DE1080407B

DE1080407B - Strahlumlenkvorrichtung fuer ein im Querschnitt rechteckiges Schubrohr

Info

Publication number: DE1080407B
Application number: DEM38651A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Geduldig
Original assignee: Messerschmitt AG
Current assignee: Messerschmitt AG
Priority date: 1958-08-16
Filing date: 1958-08-16
Publication date: 1960-04-21

Description

DEUTSCHES

Die Forderung nach einer Verkürzung der Start- und Landestrecken von Flugzeugen führt dazu, nach Möglichkeiten zu suchen, den von Antriebsmaschinen erzeugten Luft- oder Gasstrahl nach unten abzulenken, um damit einen Steilstart zu ermöglichen. Um das Flugzeug anschließend aus solch einem senkrechten Start nach vorwärts zu beschleunigen, ist es notwendig, den Gasstrahl bzw. die auf das Flugzeug wirkende resultierende Kraftkomponente mehrerer Gasstrahlen kontinuierlich von der senkrechten Richtung in die Horizontale umzuschwenken, wobei nicht nur der Gesamtschub möglichst vollständig erhalten bleiben, sondern auch die durch die sogenannte Nachverbrennung mögliche Schuberhöhung voll ausgenutzt werden soll.

Alle bisher bekannten Vorrichtungen für die Strahlumlenkung arbeiten einerseits ohne Nachverbrennung, andererseits sind die Bauhöhen entweder zu groß, was wegen der — insbesondere bei kleinen Flugzeugen — damit verbundenen Vergrößerung der Widerstandsstirnfläche unerwünscht ist, oder aber die Wirkungs- grade sind infolge ungünstig geformter Umlenkkanäle sehr schlecht. Die hohen Temperaturen der Abgase führen dabei insbesondere bei Nachverbrennung zu hohen Konstruktionsgewichten, da die thermisch hoch beanspruchten Teile relativ kleine Bauhöhen besitzen. Bei den bekannten Umlenkvorrichtungen müssen auch insbesondere für den vollen Geradeausschub Wirkungsgradverluste in Kauf genommen werden, oder aber die Kontinuität der Strahlschwenkung ist nicht erhalten.

Die Erfindung geht also von einer Strahlumlenkvorrichtung für ein im Querschnitt etwa rechteckiges Schubrohr mit einer in Richtung der Umlenkung nach, auswärts gekrümmten Seitenwand aus, und sie zeichnet sich aus durch einen verschiebbaren Verdrängungskörper im Schubrohr an der Umlenkstelle, der in einer Endlage mit einer gekrümmten Fläche an der gekrümmten Seitenwand des Schubrohres anliegt und mit einer ebenen Fläche eine Führungswand für den nicht umgelenkten Strahl bildet, während er in der anderen Endlage mit der ebenen Fläche an der gegeniiberliegenden Wand des Schubrohres anliegt und seine gekrümmte Fläche eine Führungswand für den umgelenkten Strahl bildet.

Ein "weiteres Merkmal der Erfindung besteht in solcher Formgebung des Verdrängungskörpers, daß eine Konvergenz der Düsen sowohl für den nicht umgelenkten als auch für den umgelenkten Strahl über den gesamten Verstellbereich gegeben ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Führung des Verdrängungskörpers durch Lenker oder Kulissen oder eine Kombination dieser beiden in der Weise erfolgt, daß eine kontinuierliche Verstellung über den ganzen Verschiebebereich möglich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind der Beschrei-Strahlumlenkvorrichtung

für ein im Querschnitt rechteckiges

Schubrohr

Anmelder:

Messerschmitt A. G._r

Augsburg, Haunstetter Str. 148

Dipl.-Ing. Wilhelm Geduldig, München,
ist als Erfinder genannt worden

bung des Ausführungsbeispiels und den Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung gestattet es, bei kleinen räumlichen Abmessungen eine fast verlustlose kontinuierliche Umlenkung bis 90° und mehr Schwenkwinkel herbeizuführen, wobei gleichzeitig wahlweise mit oder ohne Nachverbrennung gearbeitet werden kann. Der gute Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, daß die Strömung in der Umlenkung kontinuierlich beschleunigt wird; die unvermeidlichen Wandreibungsverluste werden bei der Ablenkung nicht größer, da die Ablenkdüse etwa die gleiche Länge besitzt wie die Düse für den nicht abgelenkten Strahl. Ein besonderer Vorzug der Anordnung besteht darin, daß sie es gestattet, bei Anordnung von zwei oder mehreren Triebwerken nebeneinander die Umlenkung mit einer nur in ihrer Breite entsprechend vergrößerten Vorrichtung zu bewerkstelligen.

Der Aufbau der Umlenkvorrichtung ist folgender: Bei nicht abgelenktem Schub (Abb. 1) bildet die Oberseite 2 des Verdrängungskörpers 1, der von zwei Lenkern 9 und 10 geführt wird, die untere Begrenzung einer Austrittsdüse 3. Diese Austrittsdüse 3 ist in dem Bereich des Hohlkörpers 1 etwa rechteckig und konvergent gestaltet und kann durch bewegliche Klappen 4 und 5 in ihrem Endquerschnitt verändert werden, so daß die Möglichkeit besteht, eine konvergentdivergente Düse darzustellen. Der in seiner untersten Lage befindliche Hohlkörper 1 verschließt gleichzeitig einen beispielsweise nach unten gerichteten Kanal 8, der durch das bogenförmige Wandstück 6, die Seite 12 des Hohlkörpers 1 gebildet wird. Der Lenker 9, der als eine sich über die ganze Kanalbreite erstreckende Wand ausgebildet ist, verdeckt dabei die Austritts-

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öffnung, so daß die Außenkontur des Gesamtkörpers ohne Stufe bleibt.

Der gesamte Gasstrom wird umgelenkt, wenn der Verdrängungskörper 1 seine höchste Stellung erreicht hat und mit seiner Begrenzungsfläche 2 ganz oder teilweise an der oberen Düsen wand 11 anliegt (Abb. 3). Die Düse für Nichtumlenkung ist damit vollkommen geschlossen. Die Führung des Gases durch den Umlenkkanal wird durch die Wand 12 des Hohlkörpers, den Lenker 9 und das gewölbte Wandstück 6 gebildet.

Durch geeignete Formgebung der Unterseite 12 des Umlenkkörpers 1 wird erreicht, daß der Gasstrahl in dem Umlenkkanal 8, der durch die Wände 6 und 12 gebildet wird, kontinuierlich beschleunigt wird.

Gegebenenfalls kann durch ein Visier 13, das an dem zellenfesten Teil 14 gelenkig gelagert oder sonst in geeigneter Weise ausfahrbar gestaltet ist, vorzugsweise bei Ablenkung des gesamten Gasstrahls eine weitere Vergrößerung der Strahlablenkung hervorgerufen werden.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, nach Abb. 4 den Umlenkkanal 8 durch beispielsweise vier in die Zelle einschwenk- oder einfahrbare Klappen IS₁, ₂, ₃, ₄ zu verlängern. Auf diese Weise kann auch eine gedrungenere Bauweise der Umlenkvorrichtung erreicht werden, da die vollkommene Nachverbrennung nicht schon im Kanal 8 erfolgt sein muß.

Soll eine Kraftkomponente erreicht werden, die z. B. schräg nach oben und vorn wirkt, so wird entsprechend Abb. 2 der Hohlkörper 1 durch die beiden Lenker 9 und 10 angehoben, so daß ein Teil des Gases durch die von der Wand 6 und der Unterseite 12 des Verdrängungskörpers und den Umlenker 9 gebildete Umlenkdüse abgeleitet wird, während der andere Teil des Gasstromes durch die entsprechend verengte Düse zwischen der oberen Begrenzungswand 11 und der Oberseite 2 des Verdrängungskörpers nach hinten austritt.

Nötigenfalls kann bei Zwischenstellungen des Verdrängungskörpers 1 die Wirkung einer durch den Lenker9 verursachten Erweiterung des Umlenkkanals durch Luftausblasen an der Unterkante 16 (Abb. 5) des Hohlkörpers oder durch eine bewegliche Klappe 17 (Abb. 6) kompensiert werden. Diese Klappe 17 fluchtet in der untersten Stellung des Hohlkörpers 1 mit der Außenkontur und schließt dabei die untere Austrittsöffnung. In den Zwischenstellungen kann die Klappe 7 wahlweise eingestellt werden, so daß dadurch die Schubrichtung und/oder der Schub selbst variiert werden.

Die Kühlung der Wandungen 11, 6 der Düsen erfolgt in bekannter Weise durch eine Doppelwand mit dazwischen hindurchgeführten Kühlmitteln (Abb. 7), durch Luftschleier oder sonstige Maßnahmen.

