebszustand gelangt der Luftstrom 14 mit hoher Geschwindigkeit durch den Strömungskanal 6 und versetzt die Staudruckturbine 2 in Rotation. Die Staudruckturbine 2 treibt sodann über die Antriebswelle 3 den Energiewandler 4 an. Im Bereitschaftszustand befindet sich hingegen das als Stellklappe ausgebildete Absperrorgan 11 in der punktiert angedeuteten, geschlossenen Position und der von außen an die Tragflächenvorderkante 10 strömende Luftstrom 14 gelangt nicht an die Staudruckturbine 2. Der Übergang zwischen dem Bereitschaftszustand des Notversorgungsaggregats 1 und dem Betriebszustand erfolgt bevorzugt nicht ruckartig. Vielmehr wird das Absperrorgan 11 schrittweise von der Besatzung des Flugzeugs bzw. automatisiert in Notfällen geöffnet, so dass die Staudruckturbine 2 nicht sofort mit dem vollen Luftstrom 14 beaufschlagt wird und erst langsam die Solldrehzahl erreicht wird.
  • Die Staudruckturbine 2 weist bevorzugt einen so genannten Schraubenpropeller auf. Der Schraubenpropeller hat insbesondere den Vorteil einer leichteren Integrierbarkeit in den Strömungskanal 6 bei einem zugleich mit mehrblättrigen Radi alpropellern vergleichbaren Wirkungsgrad. Alternativ ist es möglich, mehrere Schraubenpropeller mit jeweils unterschiedlichen Steigungen auf der Antriebswelle 3 anzuordnen, um die Energie des Luftstroms 14 noch effektiver ausnutzen zu können. Darüber hinaus kann der Schraubenpropeller hinsichtlich des Steigungswinkels verstellbar ausgebildet sein.
  • Erfindungsgemäß findet beim Übergang vom Bereitschaftszustand in den Betriebszustand keine Lageveränderung der Antriebswelle 3 im Raum bzw. irgendwie geartete Änderung der Kraftflussrichtung zwischen der Staudruckturbine 2 und dem Energiewandler 4 statt. Die Lage der Staudruckturbine 2, der Antriebswelle 3 sowie des Energiewandlers 4 verändert sich beim Wechsel zwischen dem Bereitschaftszustand und dem Betriebszustand des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats 1 in keiner Weise, wodurch sich vielfältige Einbauoptionen ergeben.
  • Bei dem Energiewandler 4 kann es sich beispielsweise um eine Hydraulikpumpe und/oder einen elektrischen Generator handeln. Mittels der Hydraulikpumpe kann die Bordhydraulik des Flugzeugs in akuten Notfällen, also beispielsweise bei einem totalen Triebwerksausfall, mit ausreichendem Hydraulikdruck versorgt werden, um die Steuerungsfähigkeit des Flugzeugs sicher zustellen. Hierdurch bleibt die grundlegende Manövrierfähigkeit des Flugzeugs erhalten und es kann beispielsweise eine geordnete Notlandung im Gleitflug durchgeführt werden.
  • Nach dem Durchströmen der Staudruckturbine 2 verlässt der Luftstrom 14 den Strömungskanal 6 über einen Luftauslass 15, der gleichfalls unterhalb der Tragfläche 7 angeordnet ist. Der Luftauslass 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 gleichfalls mit einem Absperrorgan 16 verschließbar, um die Aerodynamik im Bereitschaftszustand des Notversorgungsaggregats 1 nicht zu beeinträchtigen. Für die prinzipielle Funktion des Notversorgungsaggregats 1 ist ein zusätzliches Absperrorgan 16 vor dem Luftauslass 15 jedoch nicht erforderlich.
  • Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsvariante eines Strömungskanals mit zwei Lufteinlässen und zwei Luftauslässen.
  • Die Staudruckturbine 2 ist mittels der Antriebswelle 3 direkt mit dem Energiewandler 4 gekoppelt und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum in der Landeklappenschienenverkleidung 8 unterhalb der Tragfläche 7 integriert. Die Staudruckturbine 2 ist im Wesentlichen konzentrisch von der den Strömungskanal 6 bildenden Ummantelung 5 umgeben. Der Strömungskanal 6 besitzt in Abweichung zu der Darstellung der 1 jedoch zwei Lufteinlässe 17, 18, die im Wesentlichen Y-förmig auf den Strömungskanal 6 zusammengeführt werden. Nach dem Durchqueren des Strömungskanals 6 bzw. dem Passieren der Staudruckturbine 2 gelangt der Luftstrom 14 dann durch zwei Luftauslässe 19, 20 wieder an die Umgebung zurück.
