DE102017006521A1

DE102017006521A1 - Schuberzeugung durch einen an der Hinterkante eines Flugzeugflügels austretenden Luftstrahl

Info

Publication number: DE102017006521A1
Application number: DE102017006521.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schuberzeugung durch einen an der Hinterkante eines Flugzeugflügels austretenden Luftstrahl. Sie führt aus einem oder mehreren Gebläsen in den hinteren Teil eines Flügelprofils und wird von dort aus durch einen Schlitz am Ende des Profils als Schubstrahl ausgeführt.Für den Vortrieb im schnellen Reiseflug werden die Triebwerke von Flugzeugen vor und an den Tragflügel, oder seitlich am Heck angeordnet. Der Nachteil dadurch ist, dass durch die Gondeln und deren Lagerung am Flügel und Rumpf zusätzliche Form-, Reibungs- und Interferenzwiderstände erzeugt werden. Daraus resultiert eine Bauweise mit strukturellem Mehrgewicht gegenüber der Bauweise, wie sie sich nach Umsetzung der Erfindung ergeben würde.Die Neuerung beinhaltet dass die Strahltriebwerke widerstandsarm im Rumpf installiert werden und die Bypass-Teile des Triebwerks nun im Rumpf nahe der Flügel sitzen und die Luft direkt in die Flügelendkästen liefert und von dort als Schub ins Freie (Fig.2). Die rechteckige Schubdüse kann in Höhe und Spannweite variiert werden.80 bis 90 % des gesamten Schubs werden direkt am Flügel erzeugt. Zusätzlich kann durch die Erfindung eine Hochauftriebshilfe, eingespart werden, dies führt zur Reduktion des Strömungswiderstands und der Schallabstrahlung.Die neue Art der Schuberzeugung eignet sich als günstige Möglichkeit für alle Arten von Zweikreistriebwerken, mehr Schub bei weniger Energie zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Möglichkeit, die kalte Bypass-Luft aus Zweikreis-Luftstrahltriebwerken durch die Hinterkante des Flügels auszublasen), um im Reiseflug die Umströmung des Profils günstig zu beeinflussen und damit den Widerstand zu verringern. I.d.R. wird bei Zweikreistriebwerken der Schub für den Vortrieb durch den heißen Strahl der Abgase aus der Verbrennung und durch den konzentrisch geführten kalten Luftstrahl des zweiten Kreises erzeugt. Üblicherweise werden für den Vortrieb im schnellen Reiseflug die Triebwerke von Flugzeugen vor und unterhalb der Tragflügel bzw. seitlich am Heck angeordnet.
Der Nachteil dieser nach dem bekannten Stand der Technik üblichen Konfiguration ist, dass durch die Gondeln und deren Lagerung am Flügel oder am Rumpf zusätzliche Form-, Reibungs- und Interferenzwiderstände erzeugt werden. Letztendlich resultiert daraus eine Bauweise mit strukturellem Mehrgewicht gegenüber der Bauweise , wie sie sich nach Umsetzung der Erfindung realisieren ließe. Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, den aerodynamischen Widerstand zu reduzieren. Dazu werden die Strahltriebwerke widerstandsarm im Rumpf installiert, so dass nur relativ geringe Verluste durch seitliche Einläufe am Rumpf entstehen (1). Die hohen Form-, Oberflächen- und Interferenzwiderstände von externen Triebwerksgondeln werden vermieden. Der heiße Abgasstrahl des Kerntriebwerks kann, wie bisher üblich, an geeigneter Stelle seitlich oder hinten am Rumpf ins Freie geführt werden, um zur Vortriebserzeugung beizutragen. Der bei Zweikreistriebwerken um ein Vielfaches höhere Schubanteil des zweiten, kalten Luftstroms dagegen wird hinter den Niederruckstufen des Fans seitlich in die Flügel geführt und tritt ohne zusätzlichen Form- und Reibungswiderstand an deren Hinterkanten als Schubstrahl aus (2). Alternativ kann die Druckluft auch durch ein oder mehrere Radialgebläse erzeugt werden, angetrieben von einer oder mehreren Wellenturbinen oder einer anderen Kraftmaschine.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen auch darin, dass der schnelle Schubstrahl an der Hinterkante des Flügels die Luftströmung um das Flügelprofil günstig beeinflusst. Normalerweise ist die Luftströmung am hinteren Teil der Flügeloberseite einem Druckanstieg ausgesetzt, der zur Ablösung und damit zur Widerstandserhöhung führt. Der schnelle an der Hinterkante austretende Schubstrahl erzeugt dagegen einen Unterdruck, der das widerstandarme Anliegen der Strömung begünstigt (3).
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Höhe oder die Länge der schlitzförmigen Schubdüse verstellbar ist, so dass deren Querschnitt und damit der Vortriebswirkungsgrad an verschiedene Geschwindigkeiten angepasst werden kann. Ein größerer Querschnitt ist bei geringen Geschwindigkeiten vorteilhaft, bei höheren Geschwindigkeiten ein kleinerer Querschnitt. Zusätzlich kann durch die Erfindung eine Hochauftriebshilfe (z.B. Landeklappe) eingespart werden, was die Komplexität der tragenden Struktur verringert sowie zur Reduktion von Strömungswiderstand und Schallabstrahlung (Lärm) beiträgt.
Des Weiteren können im Sinne der Erfindung die Schubschlitze (s.3) im Flug jeweils gegensinnig nach oben und unten geschwenkt werden können, um die Querruderwirkung zu unterstützen bzw. zu ersetzen. Dadurch werden zusätzliche Strömungswiderstände reduziert, die bei herkömmlicher Bauweise durch den Querruderausschlag entstehen. Auch spielt die bei einer Flügelpfeilung auftretende Grenzschichtwanderung in Spannweitenrichtung, die zur Beeinträchtigung der Querruderwirkung führen kann, keine Rolle. In dieser der Erfindung entsprechenden Konfiguration wird das Interferenzvolumen des so erzeugten Schubstrahls mit der Außenströmung vergrößert im Vergleich zum herkömmlichen, nach klassischer Bauweise kreisförmigen Schubstrahl, was eine lärmmindernde Durchmischung des Schubstrahls mit der Außenströmung zur Folge hat.
Figurenliste

1: Installation der Strahltriebwerke widerstandsarm im Rumpf mit seitlichen Einläufen
2: Seitliche Führung des Abgasstrahls aus den Niederdruckstufen des Fans seitlich in die Flügel und Austritt aus Hinterkanten als Schubstrahl
3: Stabilisierung der Hinterkantenströmung und Reduzierung der Gefahr der Strömungsablösung durch den an der Hinterkante austretenden Schubstrahl

Claims

dadurch gekennzeichnet, dass Luft aus einem oder mehreren im Rumpf installierten Gebläsen in den hinteren Teil eines Flügelprofils geführt und von dort aus einem Schlitz am Ende des Profils als Schubstrahl ausgeblasen wird.
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und Länge des Schubstrahls für bessere Vortriebswirkungsgrade bei verschiedenen Geschwindigkeiten verändert werden kann korrelierend zur Variation des bypass-Verhältnisses.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schubstrahl am Ende des Flügelprofils nach unten abgelenkt werden kann, um im Langsamflug bei Start und Landung den Auftrieb zu erhöhen.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstrahlen gegensinnig ausgeschlagen werden können, um die Querruderwirkung zu verstärken oder zu ersetzen.
dadurch gekennzeichnet, dass der Massendurchsatz des Schubstrahls durch einen Ejektor verstärkt und damit der Schub erhöht werden kann.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schubstrahl am Ende des Flügelprofils schräg nach vorne abgelenkt werden kann, um nach den Landung eine Bremswirkung zu erzeugen.
dadurch gekennzeichnet, dass schubstrahlführende Module Hochauftriebshilfen und Steuerflächen ersetzen.
dadurch gekennzeichnet, dass der Schubstrahl senkrecht nach unten abgelenkt und durch ein vor dem Schwerpunkt angeordnetes zusätzliches Hubtriebwerk bzw. Auftriebsgebläse ergänzt werden kann, so dass das Flugzeug senkrecht starten und landen kann. Die Steuerung im Schwebeflug wird um alle drei Achsen durch Schubmodulation bzw. -schwenkung sichergestellt.