DE1022473B - Steuerung von Luftfahrzeugen mit Gasturbinenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Luftfahrzeuge mit Gasturbinenantrieb, einem Kompressor und mindestens einem Paar Strahldüsen, die aus dem Kompressor mit Druckluft versorgt werden, paarweise in der gleichen Hauptrichtung gerichtet und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, so daß die Düsen eines jeden Paares entgegengesetzte Drehmomente auf das Fahrzeug um eine Achse in rechten Winkeln zu dieser Richtung ausüben. Derartige Luftfahrzeuge sind bekannt.

Die Erfindung besteht in der Anordnung einer Steuereinrichtung, bei deren Betätigung die Versorgung mit Druckluft der einen Düse eines Düsenpaares zunimmt und der anderen Düse abnimmt, wobei die Gesamtmenge der dem betreffenden Düsenpaar zugeführten Druckluft gleichbleibt.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß der Pilot des Luftfahrzeuges, wenn er die Steuerorgane zur Änderung der Lage des Flugzeuges während des Fluges betätigt, nicht gezwungen ist, auch die Steuero-rgane der Maschine umzustellen.

Zur Versorgung aller Düsen kann ein gemeinsamer Verteiler dienen. Dieser ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und mit Verbindungsrohren zu den Düsen versehen, wobei die Zuleitungsrohre für ein Düsenpaar an diametral gegenüberliegenden Punkten des Verteilers angeschlossen sind und Regelventile enthalten, von denen das eine öffnet, wenn das andere schließt, und umgekehrt. Bei einem Luftfahrzeug mit mehreren Gasturbinen ist zweckmäßig der Verteiler durch je ein Luftzufuhrrohr mit dem Kompressor jeder Gasturbine verbunden; diese Luftzufuhrrohre sind an diametral gegenüberliegenden Stellen des Verteilers angeschlossen und enthalten Rückschlagventile.

Die Figuren zeigen eine Ausführungsform eines Luftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Einrichtung. Es stellt dar

Fig. 1 die Unteransicht des Luftfahrzeuges,

Fig. 2 die Oberansicht der Kraftanlage und eines Teiles der Steuermittel,

Fig. 3 eine Einzelheit der Steuerung im vergrößerten Maßstab, im Grundriß,

Fig. 4 eine andere Einzelheit der Steuerung, im Aufriß vergrößert.

Das Luftfahrzeug gemäß Fig. 1 besteht aus einem Rumpf 10 und seitlichen Tragflächen 11.

Das Flugzeug besitzt im Inneren seines Rumpfes eine Kraftanlage 12, bestehend aus einem Paar von Gasturbinen.

Jede Gasturbine umfaßt einen Kompressor 13, eine Reihe von Verbrennungskammern 14, deren jede von dem Kompressor über ein gekrümmtes Rohrstück 15 mit Preßluft versorgt wird, und eine Turbine 16, die mit dem Kompressor 13 durcn eine Welle 17 verbun-Steuerung von Luftfahrzeugen
mit Gasturbinenantrieb

Anmelder:

The Minister of Supply, London,

und Rolls-Royce Limited, Derby, Derby

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brunnstr. 8/9

Alan Arnold Griffith, Derby, Derby,
und Alan William Thorpe, Farnborough, Hampshire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

den ist. Ein Teil des Kompressors 13, die Verbrennungskammer 14 und die Turbine- sind in einem Gehäuisemantel 18 eingeschlossen, der die übrige Flugzeugkonstruktion vor Hitzeeinwirkung schützt. Die Maschinen sind mit Luftansaugstutzen 64 bzw. 65 versehen.

Jede Maschine besitzt eine Auspuffanordnung und ein Düsen- oder Strahlrohraggregat. Der Auspuff 20 der linken Maschine gibt die Gase über einen Rohrkrümmer 21, in welchem die Gase um 90° gedreht werden, zu einem nach unten gerichteten Strahl- oder Düsenrohr 22 ab, das in eine Treibdüse 23 mündet, die durch die Unterseite des Rumpfes 10 frei liegt. Der Auspuff 24 der rechten Maschine besteht aus einem Paar von Leitungen 25, welche die Auspuffgase zu einem Paar von Rohrkrümmern 26 führen, von denen je eines auf jeder Seite des Krümmers 21 liegt. Die Rohrkrümmer 26 sind je mit einem nach unten gerichteten Strahlrohr 27 und einer Treibdüse 28 verbunden.

Die Maschinen sind um den Schwerpunkt des Flugzeuges ausgewogen; die Mittellinie der drei nach unten gerichteten Düsenrohre 23, 28 liegt in einer Ebene rechtwinklig zur Längsmittelachse des Flugzeuges ; in dieser Ebene befindet sich auch der Schwerpunkt des Flugzeuges.