  • Im Bereich der Lufteinlässe 17, 18 befindet sich jeweils ein Absperrorgan 21, 22, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Drehklappen ausgebildet sind. Mittels der Drehklappen lässt sich der Luftstrom 14 im Strömungskanal 6 zwischen null und einem Maximalwert bevorzugt stufenweise regulieren. Hierdurch kann in Notfallsituationen ein langsamer, verschleißarmer Anlauf der Staudruckturbine 2 erreicht werden. Erst nach dem vollständigen Öffnen der Drehklappen wird die Staudruckturbine 2 mit dem vollen Luftstrom 14 beaufschlagt und gibt ihre maximale Leistung an den Energiewandler 4 ab. Die Absperrorgane 21, 22 bzw. die Drehklappen sind manuell und/oder elektrisch fernbetätigbar. An den Luftauslässen 19, 20 befinden sich weiterhin die optionalen Absperrorgane 23, 24, die im gezeigten Ausführungsbeispiel gleichfalls als Drehklappen ausgebildet sind. Die Absperrorgane 23, 24 sind gleichfalls mechanisch und/oder elektrisch fernbetätigbar und dienen im Bereitschaftszustand des Notversorgungsaggregats 1 hauptsächlich der Sicherstellung einer im Wesentlichen geschlossenen Außenkontur der Landeklappenschienenverkleidung 8 zur Verbesserung der Aerodynamik.
  • Der Vorteil der Ausführungsvariante der 2 liegt insbesondere darin, dass nicht der volle Querschnitt des Strömungskanals 6 nach außen geführt werden muss. Vielmehr werden zwei im Wesentlichen Y-förmig angeordnete Einlasskanäle 25, 26 kurz vor der Staudruckturbine 2 zum (Haupt-) Strömungskanal 6 zusammengeführt. Entsprechend teilt sich der Strömungskanal 6 im Bereich des Energiewandlers 4 wiederum im Wesentlichen Y-förmig in zwei Auslasskanäle 27, 28 auf. Die Einlasskanäle 25, 26 und die Auslasskanäle 27, 28 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils in etwa nur den halben wirksamen Strö mungsquerschnitt im Vergleich zu dem Querschnitt des Strömungskanals 6 auf, so dass sich diese in aerodynamischer Hinsicht weniger störend in die Flugzeugstruktur integrieren lassen. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Notversorgungsaggregat 1 unabhängiger von den baulichen Gegebenheiten bzw. Randbedingungen flexibler in die Flugzeugstruktur integrieren. Zur weiteren Verbesserung der Aerodynamik sind weiterhin zwei Strömungskegel 29, 30 im Bereich der Lufteinlässe 17, 18 sowie der Luftauslässe 19, 20 angeordnet. Die Strömungskegel 29, 30 können gegebenenfalls variable Querschnittsflächen aufweisen. So lässt sich die Ausführungsvariante gemäß der 2 beispielsweise leicht im Bereich einer Rumpfnase eines Flugzeugs oder im Bereich des Flügelkastens integrieren.
  • Im Gegensatz zu den vorbekannten Notfallsystemen mit frei im Luftstrom drehenden Radialpropellern ist es bei dem erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregat nicht erforderlich, den Radialpropeller mittels eines komplizierten und störfanfälligen Schwenkarms in den Luftstrom zu verschwenken und somit in Rotation zu versetzen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregat nach 1 ist es ausreichend, das Absperrorgan 11 zu öffnen, um die Staudruckturbine 2 in Rotation zu versetzen und den direkt über die Antriebswelle 3 angekoppelten Energiewandler 4 anzutreiben. Aufwändige, wartungsintensive sowie störanfällige Winkeltriebe, wie sie bei den vorbekannten Notfallsystemen zur Gewährleistung der Verschwenkbarkeit des Radialpropellers erforderlich sind, können ersatzlos entfallen.
  • Erfindungsgemäß verbleibt das Notversorgungsaggregat in jedem Betriebszustand ortsfest in der Landeklappenschienenverkleidung 8 oder im Bereich alternativer Einbauorte. Eine Lageveränderung der Antriebswelle 3 im Raum bzw. eine Änderung der Kraftflussrichtung der Antriebswelle 3 beim Übergang vom Bereitschaftszustand in den Betriebszustand des Notaggregats 1 ist erfindungsgemäß nicht nötig.
  • Weiterhin wird die Staudruckturbine 2 beim Übergang vom Ruhe- in den Betriebszustand, da sich die Absperrorgane 11, 16 bevorzugt nur langsam öffnen, nicht schlagartig dem vollen Luftstrom ausgesetzt, so dass Beschädigungen an der Staudruckturbine 2, beispielsweise durch abbrechende Flügelteile, die zum Beispiel die Rumpfzelle durchschlagen können, weitgehend vermieden werden.
  • Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Notversorgungsaggregat 1 aufgrund der weitgehenden Kapselung in Gestalt der Ummantelung 5 des Strömungskanals 6 abweichend von der beschriebenen Integration im Bereich der Landeklappenschienenverkleidung 8 auch an anderen, alternativen Einbauorten mit begrenzten Platzverhältnissen in der Flugzeugstruktur integriert werden.
