DE1110016B - Lufteinlass zur Aufnahme von Stroemungen mit UEberschallgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Einlasse für Medien, welche mit Überschallgeschwindigkeit strömen, wie dies beispielsweise bei Lufteinlässen der Fall ist, welche in Tragflächen, Triebwerken oder Zellen von Überschallflugzeugen bzw. Überschallflugkörpern eingebaut sind. Derartige Lufteinlässe dienen ganz oder teilweise zur Luftzuführung zu einem Triebwerk und werden als Lufteinlässe für Luftfahrzeuge verwendet, welche nach dem Busemann-Biplanprinzip bzw. einem abgewandelten Busemann-Biplanprinzip betrieben werden, gemäß welchem die Innenströmung auf Unterschallgeschwindigkeit verzögert wird, bevor sie wieder durch eine Überschalldüse erneut beschleunigt wird. Wenn Luft mit Überschallgeschwindigkeit einem derartigen Einlaß zugeführt wird, dann werden an der Einlaßvorderkante Stoßwellen ausgelöst, welche einen Energieverlust darstellen, der normalerweise als Wellenbremswirkung bezeichnet wird. Um diesen Verlust zu verringern, ist bereits ein Lufteinlaß zur Aufnahme einer im wesentlichen parallelen Strömung vorgeschlagen worden, welcher eine konvergent-divergente Form hat. Der konvergente Teil des Lufteinlasses geht bei dieser Konstruktion allmählich in eine Engstelle über und erweitert sich anschließend in einen divergent verlaufenden Teil. Dieser letztere Teil wirkt als Unterschalldiffusor und entläßt die aufgenommene Luft zum Triebwerk. Das Triebwerk kann die Form eines Gasturbinenstrahltriebwerks, eines Schubdüsentriebwerks oder eines anderen Überschalltriebwerks haben.

Beim Betrieb eines derartigen Lufteinlasses wird die mit Überschallgeschwindigkeit strömende, in den konvergent verlaufenden Teil des Lufteinlasses einströmende Luft unter entsprechender Drucksteigerung Lufteinlaß zur Aufnahme von Strömungen mit Überschallgeschwindigkeit

Anmelder:

Power Jets

(Research and Development) Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. September 1958

Brian Stapleton Stratford, Farnborough, Hampshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

durchpassieren muß, eine entsprechende Anzahl von Überschalldruckanstiegen erfährt. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Grenzschichtströmung durch entsprechende Ablaßöffnungen aus der Hauptströmung abzuziehen.

Der Druckanstieg im konvergenten Teil des Lufteinlasses ist also von Verlusten begleitet, die daher rühren, daß die Grenzschicht an den konvergent

verzögert, was zur Folge hat, daß an der Engstelle 35 verlaufenden Kompressionsflächen einen erheblichen des Lufteinlasses oder in Strömungsrichtung etwas Dickenzuwachs erfährt. Die Kompressionsstoßwellen davor eine Stoßwelle erregt wird. Die Luft wird da- können die Grenzschichtströmung an einer Anzahl nach in dem divergent verlaufenden Teil des Luft- verschiedener Stellen längs der konvergent verlaufeneinlasses bei Unterschallgeschwindigkeit diffundiert. den Wandungen des Lufteinlasses beeinflussen, was Der Luftaufprall auf die konvergent verlaufenden 40 zur Folge hat, daß auch Verluste infolge der Stoß-Wandungen des Lufteinlasses erregt eine Anzahl von Wellenwirkung und der Möglichkeit eines Abreißens Kompressionsstoßwellen, die bei Lufteinlässen von bisher bekannter konvergent-divergenter Form in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Wandung des konvergent verlaufenden Teils des Lufteinlasses 45 gerichtet sind und von dieser wiederum schräg in den Engstellenteil des Lufteinlasses hinein reflektiert werden. Gleichzeitig mit der Bildung und Reflexion dieser Kompressionsstoßwellen tritt längs der konvergent verlaufenden Wandungsoberflächen des Luft- 50 einlasses eine Grenzschichtströmung auf, die, weil sie durch eine Anzahl von Kompressionsstoßwellen hin

der Grenzschichtströmung auftreten, wenn die Kompressionsstoßwellen auf die Grenzschichtströmung auftreffen.

Der Zweck der Erfindung ist die Verbesserung des aerodynamischen Wirkungsgrades derartiger Lufteinlässe konvergent-divergenter Bauart durch Verringerung der soeben im einzelnen dargelegten Verluste.

Demgemäß betrifft die Erfindung einen Lufteinlaß zur Aufnahme von Strömungen mit Überschallgeschwindigkeit in Form eines Kanals, welcher in

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Strömungsrichtung einen konvergent verlaufenden Zentralbereich gerichtet werden, daß sie durch einen Teil, eine Engstelle und einen divergent verlaufenden für diesen Zweck ausgewählten, kleinen Bereich des Teil aufweist und in dessen konvergent verlaufender Lufteinlasses abgefangen werden.
Kanalwandung in der Nähe der Engstelle eine Ablaß- Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist öffnung angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, . 5 eine Einrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der daß der konvergent verlaufende Kanalteil so geformt Querschnitt des bzw. der Grenzströmungs-Ablaßist, daß die vom Aufprall der einströmenden Luft kanäle in Abhängigkeit von Druckanstiegen möglich auf die Wandung des konvergenten Kanalteils her- ist, die in einem Bereich des Lufteinlasses auftreten, rührenden Kompressionsstoßwellen auf eine nahe der der in Strömungsrichtung vor der Engstelle des Luft-Ablaßöffnung gelegene Brennpunktlinie gerichtet io einlasses gelegen ist, so daß auch bei Verschiebung werden. der Stoßwelle deren Vernichtung möglich ist, so daß

In den meisten Fällen ist es von Vorteil, die in in dem Bereich vor der engsten Stelle stabile Strö-Strömungsrichtung in der Nähe einer Lippe gelegenen mungsbedingungen aufrechterhalten werden.
Flächen so anzuordnen, daß sich eine im wesent- Eine derartige Einrichtung kann in Form von Venlichen parallele Strömung ergibt, wodurch sicher- 15 tilen oder ähnlichen Vorrichtungen gegeben sein, mit gestellt wird, daß an diesen Flächen keine merkliche deren Hilfe zusätzliche Abströmkanäle gesteuert wer-Reflexion der Kompressionsstoßwellen auftritt. den. Man kann auch durch entsprechende Profilge-

