DE1114061B - Abgasschalldaempfer fuer Strahltriebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Weiterbildung von Abgasschalldämpfern für Strahltriebwerke mit einem Hohlflügel oder mit mehreren Hohlflügeln, der (oder die) über die Außenwand des Abgaskanals vorspringt (vorspringen) und mit diesem in Verbindung steht (stehen), wobei jeder Hohlflügel eine Vielzahl an sich bekannter kleiner Austrittsöffnungen aufweist und in eine Ruhestellung und in eine Arbeitsstellung bewegt werden kann, in der die Abgase durch die kleinen Öffnungen entweichen, nach Patent 1 049 154.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, daß die Hohlflügel in das Strahltriebwerk eingezogen werden können.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, die Erzeugung hörbarer Geräusche noch besser verhindem und auf die Erzeugung hörbaren Geräusches sowohl während des Bodenbetriebes von Flugzeug-Strahltriebwerken als auch während des Fluges Einfluß nehmen zu können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lärmdämpfung zu schaffen, die den von dem Flugzeug-Strahltriebwerk während des Fluges wie auch am Boden erzeugten Schub nicht beeinträchtigt, die den Triebwerkdurchmesser nicht unzulässig vergrößert und auch tatsächlich bei allen Ausführungsformen nicht vergrößert, die keine Abdichtung oder Ventileinrichtungen erfordert, die keinen Strömungswiderstand verursacht und die so konstruiert ist, daß während des Normalbetriebes ohne Lärmbekämpfung ein kleinerer Abgasauslaßquerschnitt gebildet wird als bei Betrieb mit Lärmdämpfung.

Um diese Ziele zu erreichen, sind gemäß der Erfindung die Hohlflügel an einem inneren Körper des Endrohres des Strahltriebwerks derart angebracht, daß sie in der Ruhestellung eine kegelartige Fortsetzung des inneren Körper bilden und in der Arbeitsstellung vom inneren Körper aus radial vorstehen.

An Hand der Zeichnungen sind nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein typisches Strahltriebwerk mit dem erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer, dessen Ruhestellung in ausgezogenen Linien und dessen Arbeitsstellung in gestrichelten Linien dargestellt ist,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung, wobei in der oberen Hälfte der Fig. 2 einer der Hohlflügel in Ruhestellung und in der unteren Hälfte in Arbeitsstellung dargestellt ist,

Fig. 3 eine Teilrückansicht der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform,

Zusatz zum Patent 1 049 154

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1956

John Morland Tyler und Robert Edward Meyer,

Glastonbury, Conn. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei in der oberen Hälfte der Figur einer der Hohlflügel in Ruhestellung und in der unteren Hälfte in Arbeitsstellung dargestellt ist,

Fig. 6 eine Teilrückansicht der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung benachbarter Hohlflügel der Ausführung nach den Fig. 5 und 6,

Fig. 8 und 9 Querschnitte einer weiteren Ausführungsform, die aus einer Anzahl von innengruppierten Hohlflügeln sowie aus einer Anzahl von außengruppierten Hohlflügeln besteht, und zwar zwecks deutlicherer Darstellung in der Fig. 8 die außengruppierten und außen angebrachten Hohlflügel und in der Fig. 9 die innengruppierten und innen angebrachten Hohlflügel,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 8,

Fig. 11 eine Rückansicht der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform und

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des in den Fig. 8 und 11 dargestellten, außen angebrachten Hohlflügels.

Die Fig. 1 zeigt ein Flugzeug-Strahltriebwerk 10, das eine Anzahl von rippenartigen Hohlflügeln 22 hat, die in der vorderen Kante eine einzelne Öffnung

109 689/134

24 und in der hinteren Kante eine Vielzahl kleiner Austrittsöffnungen oder Düsen .26 aufweisen. Die Hohlflügel 22 bilden in ihrer Ruhestellung (ausgezogene Linien) eine kegelartige Fortsetzung eines axial bewegbaren inneren Körpers 28. Die Hohlflügel 22 sind außerdem in ihrer Arbeits-, also Lärm unterdrückenden Stellung, in gestrichelten Linien dargestellt.

Nehmen die Hohlflügel 22 ihre Arbeitsstellung ein, so hat sich der innere Körper 28 in der Flugrichtung nach vorn bewegt, wie es in der Fig. 2 unten dargestellt ist.

Das Abgas tritt dabei durch den Abgasauslaß aus, der zwischen dem Endrohr 20 und dem inneren Körper 28 liegt.

Nehmen die Hohlflügel 22 ihre eingezogene Ruhestellung ein, wobei sie zusammengefaltet auf der Stromabwärtsseite des inneren Körpers 28 liegen und eine kegelartige Fortsetzung von ihm bilden, dann strömt das Abgas durch den von dem Endrohr 20 und von dem inneren, konzentrisch in dem Endrohr 20 liegenden Körper 28 gebildeten Auslaßquerschnitt 38. Das Ausströmen des Abgases durch den Auslaßquerschnitt 38 wird dann zugelassen, wenn eine Lärmunterdrückung nicht erforderlich ist. Das Ausströmen des Abgases durch die große Düse oder den Auslaß 38 erzeugt ein niederfrequentes Geräusch. Ist Lärmunterdrückung erwünscht, werden die Hohlflügel 22 quer zu dem von dem Endrohr 20 und dem Innenkörper 28 gebildeten Auslaßquerschnitt in ihre ausgestreckte oder Arbeitsstellung radial nach außen geschwenkt, wobei sie vom Endrohr 20 aus radial vorstehen. Die großen Öffnungen 24 in den vorderen Kanten der Hohlflügel 22 öffnen sich in den Auslaß 38 und bewirken, daß das Abgas durch die Hohlflügel 22 hindurchströmt und durch die vielen kleinen Öffnungen oder Düsen 26 in den hinteren Kanten der Hohlflügel 22 austritt, und dieser Vorgang bewirkt, daß der von dem Abgasstrahl erzeugte Lärm vorwiegend in ein nicht hörbares höherfrequentes Schallspektrum fällt.

Wenn die Hohlflügel 22 nach der Fig. 2 (obere Hälfte) ihre eingezogene Ruhestellung einnehmen, hat sich der axial bewegbare Innenkörper 28 auf den Rollen 40, die auf Stiften 41 gelagert sind und an dem Tragglied 43 anliegen, nach hinten bewegt. Die zurückgezogenen Hohlflügel 22 bilden dann zusammengefaltet auf der Stromabwärtsseite eine kegelartige Fortsetzung des Innenkörpers 28.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Öffnung 24 in der vorderen Kante eines jeden Hohlflügels 22 nicht abgesperrt wird, wenn die Hohlflügel 22 zurückgezogen sind. Dies wird nicht als notwendig erachtet, weil zwischen der Einlaßöffnung 24 und den Auslaßöffnungen 26 der Hohlflügel 22 kein bedeutender Druckabfall auftritt.

Das Endrohr 20 weist nach innen gerichtete Wannen oder Einbauchungen 42 auf, die gegen den Innenkörper 28 stoßen oder ihm sehr nahe kommen, und zwar an mehreren Stellen an der inneren Peripherie des Endrohres 20; am besten ist dies aus der Fig. 3 zu ersehen. Die nach innen gerichteten Wannen 42 sperren den Abgasdurchlaß zwischen benachbarten Hohlflügeln 22 ab, wenn diese in der Arbeitsstellung sind, wie dies aus den unteren Hälften der Fig. 2 und 3 zu ersehen ist. Würde dieser Bezirk nicht abgesperrt, könnte die günstige Wirkung des Hindurchleitens des Abgases durch die Düsen 26 nicht erreicht werden, da die zwischen benachbarten Hohlflügeln 22 frei bleibenden tortenstückähnlichen Segmente des Auslaßquerschnitts bei der ausgefahrenen Lage der Hohlflügel 22 große, freie Querschnitte sind, durch die das Abgas hindurchströmen und ein niederfrequentes Geräusch erzeugen würde.

Um Luftwiderstand zu vermeiden, ist es notwendig, die Wannen 42 in der Strömungsrichtung glatt und windschnittig auszubilden, so daß sie an ihren vorderen Enden in das Endrohr 20 allmählich und glatt übergehen. Die nach innen gerichteten Wannen 42 können mit dem Endrohr 20 eine Einheit bilden, etwa indem sie aus demselben Blechstück wie das Endrohr 20 geformt werden, sie können aber auch als besondere Teile hergestellt und an dem Endrohr 20 befestigt werden.

Die Fig. 3 zeigt, daß beim normalen Flug, d. h. ohne Lärmdämpfung, das Triebwerkabgas durch die Öffnungen 38 strömt, die zwischen dem inneren Körper 28 und dem Endrohr 20 liegen und die von den benachbarten, nach innen gerichteten Wannen 42 begrenzt sind. Bei dieser Bauweise wird auf Grund der nach innen gerichteten Wannen 42 ein symmetrischer, jedoch unterteilter Abgasauslaßquerschnitt geschaffen. Dies steht im Gegensatz zu der üblichen Bauart des Abgasauslasses aus einem einzigen, nicht unterteilten Auslaßquerschnitt, der zwischen zwei konzentrischen Gliedern mit kreisförmigem Querschnitt liegt. Die unteren Hälften der Fig. 2 und 3 zeigen die Lärm unterdrückenden Hordflügel 22 in ihrer ausgefahrenen oder Arbeitsstellung. Nehmen die Hohlflügel 22 diese Lage ein, strömt das Abgas zwischen dem Endrohr 20 und dem Innenkörper 28 hindurch, der jetzt eine vordere oder stromaufwärts liegende Stellung gegenüber derjenigen einnimmt, bei der die Hohlflügel 22 eingezogen waren. Das Abgas strömt danach in die Öffnungen 24 in den vorderen Kanten der Hohlflügel 22 ein und wird mit Hilfe von Umlenkflügeln 44 im wesentlichen radial nach außen umgelenkt, wonach es durch die vielen nach hinten gerichteten Düsen 26 an den hinteren Kanten der Hohlflügel 22 ins Freie gelassen wird. Wie am besten aus der unteren Hälfte der Fig. 3 zu ersehen ist, muß, da die nach innen gerichteten Wannen 42 den Auslaßquerschnitt zwischen den Hohlflügeln 22 absperren, alles Abgas durch die Hohlflügel 22 und danach durch die Löcher oder Düsen 26 mit kleinem Durchlaßbereich strömen. Das Ergebnis des Ausströmens des Abgases aus vielen kleinen Düsen anstatt aus einer einzigen Düse besteht darin, daß der von dem Abgas erzeugte Schall vorwiegend in einem nicht hörbaren höherfrequenten Spektrum anstatt in einem vorwiegend niederfrequenten Spektrum liegt.

Wesentlich ist, daß der von dem Triebwerk 10 bei normalem Flug erzeugte Schub von der Lärmdämpfeinrichtung nicht beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund sind Anzahl und Größe der Hohlflügel 22 und der Düsen 26 so gewählt, daß das Ausströmverhalten für die Auslaßquerschnitte 38 das gleiche ist wie für die Düsen oder Löcher 26.

Ein ortsfestes Glied 48, das von zylindrischer Gestalt sein kann, bildet zusammen mit einem ortsfesten Glied 50 von gleichfalls zylindrischer Form, das konzentrisch in dem Glied 48 angeordnet ist, Durchlässe für unter Druck stehende Betätigungsmittel. In dem Glied 50 ist eine Dichtung 51 zum Abdichten gegen das Betätigungsmittel vorgesehen. Das ortsfeste Glied 50 enthält an seinem hinteren Ende

5 6

das kolbenartige Wandglied 52 eines Zylinders. Sollen flügeln 22' an der hinteren Kante, während die einzige die Hohlflügel 22 ihre Lärm dämpfende, radial aus- große Öffnung 24' sich wiederum an der vorderen gefahrene Arbeitsstellung einnehmen, die in den un- oder Führungskante befindet. In der Fig. 5 sind mehreren Hälften der Fig. 2 und 3 dargestellt ist, wird rere schwenkbare Klappen 80 dargestellt, die am das komprimierte Betätigungsmittel — beispielsweise 5 inneren Körper 28' um Drehachsen 102 schwenkbar komprimierte Luft — aus dem Verdichterabschnitt angeordnet sind und die in anliegender oder abdes Triebwerks 10 durch den Durchlaß zwischen den dichtender Beziehung zueinander stehen und an den ortsfesten Gliedern 48 und 50 hindurchgeleitet und in Vorderkanten der Hohlflügel 22' so anliegen, daß sie die Kammer 54 eingeführt. Der Druck der korn- die Öffnungen 24' in den Vorderkanten der Hohlprimierten Luft wirkt auf die Seite 56 des beweg- io flügel 22' abschließen. Daher kann kein Abgas in die baren Zylinders 58 ein, der sich in seine innerste, in Hohlflügel 22' einströmen, wenn diese ihre zuriickder Fig. 2 linke Stellung bewegt, wie dies in der un- gezogene, nicht Lärm unterdrückende Ruhestellung teren Hälfte der Fig. 2 dargestellt ist. Da die Zylinder- einnehmen. Würde nämlich zugelassen, daß aus dem einheit 58 an dem inneren Körper 28 starr befestigt Hochdruckbereich, in dem die Öffnungen 24' liegen, ist, bewirkt die Linksbewegung des Zylinders 58 auch 15 Abgas in die Hohlflügel 22' einströmt, dann würde eine Linksbewegung des inneren Körpers 28, und der Wirkungsgrad des Strahltriebwerks herabgesetzt zwar derart, daß dieser in seine äußerste linke oder werden.

vordere Stellung bewegt wird, die in der unteren In der oberen Hälfte der Fig. 5 sind die Hohlflügel Hälfte der Fig. 2 dargestellt ist, wobei die Hohlflügel 22' in ihrer zusammengelegten Ruhestellung auf der 22 um ortsfeste Drehachsen 60 und um bewegliche 20 Stromabwärtsseite des inneren Körpers 28' dar-Drehachsen 62 und 64 herumschwenken. Die beweg- gestellt, in der sie eine sich zuerst erweiternde und liehen Drehachsen 64 verbinden jeden Hohlflügel 22 danach zusammenlaufende doppelkegelartige Fortderart mit dem inneren Körper 28, daß dessen Vor- setzung des inneren Körpers 28' bilden. Die Hohlwärts- oder Stromaufwärtsbewegung bewirkt, daß die flügel 22' sind im Längsschnitt ungefähr dreieckig, Hohlflügel 22 radial nach außen schwenken und die 25 wobei die die Öffnungen 26' aufweisende Wand 81 in den unteren Hälften der Fig. 2 und 3 dargestellte die Basis des Dreiecks und die geschlossene Wand 83 Lage einnehmen. Es sei darauf hingewiesen, daß, sowie die Kanten der Öffnung 24' die anderen beiden wenn die Hohlflügel 22 ihre ausgefahrene und der Dreieckseiten 83 und 85 sowie den Scheitel 87 innere Körper 28 seine vordere oder stromaufwärts bilden.

liegende Stellung einnehmen, der Abgaskanal zwi- 30 Um zu erreichen, daß sich die Hohlflügel 22' gesehen dem inneren Körper 28 und dem Endrohr 20 meinsam aus ihrer zurückgezogenen oder Endkonuseine größere radiale Abmessung Ro hat als die stellung, die in den oberen Hälften der Fig. 5 und 6 radiale Abmessung Rr des Abgaskanals bei zurück- dargestellt ist, in ihre Arbeits- oder Lärm untergezogenen Hohlflügeln 22, wenn diese zusammen- drückende Stellung (untere Hälften der Fig. 5 und 6) gelegt sind und mit dem inneren Körper 28 zusam- 35 bewegen, müssen die Hohlflügel 22' radial nach außen men den Triebwerk-Endkonus bilden. gedreht und zugleich nach hinten, also stromabwärts

Um zu erreichen, daß sich die Hohlflügel 22 gleich- bewegt werden. Die unteren Hälften der Fig. 5 und 6

mäßig zurückziehen, muß die Druckluft durch das zeigen die Hohlflügel 22' in ihrer Arbeitsstellung,

ortsfeste Glied 50 hindurch in den Raum 66 eingelas- wobei das Abgas zwischen dem Endrohr 20' und dem

sen werden, und zwar mit dem Ergebnis, daß der 4° inneren Körper 28' durch die Öffnungen 24' in den

Zylinder 58 und der innere Körper 28 sich in der Vorderkanten der Hohlflügel 22' und danach durch

Fig. 2 nach rechts bewegen und die in der oberen die Hohlflügel 22' strömt, um dann durch die vielen

Hälfte der Fig. 2 dargestellte Lage einnehmen. Die kleinen Löcher oder Düsen 26' ausgestoßen zu wer-

von dem Zylinder 58 veranlaßte Bewegung des inne- den, die den Strahl stromabwärts leiten, so daß ein

ren Körpers 28 und die an den Drehachsen 60, 62 45 Schub entsteht. Bei dieser Ausführungsform sind die

und 64 erfolgenden Schwenkungen bewirken, daß sich Hohlflügel 22' so ausgebildet, daß sie in der aus-

die Hohlflügel 22 radial nach innen und nach hinten gefahrenen Lage nahe beieinander liegen, wodurch

drehen und sich zu der kegelartigen Form zusam- das Problem der Abstandshaltung zwischen ihnen

menlegen, wie es in den oberen Hälften der Fig. 2 vermindert wird. Bei dieser Ausführung ist jeder

und 3 dargestellt ist. 50 Hohlflügel 22' mit einer seitlich angesetzten Klappe

Bei der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Aus- 82 versehen, die den freien Raum zwischen benachführungsform strömt das Abgas bei der nicht Lärm barten Hohlflügeln 22' dann abdichtet, wenn diese dämpfenden oder zurückgezogenen Stellung der Hohl- ihre ausgefahrenen Stellungen einnehmen, so daß der flügel 22' zwischen dem Endrohr 20' und dem inneren Ausstoß von Abgas durch die Bereiche zwischen beKörper 28' hindurch, der ortsfest angebracht ist und 55 nachbarten Hohlflügeln verhindert wird. Da die Dichkurz vor dem Auslaß des Endrohres 20' endet. Die tungsklappen 82 nur klein sind, ist der durch ihre Hohlflügel 22' legen sich doppelkegelartig auf der Verwendung herbeigeführte Luftwiderstand vernach-Stromabwärtsseite des inneren Körpers 28' zusammen lässigbar klein, weshalb die Klappen 82 tatsächlich und bilden den Triebwerk-Endkonus, wobei sie mit radial verlaufend ausgeführt werden können, dem Endrohr 20' zusammenwirken und einen ge- 60 Der Betätigungsmechanismus 93 zum gemeinsamen teilten Gasauslaßquerschnitt 38' zwischen den Hohl- Bewegen der Hohlflügel 22' ist in der Fig. 5 darflügeln 22' und der Mündung 79 des Endrohres 20' gestellt und besteht aus einem ortsfesten Hohlstab bilden. Wegen der besonderen Gestalt der Hohlflügel oder Zylinder 84, an dem Glieder oder Arme 86 22' wird ein verhältnismäßig kleiner düsenförmiger schwenkbar angelenkt sind, die andererseits bei 92 an und möglicherweise Überschall-Abgasauslaß zur 65 den hinteren Kanten an jedem Hohlflügel 22' schwenk-Verwendung während des Fluges ohne Lärm- bar angebracht sind. Das ortsfeste Glied 84 trägt dämpfung geschaffen. Die Vielzahl kleiner Löcher ferner einen feststehenden Kolben 88, der sich im oder Düsen 26' befindet sich auch bei den Hohl- wesentlichen radial erstreckt und an der Innenseite

7 8

eines mittels hydraulischer oder pneumatischer Mit- beitsstellung einnehmen, in der Fig. 5 mit Ro' betel axial bewegbaren Zylinders 90 anliegt und mit zeichnet ist. Der Unterschied in beiden radialen Abdiesem unter Druck zu setzende Druckräume 98 und messungen ist erwünscht, da diese Lärm unterdrük-104 bildet. Jeder Hohlflügel 22' ist an einer Verlange- kende Einrichtung in der Lage sein soll, zu arbeiten, rung des Zylinders 90 schwenkbar angelenkt — die 5 ohne den Triebwerkschub nachteilig zu beeinflussen. Drehachse ist mit 96 bezeichnet —, und die Ver- Der beim Hindurchleiten des Abgases durch den längerung 94 springt von dem bewegbaren Zylinder Auslaßquerschnitt 38' bei nicht Lärm unterdrücken-90 aus vor oder bildet einen Teil des Zylinders 90. dem Betrieb erzeugte Schub muß demnach so groß Wird ein Hochdruckbetätigungsmittel, wie etwa Luft, sein wie der Schub bei dem Hindurchleiten des Abaus dem Verdichterabschnitt 14 in den Druckraum 98 i° gases durch die vielen kleinen Düsen 26' bei Lärm hineingeleitet, bewegt sich der Zylinder 90 nach unterdrückendem Betrieb.

hinten, d. h. in der Fig. 5 nach rechts, und da er mit Die größere radiale Abmessung des Abgasauslasses

der Verlängerung 94 eine Einheit bildet, bewegt sich in die Hohlflügel 22' — Ro' — ist erforderlich, weil

diese gleichfalls. Die nach hinten, d. h. in der Fig. 5 der Abgasauslaßquerschnitt der Öffnungen 24' um-

nach rechts gerichtete Bewegung des Zylinders 90 be- 15 fangsmäßig nicht fortlaufend ist wie der Auslaßquer-

wirkt, daß sich die Flügel 22' aus ihrer zurückgezoge- schnitt 38'.

nen Lage (obere Hälften der Fig. 5 und 6) in ihre Weiterhin ist, wenn die Hohlflügel 22' ihre zurück-

Arbeits- oder ausgefahrene Stellung bewegen (untere gezogene Lage einnehmen, der Abgasauslaßquer-

Hälften der Fig. 5 und 6). Dies wird durch das zu- schnitt 38' so bemessen und entspricht derart den

gleich erfolgende Schwenken der Hügel 22' um die 2° Triebwerkerfordernissen, daß das Abgas veranlaßt

Drehachsen 96 an der Verlängerung 94 und um die wird, an dem Düsenmund (kleinster Querschnitt) sich

Drehachsen 92 an den Verbindungsgliedern 86 er- auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen,

reicht, die ihrerseits an den Drehachsen 100 um die Würde aber das Abgas auch in die Hohlflügel 22' mit

ortsfeste Einheit 84 herumschwenken. Wenn der be- Überschallgeschwindigkeit geführt, dann wären ein

wegbare Zylinder 90 seine in der Fig. 5 am weitesten 25 die Hohlflügel 22' gefährdender Druckanstieg und

rechts liegende, also seine hintere Endstellung erreicht außerdem Schubverluste die Folge. Um dies zu ver-

hat, befinden sich die Hohlflügel 22' in ihrer ausgefah- meiden, wurde daher der Abgasauslaßquerschnitt

renen Arbeitsstellung, und die Klappen 80 haben sich von Rr' auf Ro' vergrößert; die Gasgeschwindigkeit

dabei um ihre Drehachsen 102 geschwenkt, mittels wird damit herabgesetzt, das Abgas strömt ruhiger in

deren sie an dem inneren Körper 28' drehbar ange- 30 die Hohlflügel 22' ein und, da das Gas daran an-

lenkt sind, und die Klappen 80 liegen dann an der schließend durch die kleinen Löcher, Öffnungen oder

Verlängerung 94 oder an irgendeinem anderen An- Düsen 26', die bei der Lärmunterdrückung das Abgas

schlag an. Nehmen die Hohlflügel 22' ihre ausgefah- stromabwärts leiten, hindurchströmen muß, ver-

rene Arbeitslage ein, strömt das Abgas durch sie hin- größert sich dadurch die Abgasgeschwindigkeit wieder

durch und dann durch die kleinen Löcher oder 35 und damit auch der Schub.

Düsen 26' aus, wodurch eine Lärmunterdrückung, wie Die Fig. 7 zeigt noch deutlicher, wie das Abgas

oben beschrieben, erreicht wird. durch die Öffnungen 24' an den Vorderkanten der

Um zu bewirken, daß die Hohlflügel 22' sich ge- Hohlflügel 22', danach durch die Hohlflügel 22' hinmeinsam in ihre Ruhesteilung oder Endkonusstellung durchströmt und dann nach hinten durch die Vielzahl bewegen, wie es in den oberen Hälften der Fig. 5 40 kleiner Löcher oder Düsen 26' ausströmt, und 6 dargestellt ist, wird ein Druckmittel in den Die Fig. 8, 9 und 11 zeigen eine weitere Aus-Druckraum 104 des Zylinders 90 eingelassen, so daß führungsform der Erfindung, wobei sowohl innere als eine Bewegung des Zylinders 90 in seine stromauf- auch äußere Hohlflügel als Lärmunterdrücker verwärts, also in die in der Fig. 5 am weitesten links wendet werden. Die Fig. 9 zeigt ein Strahltriebwerk Hegende Stellung erfolgt, und zwar zusammen mit der 45 mit konvergierendem Endrohr 20", einem inneren Verlängerung 94. Gleichzeitig wird eine Einwärts- Körper 28" und einer Zelle 110. Die Hohlfiügel 22" und Vorwärtsbewegung der Hohlflügel 22' auf Grund werden auf dieselbe Weise wie die Hohlflügel 22' der Vorwärtsbewegung der Drehachsen 96 und der der Fig. 2 betätigt und betrieben. Die Hohlflügel 22" radial nach innen gerichteten Bewegung der Dreh- können durch den Abgasauslaßquerschnitt 38" hinachsen 92 bewirkt, da die Verbindungsstangen 86 um 5° durch radial nach außen geschwenkt werden, so daß die Drehachsen 100 an dem ortsfesten Glied 84 sie vom Endrohr 20" und der Zelle 110 aus radial herumschwenken. Infolge dieser Bewegung der Hohl- vorstehen. Die Hohlflügel 22" haben wiederum eine flügel 22' schwenken die Klappen 80 längs der Kanten Vielzahl von kleinen Löchern, Öffnungen oder Düsen 85 der Hohlflügel 22' radial nach außen, bis sie die 26" in ihren hinteren Kanten und eine einzige OfE-Lage einnehmen, in der sie die Öffnungen 24' in den 55 nung 24" in ihrer Vorderkante. Vorderkanten der Hohlflügel 22' abdecken und an- Es sei daran erinnert, daß bei der in der Fig. 2 einander anliegen, um eine Abdichtungsfunktion aus- dargestellten Konstruktion die Notwendigkeit bestand, zuüben. nach innen gerichtete Wannen 42 zum Absperren der

Zum Vergleich und zum Nachweis, daß von dem zwischen den Hohlflügeln 22 befindlichen Bezirke des

nicht unterteilten Auslaßquerschnitt 38' radiusmäßig 60 Abgasauslaßquerschnitts anzuordnen, wenn diese ihre

ein kleinerer Abgasauslaßquerschnitt gebildet wird, ausgefahrene oder Arbeitsstellung einnehmen. Dies

sei darauf hingewiesen, daß die radiale Abmessung war deshalb notwendig, damit das Abgas gezwungen

des nicht unterteilten Auslaßquerschnitts 38', der ent- wurde, durch die Hohlflügel und die Vielzahl kleiner

steht, wenn die Hohlflügel 22' ihre zurückgezogene Löcher oder Düsen 26 zu strömen.

Ruhestellung einnehmen, in der Fig. 5 mit Rr' be- 65 Die in den Fig. 8, 9 und 11 (s. Fig. 8) dargestellte

zeichnet ist und daß die radiale Abmessung des Aus- Anordnung verwendet an Stelle solcher Absperrungen

laßquerschnitts, durch die das Abgas strömt, um in zusätzlich eine Vielzahl von äußeren Hohlflügeln 112,

die Hohlflügel 22' zu gelangen, wenn diese ihre Ar- die um den Auslaßquerschnitt 79' des Endrohres

ίο

20" herum an Drehachsen 114 schwenkbar gelagert sind und die durch jede geeignete Betätigungseinrichtung, beispielsweise durch schwenkbare, hydraulisch oder pneumatisch zu betätigende Zylinder- und Kolbeneinheiten 116, bewegt werden können, die außerhalb des Endrohres 20" und der Zelle 110 liegen und die Betätigungsstangen 118 tragen, die an den Hohlflügeln 112 mittels Drehachsen 120 schwenkbar befestigt sind. Wird der einen oder der anderen Seite des in dem Zylinder 116 befindlichen Kolbens 117 komprimierte Luft oder ein anderes Druckmittel zugeführt, dann schwenkt die Stange 118 den zugehörigen Hohlflügel 112 entweder nach vorn oder nach hinten. Die Fig. 8 (obere Hälfte) und die Fig. 11 zeigen die Hohlflügel 112 in ihrer ausgefahrenen, Lärm unterdrückenden Lage. Die Fig. 8 (untere Hälfte) zeigt dagegen die Hohlflügel 112 in ihrer zurückgezogenen, vorderen Lage, die ihre Ruhestellung ist, in der sie in der Längsrichtung an dem Endrohr 20" oder an der Zelle 110 anliegen.

Die Hohlflügel 112 liegen abwechselnd zwischen den Hohlflügeln 22" und tragen seitlich vorstehende tortenstückähnliche Segmente 122, die an den benachbarten Seiten 124 und 126 der Hohlflügel 22" anliegen, und die Hohlflügel 112 haben in ihrer Vorderkante eine Öffnung 128, die so angeordnet ist, daß bei ausgefahrener Stellung (Fig. 8, obere Hälfte, und Fig. 11) das Abgas aus dem von dem Endkonus 20" und dem inneren Körper 28" gebildeten Auslaßquerschnitt, durch die Öffnungen 128 in den Vorderkanten der Hohlflügel 112 und von hier aus durch die Hohlflügel 112 hindurchströmt, um durch die Vielzahl kleiner Löcher oder Düsen 130 in den Hinterkanten der Hohlflügel 112 nach hinten ausgestoßen zu werden. Es sei noch darauf hingewiesen, daß nach der Fig. 8 die Zelle 110 über die Auslaßmündung 79' des Endrohres 20" hinausragt und mit dem inneren Körper20" eine konvergierende und danach divergierende Abgasdüse bildet, wenn die Hohlflügel 22' und 112 ihre Ruhestellung einnehmen. Die Fläche 119 der Zelle 110 strebt dabei von dem Auslaßquerschnitt 38" (Fig. 9) und 79' (Fig. 8) aus radial nach außen.

Bei der in den Fig. 8, 9 und 11 dargestellten Ausführungsform ist in der Arbeitsstellung der Hohlflügel 22" und 112 der gesamte Bereich des Auslaßquer-Schnitts nicht nur für die normale Abgasströmung gesperrt, so daß alles Abgas gezwungen wird, durch die Vielzahl kleiner Öffnungen oder Düsen 26" und 130 zu strömen, sondern es wird auch der gesamte Auslaßquerschnitt bei der Lärmunterdrückung wirksam ausgenutzt. Weiterhin wird, wenn die Hohlflügel 22" und 112 ihre Ruhestellung einnehmen, ein nicht unterteilter und möglicherweise Überschall-Abgasauslaß 38" mit einer konvergierenden oder konvergierenden und danach divergierenden Düse für den Reise- oder Normalflug geschaffen.

In der Zelle 110, die das Endrohr 20" umschließt, ruhen nach der Fig. 8 (untere Hälfte) die äußerlich zurückziehbaren Hohlflügel 112 in ihrer zurückgezogenen Ruhestellung, und die seitlich vorstehenden tortenstückähnlichen Segmente 122 der Hohlflügel 112 passen genau in ihnen entsprechende Ausschnitte 132 der Zelle 110 hinein, so daß in der Ruhestellung der Hohlflügel 112 ein glatter Abgasauslaß für das Triebwerk geschaffen wird.

Zum Einschließen der Hohlflügel 122 in deren zurückgezogener Ruhestellung dienen schwenkbare Türen 134. Sie sind in der Fig. 10 dargestellt und bestehen aus je zwei schwenkbaren Einheiten 136 und 138 mit Basisgliedern 140 und 142, die an gebogenen Gliedern 144 und 146 befestigt sind und mit diesen eine Einheit bilden und die um Drehachsen 148 und 150 schwenken können. Werden die Hohlflügel 112 im Betrieb so geschwenkt, daß sie ihre zurückgezogene Ruhestellung einnehmen, dann drücken die Vorderkanten der Hohlflügel 112 die Basisglieder 140 und 142 nach innen und zwingen diese, um die Drehachse 148 und 150 herumzuschwenken, wodurch die Türeinheiten 134 sich um die zurückgezogenen Hohlflügel 112 schließen, wie es in der Fig. 10 dargestellt ist. Die Basisglieder 140 und 142 sind aber nur an den vorderen Enden der Türeinheiten 134 vorhanden. Sollen die Hohlflügel 112 in ihre Arbeitsstellung geschwenkt werden, dann wird eine Längsbewegung der Glieder 118 in eine Schwenkbewegung der Hohlflügel 112 umgewandelt; dabei wird der Druck der Hohlflügel 112 gegen die Basiseinheiten 140 und 142 aufgehoben, aber von ihnen ein Druck auf die Einheiten 144 und 146 ausgeübt, der bewirkt, daß sich diese öffnen und zulassen, daß die Hohlflügel 112 in ihre Arbeitsstellung schwenken.

An dieser Stelle sei erneut darauf hingewiesen, daß das Triebwerkabgas gezwungen wird, durch eine Vielzahl kleiner Öffnungen zu strömen, wobei vorwiegend ein höherfrequentes Geräusch erzeugt wird. Weiterhin sei noch bemerkt, daß die Gesamtströmungseigenschaften für den Auslaßquerschnitt 38" die gleichen sind wie für die Öffnungen 26" und 130. Infolge der Bewegung des Innenkörpers 28" wird während des Normalfluges, wenn das Abgas Überschallgeschwindigkeit haben kann, ein Auslaß mit konvergierender und divergierender Form mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt gebildet (Fig. 9, untere Hälfte), während bei der Lärmunterdrückung ein größerer Querschnitt für eine geringere Geschwindigkeit vorhanden ist, um die aerodynamischen Verluste bei der Umleitung des Abgases in die Hohlflügel 22" und 112 zu verringern. Es ist noch zu beachten, daß die Konstruktion und Betätigung der Hohlflügel 22" der Ausführungsform nach der Fig. 9 der Konstruktion und Betätigung der Hohlflügel 22 der Ausführungsform nach der Fig. 2 gleichen kann, und es sei endlich noch darauf hingewiesen, daß bei allen Ausführungsformen an dem Einlaß der Hohlflügel die in der Fig. 2 gezeigten Umlenkflügel 44 zum Unterstützen der Abgasumlenkung verwendet werden können.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Abgasschalldämpfer für Strahltriebwerke mit einem Hohlflügel oder mit mehreren Hohlflügeln, der (oder die) über die Außenwand des Abgaskanals vorspringt (vorspringen) und mit diesem in Verbindung steht (stehen), wobei jeder Hohlflügel eine Vielzahl an sich bekannter kleiner Austrittsöffnungen aufweist und in eine Ruhestellung und in eine Arbeitsstellung bewegt werden kann, in der die Abgase durch die kleinen Öffnungen entweichen, nach Patent 1049 154, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlflügel (22) an einem inneren Körper (28) des Endrohres (20) des Strahltriebwerks derart angebracht sind, daß die Hohlflügel (22) in der Ruhestellung eine kegelartige Fortsetzung des inneren Körpers (28) bilden und in der Arbeitsstellung vom inneren Körper (28) aus radial vorstehen.

109 689/134

2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper (28) axial bewegbar ist.

3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (52 bis 56), die den inneren Körper (28) axial bewegt und damit die Bewegung der Hohlflügel (22) bestimmt.

4. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Anzahl von nach innen gerichteten Wannen (42) am Endrohr (20), die die ins Freie führenden Öffnungen der Abgaskanäle zwischen benachbarten Hohlflügeln (22) absperren und vom Endrohr (20) aus zum inneren Körper (28) hin derart verlaufen, daß jede Wanne (42) an ihrem stromaufwärts liegenden Ende glatt in das Endrohr (20) übergeht und progressiv nach innen bis in die Nähe des inneren Körpers (28) an dessen stromabwärts liegendem Ende vorspringt.

5. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper (28'

in Fig. 5) kurz vor dem Endrohrauslaß endet und daß die Hohlflügel (22') in der zusammengelegten Ruhestellung eine sich erweiternde und danach zusammenlaufende doppelkegelartige Fortsetzung des inneren Körpers (28") bilden, wobei zwischen dem Endrohr (20') und den Hohlflügeln (22') ein verhältnismäßig kleiner Abgaskanal (Rr') gebildet wird, während die Bewegung der Hohlflügel (22') in die ausgestreckte Arbeitsstellung eine Vergrößerung des Abgaskanals (Ro') bewirkt.

6. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper (28') ortsfest angeordnet ist.

7. Abgasschalldämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsquerschnitt der Hohlflügel (22) ungefähr die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist.

8. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hohlflügeln (22" in Fig. 11) eine zweite Anzahl von mit diesen Hohlflügeln (22") abwechselnden Hohlflügeln (112) angeordnet ist, von denen jeder eine verhältnismäßig große Öffnung (128 in Fig. 8) an der einen Seite und eine Anzahl von verhältnismäßig kleinen Öffnungen (130) an der anderen Seite aufweist, und daß eine Einrichtung (116, 118) vorhanden ist, die die zweite Anzahl von Hohlflügeln (112) entweder in eine zurückgezogene Ruhestellung, in der sie außen am Endrohr (20") in dessen Längsrichtung anliegen, oder in eine ausgestreckte Arbeitsstellung bewegen kann, in der die genannten großen Öffnungen (128) dem Abgaskanal zugewandt sind und die Abgasströmung in die Hohlflügel (112) aufnehmen, wobei die verhältnismäßig kleinen Öffnungen (130) der Hohlflügel (112) in die Stromabrichtung weisen.

9. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeden Hohlflügel (112) dann eine Verkleidungseinrichtung (134) umschließt, wenn die Hohlflügel (112) in der zurückgezogenen Ruhestellung sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 675 624;
Zeitschrift »SAE-Journal«, Heft 1 (Januar) aus dem Jahre 1956, S. 67 und 68.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 015 270.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 689/134 9.