  • Die vollständig gekapselte, integrale Bauweise des erfindungsgemäßen Notversorgungsaggregats 1 ermöglicht daher eine Vielzahl von Einbauoptionen in der Flugzeugstruktur. So kann das Notversorgungsaggregat 1 beispielsweise im Bereich des Flügelkastens integriert werden. Hierzu müssen für die Ausführungsvariante in Gemäßheit zu der 2 lediglich geeignete Lufteinlässe und entsprechende Luftauslässe im Bereich des Flügelkastens geschaffen werden. Bei dieser Einbauvariante kann der Energiewandler 4 bzw. die Hydraulikpumpe auf einem sehr kurzen Weg an den üblicherweise im Bereich des Flügelkastens gelegenen zentralen Knotenpunkt des hydraulischen Systems des Flugzeugs angebunden werden. Eine aufwändige Verlegung von Hydraulikleitungen durch die Tragflächen, die bei einer Integration des Notversorgungsaggregats 1 in der Landeklappenschienenverkleidung 8 bislang unumgänglich ist, entfällt. Mittels dieser speziellen Einbauvariante lässt sich die Betriebs- und Ausfallsicherheit des Notversorgungsaggregats 1 weiter steigern und gleichzeitig das Gewicht verringern.
  • Weiterhin ist eine Integration des Notversorgungsaggregats 1 im Bereich der Rumpfnase oder des Seitenleitwerks eines Flugzeugs denkbar. Grundsätzlich ist es auch möglich zwei oder mehr Notversorgungsaggregate, beispielsweise symmetrisch in jeweils einer Landeklappenschienenverkleidung einer Tragfläche des Luftfahrzeugs zu integrieren.
    • 1
    Notversorgungsaggregat
    2
    Staudruckturbine
    3
    Antriebswelle
    4
    Energiewandler
    5
    Ummantelung
    6
    Strömungskanal
    7
    Tragfläche
    8
    Landeklappenschienenverkleidung
    9
    Lufteinlasses
    10
    Tragflächenvorderkante
    11
    Absperrorgan (Lufteinlass)
    12
    Drehpunkt
    13
    Richtungspfeil
    14
    Luftstrom
    15
    Luftauslass
    16
    Absperrorgan (Luftauslass)
    17
    Lufteinlass
    18
    Lufteinlass
    19
    Luftauslass
    20
    Luftauslass
    21
    Absperrorgan
    22
    Absperrorgan
    23
    Absperrorgan
    24
    Absperrorgan
    25
    Einlasskanal
    26
    Einlasskanal
    27
    Auslasskanal
    28
    Auslasskanal
    29
    Strömungskegel
    30
    Strömungskegel

Claims (10)

  1. Notversorgungsaggregat (1) mit einer durch einen Luftstrom (14) antreibbaren Staudruckturbine (2) und mit einem Energiewandler (4) zur zumindest teilweisen Aufrechterhaltung der Funktion eines hydraulischen Systems und/oder eines elektrischen Systems an Bord eines Flugzeugs in einer Notfallsituation, wobei der Energiewandler (4) mittels der Staudruckturbine (2) antreibbar ist und das Notversorgungsaggregat (1) wechselweise in einen Bereitschaftszustand oder in einen Betriebszustand versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Staudruckturbine (2) im Wesentlichen konzentrisch von einer einen Strömungskanal (6) bildenden Ummantelung (5) umgeben ist und der Energiewandler (4) über eine Antriebswelle (3) direkt mit der Staudruckturbine (2) gekoppelt ist und der Luftstrom (14) der Staudruckturbine (2) durch mindestens einen Lufteinlass (9, 17, 18) zuführbar ist, wobei beim Wechsel zwischen dem Bereitschaftszustand und dem Betriebszustand die Lage der Staudruckturbine (2) im Raum im Wesentlichen unverändert bleibt.
  2. Notversorgungsaggregat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (4) eine Hydraulikpumpe und/oder einen elektrischen Generator aufweist.
  3. Notversorgungsaggregat (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckturbine (2) mit mindestens einem Schraubenpropeller gebildet ist.
  4. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (4) integraler Bestandteil der Staudruckturbine (2) ist.
  5. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strömungskanal (6) der Luftstrom (14) durch mindestens zwei, insbesondere Y-förmig angeordnete, Einlasskanäle (25, 26) zuführbar ist.
  6. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (14) im Strömungskanal (6) mittels mindestens eines Absperrorgans (11, 16, 21–24) steuerbar ist.
  7. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (11, 16, 21–24) oder die Absperrorgane (11, 16, 21–24) mechanisch und/oder elektrisch fernbetätigbar sind.
  8. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Notversorgungsaggregat (1) ortsfest innerhalb einer Landeklappenschienenverkleidung (8) unterhalb einer Tragfläche des Flugzeugs integriert ist.
  9. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Notversorgungsaggregat (1) ortsfest innerhalb eines Rumpfes des Flugzeugs im Bereich eines Flügelkastens integriert ist.
  10. Notversorgungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Notversorgungsaggregat (1) ortsfest im Bereich einer Rumpfnase des Flugzeugs integriert ist.
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