Die Bemessung der konvergent verlaufenden Wan- staltung dieser Kanäle erreichen, daß sich unter düngen ist infolgedessen gemäß der Erfindung so ge- konstruktionsgerechten Betriebsbedingungen zusamwählt, daß alle von dem erstmaligen Aufprall der 20 men mit einem bestimmten ruhenden Luftvolumen anströmenden Luft auf die konvergent verlaufenden eine störungsarme Strömung hinsichtlich der Grenz-Wandungen herrührenden Kompressionsstoßwellen Schichtabführung ergibt, wobei das Gesamtvolumen die Hauptströmung nur ein einziges Mal kreuzen, der Grenzströmungs-Abführungskanäle zur Aufnahme daß ferner diese Kreuzung innerhalb des konvergent sowohl der Störungsableitung als auch der Grenzverlaufenden Teils des Lufteinlasses erfolgt und daß 25 Strömungsabführung zur Verfügung steht, sobald die ferner die Kompressionsstoßwellen so gerichtet wer- Stoßwelle sich in Richtung entgegen der Hauptströden, daß sie auf eine Zone zu konvergieren, innerhalb mungsrichtung verschiebt. Im letzteren Fall ist es welcher die innerhalb des Kanals auftretende Grenz- wünschenswert oder vielleicht sogar notwendig, in Schichtströmung den Wert Null oder einen Minimal- dem Grenzströmungs-Abführungskanal eine Ventilwert erreicht. 30 vorrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe der Aus-

Durch eine derartige Anordnung wird die Länge trittsquerschnitt dieses Kanals verkleinert werden

der konvergent verlaufenden Kanalwandungen und kann.

folglich auch der Dickenzuwachs der Grenzschicht- Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist

strömung verringert. Eine derartige Maßnahme ver- der konvergent verlaufende Teil des Lufteinlasses von

ringert außerdem die Interferenz zwischen den Korn- 35 einer Ablenkoberfläche unterbrochen, welche von

pressionsstoßwellen und der Grenzschichtströmung. einer Anzahl ebener Flächen gebildet wird, die unter

Die Erfindung besteht also in einer besonderen fortschreitend anderen Anstellwinkeln an Stelle des

Gestaltung der Profilflächen der konvergent ver- sonst üblichen gekrümmt verlaufenden Profils den

laufenden Kanalwandungen des Lufteinlasses, wobei konvergent verlaufenden Kanalteil ersetzen, wobei

diese besondere Gestaltung zur Lage des Luft- 40 zwischen diesen ebenen Oberflächen oder zumin-

einlasses und des Grenzschicht-Abführungskanals in destens zwischen einigen dieser ebenen Oberflächen

der Nähe der Engstelle eine solche Beziehung hat, an den jeweiligen Stoßstellen Grenzströmungs-Ab-

daß sich eine Konzentration der Kompressionsstoß- führungskanal angeordnet sind. Die Konstruktion

wellen in folgenden Bereichen ergibt: dieses Einlaßprofils ist dabei so gewählt, daß die

a) In einem Konvergenzzentralbereich in Strö- 45 Kompressionsstoßwellen, welche beim Aufprall der mungsrichtung kurz hinter der Lippe des Grenz- Luft auf diese Flächen ausgelöst werden, in Richtung schichtströmungs-Abführungskanals bzw. eines Konvergenzzentralbereiches zusammenlaufen,

b) in einem Konvergenzzentralbereich an einer welcher an einer hierfür bestimmten Stelle des Luft-Oberfläche mit besonders gestaltetem Profil in einlasses in der Nähe des Haupt-Grenzströmungs-Strömungsrichtung kurz vor der Eintrittsöffnung 50 abführungskanals und in nächster Nähe der Kanaldes Grenzströmungs-Abführungskanals, wobei Engstelle liegt. Dabei kann die Stoßwellenkonvergenz die Expansionsstoßwellen mit Bezug auf den so gelegt werden, daß sich eine der oben im einzelnen Grenzströmungs-Abführungskanal schräg reflek- unter Punkt a) bis c) dargelegten Wirkungen ergibt, tiert werden, bzw. Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger

c) in einem Konvergenzzentralbereich an einer 55 bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die Oberfläche in Strömungsrichtung unmittelbar Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

hinter der Eintrittsöffnung des Grenzströmungs- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch

Abführungskanals, welche ein besonders gestal- einen Teil eines konvergent-divergent verlaufenden

tetes Profil aufweist und den Beginn des Eng- Lufteinlasses nach der Erfindung für zweidimen-

stellenteils des Lufteinlasses bestimmt, wobei die 60 sionale Strömungen, wobei der Lufteinlaß sich in

besondere Profilform derart gewählt ist, daß die Querrichtung in zur Zeichenebene normalen Ebenen

Kompressionsstoßwellen vernichtet werden und erstrecken kann,

deren Reflexion verhindert wird. Fig. 2 eine ähnliche Schemadarstellung einer abge-

Die Konzentration der Kompressionsstoßwellen wandelten Ausführungsform eines Lufteinlasses nach

kann dadurch erzielt werden, daß diese Wellen auf 65 der Erfindung,

einen Brennpunkt bzw. eine Brennlinie innerhalb des Fig. 3, 4 und 4 a schematische Darstellungen abgebetreffenden Teils des Lufteinlasses gerichtet werden wandelter Ausführungsarten der Grenzströmungs- oder daß dieselben derart auf einen Konvergenz- Abführungskanäle gemäß Fig. 1 zwecks Erzielung

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einer Zone verminderten Druckes längs des Kanal- chen Kompressionsstoßwellen fächerförmig auf einen

einlasses und zwecks Erleichterung der Einführung Konvergenzzentralbereich bzw. eine Brennpunkts-

der abzuführenden Strömung in die Abführungs- linie gerichtet werden, welche etwa mit den Kanten

kanäle, der Lippen 8 & und 9 b zusammenfällt. Wie aus der

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform eines 5 Zeichnung ersichtlich ist, werden die vom erstmaligen

Grenzströmungs-Abführungskanals nach der Erfin- Aufprall der Luft auf das Oberflächenprofil der

dung in schematischer Darstellung, Wandung 1 herrührenden Kompressionsstoßwellen S₁

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform eines auf die der Lippe 9 b zugeordnete Brennpunktslinie

Teils eines Lufteinlasses gemäß Fig. 1 in schemati- konzentriert, während die vom Aufprall der anströ-

scher Darstellung, io menden Luft auf das Oberflächenprofil der Wan-

Fig. 7 die schematische Teilansicht einer weiteren dung 2 herrührenden schwachen Kompressionsstoß-Ausführungsform eines Einlasses für einen Grenz- wellen S₂ ebenfalls fächerartig auf die der Lippe 8 b strömungs-Abführungskanal, bei welchem die Kon- zugeordnete Brennpunktslinie konzentriert werden, zentration der Kompressionsstoßwellen in anderer Die Grenzschichtströmung längs der Profiloberflächen Weise gelöst ist, 15 dieser Wandungen wird in Strömungsrichtung un-

Fig. 8 einen schematischen Teilschnitt durch die mittelbar vor den Brennpunktslinien über Abfüh-

konvergent verlaufende Wandung eines konvergent- rungskanäle 8 und 9 abgezogen. Die Grenzschicht

divergenten Lufteinlasses nach der Erfindung, welcher hat infolgedessen an der Stelle der Lippen 8 b und 9 b

eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Er- eine minimale Dicke, was zu bedeuten hat, daß an

findung darstellt, und 20 diesen Stellen gar keine oder nur eine sehr dünne

Fig. 9 einen Axiallängsschnitt durch ein Gasturbi- Grenzschicht vorhanden ist und folglich längs dieser

nen-Strahltriebwerk, welches mit einem Lufteinlaß Brennpunktslinien eine nur sehr geringe oder gar keine

nach der Erfindung ausgestattet ist. Grenzschichtinterferenz mit den Kompressionsstoß-

Der in Fig. 1 dargestellte konvergent-divergente wellen auftritt, so daß diese Linien Bereiche darstel-Lufteinlaß nach der Erfindung für zweidimensionale 25 len, an welchen eine maximale Kompression aufStrömungen mit Überschallgeschwindigkeit weist ein- treten kann.

ander gegenüberliegende Wandungen 1 und 2 auf, die An der Engstelle 6 sind die Wandungen parallel, sich in Querrichtung in normal zur Zeichenebene Die Strömung ist in der Engstelle zusammengedrängt liegenden Ebenen erstrecken, wobei als seitliche Be- und parallel gerichtet, bevor sie in dem divergent grenzungen Seitenwandungen dienen können, von 30 verlaufenden Teil 7 des Lufteinlasses diffundiert wird, welchen eine beispielsweise bei 3 angedeutet ist. Die Obwohl Fig. 1 einen kennzeichnenden Querschnitt Seitenwandungen 3 können in V-Form in der bei 4 durch einen Lufteinlaß nach der Erfindung zeigt, angedeuteten Weise auf an sich übliche Art zurück- kann auch in jeder beliebigen anderen, zur Zeichengeschnitten sein, um einerseits beim Betrieb unter- ebene parallelen Ebene eine ähnliche Ausrichtung der halb den für konstruktionsgerechten Betrieb gültigen 35 schwachen Kompressionsstoßwellen S₁ und S₂ auf Bedingungen eine Wellenableitung sicherzustellen eine Brennpunktslinie erfolgen.

und um andererseits die Tendenzen der Grenzschicht- Um optimale Betriebsbedingungen zu erzielen, ist

strömung, sich zu verstärken, herabzusetzen. es wünschenswert, die normale Stoßwelle S an der

Das Oberflächenprofil der einander gegenüber- Engstelle 6 bzw. in Strömungsrichtung etwas hinter

liegenden Wandungen 1 und 2 ist so gewählt, daß in 4° derselben zu stabilisieren. Es sei vorausgesetzt, daß

der durch Pfeile .,4 angedeuteten Strömungsrichtung die geringste Machsche Zahl, bei welcher die Stoß-

zunächst ein konvergent verlaufender Kanalteil 5, an- welle S innerhalb der parallel verlaufenden Engstelle 6

schließend eine Engstelle 6 und hinten ein divergent stabilisiert werden kann, in dem Maße abnimmt, in

verlaufender Kanalteil 7 gebildet werden. Der diver- welchem die Grenzschichtdicke in Strömungsrich-

gent verlaufende Kanalteil 7 führt zu dem in der 45 tung vor der Engstelle abnimmt. Gemäß der Erfin-

Zeichnung nicht dargestellten Triebwerk. In den ein- dung ist jedoch praktisch keine Grenzschicht in dem

ander gegenüberliegenden Wandungen 1 und 2 sind Bereich in Strömungsrichtung kurz vor der Eng-

Grenzschicht-Abströmvorrichtungen in Form von stelle 6 vorhanden, weshalb die Möglichkeit gegeben

Grenzschicht-Abströmkanälen 8 und 9 vorgesehen. ist, daß die normale Stoßwelle bei einer niedrigen

Auch die Seitenwandungen 3 weisen derartige Grenz- 5° Machschen Zahl auftritt und folglich sowohl die

schicht-Abströmkanäle auf, doch sind diese aus Stoßwellenverluste als auch die Möglichkeit eines

Gründen der besseren Übersichtlichkeit aus der Ablösens der Grenzschicht herabgesetzt werden.

Zeichnung weggelassen. Unter bestimmten Betriebsbedingungen hat die

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, gestatten die normale Stoßwelle S das Bestreben, sich entgegen der

Grenzschicht-Abströmkanäle 8 und 9 eine vollstän- 55 Strömungsrichtung in den konvergent verlaufenden

dige Abführung der Grenzströmung in Strömungs- Teil 5 des Lufteinlasses zu verlagern. Ein solches

richtung unmittelbar vor der Engstelle 6 durch Verlagerungsbestreben kann beispielsweise dann auf-

Schlitze 8 a und 9 a. Die in Strömungsrichtung ge- treten, wenn der Einlaß zur Luftzuführung für eine

legenen Kanten 8 b und 9 b dieser Schlitze haben die Schubstrahl-Brennkammer dient, in welchem Fall im

Form von entgegen der Strömungsrichtung gerichte- 60 Lufteinlaß Schwingungen aufgeschaukelt werden kön-

ten Lippen mit spitzem Querschnittsprofil. nen, welche ihre Ursache in einer turbulenten Strö-

Die Form des Oberflächenprofils der Wandungen mung innerhalb der Brennkammer haben. Durch des konvergent verlaufenden Teils 5 des Lufteinlasses eine derartige Verlagerung der Stoßwelle S entgegen ist so gewählt, daß beim Aufprall der mit Überschall- der Strömungsrichtung in den konvergent verlaufengeschwindigkeit anströmenden Luft auf den Luftein- 65 den Teil 5 des Lufteinlasses hinein könnten möglaß und der sich dabei vollziehenden isentropischen licherweise die Strömungsbedingungen innerhalb des Kompression, bei welcher Mehrfachstoßwellen ausge- Lufteinlasses instabil werden, weshalb es wünschenslöst werden, die auf diese Weise entstehenden schwa- wert ist, die Wirkung einer solchen Stoßwellenverla-

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gerung entgegen der Strömungsrichtung abzu- fahr einer gesonderten Stoßwellenbildung beim Aufschwächen, treffen der Grenzströmung auf die Lippe 8 b.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung eine Fig. 4 der Zeichnungen zeigt eine weitere Abwandabgewandelte Ausführungsform des in Fig. 1 gezeig- lung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der ten Lufteinlasses vorgesehen, welche in Fig. 2 der 5 Erfindung. Bei der in dieser Figur gezeigten Ausfüh-Zeichnungen dargestellt ist, um den Aufbau instabi- rungsform der Erfindung ist die Eintrittsöffnung in ler Strömungsbedingungen auf Grund der vorerwähn- den in der Einlaßwandung vorgesehenen Abführungsten Verlagerung der Stoßwelle entgegen der Strö- kanal in der Weise abgeändert, daß ein Bereich von mungsrichtung zu verhindern. annähernd konstantem statischen Druck in der Nähe

In Fig. 2 sind gleiche Teile mit Fig. 1 auch mit io der Grenzschichtströmung entsteht, welcher der gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Nahezu alle Teile Grenzschichtströmung auf eine kurze Strecke gestatder in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eines Luft- tet, unbeengt zu strömen und dadurch konstanten einlasses nach der Erfindung sind ähnlich den ent- Druck anzunehmen. Um am Eintrittsschlitz 8 a des sprechenden Teilen der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh- Grenzströmungs-Abführungskanal 8 einer derartige rungsform ausgebildet, abgesehen davon, daß die 15 unbeengte Strömung herbeizuführen, ist ein Teil der Abführungskanäle 8 und 9 als geteilte Kanäle ausge- in Strömungsrichtung davor gelegenen Einlaßwanführt sind, so daß also jeweils in Strömungsrichtung dung 1 derart eingebuchtet, daß sich eine querlauweiter vorn liegende Grenzströmungs-Abführungs- fende Wandungsnut ergibt, welche im Querschnitt bei kanäle 15, 16 und dahinter gelegene Stoßwellen-Ab- 1 c erscheint. Die in Fig. 4 der Zeichnungen eingeleitungskanäle 17, 18 innerhalb der Wandungen 1 20 tragene gestrichelte Linie L bezeichnet die Begren- und 2 des Lufteinlasses vorgesehen sind. zungslinie der abgeführten Grenzschichtströmung.

Die Wirkung solcher aufgeteilter Ableitungskanäle Fig. 4 a der Zeichnungen zeigt eine abgewandelte

besteht darin, daß, obwohl die Grenzströmung fort- Form eines Eintrittsschlitzes 8 a des in Fig. 4 darge-

gesetzt über die Abführungskanäle 15, 16 abgeleitet stellten Grenzströmungs-Ableitungskanals 8, gemäß

wird, eine Verlagerung der normalen Stoßwelle S ent- 25 welcher die Quernut Ie im Querschnitt ungefähr

gegen der Strömungsrichtung zur Folge haben wird, kreisförmig ausgeführt ist, so daß sie einen rotieren-

daß diese Stoßwelle sich auch über die Eintrittsöff- den Luftwirbel aufnehmen kann, dessen Umfangs-

nungen der Ableitungskanäle 17 und 18 erstrecken begrenzung zum Teil eine Führungsfläche für die

wird, was zu einer verstärkten Strömung innerhalb Grenzströmung um die Umlenkstelle zwischen dem

dieser Kanäle führt und eine Stabilisierung an der 30 konvergent verlaufenden Teil des Lufteinlasses und

Stoßstelle bewirkt. dem Abführungskanal bildet.

Bevor eine Verlagerung der normalen Stoßwelle Die Fig. 3, 4 und 4 a zeigen jeweils Linien sich

entgegen der Strömungsrichtung eintritt, hat die vermindernden Druckes, nämlich sogenannte Expan-

Machsche Zahl an der Eintrittsöffnung des Ablei- sionsfächer, die sich quer über die Eintrittsstelle der

tungskanals einen Wert erheblich über demjenigen 35 Grenzschicht-Abführungskanäle hinwegerstrecken und

für Schallgeschwindigkeit, weil trotz der Anordnung mit E bezeichnet sind. Durch diese Expansionsfächer

der Eintrittsöffnung des Ableitungskanals genau an ergibt sich der Vorteil, daß der Druck in der Grenz-

der Stelle des Beginns der Engstelle die Eintrittsöff- Schichtströmung sich zwischen der Eintrittsöffnung in

nung doch in Strömungsrichtung vor dem Konver- den Abführungskanal und der umgebenden Luft ver-

genzzentralbereich bzw. der Brennpunktslinie der 40 mindert und infolgedessen die Abströmung der

Kompressionsstoßwellen S₂ gelegen ist. Da jeder Ka- Grenzschicht unterstützt wird, indem dem Druck-

nal, welcher ein mit Schallgeschwindigkeit strömendes anstieg auf Grund der Konzentration der Kompres-

Medium führt, auch die größtmögliche strömende sionsstoßwellen S₂ entgegengewirkt wird.

Masse führt, bewirkt jegliche Verlagerung der nor- Die in den Fig. 4 und 4 a gezeigten Merkmalen

malen Stoßwelle S entgegen der Strömungsrichtung 45 könnten auch in die in Fig. 1 der Zeichnungen dar-

bei Verminderung derMachschen Zahl an der Kanal- gestellte Ausführungsform der Erfindung einbezogen

eintrittsstelle in Annäherung an den Schallgeschwin- werden, gemäß welcher die Brennpunktslinien der

digkeitswert eine verstärkte Strömung durch die Ab- Kompressionsstoßwellen S_x und S₂ sich an den Kan-

leitkanäle 17 und 18. ten der in Strömungsrichtung hinter den Abströ-

Fig. 3 der Zeichnungen zeigt eine abgewandelte 50 mungskanälen gelegenen Lippen 9 b und 8 b befinden,

Form der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform was zur Folge hat, daß der auf Grund des Aufpralles

der Erfindung, gemäß welcher die vom Aufprall der der Grenzschichtströmung auf die Lippen 9 b und 8 b

anströmenden Luft auf die einander gegenüberliegen- auftretenden Stoßwirkung innerhalb der Grenzschicht

den Einlaßwandungen 1 und 2 herrührenden Korn- entgegengewirkt wird.

pressionsstoßwellen S₁ und S₂ auf einen in Strömungs- 55 Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der richtung vor den Abführungskanälen gelegenen Erfindung ist es möglich, die abgeführte Grenz-Wandungsteil konvergieren. Gemäß der in Fig. 3 ge- Schichtströmung auf eine hohe, möglicherweise über zeigten Anordnung, welche einen Querschnitt eines der für die freie Strömung gültigen Machschen Zahl Teils der Wandung 1 sowie die Eintrittsstelle des liegende Machsche Zahl auszudehnen, wodurch es Abführungskanals 8 und einen Teil dieses Kanals ge- 60 möglich ist, die Abführungskanäle, wie beispielsweise maß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der in Fig. 1 bei 8 und 9 und in Fig. 2 bei 15, 16, 17 und Erfindung zeigt, ist dargestellt, wie die Kompressions- 18 dargestellt, über ihre Gesamtlänge weiter auszustoßwellen S₂ auf eine Brennpunktslinie 1 b im kon- führen, was mit Rücksicht auf eine größere Stabilität vergieren, welche in Strömungsrichtung vor dem der Strömung wünschenswert ist. Gemäß der Erfin-Kanal 8 an der Einlaßwandung gelegen ist. Eine der- 65 dung ist die Möglichkeit vorgesehen, an den Austrittsartige Konzentration der Kompressionsstoßwellen Öffnungen bzw. Eintrittsöffnungen dieser Ausfühträgt dazu bei, die Grenzströmung in die Abfüh- rungskanäle Klappenventile vorzusehen, mit deren rungskanäle abzulenken. Sie vermindert auch die Ge- Hilfe die Strömung in diesen Kanälen vermindert

werden kann. Dadurch werden Bremswirkungen vermieden, die ihre Ursache darin haben können, daß das abgeführte Medium beim Austritt durch die Austrittsöffhungen dieser Kanäle eine Überexpansion durchmacht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten grundsätzlichen Bauart eines Lufteinlasses nach der Erfindung können die Abführungskanäle die in Fig. 5 der Zeichnungen ersichtliche Form haben, wobei die genannte Figur wiederum einen Querschnitt durch einen Lufteinlaß nach der Erfindung zeigt. Das Oberflächenprofil der konvergent verlaufenden Einlaßwandung 1 ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, wie bei la ersichtlich, stark hinterschnitten, wodurch sich ein Abführungskanal 8 von erheblich erweitertem Querschnitt ergibt. Normalerweise wird die Masse der abgeleiteten Grenzschichtströmung bei dieser Ausführungsform eines Abführungskanals nicht größer sein. Die gestrichelte Linie 20 stellt die Grenzlinie der abgeleiteten Grenzschichtströmung dar, wobei, wie ersichtlich, der übrige lichte Raum V des Abführungskanals 8 praktisch tote Luft von konstantem statischem Druck enthält. Eine bei 22 an die Kante der Austrittsöffnung des Abführungskanals 8 angelenkte federnde Kappe 21 wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Belastungsfeder in eine Richtung gedrückt, in welcher sie versucht, den Querschnitt dieser Austrittsöffnung zu verkleinern. Dadurch werden sowohl die Strömungsableitung als auch der Druckpegel innerhalb des Abführungskanals 8 selbsttätig geregelt. Eine derartige Anordnung trägt in erhöhtem Maße dazu bei, die normale Stoßwirkung zu stabilisieren, da die Verschiebung der normalen Stoßwelle S von der Engstelle 6 nach vorn lediglich zur Folge hat, daß nunmehr der größere Querschnitt des Abführungskanals 8 für die Ableitung der Strömung zur Verfügung steht.

Es ist möglich, daß durch eine derartige Anordnung die Leistung des erfindungsgemäßen Lufteinlasses mit Bezug auf Änderungen der Machschen Zahl während des Fluges weniger empfindlich reagiert, indem eine Ableitung zugelassen wird und eine Kompressionsstoßwellenreflexion verhindert wird, insbesondere dann, wenn bei niedrigeren Machschen Zahlen als denjenigen, für welche der Lufteinlaß konstruiert ist, die Konvergenzzentralbereiche dieser in Fig. 1 mit S₁ und S₂ bezeichneten Kompressionsstoßwellen nach vorne wandern.

Gemäß allen bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können Einrichtungen vorgesehen sein, mit deren Hilfe, wie bei bereits bekannten Kompressionseinlässen, die Strömung eingeleitet werden kann. Derartige Einrichtungen können beispielsweise die Form regelbarer Ableitöfmungen im konvergent verlaufenden Teil des Einlasses oder die Form V-förmig hinterschnittener Seitenwände haben, wie dies bei 4 in Fig. 1 dargestellt ist, wobei zweckmäßig eine der beiden Wandungen 1 bzw. 2 mit Bezug auf die andere verschiebbar angeordnet sein kann. Es kann auch von Vorteil sein, die Wandungen 1 und 2 biegsam auszuführen, indem dieselben aus biegsamem Material hergestellt sind. Dadurch ist es möglich, die Profilform dieser Wandungen zu verändern, um den Konvergenzzentralbereich bzw. die Brennpunktslinie der schwachen Kompressionsstoßwellen auf einen zweckdienlichen Bereich einzustellen bzw. auf diesem zu halten.

Obwohl die bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit ihrer Anwendung auf Lufteinlässe mit zweidimensionaler Strömung beschrieben wurden, ist die Erfindung doch ebenso auf achssymmetrische Lufteinlässe mit konvergent-divergent verlaufendem Einlaßprofil anwendbar. Eine beispielsweise Ausführungsform eines solchen Lufteinlasses bestünde beispielsweise in einem sich in axialer Richtung erstreckenden Kanal

ίο mit ringförmigem Querschnitt oder in anderer Weise achssymmetrischem Querschnitt, innerhalb welchem ein konzentrischer Mittelkörper angeordnet ist, so daß ein ringförmiger Einlaßkanal von konvergentdivergenter Profilform gebildet wird.

Die Gestaltung der Profilformen des konvergent verlaufenden Teiles eines solchen Lufteinlasses wäre genau die gleiche wie bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Derartige Konstruktionen sind ohne weiteres vorstellbar, wenn der beispielsweise in Fig. 1 dargestellte Querschnitt als Querschnitt eines achssymmetrischen Lufteinlasses gewertet wird, wobei als Symmetrieachse die Achse X-X anzusehen ist. Die Wandung 2 würde dann dem halben Querschnitt des Mittelkörpers entsprechen. Der Grenzströmungs-Abführungskanal9 würde dann in einen Abzugskanal münden, welcher sich längs der Achse X-X erstreckt. Um die sich bei einer derartigen achsymmetrischen Ausführungsform ergebenden Anlaßschwierigkeiten zu vermeiden, können verschiedene Einrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise regelbare Ableitöffnungen oder ein ganz oder teilweise längs der Achse X-X verschiebbarer Mittelteil.

Bei einer solchen Anordnung mit axial verschiebbarem Mittelteil kann die Profilform des Engstellenteils so gewählt sein, daß die Wandungen dieses Teils auf zwei imaginären Kegeln liegen, deren Spitzen derart in Strömungsrichtung vor dem Lufteinlaß auf der Achse X-X liegen, daß die mit Bezug auf die Achse X-X in Strömungsrichtung erfolgende Strömung durch die Engstelle divergent verläuft. Eine derartige Ausbildung der Engstelle, welche weiter unten in Anwendung auf eine Ausführungsform eines Lufteinlasses für zweidimensionale Strömung unter Bezug auf Fig. 6 beschrieben wird, erfordert, daß die relative Bemessung der konvergent verlaufenden Wandungen so bemessen ist, daß der bei S₂ angedeutete, von dem Mittelkörper ausgehende Kompressionsstoßwellenfächer stärker ist als der bei S₁ angedeutete, von der ringförmigen Außenwandung ausgehende Kompressionsstoßwellenfächer. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der gesamte, durch den Kompressionsstoßwellenfächer S₂ ausgelöste Druckanstieg größer ist als der durch den Kompressionswellenfächer S₁ ausgelöste Druckanstieg. Der Mittelteil muß infolgedessen größeren Durchmesser haben, als dies normalerweise der Fall wäre, und er muß entgegen der Strömungsrichtung mit Bezug auf die Einlaßaußenwandung vorstehen, wobei er trotzdem alle die für einen Lufteinlaß für ein Brennkrafttriebwerk wünschenswerten Eigenschaften aufweisen muß. Die beiden, zuvor kurz dargelegten Merkmale unterstützen die Ableitung beim Betrieb des Lufteinlasses bei nicht konstruktionsgerechten Betriebsbedingungen. An Stelle von aufgeteilten Abführungskanälen können zum Zwecke der Abführung der Grenzschichtströmung und der Ableitung der Stoßwellen auch getrennte Kanäle vorgesehen sein. Bei solcher

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Anordnung ist es möglich, in Verbindung mit den nicht exakt auf eine Brennpunktslinie konvergieren.

Stoßwellen - Ableitungskanälen Ventileinrichtungen Bei solcher Anordnung kann es notwendig sein,

vorzusehen, welche in Abhängigkeit von Verschie- innerhalb des genannten Bereiches einen weiteren

bungen der Stoßwelle entgegen der Strömungsrich- Grenzströmungs-Abführungsschlitz vorzusehen,

tung derart gesteuert werden, daß die Ableitkanäle 5 Bei der in Fig. 7 der Zeichnungen dargestellten

sich öffnen bzw. weiter öffnen. Eine derartige erfin- Ausführungsform der Erfindung erfolgt infolgedessen

dungsgemäße Ventilanordnung kann auch auf bereits die Konzentration der Kompressionsstoßwellen S₁

bekannte Konstruktionen von Lufteinlässen für und S₂, von welchen nur die Kompressionsstoßwelle

Brennkrafttriebwerke Anwendung finden, um die S₂ gezeigt ist, nicht exakt auf eine Brennpunktslinie,

normale Stoßwellenbildung zu stabilisieren. io sondern die Kompressionsstoßwelle wird durch einen

Eine asymmetrische Form einer derartigen Anord- mit einem besonderen Profil ausgestatteten Teil der nung ist schematisch in Fig. 6 der Zeichnungen dar- Einlaßwandung abgefangen. Dieses Abfangprofil wird gestellt, welche einen der in Fig. 1 dargestellten Aus- durch die in der Zeichnung bei 8 c angedeutete, geführungsform der Erfindung ähnlichen Lufteinlaß für krümmte Kante gebildet, welche mit Bezug auf den zweidimensionale Strömung darstellt, bei welchem 15 Grenzschicht-Abführungskanal unmittelbar in Ströjedoch die Wandung 2 nach vorn, d. h. entgegen der mungsrichtung bei dessen Eintrittsöffnung liegt.
Strömungsrichtung über die Wandung 1 vorsteht. Die Das gekrümmte Profil 8 c verhindert die Reflexion Bemessung des Oberflächenprofils der konvergent der Kompressionsstoßwellen S₂ und ergibt gleichverlaufenden Wandungen 1 und 2 ist wiederum so zeitig ein sanft verlaufendes Eintrittsprofil in den gewählt, daß sich eine ähnliche Konzentration der za Engstellenteil 6. Dabei wird die Grenzschicht immer Kompressionsstoßwellen S₁ und S₂ ergibt, wie dies in noch an einer mit Bezug auf den in der Nähe des Fig. 1 dargestellt ist. Die parallefverlaufenden Wan- gekrümmten Profilteils 8 c gelegenen Konvergenzdungsflächen 6 a und 6 b der Engstelle 6 liegen je- Zentralbereich in Strömungsrichtung weiter vorn gedoch nunmehr so, daß die Mittellinie bzw. Mittel- legenen Stelle abgeführt, wobei dieser Profilteil, wie ebene CL dieser Engstelle mit Bezug auf die Rieh- 25 aus der Zeichnung ersichtlich, eine kleine Strecke der tung A der ankommenden Luftströmung geneigt ist. vor dem parallel verlaufenden Teil der Engstelle 6 Die Ausbildung der übrigen Teile der in der Zeich- gelegenen Wandung einnimmt. Eine derartige Anordnung nur teilweise ersichtlich einander gegenüber- nung dürfte mit Bezug auf kleine Änderungen hinliegenden Wandungen 1' und 2' entspricht dem so- sichtlich der Bildung der konvergierenden Kompresgenannten Busemann-Biplanprinzip. 30 sionsstoßwellen bei S₂ nicht so empfindlich sein,

Die Strömungsrichtung durch den nichtgeneigten könnte jedoch auch größere Schwierigkeiten hinsicht-

Teil der Engstelle kann dadurch eingestellt werden, lieh der Erzielung einer stabilen Strömung bereiten,

daß die Wandung längs der jeweils gewählten Kon- Das in Fig. 7 der Zeichnungen dargelegte erfin-

vergenzzentralbereiche bzw. Brennpunktslinienbe- dungsgemäße Prinzip kann auch insoweit auf die in

reiche derart sanft gekrümmt ausgebildet wird, daß 35 Fig. 3 der Zeichnungen dargestellte Ausführungsform

die auf Grund einer solchen Wandungskrümmung der Erfindung Anwendung finden, als beispielsweise

entstehenden Stoßwellenfächer die jeweils gewünschte die Stoßwellen S₂ so gerichtet werden können, daß

Ablenkung von der Strömungsrichtung erfahren. sie auf den bei Ib gelegenen Oberflächenprofilteil zu

Gemäß einer weiteren Abwandlung der in Fig. 6 konvergieren, welcher in diesem Fall so gestaltet sein

der Zeichnungen gezeigten Ausführungsform der Er- 40 müßte, daß sich ein im wesentlichen konstanter bzw.

findung findet diese Anwendung auf einen Flugzeug- längs einer Grenzstromlinie der abgeführten Grenz-

Lufteinlaß, welcher im wesentlichen eine doppelte schicht zunehmender Druck ergibt.

Busemann-Biplanwirkung ergibt, indem jeweils bei 1 In Abwandlung dessen könnte das in Fig. 7 ge-

zwei Außenwandungen vorgesehen sind, die jeweils zeigte Erfindungsprinzip auch Anwendung auf die in

beiderseits einer senkrecht zur Zeichenebene durch 45 den Fig. 4 und 4 a gezeigten Ausführungsformen der

die Linie Y-Y gelegten Ebene liegen. Erfindung finden, in welchem Fall die Kompressions-

Eine weitere Anwendung der Erfindung besteht in stoßwellen S₂ auf einen Konvergenzzentralbereich geder Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf richtet werden könnten, der im Bereich der Lippe 8 ft einen Lufteinlaß, welcher in Querrichtung beispiels- liegen könnte, welche, wie in Fig. 7 bei 8 c dargestellt, weise entsprechend dem Busemann-Biplanprinzip in 50 eine besondere Profilform haben könnte, während im einem sich verjüngenden Flügel angeordnet ist, wo- übrigen der statische Luftbereich bei Ic (Fig. 4) bzw. bei die Wandungen 1 und 2 sich ebenfalls in Quer- der Luftwirbel (Fig. 4 a) beibehalten werden könnte.' richtung, d. h. in Richtungen der Endwandungen 3 Eine weitere Abwandlung des in Fig. 7 der Zeichverjüngen. Auch bei einer derartigen Ausfuhrungs- nungen angedeuteten Erfindungsprinzips, gemäß welform eines Lufteinlasses ist es möglich, gemäß der 55 chem die konvergierenden Kompressionsdruckwellen Erfindung eine Ausrichtung der Kompressionsstoß- S₂ auf eine sich über einen größeren Bereich erstrekwellen S₁ und S₂ auf einen Konvergenzzentralbereich kende Konvergenzzentralzone vereinigt werden, er- bzw. eine Brennpunktslinie sicherzustellen. gäbe sich aus einer Anwendung dieses Prinzips auf

Gemäß den bisher beschriebenen Ausfuhrungs- die in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellte Ausfühformen der Erfindung werden die Kompressionsstoß- 60 rungsform der Erfindung, in welchem Fall die Komwellen S₁ und S₂ auf einen Konvergenzzentralbereich pressionsstoßwellen auf einen Konvergenzzentralbe- bzw. eine Brennpunktslinie an den Einlaßwandungen reich gerichtet würden, welcher durch die in Fig. 4 konzentriert. Die Erfindung beinhaltet jedoch auch mit einer gestrichelten Linie angedeutete Grenzfläche den Fall, in welchem die Kompressionsstoßwellen auf versinnbildlicht wird. Dadurch ergäbe sich eine eineinen kleinen, bewußt ausgewählten Bereich, bei- 65 fächere Konstruktion, und es würde außerdem sicherspielsweise einen etwa 10% der axialen Länge des gestellt, daß in der in diesem Bereich verlaufenden konvergent verlaufenden Teils des Lufteinlasses um- Grenzschicht ein konstanter bzw. abnehmender stafassenden Bereich gerichtet werden, obwohl sie tischer Druck auftritt.

Claims (14)

13 14

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Er- sichtlichkeit sind in Fig. 9 nur die Kompressionsstoß-

findung kann der erfindungsgemäße Lufteinlaß eine wellen S₁ dargestellt.

Form haben, bei welcher sich innerhalb der Grenz- Wie aus der Figur ersichtlich, ist die Wandung 1 schicht eine Laminarströmung ergibt. Zu diesem des erfindungsgemäßen Lufteinlasses ringartig aus-Zweck können Einrichtungen vorgesehen sein, mittels 5 gebildet und erstreckt sich nach hinten, indem sie welcher kleine Teile der Grenzschicht an axial hinter- gleichzeitig das äußere Triebwerksgehäuse bildet, einanderliegenden Stellen längs der konvergent ver- welches wiederum eine sich in axialer Richtung erlaufenden Wandungen abgeführt werden, wobei streckende Bahn für die aus einem Unterschallaußerdem auch an der Engstelle eine Abführung der diffusor 7 ausgestoßene Luft bestimmt. Innerhalb Grenzschicht vorgesehen sein kann. io dieser Bahn sind ein Axialverdichter 30, ein Brenn-

Dies kann dadurch erreicht werden, daß der kon- system 31 und eine Axialturbine 32 angeordnet, welch vergent verlaufende Teil des Lufteinlasses nach der letztere über eine Welle 33 den Verdichter 30 anErfindung mit einer nach einem sanft gekrümmten treibt. Das äußere Gehäuse bildet entgegen der Strö-Profil verlaufenden Wandung aus porösem Werkstoff mungsrichtung mit Bezug auf die Turbine 32 eine versehen wird, an welcher sich Kompressionsstoß- 15 konvergent-divergent verlaufende Schubdüse 34.
wellen entsprechend den Stoßwellen ,S₁ und S₂ nach Der Rotor des Verdichters 30 wird an dem ent-Fig. 1 entwickeln. Eine derartige Wandung stellt eine gegen der Strömungsrichtung gelegenen Ende des Folge von engnebeneinanderliegenden Luftabfüh- Verdichters in aus der Zeichnung nicht ersichtlichen rungskanälen dar, durch welche fortlaufend kleinste Lagern gehalten, welche in einer sich nach hinten Teile der Grenzschicht abgeführt werden. Diese ab- 20 erstreckenden Verlängerung 2 a des Mittelteils 2 gezweigten Grenzschichtteile werden über einen oder ruhen. Die in Strömungsrichtung gelegenen Lager der mehrere entsprechend angeordnete Abzugskanäle Turbine 32 ruhen in einem Mittelteil 35 des Triebweitergeleitet und nach hinten ausgestoßen, bei- werks. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verläuft spielsweise zusammen mit der aus dem Engstellenteil eine Mittelbohrung von der Mündungsstelle der des Lufteinlasses abgezogenen Grenzschicht hinten 25 Grenzströmungs-Abführungskanäle9 durch den veraus dem Flugzeug ausgestoßen. längerten Teil 2 a des Mittelteiles, den Rotor des

Anstatt die konvergent verlaufenden Wandungen 1 Verdichters 30, die Triebwelle 33, den Rotor der und 2 nach einem sanft gekrümmten Profil verlaufen Turbine 32 und den Mittelteil 35 und endigt in einer zu lassen und dieselben aus porösem Werkstoff herzu- Ausstoßöffnung 36 a, welche sich in dem divergent stellen, kann die Wirkung des Abzuges der Grenz- 30 verlaufenden Teil der Schubdüse 34 befindet. Die sich schicht auch dadurch erzielt werden, daß diese Wan- an der Druckfläche des Mittelteils 2 bildende Grenzdungen auf ihre ganze Länge mit einer Anzahl von schicht wird an einer mit Bezug auf den Konver-Auslaßöfmungen versehen werden, wodurch sich genzzentralbereich der Kompressionsdruckwellen S₁ gleiche Wirkungen ergeben. Ein Beispiel einer der- entgegen der Strömungsrichtung gelegenen Stelle in artigen Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 8 35 die Abführangskanäle 9 hinein abgezogen und über dargestellt, welche einen Teilquerschnitt durch die die Mittelbohrung 36 weitergeleitet, bis sie schließ-Wandung2 zeigt, welche wiederum eine der beiden durch die Austrittsöffnung 36 a nach hinten auskonvergent verlaufenden Wandungen 1 und 2 sein gestoßen wird. Die von den Druckflächen der Wankann, dung 1 abgezogene Grenzschicht wird über ent-

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird in diesem 40 sprechende Abführangskanäle durch die Wandung 1 Fall das Wandungsprofil von einer Anzahl einzelner hindurch zur Außenatmosphäre abgeleitet,
ebener Wandungsteile 2 a, 2 b, 2 c ... gebildet, deren Um das Anlassen und das Durchstoßen durch die jeder mit fortschreitend zunehmendem Anstellwinkel Schallmauer beim Betrieb des erfindungsgemäßen mit Bezug auf die Strömungsrichtung A der ankom- Lufteinlasses zu erleichtern, kann ein vor den Abmenden Luft geneigt angeordnet ist, wodurch Korn- 45 führungskanälen 8 und dem Mittelteil 2 gelegener pressionsstoßwellen S₂ ausgelöst werden, welche auf Teil der Wandung 1 in Richtung parallel zur Triebeinen Konvergenzzentralbereich bzw. eine Brenn- werksachse verschiebbar angeordnet sein, wodurch punktslinie gerichtet sind, welche in der Nähe eines erreicht wird, daß die innere Einschnürung der in Grenzströmungs-Abführungsschlitzes der Engstelle den Lufteinlaß einziehenden Luftströmung vermieden liegt. An den einzelnen Stoßstellen der verschiedenen 50 wird und dieselbe sich im Engstellenbereich ausebenen Oberflächenteile 2 a, 2 b, 2 c usw. sind jeweils breiten kann. Die konvergente Ausbildung des Luftkleine Abführangskanäle 23 a, 23 b, 23 c usw. ange- einlaßkanals wird dadurch beseitigt, daß die Kanalordnet, durch welche jeweils ein kleiner Teil der wandungen mit Bezug auf die jeweils vorgenommene, Grenzschicht abströmen kann. soeben erwähnte Axialverschiebung der Teile eine

Jedes der oben beschriebenen Merkmale der Erfin- 55 entsprechende Profilform aufweisen,
dung kann entweder für sich allein oder in ent- Unter solchen Umständen kann ein weiterer Absprechender Kombination auf Lufteinlässe für Flug- leitkanal vorgesehen sein, dessen Eintrittsöffnung an zeugtriebwerke Anwendung finden, gleichgültig, ob der Vorderkante der Wandung 1 liegt und der sich es sich dabei um Triebwerkslufteinlässe handelt oder durch die Kanalwandung hindurch erstreckt und seium Flügellufteinlässe, von welchen ein Teil der 60 nen Inhalt im wesentlichen längs einer Bahn ausstößt, eingelassenen Luft an ein Triebwerk weitergeleitet die etwa parallel zur Richtung des Kanals 8 verläuft, wird.

Fig. 9 zeigt die beispielsweise Anwendung eines

Lufteinlasses nach der Erfindung entsprechend der PATENTANSPRÜCHE:
in Fig. 1 dargestellten Ausführangsform auf ein Gas- 65

turbinenstrahltriebwerk. In Fig. 9 sind jeweils gleiche, 1. Lufteinlaß zur Aufnahme von Strömungen

der Fig. 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugs- mit Überschallgeschwindigkeit in Form eines

ziffern bezeichnet. Aus Gründen der besseren Über- Kanals, welcher in Strömungsrichtung hinter-

einander einen konvergent verlaufenden Teil, eine Engstelle und einen divergent verlaufenden Teil aufweist und in dessen Kanalwandung in der Nähe der Engstelle eine Ablaßöffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (1 bzw. 2) des konvergent verlaufenden Kanalteils (5) so geformt ist, daß die vom Aufprall der einströmenden Luft (A) auf die Wandung des konvergenten Kanalteils herrührenden Kompressionsstoßwellen GS₁, S₂) auf eine nahe der Ablaßöffnung gelegene Brennpunktslinie (S) gerichtet werden.

2. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunktslinie (S) in Strömungsrichtung kurz hinter der Ablaßöffnung (8 bzw. 9) liegt.

3. Lufteinlaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunktslinie (S) in Strömungsrichtung kurz vor der Ablaßöffnung (8 bzw. 9) liegt.

4. Lufteinlaß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwand im Bereich der Brennpunktslinie (S) derart gestaltet ist, daß Expansionsstoßwellen in die Ablaßöffnung (8 bzw. 9) hineinreflektiert werden.

5. Lufteinlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaßöffnung (8 bzw. 9) die Form eines quer zur Strömungsrichtung liegenden Schlitzes hat, der in einen innerhalb der Einlaßkanalwandung (1 bzw. 2) verlaufenden Ablaßkanal übergeht.

6. Lufteinlaß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung hinten liegende Kante (8 b bzw. 9 b) der Ablaßöffnung als eine in die Strömung hineinragende und gegen die Strömung gerichtete Lippe ausgebildet ist (Fig. 1).

7. Lufteinlaß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung vorn liegende Kante (8 a bzw. 9 a) der Ablaßöffnung ein sanft gerundetes Profil hat.

8. Lufteinlaß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sanft gerundete Profil der in Strömungsrichtung vorn liegenden Kante (8 a bzw. 9 a) der Ablaßöffnung eine nutartige Einbuchtung (Ic bzw. Ie) aufweist (Fig. 4 und 4a).

9. Lufteinlaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartige Einbuchtung die Form einer Wirbelnische (1 e) hat (Fig. 4 a).

10. Lufteinlaß nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal (8 bzw. 9) in zwei in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Teilkanäle (15/17 bzw. 16/18) unterteilt ist, von welchen der vordere (15 bzw. 16) einen Grenzschicht-Abströmkanal und der hintere (17 bzw. 18) einen Stoßwellen-Ableitungskanal bildet (Fig. 2).

11. Lufteinlaß nach einem der Ansprüche 5 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21, 22) zur Vergrößerung des Querschnitts (8) des Ablaßkanals (V) in Abhängigkeit von Druckerhöhungen in einem in Strömungsrichtung vor der Engstelle (6) gelegenen Bereich (Fig. 5).

12. Lufteinlaß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Austrittsmündung des Ablaßkanals (V) mittels einer Ventilvorrichtung (21,22) verändert werden kann, welche in Abhängigkeit von Druckänderungen in einem in Strömungsrichtung vor der Engstelle (6) gelegenen Bereich des Lufteinlasses derart gesteuert wird, daß der Austrittsquerschnitt bei zunehmendem Druck vergrößert wird (Fig. 5).

13. Lufteinlaß nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung kurz vor der Ablaßöffnung liegende Bereich der Kanalwandung (1 bzw. 2) so geformt ist, daß eine Reflexion der darauf gerichteten Kompressionsstoßwellen verhindert wird (Fig. 7).

14. Lufteinlaß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Wandung (2) des konvergent verlaufenden Einlaßkanalteils (5) von einer Anzahl hintereinander angeordneter ebener Flächen (2 a, 2 b, 2 c usw.) gebildet wird, deren jede zur Strömungsrichtung (A) unter fortschreitend steilerem Anstellwinkel geneigt ist, wobei jeweils zwischen diesen Flächen Grenzschicht-Abströmöffnungen (23 a, 23 b, 23 c usw.) angeordnet sind, welche in Abströmkanäle übergehen, die sich durch die Einlaßwandung hindurch erstrecken, wobei die Neigungen der ebenen Flächen zur Strömungsrichtung so gewählt sind, daß die durch den Aufprall der anströmenden Luft hervorgerufenen Kompressionsstoßwellen (S₂) in Richtung einer Brennpunktslinie gerichtet werden, die in der Nähe derjenigen Abströmöffnung gelegen ist, die sich am nächsten bei der Engstelle (6) befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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