DE1049154B - Abgasschalldaempfer fuer Strahltriebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Abgasschalldämpfer für Strahltriebwerke.

Es ist bereits bekanntgeworden, die Größe und Gestalt der Abgasdüsen von Strahltriebwerken zu verändern. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Verminderung der Intensität der Gasaustrittsgeräusche die endseitige Begrenzung der Strahldüse nicht glatt, sondern mit Unterbrechungen, insbesondere Zähnen, zu versehen.

Zum wirksamen Schalldämpfen der Austrittsgase von Strahltriebwerken ist es bereits bekanntgeworden, den Schalldämpfer nur bei bei bestimmten Flugzuständen in Arbeitsstellung auszufahren und dabei die Gasströmung durch die Austrittsdüse vollständig abzusperren. Wenn der Schalldämpfer dagegen in Ruhestellung eingefahren ist, gibt die Absperrvorrichtung den Abgaskanal der Austrittsdüse vollständig frei. Der Schalldämpfer besteht dabei aus mehreren ineinander gleitenden Rohrschiebern, die mit einer Vielzahl kleiner Austrittsöffnungen versehen sind.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, an der Außenwand des Abgaskanals einen oder mehrere mit diesem Kanal in Verbindung stehende Hohlflügel vorzusehen, wobei jeder Flügel eine Vielzahl an sich bekannter kleiner Austrittsöffnungen aufweist. Erfindungsgemäß sind der oder die Flügel und Absperreinrichtungen so schwenkbar angeordnet, daß der oder die Flügel in Arbeitsstellung über die Außenwand des Abgaskanals vorspringen und die Absperreinrichtungen den Abgaskanal vollständig absperren, während der oder die Flügel in Ruhestellung an der Außenwand des Abgaskanals anliegen und die Absperreinrichtungen die Verbindung des Abgaskanals mit dem bzw. den Flügeln unterbrechen, den Abgaskanal aber vollständig freigeben. Vorteilhafterweise weisen die kleinen Öffnungen in dem oder den Flügeln nach hinten. Erfindungsgemäß weisen einige der kleinen Öffnungen in dem oder den Flügeln nach hinten und einige nach vorn; ferner ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen, welche die Verbindung des Abgaskanals entweder mit den nach vorn oder den nach hinten weisenden kleinen Öffnungen herstellt, wenn der oder die Flügel ihre Arbeitsstellung einnehmen.

Die Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen die

Fig. 1 ein Querschnitt durch ein Turbo-Strahltriebwerk mit dem Abgasgeräuschdämpfer nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Rückansicht der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Dämpfungsflügels oder Flosse nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht des in der Fig. 3 dargestellten Dämpfungsflügels,

Abgasschalldämpfer für Strahltriebwerke

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn, (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. März 1956

John Morland Tyler,

Glastonbury, Conn. (V. St. Α.),

ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 eine Rückansicht des in der Fig. 3 dargestellten Dämpfungsflügels,

Fig. 6 ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 3,

Fig. 7 ein Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 5,

Fig. 8 eine Darstellung eines einziehbaren Dämpfungsflügels in der eingezogenen Lage,

Fig. 9 eine Rückansicht des in der Fig. 8 dargestellten Flügels, wobei ein Teil der Haube weggeschnitten wurde,

Fig. 10 eine Darstellung des in den Fig. 8 und 9 gezeigten einziehbaren Flügels in der Arbeitsstellung,

Fig. 11 ein Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10,

Fig. 12 eine Darstellung einer Variante der Erfindung, die einen einziehbaren Dämpfungsflügel zeigt, der sowohl Abgasgeräuschdämpfungs- als auch Schubumkehrmerkmale besitzt,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung im wesentlichen auf der Linie 14-14 der Fig. 8 ist.

Nach der Fig. 1 besteht ein Flugzeugstrahltriebwerk 10 aus einem Lufteinlaß abschnitt 12, einem Verdichterabschnitt 14, einem Brennkammerabschnitt 16, einem Turbinenabschnitt 18 und einem Abgasabschnitt 20. Der Abgasabschnitt 20 besteht aus einem Düsenrohr 38, der hinteren konusförmigen Kappe 40, dem inneren Konuskörper 42 und einer Mehrzahl von radial angeordneten Hohlflügeln 44, die mit der Kammer 46, dem Innern des Abgasabschnittes, in Verbindung stehen, von denen jeder eine Vielzahl von kleinen Düsen 48 ah der Endkante besitzt, die mit der

809 730/230

zentralen Öffnung des Flügels in Verbindung stehen. Obwohl die Fig. 1 drei Gruppen oder Reihen von Dämpfungsflügeln oder -flössen zeigt, kann jede Anzahl verwendet werden, soweit genügend Ausstoßbereich zur Verfügung steht. Die konische Prallwand 45 leitet die Gasströmung in die Hohlflügel 44.

Nach dem Durchströmen des Turbinenabschnittes 18 wird das Gas durch die Prallwand 45 daran gehindert, in gerader Richtung ausgestoßen zu werden, weshalb das Abgas durch die radialen Hohlflossen oder -flügel 44 strömen muß und durch viele kleine Düsen 48 entlassen wird, die mit dem Innern der Flügel 44 in Verbindung stehen und die das Abgas stromab zur Erzeugung des Schubes leiten. Die Theorie der Geräuschunterdrückung beruht darauf, die Geräuschenergie mit niedriger Frequenz, wie sie durch den Ausstoß durch einen normalen großen Einstrahlauslaß 52 erzeugt wird,, in Richtung einer hohen Frequenz zu verschieben, wie sie bei dem Ausstoß durch viele kleine Düsen oder Löcher 48 erzeugt wird. Es wurde eine genügende Anzahl von kleinen Düsen gewählt, so daß der von den vielen Abgasdüsen 48 gebildete Gesamtausstoßbereich vorzugsweise die gleiche Menge Abgas ausströmt wie der normale Abgasauslaß 52.

Die Fig. 2 zeigt eine Rückansicht des Triebwerks, wonach die vielen kleinen'Düsen oder Löcher 48 in sich radial erstreckenden Hohlflügeln 44 angeordnet sind. Wie oben erwähnt, sind die Anzahl und die Größe der Abgasdüsen 48 so gewählt, daß sie das Ausströmen der gewünschten Abgasmenge gestatten, während die radialen Hohlflügel so dimensioniert sind, daß sie für die Strömung einen größeren Durchlaß ergeben als die Düsen, wodurch die inneren Strömungsverluste herabgesetzt werden.

Die Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 vermitteln ein besseres Verständnis der Konstruktion der radialen Flügel 44. Der Flügel 44 kann aus Metallblech hergestellt werden und besteht aus einer Vorderwand 54, den Seitenteilen 56 und 58 und der Rückwand 60, deren Querschnitt sich verjüngt, wie aus der Fig. 7 zu ersehen ist. Die Düsen 48 springen an den Seitenteilen 56 und 58 vor und sind vorzugsweise mit diesen verschweißt oder hart verlötet. Die Düse 48 besteht aus einem Düsendurchlaß 62 und einem Düsenauslaß 64. Die Seitenteile 56 und 58 des Hohlflügels 44 werden durch die Abstandsstücke 66 und durch irgendeine Klammer- oder Befestigungseinrichtung, wie die Schrauben 70 und die Muttern 68, in einem Abstand voneinander gehalten. Wie zu ersehen ist, steht der Flügel 44 durch seine Basisöffnung 72 in freier aerodynamischer A^erbindung mit dem Innern des Abgaskanals 46 (Fig. 1) und die Düsen oder Löcher 48 in freier Verbindung mit dem Innern des Hohlflügels 44. Auf Grund dieser Konstruktion strömen die-Abgase frei aus dem Innern des Abgaskanals 20 durch die Hohlflügel 44 und werden durch die Düsen oder Löcher 48 ausgestoßen. . ; ■

Wie am besten aus der Fig. 3 zu ersehen ist, dienen die Abteilungswände 71 sowohl zum Versteifen, zur Abstandhaltung, zur Abstützung der Flügel 44, zum Verhindern, daß die Seitenteile 56 und 58 sich unter dem Gasdruck voneinander'trennen, als ■ auch zum Führen des Abgases, um zu siehern, daß alle Düsen 48 im wesentlichen gleichmäßig beaufschlagt werden. Die gekrümmten Flügel 73 dienen - dazu, die Gas-Strömung in dem Flügel zu lenken.

Die -Fig. 8 zeigt eine Äusführungsform der Erfindung, bei der der Hohlflüger44 bewegbar ist. In der Fig. 8 ist der Flügel 44 in seiner eingezogenen Lage dargestellt, während die Fig. 10 den Flügel 44 in seiner Arbeitsstellung zeigt. Die Flügelverstellstange 82 wird durch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Zylinder 80 betrieben. Die Stange 82 ist an dem Flügel 44 mittels des Stiftes oder Gelenkes 84 schwenkbar angebracht. Es sei bei dieser Ausführungsform darauf hingewiesen, daß außer den vielen kleinen Abgasdüsen oder Öffnungen 48, die nach hinten weisen, wenn der Flügel 44 seine Arbeitsstellung einnimmt, der Flügel

ίο 44 ferner einen Klappenteil 86 trägt, der eine doppelte Aufgabe hat, nämlich einmal die normale Abgasströmung abzusperren, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, und ferner die Öffnungen 88 abzusperren, die sich im Mantel des Düsenrohres 38 befinden und die voneinander durch Segmente 90 getrennt gehalten Averden. Wie aus der Fig. 8 zu ersehen ist, nimmt jeder Flügel 44 seine eingezogene Lage ein und ruht innerhalb der Haube 92. Es ist zu ersehen, daß die bewegbaren Klappen 94 benutzt werden, um die Flügel 44 abzudecken, wenn diese eingezogen sind und gleitbar zwischen den gegenüberliegenden Backen 98 der Haube 92 ruhen. Jede Haubenklappe 94 wird durch ihren Betätigungszylinder 96 verstellt.

Nimmt der Flügel 44 seine eingezogene Lage ein, so dient jede Klappe 86 dazu, die zugehörige Öffnung 88 zu schließen, die sich im Mantel des Düsenrohrs 38 zwischen den Segmenten 90 befindet.

Die Fig. 9 zeigt eine Rückansicht der Hohlflügeldämpfer 44 in deren eingezogener Lage. In einem Teil der Fig. 9 sind die Haube 92 und die Gleitklappen 94 nicht dargestellt, so daß die verschachtelten eingezogenen Dämpferflügel sichtbar sind. An anderer Stelle der Fig. 9 ist die Haube dargestellt, so daß jede Gleitklappeneinheit 94 sichtbar wird, die in den gegenüberstehenden Backen 98 benachbarter Haubensegmente gleitet. Die beweglichen Haubenklappen 94 brauchen nur soi lang zu sein, wie sie sich vorwärts bewegen können, um die Flügel 44 bloßzulegen, so daß diese nach außen in die Arbeitsstellung geschwenkt werden können. Der Flügel 44 schwingt um seinen Drehpunkt 100.

In der Fig. 10 ist die gleiche Ausführungsform dargestellt, wobei die Flügel ihre Arbeitsstellung einnehmen. Es ist zu ersehen, daß die Betätigungszylinder 80 über die Verstellstangen 82 die Hohlflügel 44 um die Drehpunkte 100 so geschwenkt haben, daß diese radial nach außen ragen, wobei sich die Klappen 86 gegen den mittleren Abgaskonus 42 hin hereinbewegt haben und die normale Strömung des Strahl'auslasses 52 absperren, wodurch das Abgas infolge der Schräglage der Klappen 86 gezwungen wird, durch die Hohlflügel 44 zu strömen, und durch die vielen kleinen, nach hinten gerichteten Düsen 48 entladen wird. Es ist zu ersehen, daß die beweglichen Haubenklappen 94 durch die Verstellzylinder 96 in ihre vordere Lage gebracht worden sind. Es ist ferner zu ersehen, daß beide Zylinder 80 "und 96 schwenkbar sind, damit sie sich der radialen Bewegung der Flügel 44 und der Klappensegmente 94 anpassen können.

Aus der Fig. 11 ist zu ersehen, daß die Klappen 86 aneinander anliegen, so daß sie den Abgasdurchlaß 46 sperren, wenn die Flügel 44 ihre Arbeitsstellung einnehmen, und daß dieser Vorgang die Öffnungen 88 freigibt, durch die die Gase aus dem Triebwerk 10 strömen müssen, um in die Flügel 44 zu treten.

Die Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, die Schubumkehr mit Geräuschunterdrückung verbindet. Nimmt der Flügel 44, der eine Mittel trennwand 120 besitzt, wie-dargestellt,-seine-Arbeitsstellung einund befindet sich das Klappenventil 122 in der dargestell-

Claims (8)

ten Stellung, so strömt das Abgas aus den nach hinten weisenden Abgasgeräuschdämpfungsdüsen 48. Wird der Flügel auf diese Weise benutzt, so übt er eine Strahlgeräuschdämpfungsfunktion aus. Bewegt sich das Klappenventil 122 in seine hintere Stellung, wie bei 122' gestrichelt angedeutet, so strömen die Abgase als nach vorn gerichtete Strahlen 124 hinaus und üben eine Schubumkehr- und Strahlgeräuschdämpfungsfunktion aus. Die in der Fig. 12 dargestellte Ausführungsform kann durch die Haube auf dieselbe Weise, wie oben bei der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 beschrieben, betätigt und abgedeckt werden. P \T IiXTAN-SIMU' CH E:

1. Abgasschalldämpfer für Strahltriebwerke, gekennzeichnet durch die Anordnung von einem oder mehreren Hohlflügeln, der (oder die) über die Außenwand des Abgaskanals vorspringt (vorspringen) und mit diesem in Verbindung steht (stehen), wobei jeder Flügel eine Vielzahl an sich bekannter kleiner Austrittsöffnungen aufweist.

2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel radial vorspringt.

3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Einrichtung zum vollständigen Absperren der Gasströmung durch den Abgaskanal.

4. Dämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Flügel und Absperreinrichtungen so schwenkbar angeordnet sind, daß der oder die Flügel in Arbeitsstellung über die Außenwand des Abgaskanals vorspringen und die Absperreinrichtungen den Abgaskanal vollständig absperren, während der oder die Flügel in Ruhestellung an der Außenwand des Abgaskanals anliegen und die Absperreinrichtungen die Verbindung des Abgaskanals mit dem bzw. den Flügeln unterbrechen, den Abgaskanal aber vollständig freigeben.

5. Dämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haube den oder die Flügel in ihrer Ruhestellung gemeinsam umhüllt.

6. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der kleinen Öffnungen in dem oder den Flügeln etwa gleich dem Abgaskanal querschnitt ist.

7. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Öffnungen in dem oder den Flügeln nach hinten weisen.

8. Dämpfer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einige der kleinen Öffnungen in dem oder den Flügeln nach hinten und einige nach vorn weisen und daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, welche die Verbindung des Abgaskanals entweder mit den nach vorn oder den nach hinten weisenden kleinen Öffnungen herstellt, wenn der oder die Flügel ihre Arbeitsstellung einnehmen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 675 624;
SAE-Journal, Januar 1956, S. 67/68.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 015 270.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 730/230 1.59