DE1051127B

DE1051127B - Lufteinlass fuer Antriebssysteme von Luftfahrzeugen, insbesondere fuer Luftfahrzeugmotore mit Gleichfluss

Info

Publication number: DE1051127B
Application number: DEZ6124A
Authority: DE
Inventors: Rer Nat Wilhelm Otto Seibol Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-05-17
Filing date: 1957-05-14
Publication date: 1959-02-19
Also published as: FR1150625A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Lufteinlässe für Antriebssysteme von Luftfahrzeugen, wobei diese Einlasse insbesondere dazu bestimmt sein können, die Luft zur Speisung oder Kühlung zu einem Luftfahrzeugmotor zu leiten oder auch eine wenigstens einen Propeller umgebende Verkleidung zu speisen. Die Erfindung betrifft im besonderen, wenn auch nicht ausschließlich, die Lufteinlässe für Luftfahrzeugmotore, welche von einem Gleichfluß durchströmt werden, was insbesondere bei Turbotriebwerken, Turbostrahltriebwerken und Staustrahltriebwerken der Fall ist.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Vorrichtungen so auszubilden, daß sie für zwei ziemlich weit voneinander entfernte Fluggeschwindigkeitsbereiche eine möglichst optimale Ausbildung haben.

Hierfür wird erfindungsgemäß bei derartigen Vorrichtungen mit einer Innenwand und einer Außenwand, welche beide in der Strömungsrichtung der Luft profiliert sind, für die Innenwand ein Profil gewählt, welches für geringe Fluggeschwindigkeiten, z. B. für die Geschwindigkeit Null, das optimale Profil hat, während für die Außenwand ein Profil gewählt \vird, welches für eine bestimmte Fluggeschwindigkeit, welche größer als die ist, für welche das Profil der Innenwand geeignet ist, eine optimale Ausbildung hat, wobei sich die beiden Profile so aneinander anschließen, daß das Gesamtprofil in der Verbindungszone einen stetigen Kurvenverlauf aufweist. Man erhält so einen profilierten Lufteinlaß, welcher eine annähernd optimale Ausbildung für zwei ziemlich weit voneinander entfernte Fluggeschwindigkeitsbereiche hat, z. B. einen Lufteinlaß, welcher eine annähernd optimale Ausbildung für den Start und für den normalen Flug eines Luftfahrzeugs hat.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen eines rotationssymmetrischen Lufteinlasses für Luftfahrzeugmotore mit Gleichfluß;

Fig. 3 und 4 zeigen in einer Vorderansicht bzw. in eimern waagerechten Schmitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 zwei arfindungsgemäße seitliche Lufteinlässe.

Es sei zunächst zur Erleichterung der Erläuterung der Erfindung angenommen, daß es sich um einen rotationssymmetrischen, z. B. an der Spitze eines Rumpfs angeordneten Lufteinlaß handelt.

Dieser Lufteinlaß hat in an sich bekannter Weise eine Innenwand / und eine Außenwand B, welche beide Kreisquerschnitt haben und beide in dem der Luftströmung entsprechenden Sinn profiliert sind, wobei sich die beiden Wände zur Bildung der Vorderkante A des Lufteinlasses vorn miteinander vereinigen.

Lufteinlaß für Antriebssysteme

von Luftfahrzeugen, insbesondere für

Luftfahrzeugmotore mit Gleichfluß

Anmelder:

Helmut Ph. G. A. R. von Zborowski,
Brunoy, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter: Dr.-Ing. R. Meldau, Patentanwalt,
Gütersloh (Westf.j, Langer Weg 34

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Mai 1956

Dr. rer. nat. Wilhelm Otto Seibold,

Brunoy, Seine-et-Oise (Frankreich),

ist als Erfinder genannt worden

Es gibt Berechnungsmethoden (z. B. die in dem »Jahrbuch der deutschen Luftfahrtforschung« 1941 von P. Rüden erläuterte Methode), um das vollständige Profil (Innenwand / und Außenwand -E) zu bestimmen, welches einem derartigen Lufteinlaß gegeben werden muß, damit er in seiner Gesamtheit für eine bestimmte Fluggeschwindigkeit die günstigste Ausbildung aufweist, d. h. nur geringe Schubverluste erzeugt. Derartige Berechnungsmethoden setzen jedoch voraus, daß man eine bestimmte Fluggeschwindigkeit wählt, für welche dann der Lufteinlaß richtig ist, während er für andere Fluggeschwindigkeiten, insbesondere für solche, welche von der der Berechnung zugrundegelegten sehr verschieden sind, nicht richtig ist.

So hat insbesondere ein Lufteinlaß für ein Turbostrahltriebwerk, welcher einer Fluggeschwindigkeit von 0,9 Mach angepaßt ist, im Stand (Fluggeschwindigkeit Null) einen Schubverlust von 10 bis 20 °/o.

Bei einem lotrecht startenden Flugzeug erfährt das maximal zulässige Startgewicht ebenfalls eine Verringerung in der Größenordnung von 10¹ bis 20^<0/o, und bei einem waagerecht startenden, eine Startbahn gegebener Länge maximal ausnutzenden Flugzeug wird die Geschwindigkeit des Flugzeugs am Ende der Startbahn infolge der Schubkraftabnahme bei geringen Geschwindigkeiten verringert, wodurch das maximal zulässige Startgewicht ebenfalls verringert wird.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, den Nutzquerschnitt des Luftein-

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lasses in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Flugzeugs mit Hilfe von beweglichen Sperrkörpern oder von zusätzlichen Lufteinlässen zu verändern, aber alle diese Lösungen weisen den Nachteil auf, daß sie kompliziert sind und das Gewicht des Flugzeugs erhöhen, dessen Leistung hierdurch verringert wird.

Die Erfindung hat nun einen Lufteinlaß zum Gegenstand, welcher für einen ausgedehnten Geschwindigkeitsbereich geeignet ist (welcher z. ß. von der Geschwindigkeit Null bis zu der Schnellfluggeschwindigkei't von 0,9 Mach reicht), ahne daß hierfür komplizierte schwere Vorrichtungen der bisher vorgeschlagenen Art erforderlich sind.

Die obenerwähnten Rechenmethoden (insbesondere die von P. Rüden) gestatten, für jede Fluggeschwindigkeit eine Schar von Lufteinlässen mit verschiedenen Profilen zu bestimmen, welche sich außerdem durch ihren Innendurchmesser und durch die Werte der an ihren gebogenen Teilen mit dem Anstellwinkel Null herrschenden Unterdrücke voneinander unterscheiden.

Erfindungsgemäß wählt man für die Innenwand / einen Teil eines Profils 1, welches der Schar von der kleinen Fluggeschwindigkeit, und sogar der Fluggeschwindigkeit Null, angepaßten Profilen angehört, und für die Außenwand E einen Teil eines Profils 2, welches der Schar von der gewählten Schnellfluggeschwindigkeit (z. B. 0,9 Mach) angepaßten Profilen angehört, wobei die beiden Profilteile derart miteinander verbunden sind, daß das Gesamtprofil (wirkliches Profil) des Lufteintritts eine stetige Krümmung in der Verbindungszone aufweist.

Man erhält so einen profilierten Lufteinlaß, welcher in dem Bereich geringer Fluggeschwindigkeiten (in der Nähe der Fluggeschwindigkeit Null) und in dem Bereich hoher Fluggeschwindigkeiten (in der Nähe von 0,9 Mach) annähernd die günstigste Ausbildung hat.

In der Praxis wählt man zunächst den Eingangsdurchmesser D₁ des Lufteinlasses, wobei insbesondere andere Abmessungen des Turbostrahltriebwerks und die Luftmenge, welche bei der Fluggeschwindigkeit Null durch den Lufteinlaß eintreten soll, berücksichtigt werden.

Hierauf wählt man unter den Lufteinlässen der Schar Null einen Lufteinlaß mit dem Durchmesser D₁, welcher an den arbeitenden Teilen seiner Profile nur Unterdrücke ergibt, welche höchstens gleich dem höchsten Unterdruck sind, welchen man zulassen will.

Man wählt dann unter den Lufteinlässen der Schar für die Machzahl 0,9 einen Lufteinlaß mit dem Innendurchmesser D₁,, welcher größer als D₁ ist und an den arbeitenden Teilen seiner Profile nur wie bei dem vorhergehenden Fall Unterdrücke ergibt, welche höchstens gleich dem maximal zulässigen Unterdruck sind.