Die Wandungen 2 und 12 des Verdrängungskörpers 1, der infolge seiner relativ großen Bauhöhe auch als Hohlkörper steif ausgebildet werden kann, werden ebenfalls durch Anordnung entsprechender Führungskanäle und durch Verwendung entsprechender Kühlmittel, etwa wie in Abb. 7 und 8 dargestellt, gekühlt.

Da bei Nachverbrennung die Gefahr besteht, daß unverbrannte Kraftstofftröpfchen insbesondere an der Wand 12 des Umlenkkanals 8 durch Entzündung an der heißen Wand zu hohen örtlichen Wandtemperaturen und damit zur Herabminderung der Werkstofffestigkeit führen, werden durch Schlitze 18 (Abb. 8) sauerstoffreie Schutzmittel ausgeblasen, die ein Abbrennen solcher unverbrannter Kraftstofftröpfchen verhindern. Diese Schutzmittel können gleichzeitig sowohl zur inneren Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Wandungen 2 und 12 wie auch als Mittel zur Beeinflussung der Schubstrahlen verwendet werden. Die Kühl- bzw. Schutzmittel werden zweckmäßig mit einem solchen Druck in den Verdrängungskörper gebracht, daß die in den Düsen 3 bis 8 herrschenden Drücke weitgehendst kompensiert werden, um die Materialbeanspruchung der thermisch hoch beanspruchten Teile so niedrig als möglich zu halten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Strahlumlenkvorrichtung für ein im Querschnitt etwa rechteckiges Schubrohr mit einer in Richtung der Umlenkung nach auswärts gekrümmter Seitenwand, gekennzeichnet durch einen verschiebbaren Verdrängungskörper (1) im Schubrohr an der Umlenkstelle, der in einer Endlage mit einer gekrümmten Fläche (12) an der gekrümmten Seitenwand (6) des Schubrohres anliegt und mit einer ebenen Fläche (2) eine Führungswand für den nicht umgelenkten Strahl bildet, während er in der anderen Endlage mit der ebenen Fläche an der gegenüberliegenden Wand (11) des Schubrohres anliegt und seine gekrümmte Fläche eine Führungswand für den umgelenkten Strahl bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch solche Formgebung des Verdrängungskörpers (1), daß eine Konvergenz der Düsen sowohl für den nicht umgelenkten als auch für den umgelenkten Strahl über den gesamten Verstellbereich gegeben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Verdrängungskörpers (1) durch Lenker (9,10) oder Kulissen oder eine Kombination dieser beiden in der Weise erfolgt, daß eine kontinuierliche Verstellung über den ganzen Verschiebebereich möglich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Umlenkseite des Verdrängungskörpers angeschlossener Lenker als eine sich über die ganze Breite des Verdrängungskörpers erstreckende Wand ausgebildet ist, die eine Fortsetzung der durch den Verdrängungskörper gebildeten Umlenkwand (12) darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wand ausgebildete Lenker in der Stellung für Nichtumlenkung die Austrittsöffhung für den umgelenkten Strahl schließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt der Umlenkdüse an der Flugzeugzelle -ausschwenkbare Klappen (153/154) angeordnet sind, die eine Verlängerung der Düse bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt des Umlenkkanals eine ausschwenkbare oder ausfahrbare Verlängerung der Umlenkdüse angeordnet ist, durch die eine weitere Umlenkung des Hubstrahls erzielt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle zwischen dem Verdrängungskörper und seinem unteren Lenker eine ausspreizbare Klappe oder ein sonstiger, die Strömung beeinflussender Körper angebracht ist, um den Gasstrahl im letzten Teil des Umlenkkanals gesondert zu steuern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle zwi-

sehen dem Verdrängungskörper und seinem gleichzeitig als Führungswand dienenden unteren Lenker zur Beeinflussung der Strömung Luft, vollständig verbrannte Abgase oder nicht brennbare Gase ausgeblasen werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Gasstrahlen angrenzenden Wände des Verdrängungskörpers innen durch Luft, andere Gase oder Flüssigkeiten gekühlt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Regelklappen der Düse für Nichtumlenkung an dem Verdrängungskörper angelenkt ist und mit diesem bewegt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Verdrängungskörpers (1) ein solcher Druck aufrechterhalten wird, daß die Einflüsse der in den Düsen herrschenden Drücke auf die Wandungen des Verdrängungskörpers weitgehendst kompensiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen