DE1107514B

DE1107514B - Schubduese mit mehreren an ihrem Umfang angeordneten Stroemungsumlenkungsmitteln

Info

Publication number: DE1107514B
Application number: DES58784A
Authority: DE
Inventors: Gunther Ernst
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1957-07-02
Filing date: 1958-06-28
Publication date: 1961-05-25
Also published as: FR1183042A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schubdüsen, insbesondere für Strahltriebwerke von Luftfahrzeugen, mit an ihrem Umfang angeordneten Strömungsumlenkungsmitteln, die auf den Schubstrahl einwirken und dadurch Querkräfte an der Schubdüse erzeugen.

Es sind Schubdüsen bekannt, bei welchen am Umfang der Düse in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen jeweils zwei sich diametral gegenüberliegende, sich je über etwa 90° erstreckende Strömungsumlenkungsmittel in Form von verstellbaren festen Körpern, wie Klappen od. dgl., oder in Form von düsenartigen Öffnungen angeordnet sind, aus denen in den Schubstrahl eindringende Strahlen eines unter Druck stehenden Hilfsgases ausgeblasen werden.

Es ist ferner eine Schubdüse bekannt, bei welcher um den Umfang der Düse acht durch einen gleichmäßigen Abstand voneinander getrennte Strömungsumlenkungsmittel in Form von Platten angeordnet sind, die durch Steuerorgane wahlweise einzeln zwischen einer unwirksamen Stellung und einer Arbeitsstellung durch Magnete radial verschiebbar sind.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer an ihrem Umfang mit Strömungsumlenkungsmitteln versehenen Schubdüse, die Strömungsumlenkungen über einen Bogen von mehr als 90° (bis zu 180°) hervorzurufen gestattet.

Gemäß der Erfindung ist eine Schubdüse, an deren Umfang mehrere Strömungsumlenkungsmittel angeordnet sind, die durch Steuerorgane wahlweise zur Wirkung gebracht werden können, durch einen solchen Anschluß der Strömungsumlenkungsmittel an die Steuerorgane gekennzeichnet, daß zur Strahlumlenkung mehrere benachbarte Strömungsumlenkungsmittel zur Wirkung gebracht werden.

Bei einer Schubdüse der vorgenannten Art, bei der die Strömungsumlenkungsmittel, wenn keine Strahlumlenkung erfolgt, den Schubstrahl auf dem ganzen Düsenumfang gleichmäßig beeinflussen, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß bei Strahlumlenkung die den zur vollen Wirkung gebrachten Strömungsumlenkungsmitteln diametral gegenüberliegenden Strömungsumlenkungsmittel selbsttätig außer Wirkung gebracht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht auf das Ende einer Schubdüse mit einer Mehrzahl von an ihrem Umfang angeordneten, aneinandergrenzenden Strömungsumlenkungsmitteln ;

Umfang angeordneten Strömungsumlenkungsmitteln

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 2. Juli 1957

Günther Ernst, Dammarie-les-Lys, Seine-et-Marne

(Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Vorrichtung zum wahlweisen Koordinieren der Strömungsumlenkungsmittel;

Fig. 3 ist ein elektrisches Schaltschema der Koordmierungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schubdüse T ist an ihrem Umfang mit acht aneinandergrenzenden Strömungsumlenkungsmitteln in Form von sich jeweils über einen Bogen von etwa 45° erstreckenden düsenartigen Blasöffnungen 1 bis 8 versehen, aus denen ein unter Druck stehendes Hilfsgas quer in den Schubstrahl eingeblasen werden kann. In der Ebene der Querachse Y des Luftfahrzeuges liegen sich zwei Blasöffnungen 2 und 6 diametral gegenüber, während in der Ebene der Hochachse Z des Luftfahrzeuges sich zwei Blasöffnungen 4 und 8 diametral gegenüberliegen. Zwischen je zwei dieser Blasöffnungen 2,4, 6,8 ist eine Blasöffnung 1 bzw. 3, 5 und 7 angeordnet, so daß jede der durch gerade Zahlen bezeichneten Blasöffnungen von zwei durch ungerade Zahlen bezeichnete Blasöffnungen flankiert ist.

Zwecks Umlenkung des Schubstrahles in eine gewünschte Richtung werden jeweils mehrere benachbarte Blasöffnungen mittels einer nachstehend näher beschriebenen Koordinierungsvorrichtung zur Wirkung gebracht. Beispielsweise kann, wie in Fig. 1 angedeutet, die Blasöffnung 4 mit den ihr benachbarten Blasöffnungen 3 und 5 koordiniert werden, so daß

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ein sich über einen Bogen von 135° erstreckender Hilfsgasstrahl erzeugt wird, der den Schubstrahl in Richtung des Pfeiles F umlenkt.