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Die Maschinen erzeugen im wesentlichen vertikale Schubkräfte während des Landens und des Aufstiegs.

Das Flugzeug trägt Brennstofftanks 29.

Das Manövrieren des Luftfahrzeuges wird durch die nachstehend beschriebenen Steuereinrichtungen bewerkstelligt.

Diesem Zweck dienen zwei Paare von Strahldüsen. Das eine Düsenpaar 30 ist durch die unteren Oberflächen der Tragflügel 11 nach unten offen und steuert

Welle 48 angelenkt, die in Lagern 49 um ihre zur Gelenkachse 47 senkrechte Achse schwenkbar ist.

Auf der Welle 48 ist verschiebbar eine Welle 50 gelagert, die über einen Schubring 51 und einen Lenker 52 mit der Säule 46 verbunden ist, so daß bei Verschwenken der Steuersäule 46 um das Gelenk 47 die Welle 50 längs der Welle 48 gleitet. Hierbei wird die Stange 45 in der Längsrichtung verschoben. Die Stange 45 ist mit der Welle 50 durch einen seitlichen

das Flugzeug in den Seitenrichtungen; das zweite io Ansatz 53 und einen Schubring 54 verbunden. Düsenpaar 31 befindet sich an der Unterseite des Flug- Die Welle 50 nimmt an der Drehung der Welle 48

zeugruttipfes in einem geeigneten Längenabstand zu um ihre Achse teil, und diese Drehbewegung der beiden Seiten des Schwerpunktes und dient zur Höhen- Welle 50 um ihre Achse dient zur Verschiebung der steuerung. Die Düsen 31 sind um die Enden ihrer Zu- Stange 42 in der Längsrichtung. Die Stange 42 besitzt leitungen 32 verschwenkbar, so daß mit ihrer Hilfe 15 einen seitlichen Vorsprung 55, der zwischen Führundas Wenden des Flugzeuges gesteuert werden kann. gen 56 läuft und dessen Ende als Nabe 57 ausgebildet Die Zuleitungen für die Düsen 30 sind mit 33 be- ist_; die auf dem Vierkant 50 geführt ist. zeichnet. Vertikaler Aufstieg und vertikale Landung werden

Als Betriebsmittel für die Düsen 30 und 31 dient in vorzugsweise gesteuert durch Veränderung der vertiden Kompressoren 13 erzeugte Druckluft; die Luft ao kalen, durch die Gasturbinenstrahlen erzeugten Hubwird den Leitungen 32, 33 von einem gemeinsamen kraft des Flugzeuges. Im Falle eines von einem Piloten Verteiler aus zugeführt. gesteuerten Flugzeuges kann diese vertikale Steuerung

Die Steuerluft wird von jedem Rohrstück 15 durch erzielt werden durch manuelle Auswahl oder Einstelein entsprechendes Anzapf rohr 34 abgezweigt; diese lung des vertikalen Schubes durch Bewegung einer Rohre 34 fördern in einen jeder Maschine zugeord- 25 Drossel.

neten Kranz 35. Die Kränze oder Schnecken 35 Es kann ein Paar von zusätzlichen oder Hilfsdüsen

fördern in Leitungen 36, die mit ihren freien Enden entweder vor oder hinter dem Schwerpunkt vorgean diametral gegenüberliegenden Punkten an einen sehen sein, die horizontal entgegengesetzt gerichtet ringförmigen Verteiler 37 angeschlossen sind. Der sind, wobei die Einstellungsdifferenz des Stromes die Verteiler 37 befindet sich im Zentrum der Kraftanlage 30 Steuerung in bezug auf das Wenden oder Abtreiben und ist in Fig. 3 vergrößert gezeigt. In den Austritts- der Maschine bewirkt.

enden der Leitungen sind Rückschlagventile 38 in Ferner können zur Steuerung des seitlichen AbForm von Gelenkklappen vorgesehen. Anschläge 39 rutschen« und der Längsbewegung des Luftfahrzeuges hindern das flache Zusammenschlagen der Klappen 38. weitere Hilfsdüsen vorgesehen sein. Diese Bewegun-Der Verteiler 37 ist mit den Eintrittsenden der Zu- 35 gen können wahlweise erreicht werden durch Regelung leitungen 33, 32 zu den Düsen 30, 31 verbunden; die der Antriebsrichtungen der zur Steuerung in anderen Leitungspaare 33, 32 münden in den Verteiler an
diametral gegenüberliegenden Punkten.

An den Eintrittsenden der Zuleitungsrohre 33, 32
sind Regelventile vorgesehen; die Ventile oder Klap- 40
pen 40 in den Zuteitungsrohren 33 sind mit Betätigungsarmen 41 ausgerüstet, welche durch eine Betätigungsstange 42 miteinander gekuppelt sind, so daß,
wenn ein Ventil 40 öffnet, das andere Ventil 40 um
den entsprechenden Betrag schließt. Die Ventile 43 in 45 kraft zu richten; oder es kann der Gasstrom im Sinne dem Zufeitungsrohr 32 besitzen ebenfalls Betätigungs- der Erzeugung einer vertikalen Hubkraft abgelenkt arme 44, welche diurch eine Stange 45 gekuppelt sind, werden, oder es können beide Möglichkeiten kombi-SO daß beim öffnen einer der Ventilklappen 43 die niert sein. Bei einer weiteren Ausführungsform sind andere um den entsprechenden Betrag schließt, und die Antriebsmittel so angeordnet, daß die Treibumgekehrt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die 50 strahlen normalerweise nach unten gerichtet sind, von der Maschine abgezapfte Luftmenge beim Ein- Die Erfindung kann mit Vorteil auch an anderen

steilen der Ventilldappen 40, 43 zum Manövrieren des mit Gasturbinen betriebenen Flugzeugen Verwendung Luftfahrzeuges unverändert bleibt. Wie ersichtlich, finden, beispielsweise in Hubschraubern, wobei der werden, wenn ein Ventilpaar, z. B. das Ventilpaar 40, Rotor zum Manövrieren der Hubschrauber während so eingestellt ist, daß die Drossel wirkung an beiden 55 des Fluges durch eine Gasturbine betrieben wird. Ventilen die gleiche ist, auf das Flugzeug die gleichen
entgegengesetzt gerichteten Drehmomente ausgeübt
und, wenn die Drosselung ungleichmäßig ist, entsprechend ungleichmäßige Drehmomente erzeugt, die
eine Drehung des Flugzeuges um die Achse zur Folge 60
haben.

Das Einstellen der Ventilklappen 40, 43 kann auf eine beliebige, bekannte Weise erfolgen, beispielsweise automatisch mittels eines Kreisreglers, der über einen Servomechanismus arbeitet. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber manuelle Steuerung vorgesehen.

Diese manuelle Steuerung zeigt die Fig. 4. Die Steuersäule 46 des Piloten ist, wie üblich, sowohl nach vorwärts und rückwärts wie auch nach beiden Seiten verschwenkbar; sie ist bei 47 an eine vierkantige 70

Freiheitsgraden vorgesehenen Hilfsdüsen in der Weise, daß sich eine horizontale Komponente ergibt, die seitliches Abgleiten oder Längsbewegung erzeugt. Die den Antrieb durch die Gasturbinen erzeugenden Mittel des Flugzeuges können statt nach unten gerichtete Düsenrohre verstellbare Düsen aufweisen, um es zu ermöglichen, den Düsenstrahl im Sinne des Horizontalfluges oder der Erzeugung einer vertikalen Hub-

Claims (4)

PaTENTANSPRÜCHE:

1. Luftfahrzeug mit Gasturbinenantrieb, der einen Kompressor und mindestens ein Paar Strahldüsen aufweist, die aus dem Kompressor mit Druckluft versorgt werden, paarweise in der gleichen Hauptrichtung gerichtet und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, so daß die Düsen eines jeden Paares entgegengesetzte Drehmomente auf das Fahrzeug um eine Achse in rechten Winkeln zu dieser Richtung ausüben, gekennzeichnet durch Steuereinrichtungen (40 bis 42 bzw. 43 bis 45), bei deren Betätigung die Ver-

sorgung mit Druckluft der einen Düse eines Düsenpaares zunimmt und der anderen Düse abnimmt, wobei die Gesamtmenge der dem betreffenden Düsenpaar zugeführten Druckluft gleichbleibt.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Verteiler (37) zur Versorgung aller Düsen¹ (30, 31).

3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (37) ringförmig ausgebildet und mit Veirbindungsrohren zu den Düsen versehen ist und daß die Zuleitungsrohre (33, 32) für ein Düsenpaar (30, 31) in diametral gegenüberliegenden Punkten des Verteilers angeschlossen sind und Regelventile (40, 43) enthalten, von denen das eine öffnet, wenn das andere schließt, und umgekehrt.

4. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, mit mehreren Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler durch je ein Luftzuführrohr (36) mit dem Kompressor jeder Gasturbine verbunden, ist, wobei diese Luftzufuhrrohre (36) an diametral gegenüberliegenden Stellen des Verteilers angeschlossen sind und Rückschlagventile (38) enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »The Aeroplane«, I. Oktober 1954, S. 503.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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