DE1059247B

DE1059247B - Vorrichtung zum Regeln des wirksamen Querschnitts der Duese eines Rueckstossantriebes

Info

Publication number: DE1059247B
Application number: DES45519A
Authority: DE
Inventors: Marcel Kadosch; Raymond Hippolyte Marchal
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1954-09-17
Filing date: 1955-09-10
Publication date: 1959-06-11
Also published as: FR1111633A; GB782323A; US2763984A

Description

DEUTSCHES

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Vorrichtung zum Regeln des wirksamen Querschnittes der Düse eines Rückstoßantriebes durch aerodynamische Einschnürung des durch die Düse hindurchgehenden Hauptstromes mittels eines aus einer Blasleitung quer in den Hauptstrom ausgeblasenen Hilfsstrahles.

Im allgemeinen bilden die Düsen von Rückstoßantrieben konvergierende Flächen von doppelter Krümmung, deren äußerer Teil tangential zu einem Zylinder parallel zur Achse der Düse verläuft, wie dies in Fig. 1 it> der Zeichnung wiedergegeben ist, die einen Axialschnitt durch das Außenende 1 einer solchen Düse darstellt. Auf diese Weise können, indem die Form der Düse und insbesondere die verschiedenen Krümmungsradien in zweckentsprechender Weise bestimmt werden, Rückstoßstrahlen erzeugt werden, deren sämtliche Moleküle im wesentlichen parallel zur Achse der Düse und mit der gleichen Geschwindigkeit austreten, wobei der Strahl noch einige Zeit nach seinem Austreten aus der Düse einen konstanten Querschnitt behält, welcher demjenigen des Ausgangsendes der Düse entspricht.

Es existiert noch eine andere Art von Rückstoßdüsen, bei welchen aus der Düse austretende Stromfäden des Strahles nicht mehr parallel, sondern konvergent verlaufen. Bei einer solchen Düse liegt der kleinste Querschnitt des Rückstoßstrahls etwas stromabwärts von der Ausgangsöffnung der Düse. Um dieses Ergebnis zu erzielen, genügt es, daß das Außenende der Düse tangential zu einem konvergierenden Kegel verläuft, und sehr oft hat eine solche Düse eine einfache Krümmung ohne Wendepunkt, wobei ihre konkave Seite stets zum Innern der Düse gerichtet ist. Beispielsweise kann die Düse einfach in einem Kegel mit einem Spitzenwinkel von 45° enden. Eine solche Düse kann als »Düse mit kegelstumpfförmigem Ende« bezeichnet werden.

Abgesehen davon, daß eine solche Düsenform eine

etwas einfachere und leichtere Herstellung ermöglicht,

empfiehlt sie sich auch auf Grund der nachfolgenden Besonderheit. Bei einer solchen Düse mit kegelstumpfförmigem Ende ist der kleinste Querschnitt des Strahles kleiner als der kleinste geometrische Querschnitt der Düse. Das Verhältnis dieser beiden Querschnitte, welches mit »Kontraktionskoeffizient« der Düse bezeichnet wird, ist daher kleiner als 1. Dieser Kontraktionskoeffizient hängt zum Teil von dem stromaufwärts von der Ausgangsöffnung der Düse herrschenden Druck und damit von dem Betriebszustand des Triebwerkes ab, und es folgt daraus, daß die Änderung dieses Kontraktionskoeffizienten es ermöglicht, die Regulierung der ganzen Maschine leichter zu gestalten.

Gemäß der Erfindung kann bei einer solchen Düse mit konvergierendem bzw. kegelstumpfförmig ausge-Vorrichtung zum Regeln

des wirksamen Querschnitts der Düse

eines Rückstoßantriebes

Zusatz zum Patent 970 090

Anmelder:

Societe Nationale

d'Etude et de Construction

de Moteurs d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1,

Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom. 17. September 1954

Marcel Kadosch und Raymond Hippolyte Marchai,

Paris,
sind als Erfinder genannt worden

bildetem Ende die Düsenquerschnittsregelvorrichtung nach dem Hauptpatent mit besonderem Vorteil angewendet werden, indem die Blasleitung derart in das konvergierende Ende dieser Düse mündet, daß der von dem Hilfsgas gebildete Hilfsstrahl in Stromaufwärtsrichtung im wesentlichen parallel zur Achse der Düse ausgeblasen wird.

Die Erfindung ermöglicht so eine sehr wirksame Querschnittsregelung über einen weiten Bereich unter Verwendung einer kleinsten Menge an Hilfsgas, wodurch wiederum auf Grund des geringen Verbrauchs an Hilfsgas der Raumbedarf bzw. das Gewicht der das Hilfsgas liefernden Einrichtung wesentlich herabgesetzt werden kann, was bei Rückstoßantrieben für Flugzeuge von besonderer Bedeutung ist.

Es ist eine Schubdüse für Strahltriebwerke bekannt, bei welcher einregelbare Mittel vorgesehen sind, die um die Achse der Düse, aus der ein Gasstrahl austritt, einen ringförmigen, mit dem Strahl in gleicher Richtung fließenden und auf den Strahl eine einschnürende

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Wirkung ausübenden - Gasstrom bzw. !Luftstrom er-^. ;eugen. Diese bei der bekannten Schubdüse vorge-* ehene Mittel, die z. B. aus einem das Düsenende umgreifenden, axial verschiebbaren Ring bestehen, sind lerart, daß sie weder eine düsenartige Blasleitung im jinne der Erfindung bilden/noch einen dynamischen ■ Jilfsstrahl erzeugen, der entgegen der Richtung des üaupfstrahles in diesen eingeblasen wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch eine bekannte Düse nit zylindrischem Ende, auf die bereits eingangs Bezug genommen ist;

Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch eine bekannte Düse nit kegelstumpfförmigem Ende, wie sie bei der Erfinlung verwendet wird;

Fig. 3 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt des Endes der Düse gemäß Fig. 2.

Die in den Fig. 2 und 3 wiedergegebene Düse 2 veist eine Form auf, welche auf einen Punkt hin kon^rergiert, der auf der Achse A-A der Düse stromab- _; värts von ihrer Ausgangsöffnung liegt. Der Endteil 3 [er Düse kann beispielsweise von einem Kegelstumpf gebildet werden, dessen Spitze auf der Achse A-A iegt und der einen Spitzenwinkel von 45° hat. Rings im die Ausgangsöffnung der Düse erstreckt sich ein anlaufender Spalt 4^ welcher in die Düse durch eine ;leichfalls rings umlaufende düsenartige öffnung 5 nündet, welche mit einem ringförmigen Sammelraum6 η Verbindung steht, der aus einer geeigneten Quelle, leispielsweise dem Luftverdichter des Triebwerkes, nit einem Hilfsgas über ein Rohr 7 gespeist wird, das nit einem Regelhahn la versehen ist. In dem Sammelaum 6 muß das Gas einen Gesamtdruck haben, der größer als der statische Druck ist, welchen der Haupttrom auf die Wandung der Düse im Bereich des Spaltes 4 ausübt. Die düsenförmige öffnung 5 hat eine weckentsprechende Form, um das Hilfsgas voll- :ommen zu entspannen und es in die Düse in Form ines Hilfsstrahles mit großer Geschwindigkeit ein-Iringen zu lassen. Dadurch, daß der Hahn la mehr ider weniger geöffnet wird, kann die Bewegungsgröße [es Hilfsstrahles und infolgedessen seine Wirkung wischen dem Wert Null und einem größten Wert geegelt werden.

Gemäß der Erfindung ist die düsenförmige öffnung 5 !erart angeordnet, daß die Stromfäden des aus ihr bei ;eöffnetem Hahn la austretenden Gases eine Gechwindigkeit V₁ haben, die im wesentlichen parallel ur Achse A-A entgegengesetzt zur Geschwindigkeit !es Hauptstromes. gerichtet ist. Unter der Wirkung .es Hauptstromes, und insbesondere seiner Stromäden, welche der Düseninnenfläche folgen, die in bezug auf die Geschwindigkeit V₁ schräg liegt, erfährt der Hilfsstrahl eine Umbiegung längs der gestrichelt angedeuteten Linien und verläßt die Düse mit einer Geschwindigkeit V₂. Der Hilfsstrahl bildet eine gasförmige "Wand, welche bewirkt, daß der Durchgangsquerschnitt, welcher dem Hauptstrom in der Düse dargeboten wird, verringert wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, geht der Durchgangsquerschnitt von dem materiellen Querschnitt 5 der Düsenausgangsöffnung in den Querschnitt S₁ über.

Bei einer Düse von der in Fig. 1 wiedergegebenen Art, bei welcher das Außenende zylindrisch ausgebildet ist, würde es schwierig sein, die düsenförmige Austrittsöffnung für den Hilfsstrahl derart anzuordnen, daß dieser Hilfsstrahl eine Geschwindigkeit parallel zur Düsenachse besitzt, weil dann Wandeffekte auftreten würden, die den Hilfsstrahl gegen diese Wand anzuschmiegen suchen und dadurch seine Wirkung auf den Hauptstrahl zerstören würde. In einem solchen Fall könnte man kaum über eine Neigung von 45° nach vorn hinausgehen.

Im Falle einer Düse mit konvergierendem bzw. kegelstumpfförmigem Ende ergeben sich dagegen für die Anordnung einer düsenartigen öffnung, welche einen Hilfsstrahl parallel zur Düsenachse und im Gegenstrom liefert, keinerlei Schwierigkeiten, und sie gestattet, eine maximale Einschnürung des Hauptstrahles für eine gegebene Energie des Hilfsstrahles zu erzielen.

Claims

Patentansprüche;

!.Vorrichtung zum Regeln des wirksamen Querschnittes der Düse eines Rückstoßantriebes durch aerodynamische Einschnürung des durch die Düse hindurchgehenden Hauptstromes mittels eines aus einer Blasleitung quer in den Hauptstrom geblasenen Hilfsstrahles nach Patent 970 090, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer an sich bekannten Düse mit konvergierendem bzw. kegelstumpfförmig ausgebildetem Ende die Blasleitung derart in das konvergierende Ende dieser Düse mündet, daß der von dem Hilfsgas gebildete Hilfsstrahl in Stromaufwärtsrichtung im weseni-^ liehen parallel zur Achse der Düse ausgeblasen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse in einem Kegelstumpf mit einem Spitzenwinkel von 45° endet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 829 830;
deutsche Patentanmeldung S 266721 a/46 g (bekanntgemacht am 26. 5. 1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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