DE1052751B - Rueckstosstriebwerk - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Rückstoßtriebwerk mit einer Vorrichtung zum Regeln des wirksamen Ausgangsquerschnittes der Düse durch aerodynamische Einschnürung des aus der Düse austretenden Reaktionsstrahles mittels eines quer in diesen geblasenen Hilfsmediums.

Zweck der Erfindung ist die Anwendung der Regelvorrichtung gemäß dem Hauptpatent auf ein Rückstoßtriebwerk, welches mit einer Vorrichtung zum Ablenken des Reaktionsstrahles und einem Schaufelgitter zum Führen des abgelenkten Strahles versehen ist. Bei einem Rückstoß triebwerk dieser Art besteht der Nachteil, daß der aus der Düse austretende Reaktionsstrahl im normalen, ohne Ablenkung erfolgenden Betrieb mit seinen Umfangsschichten an den den Strahl unmittelbar umgebenden Kanten der Schaufeln entlangstreihen, d. h. an diesen reiben kann, was zu einer Herabetzung des Schubes führt. Dieser Nachteil soll durch sjie vorliegende Erfindung behoben werden.

\ Gemäß der Erfindung sind der oder die zum Ausblasen des Hilfsmediums dienenden Auslässe der Einschnürvorrichtung vor dem Schaufelgitter am Umfang der Düse derart angeordnet, daß das ausgeblasene Hilfsmedium außerhalb der Ablenkperioden den Strahl von den Schaufeln entfernt hält.

Wenn die Ablenkvorrichtung eine solche ist, die in dem Reaktionsstrahl ein Hindernis erzeugt, welches seine Ablenkung herbeiführt, und wenn diese an sich bekannte Ablenkvorrichtung im zentralen Teil der Düse angeordnet ist, dann kann gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung der Auslaß, welcher den einschnürenden Hilfsstrahl liefert, gegenüber diesem Hindernis angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die Ablenkvorrichtung in an sich bekannter Weise einen Körper umfaßt, der sich im zentralen Teil der Düse erstreckt und mit Schlitzen oder Öffnungen zum Ausblasen eines gasförmigen Hilfsstrahles versehen ist, ist die Blasöffnung der Einschnürvorrichtung gegenüber den Schlitzen bzw. öffnungen der Ablenkvorrichtung angeordnet, so daß die gleichzeitige Speisung dieser öffnungen den Reaktionsstrahl wieder zwischen den aus den öffnungen entweichenden Hilfsstrahlen einzuschnüren gestattet. Dadurch wird die schädliche Wirkung der einen kleinen Krümmungsradius aufweisenden Düsenteile beseitigt und der effektive Ausgangsquerschnitt der Düse auf einen sehr kleinen Wert geregelt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer axialer Schnitt durch die Ausstoßdüse eines Rückstoßtriebwerkes, die mit einer kombinierten Strahleinschnür- und -ablenkvorrichtung ausgerüstet ist;

Rückstoßtriebwerk

Zusatz zum Patent 970 090

Anmelder: Societe Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 9,
und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1,
Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 5. Juni 1952

Marcel Kadosch, Paris,
und Jean Henri Bertin, Neuilly-sur-Seine, Seine
(Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ist eine Rückansicht auf die Düse gemäß Fig.l;

Fig. 3 ist eine Rückansicht einer rechteckigen Düse, die mit einer kombinierten Vorrichtung ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1 versehen ist;

Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Rückansicht einer Doppeldüse mit zwei elliptischen Strahlen.

In den Fig.l und2 ist die Ausstoßdüse35 eines Rückstoßtriebwerkes beliebiger Art, z. B. eines Turbinen-Strahltriebwerkes, dargestellt, die mit einem Ringraum 36 a versehen ist, der einen ringförmigen Schlitz 36 aufweist, dessen Richtung im wesentlichen senkrecht zur Achse der Düse verläuft. Durch diesen Schlitz 36 kann ein Hilfsmediumstrahl 47 erzeugt werden, welcher den Ausgangsquerschnitt der Düse zu regeln gestattet, wie dies in der Patentschrift zum Hauptpatent beschrieben ist. Das Medium wird einer Druckquelle, deren Gesamtdruck höher ist als der statische Druck des durch die Düse 35 hindurchgehenden Strahles, beispielsweise dem Luftverdichter des Triebwerkes oder einem Hilfsverdichter, entnommen. Der Schlitz 36 kann derart profiliert sein, daß er das ausgeblasene Medium entspannt und ihm eine Geschwindigkeit er-

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teilt, indem er es in einen Hilfsstrahl von erhöhtem dynamischem Druck verwandelt. Der Schlitz kann eine konvergent-divergent verlaufende Gestalt haben, und seine Achse kann zur Vorderseite der Düse 35 hin geneigt sein.

Die Düse 35 ist außerdem mit einer zum Ablenken des Strahles dienenden Vorrichtung versehen. Diese Vorrichtung umfaßt bei dem dargestellten Beispiel einen spitz zulaufenden Hohlkörper 38 in Form eines Flügels, welcher längs eines Durchmessers der Düse angeordnet ist (dieser Hohlkörper kann auch ein Umdrehungskörper um die Düsenachse sein).

Das Innere des Körpers 38 sowie der Raum 36 a können mit einem Druckgas gespeist werden, welches z. B. durch dem Verdichter des Triebwerkes entnommene Luft gebildet wird, die gegebenenfalls vorerhitzt werden kann, um ihre innere Energie zu erhöhen. Der Körper 38 weist auf seinen gegenüberliegenden Seiten zwei Schlitze 40 und 41 auf, die sich über die ganze Länge des Körpers erstrecken und gegen den durch die Düse 35 hindurchgehenden Hauptstrom geneigt sind. Auf diese Weise haben die durch die Schlitze 40 und 41 entweichenden Hilfsstrahlen die Neigung, die durch die Düse 35 strömenden Gase zurückzustoßen und sie zu beiden Seiten der durch den Körper 38 hindurchgehenden diametralen Ebene von ihrer normalen Strömungsrichtung abzulenken. Die auf diese Weise abgelenkten Gase werden dann an den abgerundeten Rand 42 der Düse angeschmiegt, der von der äußeren Wand des Raumes 36 a oder von einem besonderen Ablenkrand gebildet wird. Auf diese Weise kann eine Herabsetzung des Antriebsschubes und sogar ein negativer Schub erhalten werden, wenn die Ablenkung mehr als 90° beträgt. Eine Reihe von Schaufeln 43, die zur Vorderseite des Triebwerkes gekrümmt und jenseits des abgerundeten Randes 42 angeordnet sind, erleichtern die Herbeiführung einer beträchtlichen Ablenkung, indem sie die Stromfäden des Strahles führen, nachdem die Ablenkung eingeleitet worden ist.

Wenn die Vorrichtungen zum Einschnüren und Ablenken des Strahles nicht in Wirkung gebracht sind, nimmt der Gasstrahl, der aus der Düse des Triebwerkes frei in die Atmosphäre entweicht, infolge der Einwirkung der Umgebungsluft und eines Mischens mit dieser eine divergente Gestalt an. Daraus folgt, daß das Gitter von Schaufeln 43 einen kleinen Teil der Gase abfangen kann und dadurch bewirkt, daß der Schub im Vergleich mit einem Triebwerk, das nicht mit einem solchen Schaufelgitterversehen ist, herabgesetzt wird.

Das Inwirkungbringen des durch den Umfangsschlitz 36 hindurchzublasenden Mediumstromes außerhalb der Ablenkperioden gestattet, den vorgenannten Nachteil dadurch zu beseitigen, daß der Reaktionsstrahl um eine gewisse Strecke von den Schaufeln-43 weggedrückt wird, wie dies durch die Pfeile 47 angedeutet ist. Hierin liegt eine erste Anwendungsart der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Einrichtung.

Andererseits sind bei der dargestellten Ausführungsform die Schlitze 40 und 41 der Ablenkvorrichtung und der Ringschlitz 36 der Einschnürvorrichtung im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Wenn daher die beiden Vorrichtungen gleichzeitig zur Wirkung gebracht werden, indem die beiden Hähne 44 und 45 geöffnet werden, um die Vorrichtungen über Leitungen 37 bzw. 39 aus einer mit der Druckgasquelle, z. B. dem Luftverdichter des Triebwerkes oder einem Hilfsverdichter verbundenen, gemeinsamen Leitung 46 zu speisen, dann werden die Hilfsstrahlen, welche aus dem Schlitz 36 einerseits und aus den Schlitzen 40 und 41 andererseits gegeneinander strömen, wieder zwischen

sich den durch die Düse hindurchgehenden Hauptstrom einschnüren. Sie erteilen diesem Hauptstrom eine konvergente Form, deren engste Stelle, welche die effektive engste Ausgangsstelle der Düse darstellt, geregelt werden kann, indem die beiden Hilfsstrahlen durch Einwirken auf die Hähne 44 und 45 eingestellt werden, und so beeinflußt werden kann, daß sie eine sehr kleine Fläche einnimmt. Hierin liegt eine zweite Anwendungsart der dargestellten Einrichtung. Es sei bemerkt, daß in diesem Falle ein zusätzlicher Vorteil erzielt wird, der darin besteht, daß die schädliche Wirkung der Ecken beseitigt wird, die in dem geometrischen Querschnitt des Gasausganges zwischen dem diametral angeordneten spitz zulaufenden Körper 38 und der Düse vorhanden sind (Fig. 2). An diesen Stellen haben die Gase die Neigung, langsamer zu strömen, wodurch in den Querebenen sekundäre Zirkulationen erzeugt werden, die zu einem Energieverlust in den Gasen und infolgedessen zu einer Herabsetzung des axialen Schubes führen. Dieser Nachteil wird durch das gleichzeitige Inwirkungbringen der aus dem Schlitz 36 bzw. aus den Schlitzen 40 und 41 austretenden Hilfsstrahlen beseitigt. Aus Fig. 2 und den Pfeilen, die darin eingezeichnet sind, um die beiden Systeme von Hilfsstrahlen zu veranschaulichen, ist ersichtlich, daß der Hauptstrom in den Ecken sowohl als auch in den anderen Teilen des Querschnittes beschleunigt wird, wodurch die schädliche Wirkung der Ecken beseitigt wird.

Wenn der Ausgangsquerschnitt geregelt werden soll, dann wird, wie dies bereits oben angegeben ist, die Abgabemenge der Hilfsstrahlen eingestellt, indem auf die Hähne 44 und 45 eingewirkt wird, wobei der Hahn 44 der Ablenkvorrichtung geschlossen werden kann um den Ausgangsquerschnitt zu vergrößern.

Wenn die Ablenkung des Gasstromes herbeigeführt werden soll, dann wird der durch den Schlitz 36 ausgeblasene Hilfsstrahl durch Schließen des Hahnes 45 unterbrochen, so daß die aus den Schlitzen 40 und 41 austretenden Hilfsstrahlen allein wirksam sind, um die Gase gegen die Schaufeln 43 zu drücken. Dies ist die dritte Anwendungsart der beschriebenen Einrichtung.

Die Unterbrechung des durch den Schlitz 36 ausgeblasenen Hilfsstrahles hat die Wirkung, daß der effektive Ausgangsquerschnitt der Gase erhöht wird, ihre kinetische Energie vermindert wird und allgemein die Temperaturen über die ganze Länge des Rückstoßtriebwerkes herabgesetzt werden, und alle diese Punkte sind offensichtlich günstig für die Wirksamkeit und Sicherung des Durchganges im Ablenkbetrieb.

Die beschriebene Einrichtung ist auf Düsen anwendbar, deren Ausgangsquerschnitt eine beliebige Form haben kann.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine Düse mit rechteckigem Querschnitt. Der spitz zulaufende Körper 38, der mit den Schlitzen 40 und 41 für die zum Ablenken dienenden Hilfsstrahlen versehen ist, ist längs einer Symmetrieachse des Rechtecks angeordnet, während der in der Wand 42 des Raumes 36 a vorgesehene Schlitz 36, welcher den Einschnürstrahl liefert, sich über die Teile des Umfanges ties Rechtecks erstreckt, die nicht von dem Körper 38 -eingenommen werden. Mittels einer solchen Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß die Schaufeln 43 an den zum Körper 38 parallelen Seiten des Rechtecks liegen und auf diese Weise zylindrisch und nicht ringförmig sind, wie dies bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 der Fall ist.

Fig. 5 gibt eine ähnliche Anordnung in Anwendung auf eine Doppeldüse wieder, die zwei getrennte Strah-

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Ien 48 von im wesentlichen elliptischer Querschnittsform einschließt. Eine solche Düsenart weist den Vorteil auf, daß bei ihr keine Ecken von sehr kleinem Krümmungsradius vorhanden sind. Patentansprüche:

1. Rückstoß triebwerk gemäß Patent 970 090 mit einer Vorrichtung zum Regeln des wirksamen Ausgangsquerschnittes der Düse durch aerodynamische Einschnürung und einer Vorrichtung zum Ablenken des Reaktionsstrahles mit einem Schaufelgitter zum Führen des abgelenkten Strahles, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die zum Ausblasen des Hilfsmediums dienenden Auslässe (36) der Einschnürvorrichtung vor dem Schaufelgitter (43) am Umfang der Düse (35) derart angeordnet sind, daß das ausgeblasene Hilfsmedium außerhalb der Ablenkperioden den Strahl von den Schaufeln entfernt hält.

2. Rückstoßtriebwerk nach Anspruch 1, bei dem die ein Hindernis für den Strahl bildende Ablenkvorrichtung im zentralen Teil der Düse angeord-

net ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß, welcher den einschnürenden Hilfsstrahl liefert, gegenüber diesem Hindernis angeordnet ist.

3. Rückstoßtriebwerk nach Anspruch 1, bei dem die Ablenkvorrichtung einen Körper umfaßt, der sich im zentralen Teil der Düse erstreckt und mit Schlitzen oder Öffnungen zum Ausblasen eines gasförmigen Ablenkstrahles versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasöffnung der Einschnürvorrichtung gegenüber den Schlitzen bzw. Öffnungen der Ablenkvorrichtung angeordnet ist, so daß die gleichzeitige Speisung dieser Öffnungen den Reaktionsstrahl wieder zwischen den aus den Öffnungen entweichenden Hilfsstrahlen einzuschnüren gestattet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 807 572;
belgische Patentschrift Nr. 500 785;
USA.-Patentschrift Nr. 2 491 610.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 970 090.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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