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Triebwerksatz für Flugzeuge mit zusätzlichen durch einen axial durchströmten
Zusatzverdichter gespeisten Schubdüsen Die Erfindung betrifft einen Triebwerksatz
für Flugzeuge.
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Es sind Triebwerke für Flugzeuge bekannt, die aus einem Hauptverdichter,
einer den Hauptverdichter antreibenden Turbine sowie einem axial durchströmten Zusatzverdichter
bestehen, an welchen zusätzliche Schubdüsen angeschlossen sind. Es sind weiter auch
Triebwerke bekannt, bei denen neben einem Hauptverdichter zusätzliche Zentrifugalverdichter
vorgesehen sind; die Verdichtergehäuse dieser Zentrifugalverdichter sind dabei um
die Verdichterachse schwenkbar, so daß durch Verschwenken der Gehäuse die Ausschubrichtung
verändert werden kann. Bei dieser bekannten Konstruktion ist ein kompliziertes Untersetzungsgetriebe
von hohem Gewicht für den Antrieb der Zusatzverdichter erforderlich.
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Diesem Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Triebwerksatz zu schaffen, bei welchem die Strahlrichtung der zusätzlichen
Schubdüsen ohne Veränderung des ihnen zugehörigen Verdichtergehäuses und unter Vermeidung
komplizierter Antriebe der Zusatzverdichter derart veränderbar ist, daß der Schub
wahlweise zur Auftriebserzeugung, zur Vortriebserzeugung und gegebenenfalls auch
zur Bremsung herangezogen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Schubdüsen seitlich am Triebwerksatz schwenkbar zu diesem angeordnet
sind. Vorzugsweise können die Schubdüsen als Knierohre ausgebildet sein, deren triebwerkseitigen
Enden koaxial zur Schwenkachse liegen.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellt dar
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gasturbinenstrahltriebwerk,
Fig. 2 eine Ansicht des Triebwerks der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles 2 mit teilweisem
Längsschnitt, Fig. 3 eine Ansicht des Triebwerkes der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles
3, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 einen Teilquerschnitt,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5 unter Weglassung einiger Teile, Fig.
7 und 8 Einzelansichten einiger Teile des Triebwerks nach Fig. 1, Fig. 9 eine schematische
Ansicht eines Steuerungssystems für die Einstellung der Düsenrichtung, Fig. 10 die
Ansicht eines erfindungsgemäßen Flugzeugs von unten, Fig. 11 eine seitliche Ansicht,
meist im Schnitt, eines weiteren erfindungsgemäßen Flugzeugs, Fig. 12 eine Ansicht
der Ausführungsform der Fig. 11 in Richtung des Pfeiles 1 der Fig. 11, Fig. 13 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform der Fig. 11 unter Weglassung einiger Teile, Fig.
14 in vergrößertem Maßstab den Luftverdichter und die Düsen mit einer abgeänderten
Ausführungsform des Luftansaugteiles der Maschine entsprechend der Ausführungsform
der Fig. 11, Fig. 15 einen Querschnitt nach Linie H-II der Fig. 14, Fig. 16 einen
Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 11, Fig.1.7 eine synchron arbeitende Steuerungseinrichtung
für die Schubstrahldüsen des Flugzeugs der Fig.11. In den Fig. 1 bis 10 ist ein
Triebwerksatz dargestellt, welcher einen dreistufigen, axial durchströmten Zusatzverdichter110
aufweist. Dieser Verdichter wird direkt von einer zweistufigen Niederdruckturbine
113 angetrieben, und zwar über die innere Welle 112 zweier konzentrischer Wellen.
Die äußere Welle 111 dieser beiden konzentrischen Wellen verbindet den axial durchströmten
Hauptverdichter 114 mit einer einstufigen Hochdruckturbine 115. Die Turbinen 113
und 114 sind hintereinander angeordnet und werden
hintereinander
von den Arbeitsgasen durchströmt. Jede Turbine bildet zusammen'mit einem der beiden
Verdichter ein rotierendes System, welches von dem anderen mechanisch unabhängig
ist. Die beiden Turbinen sind koaxial zu dem Hauptverdichter angeordnet. Der Hauptverdichter
liegt zwischen den beiden Turbinen und dem Zusatzverdichter. Der Triebwerksatz hat
ein durchgehendes Gehäuse, welches an seinem einen Ende einen Luftansaugteil und
an seinem anderen Ende den Ausgang für die aus der Turbine austretenden Verbrennungsgase
aufweist.
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Der Zusatzverdichter 110 wird mit Luft von einem Lufteinlaß 116 her
gespeist und gibt die in ihm verdichtete Luft in Form von zwei Strömen direkt an
zwei zusätzliche Schubdüsen 117 ab, welche an der Außenseite des Triebwerkgehäuses
zwischen dem Zusatzverdichter und dem Hauptverdichter angebracht sind; im Falle
des gezeichneten Ausführungsbeispiels sind diese beiden zusätzlichen Schubdüsen
zusammen um 100' aus ihrer gezeichneten Position heraus verdrehbar, so daß ein Schub
nach oben, ein Vorwärtsschub und auch ein gewisser Bremsschub erzeugt werden können.
Die zusätzlichen Düsen können aber auch in einem größeren Bereich drehbar sein,
etwa in einem Winkelbereich bis zu 180°, so daß die volle Schubleistung der Maschine
zur Bremsung herangezogen werden kann. Der Drehwinkel kann aber auch kleiner sein,
so daß nur ein Schub nach oben und ein Schub nach vorwärts erzeugt werden kann.
Die beiden Düsen sind auf einer gemeinsamen Achse drehbar und sind miteinander verbunden,
so daß sie sich gemeinsam verdrehen lassen und beide Düsen stets die gleiche Richtung
haben.
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Der Hauptverdichter wird von einem unteren und einem oberen Luftansaugteil
118 bzw. 119 her gespeist, welche zu beiden Seiten des Luftansaugteils 116
angeordnet sind; der Hauptverdichter 114 gibt die in ihm verdichtete Luft nach einem
Verbrennungsraum 80 ab, von dem erhitzte Verbrennungsgase durch die Hoch-
und Niederdruckturbine 115 und 113 hindurchströmen, um sodann ins Freie auszutreten.
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Wenn ein derartiger Triebwerksatz in ein Flugzeug eingebaut ist, so
wird der aus den Turbinen kommende Gasstrom durch ein Strahlrohr nach einer oder
mehreren Turbinenabgasdüsen geleitet, um durch diese auszutreten. Flugzeuge, in
denen ein derartiger Triebwerksatz verwendet wird, sind in den Fig. 10 bis 17 dargestellt.
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Die zusätzlichen Schubdüsen 117 sind mit aerodynamischen Ausgleichsflächen
120 ausgerüstet, welche die Verdrehung der Düsen im Luftstrom während des Flugs
erleichtern; den zusätzlichen Schubdüsen wird die in dem Zusatzverdichter verdichtete
Luft durch je einen Durchtritt 140 zugeführt; die Durchtritte 140 sind in
der Fig. 4 dargestellt. Die zusätzlichen Schubdüsen 119 sind an die Durchtrittsöffnung
140 über Ringdichtungen 122 angeschlossen, welche eine Verdrehung
der zusätzlichen Schubdüsen gegenüber den Wänden des Triebwerkgehäuses zulassen,
und sind im Innern durch gekrümmte Versteifungsplatten 123 mit verstärkten Kanten
versteift; die Versteifungsplatten sind so geformt, daß sie gleichzeitig als Führungsbleche
für die aus den zusätzlichen Schubdüsen austretenden Gase wirken.
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Die zusätzlichen Schubdüsen 117 sind mittels Drehwellen 125 verstellbar;
die Achsen dieser Drehwellen fallen mit den gemeinsamen Orientierungsachsen der
zusätzlichen Schubdüsen zusammen. Die beiden Drehwellen sind miteinander gekuppelt
und miteinander durch eine Transmissionswelle 129 sowie Zahnsegmente 126, 127; 128
verbunden. Die Transmissionswelle ist in Lagern in dem Gehäuse 130 drehbar; es ist
eine Hydraulik 131 vorgesehen und mit einem der Zahnsegmente 126 verbunden, welche
eine Verdrehung der Transmissionswelle 129 und damit auch der Drehwelle 125 zum
Zwecke der Verstellung der zusätzlichen Schubdüsen 117 gestattet.
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Jede zusätzliche Schubdüse weist eine Montagehülse 132 auf, welche
einmal an der Wand der zusätzlichen Schubdüse und außerdem an einer Hohlstütze 133
innerhalb der zusätzlichen Schubdüse festgeschweißt ist. Jede Montagehülse
1.32 weist in ihrem Innern einen innen verzahnten Bundring 134 auf und außerdem
eine Gleitfläche 135, welche auf einem selbstschmierenden Lager 136 eines Halterohrs
137 drehbar ist. Das Halterohr 137 besitzt einen äußeren Flansch 137a, welcher
an einer Tragkonstruktion befestigt ist. Diese Tragkonstruktion wiederum ist über
vier voneinander beabstandete Speichen 138 an dem Luftansauggehäuse 139 befestigt.
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Die Speichen 138 tragen ferner ein Halterohr 138 a, in dem das Halterohr
137 gelagert ist. Die Drehwelle 125 verläuft im Innern des Halterohrs
137 und ist mit dem Bundring 134 an dessen äußerem Ende verkeilt; dabei läuft
die Drehwelle durch den Bundring hindurch und ist an ihrem äußeren Ende in einem
Kugellager 141 gelagert, welches seinerseits in eine Schale 142 am Ende des Halterohrs
137 eingesetzt ist. Das Lager 141 wird von einem Haltering 143 an Ort und Stelle
gehalten, welcher in die Innenwand der Schale 142 eingeschraubt ist; auf das äußere
Ende der Drehwelle ist eine Kappe 144 aufgeschraubt, welche ein Austreten des für
das Kugellager 141 bestimmten Schmiermittels verhindert und ein Eintreten von Verunreinigungen
unterbindet.
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Das innere Ende der Drehwelle 125 verläuft durch das Halterohr 138a
hindurch und ist mit einer Hülse 145 verkeilt, welche einmal in einem Kugellager
146 und außerdem in einem Walzenlager 146a gelagert ist. Diese beiden Lager sind
an dem inneren Ende des Halterohrs 138 a in einer Buchse 138 b gelagert,
welche ein Teil des Halterohrs ist. Die Hülse 145
trägt eines der Segmente
127, und zwar fällt die Drehachse des Segments mit der Achse der Hülse zusammen.
Die Zähne des Segments stehen im Eingriff mit einem innen verzahnten Flansch 147
auf einem der Segmente 126. .
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Die Segmente 126 sitzen auf der Transmissionswelle 129; ihre
Achsen fallen mit denen dieser Transmissionswelle zusammen. Die Segmente 126 haben
den gleichen wirksamen Radius, und zwar ist ihr Radius größer als derjenige der
Segmente 127. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der wirksame Radius der
Segmente 126 etwa zweimal so groß wie derjenige der Segmente 127. Wenn die Hydraulik
131 derart betätigt wird, daß sich die Transmissionswelle 129 dreht, so wird ein
Drehmoment auf die Hülsen 145 übertragen, und zwar über die Segmente 126 und
1.27; die Hülsen 145 drehen sich aber um einen größeren Winkel als die Welle
129. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Segmente eine übersetzung bilden.
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Die Bewegung der Hülsen 145 wird auf die Wellen 125 übertragen,
welche ihrerseits die Düsen 117 in Drehung versetzen.
Jede
Düsenlagerung weist ferner eine Zwischenmuffe 148 auf, welche zwischen einem Drehrohr
149, mit welchem sie verkeilt ist, und einer Hülse 145 liegt. Die Hülsen 145 und
148 und das Rohr 149 sind koaxial zueinander angeordnet. Eines der Segmente 128
ist an der Zwischenmuffe 148 befestigt, und zwar derart, daß es an dem Segment 127,
welches auf der Hülse 145 sitzt, anliegt. Das Segment 128 hat den gleichen wirksamen
Radius wie das Segment 127. Die Zähne des Segments 128 fluchten aber nicht mit den
Zähnen des Segments 127. Sie sind vielmehr gegenüber diesen leicht versetzt, wie
man dies der Fig. 8 entnehmen kann.
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Der Zweck dieser Anordnung ist es, ein Spiel zwischen den Segmenten
126 und 127 auszuschalten und dadurch eine nicht erwünschte Bewegung der zusätzlichen
Schubdüse infolge der äußeren auf sie einwirkenden Belastungen zu unterbinden, welche
sonst infolge des Spiels auftreten könnte.
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Die gegenseitige Versetzung der Zähne des Segments 128 und
des Segments 127 ist so groß, daß das Spiel zwischen den Zähnen 126 und 128 gleich
und entgegengesetzt dem Spiel zwischen den Zähnen 126 und 127 ist.
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Das Drehrohr 149 reicht in das innere Ende der Welle 125 hinein und
ist dort mit dieser verkeilt. Es kann also von dem Segment 128 über das Drehrohr
149 auf die Hülse 145 und von der Hülse 145 auf die Welle 135 ein Drehmoment übertragen
werden.
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Die Lagerung, bestehend aus den Lagern 146 und 146a, den Hülsen 145
und 148 und dem Drehrohr 149 ist mittels Schraubenbolzen 150 an der Buchse 138b
befestigt; die Schraubenbolzen verlaufen durch eine Ringfläche 151 und einen Flansch
152 einer die Lager 146 und 146 a einschließenden Hülse hindurch.
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Die Speichen 138 dienen als Leitschaufeln für die aus dem Zusatzverdichter
austretende Strömung, um diese über die Durchtrittsöffnung 140 nach den zusätzlichen
Schubdüsen 117 zu leiten. Die Hohlstützen 133 stellen eine Versteifung der Düsenwandung
dar.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten der Einstellhydraulik 131. Der
Zylinder 131 ist an seinem freien Ende an einer Hohlwelle 153 gelenkig befestigt,
welche in Lagern 154 gelagert ist.
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Bei 157 ist der Kolben der Hydraulik an einem Auge drehbar befestigt,
welches am Bogenumfang eines der Segmente 126 der Fig. 8 angebracht ist. Zwei Schläuche
155 verbinden den Zylinder mit einem Druckmittelvorrat, so daß die Hydraulik also
mit einem doppelt wirkenden Kolben arbeitet.
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Das Segment 126 ist über ein Gestänge 158 mit einem Hebel
1.59 verbunden, welcher von einer Achse 160 getragen wird. Die Achse 160
ist innerhalb der Hohlwelle 153 drehbar gelagert. Die Achse 160 verläuft durch die
Hohlwelle 153 hindurch und ist mit einer Verlängerungsachse 161 verkeilt. Die Verlängerungsachse
wiederum ist in einem Gleitlager 170 geführt und mit einem Hebel 171 verbunden.
Der Hebel 171 teilt die Bewegung der Düseneinstellung einer Steuerungseinrichtung
mit, welche zur Steuerung der Hydraulik 131 und damit zur Orientierung der zusätzlichen
Schubdüsen 117 benutzt wird.
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Das Steuerungssystem, welches auf verschiedene diskrete Stufen einstellbar
ist, ist an sich bekannt und etwa so aufgebaut wie das in Fig. 9 gezeigte.
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In Fig. 9 erkennt man einen Vielfachschalter 175, welcher an dem Armaturenbrett
für den Flugzeugführer untergebracht ist. Dieser Schalter 175 ist elektrisch mit
einem Trommelschalter 176 gekuppelt, welcher elektromagnetische Ventile 177 betätigt;
durch die Betätigung dieser elektromagnetischen Ventile werden Bewegungen der Einstellhydraulik
ausgelöst. Das elektromagnetische Ventil kann über den Trommelschalter einmal so
betätigt werden, daß der eine der beiden Schläuche 155 mit dem Rohr 179 in Verbindung
tritt und ein anderes Mal so, daß der andere der Schläuche mit dem Rohr 179 in Verbindung
tritt, während das Rohr 180 jeweils mit dem anderen Schlauch in Verbindung
steht. Das Rohr 179 führt nach einem Druckmittelvorrat, das Rohr 180 nach einem
Abfluß.
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Der Schalter 175 ist einer Vielzahl von Einstellungen fähig, deren
jede einer ganz bestimmten Orientierung der zusätzlichen Schubdüsen 117 entspricht.
Wenn der Schalter betätigt und dadurch eine neue Orientierung der zusätzlichen Schubdüsen
gewählt wird, so wird ein elektrohydraulisches Ventil betätigt und die Hydraulik
131 verstellt. Durch die Verstellung der Hydraulik wird auch die Orientierung der
Düse geändert, und die Bewegung der zusätzlichen Schubdüsen wird über das Gestänge
158, den Hebel 159, die Achse 160, die Verlängerungsachse
161, den Hebel 171, das Gestänge 184 (s. Fig. 9) dem Hebel 181 des Trommelschalters
mitgeteilt, so daß der Trommelschalter verdreht wird, während die zusätzlichen Schubdüsen
in ihre neue Position eingestellt werden. Wenn die zusätzlichen Schubdüsen ihre
neue Position erreicht haben, so sorgt der Trommelschalter dafür, daß die elektromagnetischen
Ventile geschlossen werden; die Hydraulik wird dann gesperrt, und die zusätzlichen
Schubdüsen werden in ihrer neuen Stellung so lange gehalten, bis ihnen wieder eine
andere Einstellung vorgeschrieben wird.
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Fig. 10 zeigt ein Flugzeug, in dem ein einfacher Triebwerksatz, wie
er beschrieben wurde, eingebaut ist.
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Der Triebwerksatz ist gestrichelt eingezeichnet und mit der Bezugsziffer
185 bezeichnet. Die Abgase des Turbinenteils 186 gelangen in ein Strahlrohr 187
und von diesem in zwei richtungsverstellbare Turbinenabgasdüsen 188. Die beiden
Turbinenabgasdüsen 188 sind mechanisch miteinander gekoppelt und außerdem ebenfalls
mechanisch mit den Düsen 117. Dadurch wird erreicht, daß die Turbinenabgasdüsen
1.88 stets untereinander die gleiche Richtung einnehmen, aber auch die gleiche Richtung
wie die zusätzlichen Schubdüsen 117.
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Die Turbinenabgasdüsen 188 sind mit aerodynamischen Ausgleichsflächen
189 ausgerüstet entsprechend den Flächen 120 der zusätzlichen Schubdüsen 117. Außerdem
ist für jede Düse eine aerodynamische Verkleidung 200 vorgesehen; die aerodynamisch
ausgebildeten Außenflächen _ der Turbinenabgasdüsen gehen in die anliegenden aerodynamischen
Verkleidungen über.
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Man erkennt in der Fig. 10 ferner seitliche Lufteintrittsöffnungen
201 für das Triebwerk.
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Das Flugzeug hat zwei Stummeltragflächen 202, deren jede an ihrer
Spitze eine ortsfeste, nach unten gerichtete Düse 203 aufweist. Die Düsen
203 sind durch Leitungen 204 mit dem Ausgang des Zusatzverdichters
110 verbunden; ein Venti1205 kontrolliert die Luftströmung durch die Leitungen
204, so daß eine Überwachung des Durchsatzes durch die Düsen 203 möglich
ist.
Die zusätzlichen Schubdüsen 117 sind symmetrisch zu beiden
Seiten der Flugzeugsymmetrieebene angeordnet, welche in Normalstellung des Flugzeugs
eine vertikale Ebene ist. Die Anordnung der zusätzlichen Schubdüsen 117 ist so getroffen,
daß sie, wenn sie beide senkrecht nach unten gerichtet sind, auf das Flugzeug Rückstoßkräfte
übertragen, deren Resultate durch die Längsachse verläuft, und zwar an einer Stelle
vor dem Schwerpunkt des Flugzeugs.
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Die Turbinenabgasdüsen 188 sind ähnlich gegenüber der vertikalen Symmetrieebene
angeordnet, und zwar derart, daß die von ihnen erzeugte resultierende Schubkraft
für den Fall, daß sie beide vertikal nach unten gerichtet sind, durch die Längsachse
des Flugzeugs verläuft, hier aber an einer Stelle hinter dem Schwerpunkt des Flugzeugs.
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Schließlich sind die zusätzlichen Schubdüsen und die Turbinenabgasdüsen
117 bzw. 188 so angebracht, daß die Endresultierende der erzeugten
Schubkräfte durch den Schwerpunkt des Flugzeugs verläuft, wenn sämtliche Düsen vertikal
nach unten gerichtet sind.
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Wenn das Flugzeug in seiner normalen Stellung sich auf dem Erdboden
befindet und alle vier Düsen vertikal nach unten gerichtet sind, so vermögen die
von den Düsen erzeugten Schubkräfte das Flugzeug vertikal anzuheben, und zwar mit
einer Kraft, welche unter Umständen das Vielfache von dem Eigengewicht des Flugzeugs
ausmachen kann.
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Wenn das Flugzeug sich auf diese Weise vom Erdboden abgehoben hat,
so können die zusätzlichen Schubdüsen und die Turbinenabgasdüsen aus der Vertikalen
heraus nach rückwärts orientiert werden, so daß der Schubstrahl nach hinten gerichtet
ist und das Flugzeug einen Schub nach vorn erhält.
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Je mehr man die Düsen nach rückwärts richtet, um so größer wird der
Schub nach vorn. Behält man eine kleine Neigung der Düsen gegenüber der Längsachse
des Flugzeugs bei, so bedeutet dies, daß neben der Bewegung des Flugzeugs in Vorwärtsrichtung
eine gewisse Höhenzunahme des Flugzeugs weiterhin eintritt.
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Eine Abbremsung des Flugzeugs kann leicht dadurch erreicht werden,
daß man die Düsen etwas nach vorn richtet. Unter diesen Umständen ist eine vertikale
Landung des Flugzeugs möglich, ebenso wie ein vertikales Aufsteigen.
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Während des vertikalen Landens und des vertikalen Aufsteigens werden
die Düsen 203 dadurch in Betrieb gesetzt, daß man die Ventile 205 öffnet; man erleichtert
sich dadurch die Erhaltung des seitlichen Gleichgewichts des Flugzeugs. Die Ventile
205 sind daher so ausgebildet, daß sie unterschiedlich eingestellt werden
körnen. um die Luftströmung durch die Düsen 203 zu variieren. Die Düsen
203 können auch zur Steuerung der Bewegung des Flugzeugs um seine Längsachse
herangezogen werden.
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Eine weitere Möglichkeit für die Steuerung des Flugzeugs beruht darin,
die Strömung durch die Düsenpaare 117 und 188 durch Ventile unterschiedlich
zu steuern.
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Das in den Fig. 11 bis 1.3 dargestellte Flugzeug besitzt einen
Flugzeugrumpf 1 und Stummeltragflächen 2. Das Flugzeug wird einmal von zwei zusätzlichen
Schubdüsen angetrieben, denen von einem neben dem Hauptverdichter erfindungsgemäß
vorgesehenen zusätzlichen Verdichter Luft zugeführt wird, und außerdem von zwei
Turbinenabgasdüsen, denen die Abgase des Triebwerks zugeführt werden. Das Triebwerk
umfaßt eine obere und eine untere Luftansaugöffnung 4, einen in axialer Richtung
durchströmten Verdichter 5, Brennkammern 6, eine von den aus den Brennkammern kommenden
Gasen angetriebene Hochdruckturbine 7, einen von dieses Turbine angetriebenen Verdichter
5 und eine Niederdruckturbine B.
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Die Niederdruckturbine 8 läuft mit einer geringeren Drehzahl als die
Turbine 7 und treibt den in axialer Richtung durchströmten Luftverdichter 11 entweder
nach einer bevorzugten Ausführungsform direkt oder in besonderen Fällen über ein
Untersetzungsgetriebe 12 an. Der Lufteinlaß nach dem Verdichter 11 ist bei 13.
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Die aus dem Verdichter 11 austretende Luft gelangt nach zwei seitlichen
Durchbrüchen 14 und von diesen nach zwei richtungsverstellbaren zusätzlichen Schubdüsen
15, welche symmetrisch zu beiden Seiten der Längssymmetrieebene des Flugzeugs angeordnet
sind (s. auch Fig. 14 und 15). Die zusätzlichen Schubdüsen 1.5 sind beide von je
einem Knierohr gebildet, dessen stromoberseitiges Ende drehbar ist, und zwar auf
einem Flansch 16; die Achsen beider Flansche 16 fluchten miteinander und liegen
in einer zur Längsachse des Flugzeugs senkrechten Richtung genau so, wie dies in
dem vorangehenden Ausführungsbeispiel angegeben war. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die zusätzlichen Schubdüsen 15 in einem Winkelbereich von 180° verstellbar,
einem Winkelbereich, welcher von der zur Flugzeugachse parallelen Rückwärtsrichtung
bis zu der der Flugzeugachse parallelen Vorwärtsrichtung erstreckt ist, also auch
diejenige Stellung umfaßt, in der zusätzliche Schubdüsen unter einem rechten Winkel
zur Längsachse des Flugzeugs stehen. Innerhalb der Knierohre sind Leitschaufeln
17 angeordnet, welche für die in den Knierohren strömende Luft günstige aerodynamische
Bedingungen schaffen und die Wände der Rohre versteifen.
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Wie man der Fig. 13 entnehmen kann, besitzt der ganze Triebwerksatz
einen kleinen Durchmesser und kann daher in Jagdflugzeuge eingebaut werden.
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Um die Orientierung der Düsen gegenüber dem Flugzeugrumpf verändern
zu können, ohne dabei die gegenseitige Orientierung der Düsen zu verändern, bedient
man sich zweier elektrischer Synchronmotore 18 (s. Fig. 17), welche über Schneckengetriebe
19 mit den einzelnen Düseneinstellvorrichtungen gekuppelt sind. Beide Motore werden
von einem überträger 21 her mit elektrischem Strom gespeist. Der Übertrager 21 ist
mit einem Anzeigegerät 23 verbunden, in dem ein Zeiger über eine Skala streicht
und die Orientierung der Düsen in jedem Augenblick angibt.
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Die zusätzlichen Schubdüsen sind so angeordnet, daß sie, wenn sie
vertikal nach unten gerichtet sind und das Flugzeug sich in normaler Stellung befindet,
einen Schub erzeugen, dessen Resultierende durch die Längsachse des Flugzeugs verläuft,
und zwar an einer Stelle vor dem Schwerpunkt des Flugzeugs.
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Die Abgasströme sind nach dem Schwanz des Flugzeugs gerichtet und
gelangen nach zwei richtungsverstellbaren Turbinenabgasdüsen 26, die in ihrer Bauart
und Montage den zusätzlichen Schubdüsen 15 ähnlich sind. Der Ort der Turbinenabgasdüsen
26 ist so gewählt, daß die Resultierende des von ihnen erzeugten Schubs wiederum
die Längsachse des Flugzeugs schneidet, aber an einer Stelle hinter dem Schwerpunkt
für den Fall, daß die Turbinenabgasdüsen beide
vertikal nach unten
gerichtet sind. Die Düsen 15 und 26 schließlich sind relativ zueinander so angeordnet,
daß die gemeinsame Resultierende des von ihnen erzeugten Schubs durch den Schwerpunkt
des Flugzeugs verläuft, wenn sie sämtlich vertikal nach unten gerichtet sind.
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Die Orientierung der Turbinenabgasdüsen 26 läßt sich mit Hilfe zweier
elektrischer Synchronmotore 27 über ein Schneckengetriebe 28 wiederum derart regeln,
daß ihre gegenseitige Einstellung erhalten bleibt. Die Motore werden parallel zu
den Motoren 18 der zusätzlichen Schubdüsen von dem Übertrager 21 her gespeist.
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Die Schneckengetriebe 19 und 28 sind derart miteinander gekuppelt,
daß die Düsen 15 und 26 annähernd parallel eingestellt sind, ganz gleich, welche
Orientierung sie auch immer gegenüber der Längsachse des Flugzeugs einnehmen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die durch die zusätzlichen
Schubdüsen gelieferte Antriebsleistung erhöht werden. Hierzu erhitzt man die aus
ihnen austretende Luft. Man kann sie hierzu etwa, wie dies bei 31 in Fig. 14 angedeutet
ist, verlängern und in ihnen einen Brennstoff verbrennen.
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Das beschriebene Flugzeug kann vertikale Lande-und Aufstiegmanöver
durchführen, kann auf konstanter Höhe bleiben, Höhe gewinnen und verlieren und schweben
genau so wie das in Fig. 10 dargestellte und bereits beschriebene Flugzeug.
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In Fig. 14 ist insofern eine Veränderung vorgenommen, als ein Teil
der von dem zusätzlichen Verdichter 11 gelieferten Luft durch Leitungen 25 nach
dem Ansaugteil des Hauptverdichters 5 geleitet wird.
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Der Triebwerksatz des in den Fig. 11 bis 17 dargestellten Flugzeugs
ist auf alle möglichen Flugzeuge anwendbar, so z. B. auf Flugzeuge mit herkömmlichen
Tragflächen, auf Flugzeuge mit Stummeltragflächen, auf tragflächenlose Flugzeuge,
auf ferngelenkte Geschosse.
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Es können Organe vorgesehen sein, um die normalerweise von dem Übertrager
21 bewirkte Steuerung der Synchronmotore 18 und 27 auszuschalten, so daß der Pilot
die zusätzlichen Schubdüsen 15 und 26 oder auch die Schubdüsen eines Schubdüsenpaares
in verschiedener Weise verstellen kann, um die Richtung des Flugzeugs zu steuern.
Zum gleichen Zweck kann auch jede Schubdüse oder eine Schubdüse eines jeden Schubdüsenpaares
15 und 26 mit einem einstellbaren Ventil ausgerüstet werden, mit dessen Hilfe sich
der Massendurchsatz der Luft bzw. der Verbrennungsgase durch die Schubdüsen regeln
läßt. Auf diese Weise hat man die Möglichkeit, den Schub der einzelnen Schubdüsen
zu verändern. Derartige Ventile und Steuerorgane für die unabhängige Verstellung
der Schubrichtung einzelner Schubdüsen können auch dazu verwendet werden, um das
Flugzeug zu trimmen.
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Um das durch die rotierenden Teile der beiden rotierenden Systeme
eines Triebwerksatzes erzeugte Kreiselmoment gering zu halten, kann man die beiden
rotierenden Systeme im Gegensinn zueinander laufen lassen.
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Die Verringerung des Kreiselmoments ist besonders zweckmäßig, wenn
zwischen der Niederdruckturbine und dem von ihr angetriebenen zusätzlichen Verdichter
kein Untersetzungsgetriebe liegt, und hat besonderen Wert bei Flugzeugen mit nur
einem Triebwerksatz. An Stelle von Flugzeugen mit nur einem Triebwerksatz, wie sie
hier beschrieben wurden, können auch solche mit zwei und mehr Triebwerksätzen Verwendung
finden. In diesem Fall wird man die zusätzlichen Verdichter eines jeden Turbinensatzes
mit mindestens einem Paar von richtungsverstellbaren zusätzlichen Schubdüsen ausrüsten
und außerdem für die Abgase oder für einen Teil derselben eines jeden Triebwerksatzes
mindestens eine weitere richtungsverstellbare Schubdüse vorsehen. Die Steuerungseinrichtung
muß dann so konstruiert sein, daß man die Schubdüsen gleichzeitig in die verschiedenen
Stellungen bringen kann, also in diejenige Stellung, in der das Flugzeug einen Antriebsschub
und einen Bremsschub, einen vertikalen Aufwärtsschub oder gleichzeitig einen Aufwärtsschub
und einen Horizontalschub erleidet. Die Schubdüsen wird man außerdem so anzubringen
haben, daß sie, wenn sie alle vertikal nach unten gerichtet sind, das Flugzeug sich
in normaler Lage befindet und sämtliche Triebwerksätze arbeiten, dem Flugzeug einen
Schub erteilen, dessen Resultierende durch den Schwerpunkt des Flugzeugs verläuft.