Offenbar kann man bei richtiger Wahl des Wertes des Unterdrucks an den arbeitenden Teilen der Profile 1 und 2, des Wertes des Durchmessers D₂ (nach vorheriger Wahl des Durchmessers D₁) sowie der gegenseitigen axialen Stellungen dieser Profile zwei Profile 1 und 2 finden, welche mit stetiger Krümmung durch einen Zwischenteil 3 mit kontinuierlicher Krümmung miteinander verbunden werden können, welcher an den Verbindungsstellen α und b mit den Profilen 1 und 2 die gleichen Krümmungshalbmesser wie diese Profile an den betreffenden Stellen besitzt (Fall der Fig. 1).

Man kann sogar in gewissen Fällen bei richtiger Wahl der gleichen Faktoren an den beiden Profilen 1 und 2 einen Punkt c finden, an welchem der gleiche Krümmungshalbmesser r und die gleiche Tangente T vorhanden sind, so daß man, wie in Fig. 2 dargestellt, an diesem Punkt die Profile 1 und 2 unmittelbar miteinander verbinden kann, wobei dann der Zwischenteil 3 fortfällt.

Oben war beispielshalber angenommen, daß es sich um die Herstellung eines rotationssymmetrischen Lufteinlasses handelt, es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch auf andere Arten von Lufteinlässen anwendbar ist, insbesondere auf seitliche Lufteinlässe 4, halbkreisförmige Lufteinlässe und anders geformte beiderseits eines Rumpfs 5 angeordnete Lufteinlässe.

In diesem Fall geht man wie oben zur Bestimmung der Profile 1 und 2 für die Verkleidungen (Innenwand / und Außenwand E) dieser Lufteinlässe in Form von vorn offenen Einströmkanälen vor. Wenn jedoch der Lufteinlaß eine längs seines Umfangs veränderliche Breite aufweist, muß man die Bestimmung der Profile in einer ganzen Reihe von zu der Achse des Lufteinlasses parallelen und zu seiner Eintrittsfläche senkrechten Ebenen P vornehmen.

Man erhält also erfindungsgemäß einen Lufteinlaß, welcher einem Gebiet geringer Fluggeschwindigkeiten und gleichzeitig einem Gebiet großer Fluggeschwindigkeiten angepaßt ist, wobei dieses Ergebnis einfach durch die richtige Wahl des Profils der den Lufteinlaß begrenzenden Verkleidung erreicht wird.

Claims

Patentansprüche-.

1. Lufteinlaß für Antriebssysteme von Luftfahrzeugen, insbesondere für Luftfahrzeugmotore mit Gleichfluß, mit einer Innenwand und einer Außenwand, welche beide in der Strömungsrichtung der Luft profiliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (/) ein Profil aufweist, welches für geringe Fluggeschwindigkeiten, z. B. für die Fluggeschwindigkeit Null, die optimale Ausbildung hat, und daß die Außenwand (E) ein Profil aufweist, welches für eine vorausbestimmte Fluggeschwindigkeit, welche erheblich größer als die ist, welcher das Profil der Innenwand (/) angepaßt ist, eine optimale Ausbildung hat, wobei die beiden Profile so miteinander verbunden sind, daß das Gesamtprofil eine stetige Krümmung in der Verbindungszone aufweist, so- daß ein profilierter Lufteinlaß entsteht, welcher in zwei ziemlich weit voneinander entfernten Fluggeschwindigkeitsbereichen eine annähernd optimale Ausbildung hat, z. B. ein Lufteinlaß, welcher während des Starts und während des normalen Flugs günstig arbeitet.

2. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (1 bzw. 2) der Innen- und Außenwand durch einen Zwischenteil (3) mit stetiger Krümmung miteinander verbunden sind, welcher an den Verbindungsstellen (α bzw. b) mit den Profilen (1 und 2) die gleichen Krümmungshalbmesser wie diese Profile an den betreffenden Stellen hat.

3. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (1 bzw. 2) der Innen- und Außenwand an einem Punkt (c), an welchem ihre Krümmungshalbmesser (r) und ihre Tangenten (T) einander gleich sind, unmittelbar miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen