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VaxTichtung zur Schubumkehr bei einem Strahltriebwerk eines Flugzeugs
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schubumkehr für ein Strahltriebwerk
eines Flugzeugs mit einer Schubdüse, die relativ zum Ende des Strahlrohrs in axialer
Richtung vor- und zurückbewegt werden kann, einer Mehrzahl von Leitblechsegmenten,
die schwenkbar an der Düse angebracht sind und bei Bewegung der Düse in stromabwärtiger
Richtung in eine Stellung geschwenkt werden, in der sie ein mit der Spitze stromaufwärts
liegendes konisches Leitblech zum Verschließen der Düse bilden, sowie mit einer
Mehrzahl von koaxialen Schubumlenkringen, die so angeordnet sind, daß sie bei geschlossener
Düse freigelegt und bei geöffneter Düse abgedeckt sind.
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Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt. Bei einer bekannten
Umlenkvorrichtung werden die Umlenkschaufeln innen durch zwei schwenkbar an der
Düse angebrachte, keilförmig ausgebildete Schalen abgedeclct, während außen zwei
schalenförmige Bleche vorgesehen sind. Wenn die Düse in Richtung auf das Strahlrohr,
also in stromaufwärtiger Richtung, verschoben wird, werden die inneren Abdeckungen
nach innen geklappt und bilden einen vorn abgeflachten Kegel, der die Düse verschließt.
Gleichzeitig werden die äußeren Abdeckungen in das Strahlrohr zurückgezogen. Die
Umlenkschaufeln nehmen nur einen Teil des Umfangs des Strahlrohrs ein, so daß der
umgelenkte Strahl nicht auf dem vollen Umfang austreten kann. Ein mit dieser Vorrichtung
versehenes Triebwerk besitzt im Normalzustand eine über das übliche Maß hinausgehende
Länge, da beim Einschalten der Umlenkeinrichtung die Düse in stromaufwärtiger Richtung
verschoben wird. Diese erforderliche Länge wird noch dadurch vergrößert, daß die
Schaufeln nur auf einem Teil des Umfangs vorgesehen sind, so daß die Länge des mit
Schaufeln besetzten Teiles gegenüber auf dem ganzen Umfang angeordneten Schaufeln
für gleichen Durchsatz vergrößert werden muß. Eine große Länge ist aber aus Einbaugründen,
insbesondere bei gondelartig angeordneten Triebwerken, unerwünscht.
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Bei einer weiteren bekannten Umlenkvorrichtung ist die Düse starr
angeordnet, zur Umlenkung des Strahles werden innere Abdeckbleche nach innen geschwenkt,
so daß sie ein mit der Spitze stromaufwärts liegendes Leitblech bilden. Gleichzeitig
werden äußere Abdeckungen nach innen geschwenkt. Die Umlenkung wird durch jenseits
des Anlenkpunktes der inneren Abdeckungen liegende gekrümmte Bleche vorgenommen,
wobei aber keine eigentlichen Umlenkschaufeln vorgesehen sind. Bei einer derartigen
Umlenkung sind selbstverständlich die Verluste besonders groß, so daß die Breainswirkung
entsprechend schlecht ist. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung ist die Düse
gegenüber dem Strahlrohr verschieblich angeordnet, ohne daß jedoch Leitbleche vorgesehen
sind, die die Düse vollständig absperren können, so daß nicht die größtmögliche
Bremswirkung erzielt werden kann.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Umlenkvorrichtung zu schaffen, durch
die die Länge eines Triebwerks nicht vergrößert wird und die eine aerodynamisch
einwandfreie äußere Form .ergibt, ohne da:ß die obenerwäh nten Nachteile auftreten.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, da die Schubumlenkringe
gemeinsam mit der Düse in stromabwärtiger Richtung bewegt werden, um in ihrer wirksamen
Stellung den. frei gewordenen axialen Zwischenraum zwischen der Düse und dem Strahlrohr
einzunehmen, während sie in der unwirksamen Stellung in dem von der Doppelwandung
des Strahlrohres gebildeten Ringraum liegen. Die Leitblechsegmente können durch
Mittel betätigt werden, mit denen sie während des letzten Teils der axialen Bewegung
der Schubdüse in stromabwärtiger Richtung in eine wirksame Stellung geschwenkt werden
und mit denen sie während des ersten Teils der axialen Rückbewegung der Schubdüse
in stromaufwärtiger Richtung in eine unwirksame Stellung geschwenkt werden.
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Vorzugsweise liegen die Leitblechsegmente, wenn die Schubdüse in ihrer
wirksamen Stellung steht,
außerhalb des Strahlrohrs, wobei wenigstens
der ;rößere Teil jedes Segments zwischen dem Strahlrohr ind einer äußeren Warndung
liegt.
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Um diese Wandung herum kann ebenfalls ein kreis--ingförmiges Gehäuse
angeordnet sein, in dem die Mnge liegen, wenn die Schubdüse in ihrer wirksamen Stellung
steht, wobei die Düse und das Gehäuse außerialb der Ringe so zusammenwirken können,
daß sie eine gasdichte Abdichtung bilden, wenn sich die Düse in ihrer wirksamen
Stellung befindet.
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Die axial verschieblichen Stangen können als Kolbenstangen entsprechender,
mit Druckmedium betätigter Betätigungsmittel ausgebildet sein, deren Zylinder am
stromaufwärtigen Ende des Gehäuses für die Ringe befestigt sind.
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Axial verschiebliche Kolbenstangen weiterer durch Druckmedium betätigter
Betätigungsmittel können zur Betätigung -der Segmente vorgesehen sein, fassen verschieblich
durch die Ringe hindurch und sind mit den Leitblechsegmenten durch Verbindungsglieder
verbunden, die drehbar an Armen befestigt sind, welche als Verlängerungen der Leitblechsegmente
ausgebildet sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich während des letzten Teils
der Bewegung der Düse in ihre unwirksame Stellung die Düse und die mit den Verbindungsgliedern
verbundenen Stangen relativ zueinander so bewegen, daß die Stangen über die Verbindungsglieder
die Leitblechseginente um ihre Drehpunkte in ihre wirksamen Stellungen drehen und
daß während des ersten Teils der Rückbewegung der Düse in ihre wirksame Stellung
die Stangen über die Verbindungsglieder die Leitblechsegmente um ihre Drehpunkte
in ihre unwirksamen Stellungen drehen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und
wird im folgenden im einzelnen erläutert.
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Fig. 1 stellt in isometrischer Darstellung einen Teil eines Strahltriebwerks
dar, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schubumkehr versehen ist, wobei
die Vorrichtung in ihrer unwirksamen Stellung dargestellt ist und einige Teile fortgebrochen
sind; Fig.2 stellt ebenfalls in isometrischer Darstellung die gleiche Vorrichtung
zur Schubumkehr in ihrer wirksamen Stellung dar; Fig.3 ist ein schematischer Schnitt
durch ein Strahlrohr mit Schubumkehrmitteln gemäß der Erfindung, die in ihrer unwirksamen
Stellung dargestellt sind; Fig. 4 ist ein ähnlicher schematischer Schnitt und zeigt
die Schubumkehrmittel zu Beginn des Einschaltens; Fig. 5 ist ein ähnlicher schematischer
Schnitt, der die Schubumkehrmittel in ihrer voll wirksamen Stellung zeigt; Fig.
6 stellt in einem ähnlichen schematischen Schnitt die Schubumkehrmittel dar, wie
sie teilweise in ihre unwirksame Stellung zurückbewegt sind; Fig. 7, 8 und 9 sind
Leitungsschemas für das Druckmedium zur Betätigung der Vorrichtung zur Schubumkehr.
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In Fig. 1 ist ein Strahlrohr 10 dargestellt, an dem eine äußere Wandung
11 befestigt ist, welche ein Gehäuse 12 für eine Mehrzahl von Schubumlenkringen
13 trägt. Die Schubumlenkringe 13 sind fest mit Kolbenstangen 14 verbunden (Fig.
2), die am Kolben sitzen, welche in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt sind und
in Druckzylindern 15 liegen. Die Stangen 14 tragen außerdem eine Strahldüse 16,
deren innere Endfläche 17 mit der äußeren Endfläche 18 des Strahlrohrs 10 eine gasdichte
Abdichtung herstellen kann. Die Zylinder 15 werden zwischen dem Ende 20 des Gehäuses
12 und einem Ring 21 gehalten. Das Ende 20 und der Ring 21 tragen ebenfalls eine
Mehrzahl Druckzylinder 22 für Kolbenstangen 23, die mit einer Mehrzahl von Leitblechsegmenten
24 verbunden sind. Die Segmente 24 sind an ihren stromabwärtigen Kanten 25 drehbar
mit der inneren Kante 26 der Düse 16 verbunden.
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Das stromabwärtige Ende des Strahlrohrs 10 besitzt eine Mehrzahl von
im wesentlichen dreieckförinigen Ausschnitten 24a, durch die sich, wie im folgenden
beschrieben wird, die Leitblechsegmente 24 in ihre wirksamen Stellungen bewegen.
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Die Wirkungsweise im einzelnen und die weiteren konstruktiven Einzelheiten
werden weiter unten beschrieben; grundsätzlich arbeitet die Vorrichtung zur Schubumkehr
in folgender Weise: Normalerweise liegen die Schubumlenkringe 13 in ihrem Gehäuse
12, und die Düse 16 befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Lage, wobei die
Segmente 24 des konischen Leitblechs zwischen dem Strahlrohr 10 und der Wandung
11 liegen.
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Wenn die Vorrichtung zur Schubumkehr betätigt wird, werden die Ringe
13 und die Düse 16 durch Kolbenstangen 14 (Fig. 2) relativ zum Strahlrohr 10 in
stromabwärtiger Richtung gemeinsam bewegt, wobei sich gleichzeitig die Kolbenstangen
23 stromabwärts bewegen. Wenn die Düse 16 sich ihrer am weitesten stromabwärts gelegenen
Stellung nähert (Fig.2), werden die Segmente 24 automatisch aus ihren unwirksamen
Stellungen (Fig.1) in ihre wirksamen Stellungen (Fig. 2) bewegt, in denen sie ein
im wesentlichen konisches Leitblech bilden.
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In Fig. 3 ist die Anordnung, mit der ,die Leitblechsegmente bewegt
werden, deutlicher zu erkennen. Jede Kolbenstange 23 sitzt an einem Kolben 23d,
der in dem entsprechenden Druckzylinder 22 liegt, faßt durch in einer Richtung liegende
Öffnungen in den Ringen 13 hindurch und ist durch ein Verbindungsglied 27 drehbar
mit einem Arm 28`ver-bunden, der eine Verlängerung eines Leitblechsegments 24 darstellt.
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Die Ringe 13 sind fest mit den Kolbenstangen 14 verbunden, die wiederum
mit der Düse 16 fest verbunden sind (siehe den unteren Teil der Fig. 3).
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Zu Beginn der Bewegung der Schubumkehrmittel aus ihrer in Fig. 3 dargestellten
unwirksamen Stellung in ihre wirksame Stellung bewegen sich die Kolbenstangen 14,
die durch die Kolben 14a betätigt werden, und die Kolbenstangen 23, die durch die
Kolben 23a betätigt werden, gleichzeitig und schieben die Düse 16, die Ringe 13
und,die Segmente 24 in stromabwärtiger Richtung in eine Lage (Fig. 4), in der die
Leitblechseginente 24 noch unwirksam sind, sich jedoch zusammen mit der Düse 16
in stromabwärtiger Richtung bewegt haben.
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In dieser Lage stoßen die Kolben 23 a gegen Anschläge 29 (Fig.4),
die eine weitere Bewegung der Kolbenstangen 22 in stromabwärtiger Richtung verhindern.
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Die Kolben 14a bewegen sich noch weiter, und die Relativbewegung zwischen
der Düse 16 und den Stangen 23 bewirkt, daß die Verbindungsglieder 27 die Segmente
24 um Drehzapfen 31 herumdrehen, so daß die Segmente 24 zusammen ein konisches Leitblech
bilden, wie es in den Fi-g. 2 und 5 dargestellt ist.
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In dieser Stellung werden die Abgase durch das Leitblech abgelenkt
und treten durch Kanäle 13a zwischen den Ringen 13, so daß ein großer Teil des Gases
umgelenkt wird. Es ist zu erkennen, daß die Schubumlenkringe in ihrer wirksamen
Stellung stromaufwärts
der Strahldüse liegen (Fig. 2 und 5). Dadurch
ergeben sich folgende Vorteile: 1. Am Eintritt in die Vorrichtung zur Schubumkehr
ein Gasstrom mit kleiner Machzahl; 2. ein geringerer Druckverlust in der Vorrichtung
zur Schubumkehr; 3. große Austrittsgeschwindigkeit des umgelenkten Strahls.
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Um die Vorrichtung zur Schubumkehr wieder in die unwirksame Stellung
zu bringen, werden die Kolben 23 a und die Kolbenstangen 23 einen Augenblick in
ihrer Lage festgehalten, während .die Kolben 14a und die Kolbenstangen 14 in stromaufwärtiger
Richtung bewegt werden.
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Diese anfängliche Bewegung der Kolbenstangen 14 bewirkt, daß die Leitblechsegmente
24 über eine in Fig.6 dargestellte mittlere Lage hinweg in die in Fig. 4 dargestellte
Lage bewegt werden, in der sie parallel zum Strahlrohr 10 liegen.
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Danach werden die Kolben 23 a und die Kolbenstange 23 gleichzeitig
mit den Kolben 14 a und den Kolbenstangen 14 in stromaufwärtiger Richtung bewegt,
so daß die Schubumlenkringe 13, die Leitblechsegmente 24 und die Strahldüse 16 in
ihre Anfangsstellungen (Fig. 1 und 3) zurückgebracht werden.
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In den Fig. 7, 8 und 9 ist ein Leitungsschema dargestellt, mit dem
die Kolbenbewegungen gesteuert werden können.
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In Fig. 7 liegen in den Zylindern 15 und 22 die Kolben 14a und 23a,
an denen die Kolbenstangen 14 bzw. 23 sitzen.
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Durch einen Hebel 33 wird ein Hauptsteuerventil 32 von Hand
betätigt; mit einem Hebel 35, der bei 36 mit einer Verlängerung 37 des Kolbens 14a
drehbar verbunden ist, wird ein zweites Steuerventil 34 betätigt.
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Aus einem Ölsumpf 38, der als Vorratsbehälter für eine Ölpumpe 39
dient, wird Öl durch Leitungen 40, 41 und 42 gefördert, -die durch entsprechende
Bohrungen 43, 44 und 45 im Hauptsteuerventil32 geregelt werden.
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Wenn die Schubumkehrmittel betätigt werden sollen, wird der Hebel
33 in die in Fig. 7 dargestellte Lage bewegt, bei der die Kanäle 41 und 42 mit Kanälen
46 bzw. 47 verbunden sind, die wiederum mit den einen Enden der Zylinder 22 und
15 in Verbindung stehen.
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Wenn den beiden Zylindern 22 und 15 über die Leitungen 46 bzw. 47
Druckmedium zugeführt wird, bewegen sich die Kolben 23a und 14a gleichzeitig (in
Fig.7 nach rechts) und schalten die Schubumkehrmittel ein.
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Um die Schubumkehrmittel in die unwirksame Stellung zurückzubringen,
wird der Hebel 33 in die in Fig. 8 dargestellte Lage bewegt, bei der die
Leitung 40 mit der Leitung 48 verbunden ist und den anderen Enden der Zylinder 22
und 15 über die Leitung 49 Druckmedium zugeführt wird.
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Die Verbindung zwischen den Leitungen 41 und 46 sowie zwischen den
Leitungen 42 und 47 wird durch das Hauptsteuerventil abgesperrt.
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Andererseits stellen die Bohrungen 50 und 51 eine Verbindung zwischen
den Leitungen 52 und 47 und einer Auslaßleitung 53 her.
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Der Kolben 14a kann sich nun in Richtung des Pfeiles 54 bewegen, während
der Kolben 23 a, da für das im Zylinder 22 befindliche Medium kein Auslaß geöffnet
ist, sich nicht bewegen kann.
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Der Kolben 14 a bewegt sich um einen vorbestimmten Weg, währenddessen
die S-eb-nentz 24 in eine Lage zurückgebracht werden, in der sie parallel zum Strahlrohr
liegen. Am Ende dieser Bewegung des Kolbens 14a ist das zweite Ventil 34 bis in
eine Lage gedreht worden (Fig. 9), in der es eine Leitung 54 mit einer Leitung 52
verbindet, die wiederum mit der Auslaßleitung 53 in Verbindung steht.
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Der Kolben 23a kann sich nunmehr bewegen, wobei das Druckmedium durch
die Leitungen 54, 52 und 53 austritt. Die Kolben 14 a und 23 a bewegen sich gleichzeitig,
bis,die Schubumkehrmittel vollständig in ihrer unwirksamen Stellung liegen.
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Es ist zu erkennen, daß dann, wenn die - Schubumkehrmittel erneut
betätigt werden sollen, das zweite Ventil 34 anfänglich in der in Fig. 9 dargestellten
Lage steht. Dann wird jedoch derAustritt vonDruckrnedium durch die Leitung 52 durch
das Steuerventil 32 verhindert.