Die Vorrichtung zum Koordinieren der jeweiligen Blasöffnungen zwecks Umlenkung des Schubstrahles in die gewünschte Richtung ist in Fig. 2 schematisch veranschaulicht.

Die Koordinierungsvorrichtung weist eine Hauptleitung 9 auf, der ein unter Druck stehendes Hilfsgas, wie z. B. Druckluft, zugeführt wird und von der vier Speiseleitungen 10, 11, 12, 13 ausgehen, deren jede mit einem Ventil 14 versehen ist und sich in zwei Zweigleitungen unterteilt, die zu je zwei sich diametral gegenüberliegenden Blasöffnungen am Umfang der Düse führen. So versorgt beispielsweise die erste Speiseleitung 10 über ihre eine Zweigleitung la die Blasöffnung 1 und über ihre andere Zweigleitung 5 b die gegenüberliegende Blasöffnung S; die zweite Speiseleitung 11 speist die Blasöffnung 2 über ihre eine Zweigleitung 2 a und die gegenüberliegende Blasöffnung 6 über ihre andere Zweigleitung 6 a usw.

In den beiden Zweigleitungen jeder Speiseleitung ist ein Ventil angeordnet; so enthält z. B. die eine Zweigleitung la der Speiseleitung 10 ein Ventil Ib und die andere Zweigleitung 5 a dieser Speiseleitung 10 ein Ventil 5 b usw. Die Ventile in den beiden Zweigleitungen jeder Speiseleitung werden jeweils gleichzeitig, aber in entgegengesetztem Sinn durch einen elektrischen Stellmotor 15 bzw. 16, 17, 18 gesteuert. Diese Ventile sind mit ihrem zugehörigen Stellmotor so gekuppelt, daß in ihrer Ruhestellung die betreffenden Zweigleitungen teilweise geöffnet sind, wie dies z.B. bei den Ventilen2b, 6b in den Zweigleitungen 2 a und 6 a der Speiseleitung 11 angedeutet ist. Wenn der betreffende Stellmotor einen Steuerimpuls empfängt, bewirkt er eine gegensinnige Bewegung der mit ihm gekuppelten Ventile, d. h., er schließt das eine Ventil vollständig und öffnet das andere Ventil vollständig, wie dies z. B. bei den Ventilen IZj, 5b in den Zweigleitungen la und 5a der Speiseleitung 10 angedeutet ist.

Im normalen Flug befinden sich sämtliche Ventile Ib, 5b; 2b, 6 b usw. in ihrer Ruhestellung, in der sie teilweise geöffnet sind, so daß die acht Blasöffnungen 1 bis 8 gleichzeitig mit unter Druck stehendem Hilfsgas gespeist werden und die von ihnen erzeugten Hilfsstrahlen auf den Schubstrahl eine Einschnürwirkung ausüben oder, anders ausgedrückt, eine Verringerung des Querschnittes der Düse T bewirken. Die von einer (nicht dargestellten) Regelvorrichtung des Strahltriebwerkes gesteuerten Ventile 14 in den Speiseleitungen 10, 11, 12, 13 gestatten eine Dosierung der den Blasöffnungen 1 bis 8 zuzuführenden Hilfsgasmenge und somit eine Regelung der Größe der Einschnürwirkung. Diese Ventile 14 könnten auch durch ein einziges, von der Regelvorrichtung gesteuertes Ventil ersetzt werden, das in der Hauptleitung 9 stromaufwärts von den Speiseleitungen 10 bis 14 angeordnet ist.

Um den Schubstrahl in die gewünschte Richtung umzulenken, wird den betreffenden Stellmotoren elektrischer Strom in dem erforderlichen Sinn zugeführt. So sind bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel die Stellmotoren 15, 17 und 18 derart erregt, daß sie die Ventile Ib, Ib und 8 b schließen und gleichzeitig die Ventile 5 b, 3 b und 4 b öffnen. Dieser Zustand entspricht der vollen Speisung der Blasöffnung 4 und der ihr benachbarten Blasöffnungen 3 und 5, während gleichzeitig die diesen Blasöffnungen 4, 3 und 5 gegenüberliegenden Blasöffnungen 8, 7, 1 außer Wirkung gebracht sind.

Fig. 3 ist ein Schema der elektrischen Stromkreisanordnung zum Steuern der Stellmotoren 15, 16, 17 und 18 der Koordinierungsvorrichtung.

Die den sich jeweils gegenüberliegenden Blasöffnungen 2 und 6 bzw. 4 und 8 entsprechenden beiden Stellmotoren 16 und 18 sind bei 19-19 bzw. ίο 20-20 unmittelbar an ein nicht dargestelltes bekanntes elektrisches Stabilisiersystem angeschlossen, welches die Seitensteuerung und die Höhensteuerung ues Luftfahrzeuges durch Ablenkung des Schubstrahles bestimmt.

*5 Der Stellmotor 16 ist mit den Schiebern 22 und 23 von zwei gleichen Spannungsteilen 24 bzw. 25 gekuppelt, die an eine an Bord des Luftfahrzeuges befindliche Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. In gleicher Weise ist der Stellmotor 18 mit den Schiebern 26 und 27 von zwei gleichen Spannungsteilern 28 bzw. 29 gekuppelt, die ebenfalls an diese Spannungsquelle angeschlossen sind. Der zum Motor 16 gehörige Schieber 22 und der zum Motor 18 gehörige Schieber 27 sind mit den Enden der einen Wicklung 30 eines mit zwei Wicklungen versehenen polarisierten Relais R₁ verbunden, während die beiden anderen Schieber 23 und 26 mit der einen Wicklung 31 eines zweiten, ebenfalls mit zwei Wicklungen versehenen polarisierten Relais R₂ verbunden sind. Das polarisierte Relais .R₁ betätigt seinerseits mittels seines Umschaltkontaktes 32 das eine oder das andere von zwei Relais R_s und R₄, deren Anker 33 bzw. 34 in der Ruhestellung Körperschluß haben und in der Arbeitsstellung den Stellmotor 15 unter Spannung setzen, wobei die Polarität und somit der Drehsinn umgekehrt wird, je nachdem, ob das Relais R₃ oder das Relais R₁ erregt wird.

Eine ähnliche Anordnung ist für das polarisierte

Relais R₂ vorgesehen, dessen Umschaltkontakt 35 das eine oder das andere von zwei Relais i?_g und i?_a betätigt, deren Anker 36 bzw. 37 an die Klemmen des Stellmotors 17 angeschlossen sind.

Die den zwischenliegenden Blasöffnungen 1 und 5 bzw. 3 und 7 zugeordneten Stellmotoren 15 und 17 treiben die Schieber 40 bzw. 41 von Spannungsteilern 38 und 39 an, die an die Klemmen der gleichen Spannungsquelle wie die obengenannten Spannungsteiler angeschlossen sind. Die zweite Wicklung 42 bzw. 43 der polarisierten Relais R₁ und R₂ ist zwischen die Schieber 40 bzw. 41 und den Mittelpunkt von an die gleiche Spannungsquelle angeschlossenen Spannungsteilern 44 bzw. 45 geschaltet. Die vorstehend beschriebene Stromkreisanordnung arbeitet folgendermaßen:

Wenn einer der den Blasöffnungen 2, 6 bzw. 4, 8 zugeordneten Stellmotoren 16 und 18, z. B. der Motor 18, durch das Stabilisierungssystem des Luftfahrzeuges in Drehung versetzt wird, treibt er die Schieber 26 und 27 an, wodurch eine Potentialdifferenz an den Klemmen der Wicklungen 30 und 31 der polarisierten Relais R₁ und R₂ erzeugt wird. Hierdurch kommen die Umschaltkontakte 32 und 35 in Arbeitsstellung und bewirken die Erregung eines der Relais i?₃ und /?₄ und eines der Relais R₃ und R₆. wodurch die den zwischenliegenden Blasöffnungen zugeordneten Stellmotoren 15 und 17 in dem gewünschten Sinn in Drehung versetzt werden. Diese letzteren Motoren verstellen dann die Schieber 40

und 41, und wenn sie sich um den gleichen Winkel wie der Stellmotor 18 gedreht haben, tritt an den Enden der zweiten Wicklung 42, 43 der Relais R₁ und R₂ eine Potentialdifferenz auf, die den gleichen Wert wie die an den Enden der ersten Wicklung 30 bzw. 31 vorhandene, aber das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Die Wirkungen der beiden Wicklungen 30 und 42 bzw. 31 und 43 heben sich auf, so daß die Umschaltkontakte der Relais R₁ und R₂ ihre neutrale Stellung einnehmen, wodurch der Erregerkreis der Stellmotoren 15 und 17 unterbrochen wird, so daß diese in der gleichen Winkelstellung stehenbleiben wie der Stellmotor 18.

Die den zwischenliegenden Blasöffnungen zugeordneten Stellmotoren folgen somit genau den Verstellungen des durch das Stabilisiersystem des Luftfahrzeuges in Drehung versetzten Stellmotors, wobei die Ansprechgeschwindigkeit von der Empfindlichkeit der polarisierten Relais R₁ und R₂ abhängt. Die in die Erregung der Stellmotoren 15 und 17 eingeführte Verzögerungszeit kann übrigens zu Null gemacht oder beträchtlich verringert werden, wenn die zweite Wicklung 42 bzw. 43 der Relais R₁ und R₂ durch einen aus Widerstand R und Kondensator C bestehenden Stromkreis überbrückt wird (der in der Schaltung gemäß Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist).

Entsprechend dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel sei angenommen, daß die Umlenkung des Schubstrahles in der Richtung F erfolgen soll. Hierfür erregt das Stabilisiersystem (oder der Pilot) den Stellmotor 18 mit der Polarität, welche dem zum Öffnen des Ventils 4 b und zum Schließen des Ventils 8 b führenden Drehsinn entspricht.

Mittels der Koordinierungsschaltung gemäß Fig. 3 wird die Drehbewegung des Stellmotors 18 auf die Stellmotoren 15 und 17 übertragen. Die Polarität der Erregung dieser Stellmotoren 15 und 17 wird durch die Stellung der Umschaltkontakte 32 und 35 bestimmt, d. h. durch die Richtung der die Wicklungen 30 bzw. 31 der Relais .R₁ und R₂ durchfließenden Ströme und somit durch die Bewegungsrichtung der mit dem Stellmotor 18 gekuppelten Schieber 26 und 27. Die Ausbildung ist so getroffen, daß die Stellmotoren 15 und 17 sich in der dem Öffnen der Ventile 5 b und 3 b und damit dem Schließen der Ventile Ib und Ib entsprechenden Richtung drehen. Man erhält somit die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung der Ventile.

Bei jeder Vornahme eines Steuermanövers durch Speisen einer der vier Blasöffnungen 2, 4, 6, 8 (die nachstehend als Hauptblasöffnungen bezeichnet seien) bewirkt somit die beschriebene Koordinierungsvorrichtung, das selbsttätige Inwirkungbringen der beiden der betreffenden Blasöffnung benachbarten Blasöffnungen (die als Nebenblasöffnungen bezeichnet seien), so daß insgesamt drei aufeinanderfolgende Blasöffnungen in Tätigkeit treten, die sich über einen Bogen von mehr als 90°, im angenommenen Fall von 135°, erstrecken.

Wenn eine Ruderwirkung mit Hilfe von zwei Hauptblasöffnungen (Höhensteuerung und Seitensteuerung) erzeugt werden soll, gestattet die Vorrichtung das Inwirkungbringen der zwischen diesen beiden Hauptblasöffnungen liegenden Nebenblasöffnung sowie der auf der anderen Seite der maßgeblicheren Hauptblasöffnung liegenden Nebenblasöffnung. Wenn die beiden Hauptblasöffnungen die gleiche Wirkung haben, wird nur die zwischen ihnen liegende Nebenblasöffnung wirksam gemacht. Es werden daher jeweils nach den vorliegenden Verhältnissen drei oder vier benachbarte Blasöffnungen in Wirkung gesetzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schubdüse mit mehreren an ihrem Umfang angeordneten Strömungsumlenkungsmitteln, die durch Steuerorgane wahlweise zur Wirkung gebracht werden können, gekennzeichnet durch solchen Anschluß der Strömungsumlenkungsmittel (1 bis 8) an die Steuerorgane, daß zur Strahlumlenkung mehrere benachbarte Strömungsumlenkungsmittel (3, 4, 5) zur Wirkung gebracht werden.

2. Schubdüse nach Anspruch 1, bei der die Strömungsumlenkungsmittel, wenn keine Strahlumlenkung erfolgt, den Schubstrahl auf dem ganzen Düsenumfang gleichmäßig beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Strahlumlenkung die den zur vollen Wirkung gebrachten Strömungsumlenkungsmitteln (3, 4, 5) diametral gegenüberliegenden Strömungsumlenkungsmittel (7, 8, 1) selbsttätig außer Wirkung gebracht werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 099 901.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen