DE1118612B - Drehfluegel mit Antrieb durch Druckgas - Google Patents

Drehfluegel mit Antrieb durch Druckgas

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DE1118612B
DE1118612B DEH33626A DEH0033626A DE1118612B DE 1118612 B DE1118612 B DE 1118612B DE H33626 A DEH33626 A DE H33626A DE H0033626 A DEH0033626 A DE H0033626A DE 1118612 B DE1118612 B DE 1118612B
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gas
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DEH33626A
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English (en)
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Dipl-Phys Goetz Heidelberg
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GOETZ HEIDELBERG DIPL PHYS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/12Rotor drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
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    • B64C27/04Helicopters
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    • B64C27/18Drive of rotors by means, e.g. propellers, mounted on rotor blades the means being jet-reaction apparatus

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Drehflügel mit Antrieb durch Druckgas Die Erfindung betrifft einen Drehflügel mit Antrieb durch Druckgas, das aus einem schlitzförmigen Spalt längs der Drehflügelhinterkante austritt, wobei die Richtung und bzw. oder Stärke des austretenden Strahles gesteuert wird.
  • Es sind bereits Drehflügel bekannt, bei denen die Richtung des austretenden Gasstrahles durch bewegliche Verstellorgane beeinflußt wird, die an einer Kante des schlitzförmigen Spaltes angeordnet sind. Die Steuerung der Verstellorgane ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, wenn der Gasstrom Verbrennungsgase enthält oder aus diesen besteht und demzufolge an der Austrittsöffnung der Drehflügelhinterkante hohe Temperaturen herrschen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehflügel der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Beeinflussung der Austrittsrichtung des Gasstrahles möglich ist, ohne daß an oder in der Nähe des Gasaustrittsschlitzes am Flügel bewegliche Mittel vorgesehen werden müssen.
  • Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß für die Richtung des austretenden Gasstrahles eine starre Strahlführungsfläche dem schlitzförmigen Spalt nachgeordnet ist.
  • Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Drehflügel folgt die Richtung des austretenden Gasstrahles je nach der Charakteristik des Strahles, und zwar insbesondere der Gasaustrittsgeschwindigkeit und des Gasvolumens unter dem »Coanda-Effekt« der Krümmung der starren Strahlführungsfläche bis zu einer Abreißlinie, an der der Gasstrom etwa tangential von der Führungsfläche abreißt.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die starren Strahlführungsflächen Öffnungen zum Zuführen oder Absaugen von Steuerluft aufweisen. Die Öffnungen können hierbei gemäß der Erfindung in einer Reihe oder in mehreren hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sein. Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Drehflügel kann die Lage der Abreißlinie des aus dem schlitzförmigen Spalt austretenden Gasstromes durch Ausblasen oder Absaugen von Steuerluft aus den erwähnten Öffnungen in Abhängigkeit von der Rotation des Drehflügels so verändert werden, daß der aus dem Schlitz austretende Gasstrom innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereiches des Flügels eine andere Austrittsrichtung besitzt als in einem anderen oder in dem restlichen Drehwinkelbereich. Eine Beeinflussung des austretenden Gasstromes durch Ausblasen von Steuerluft aus den Öffnungen in der starren Strahlführungsfläche läßt sich in einfacher, nur einen geringen Aufwand erfordernder Weise dadurch erzielen, daß als Steuerluft ein Teil des Druckgases verwendet wird.
  • Zur Erreichung besonderer Abhängigkeiten kann gemäß der Erfindung die Steuerluft auch der Außenluft entnommen werden und ihren Druck in an sich bekannter Weise durch Zentrifugalbeschleunigung innerhalb des Drehflügels erhalten. Erfolgt die Druckabnahme z. B. an der Profilvorderseite, dann kann eine Abhängigkeit des Strahlwinkels von der Blattanströmgeschwindigkeit erzielt werden. Wird die Steuerluft an zwei Stellen der Profilvorderseite, oberhalb und unterhalb der Profilsehne, abgenommen bzw. bei Verwendung einer Düsenkontur mit Zuleitung auch unterhalb der Düsenöffnung, so läßt sich eine Abhängigkeit des Strahlwinkels von der Blattanströmrichtung erreichen. Unabhängig davon, ob die Steuerluft dem Druckgas oder der Außenluft entnommen wird, sind gemäß der Erfindung für die Steuerung der Steuerluft an der Propellernabe den Querschnitt der Steuerluftleitungen verändernde Vorrichtungen vorgesehen.
  • Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft an Hubstrahlern mit Rotoren oder Propellern mit senkrechter Achse verwenden. Die Antriebsluft bzw. das Antriebsgas oder ein Teil desselben treten hierbei an den Blatthinterkanten in Längsschlitzen aus. Die Momente um die Achse senkrecht zu den Propeller-bzw. Rotorachsen und die Momente zur Einstellung einer anderen Propeller- bzw. Rotorebene werden durch zyklische, über dem Azimutwinkel unterschiedliche Einstellungen des Strahlaustrittswinkels oder der Austrittsmenge des Gases erzeugt. Außerdem erfolgt die Einstellung unterschiedlicher Schübe zwischen den Rotorblättern durch kollektive, über dem Azimutwinkel konstant bleibende Veränderung des Blattschubes.
  • In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Alle nicht unmittelbar zum Erfindungsgegenstand gehörenden Teile eines Drehflügels sind aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht näher gezeigt.
  • Fig. 1 zeigt in einem teilweisen Schnitt eine Seitenansicht eines Drehflügelflugzeuges mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehflügeln; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt in Richtung A -A der Fig. 1 eines Drehflügels; Fig.3, 4 und 5 zeigen in Teilquerschnitten verschiedene Ausführungsformen eines Drehflügels gemäß Fig. 1.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Drehflügelflugzeuges mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehflügeln besteht aus einem rohrförmigen Grundkörper 1, dessen Enden 1 a und 1 b rechtwinklig nach unten abgebogen sind. Die Ausdrücke »unten« und »oben« beziehen sich dabei auf die horizontale Normalfluglage des Drehflügelflugzeuges. An den Enden 1 a und 1. b des Grundkörpers sind die Flügel 11 drehbar gelagert, von denen in der Figur jedoch nur einer gezeigt ist. Die Flügel drehen sich in derselben Rotationsebene, jedoch in entgegengesetztem Drehsinn, so daß sich die auf den Grundkörper einwirkenden Kreiselmomente gegenseitig aufheben.
  • Die Flügel 11 sind hohl ausgebildet und besitzen, abgesehen von einer nicht näher gezeigten Öffnung in der Nabe des Flügels, die mit dem Hohlraum des Grundkörpers 1 kommuniziert, an ihrer Hinterkante Austrittsschlitze 10.
  • Am Grundkörper 1 ist ein nur schematisch dargestelltes Antriebsgebläse 12 angeordnet, welches Luft ansaugt, die durch den rohrförmigen Grundkörper 1 und die in der Nabe 11 befindliche Öffnung den Flügeln zugeführt wird und dort aus den Austrittsschlitzen 10 austritt.
  • Gemäß der Erfindung ist nunmehr vorgesehen, daß dem schlitzförmigen Spalt 10 für die Richtung des austretenden Gasstrahles eine starre Strahlführungsfläche nachgeordnet ist, die in den Fig. 2 bis 5 mit 2 bezeichnet ist. Unter bestimmten Bedingungen, d. h. bei einer bestimmten Austrittsgeschwindigkeit des vom Antriebsaggregat 12 erzeugten und aus dem Austrittsschlitz austretenden Gasstrahles, wird sich derselbe an die gekrümmte Leitfläche 2 anlegen, so daß er also nach Austritt aus dem Schlitz 10 eine Richtungsänderung im Sinne der Leitfläche 2 erfährt. Bei diesen Betriebsbedingungen tritt also der Gasstrahl aus den Austrittsschlitzen 10 der Flügel 11 schräg nach unten aus. Wenn die Charakteristik des austretenden Gasstrahles geändert wird, kann erreicht werden, daß der Gasstrahl der Krümmung der Strahlführungsfläche 2 nicht oder nur bis zu einer bestimmten Abreißlinie erfolgt.
  • Im ersten Fall, bei dem der Gasstrahl mit großer Energie austritt, reißt er an einer bestimmten Stelle der Strahlführungsfläche ab und tritt tangential aus den Austrittsschlitzen in Richtung des Pfeiles 4 aus. Im zweiten Fall, bei dem der Gasstrahl mit kleiner Energie austritt, folgt er der Krümmung der Führungsfläche 2 ein Stück weiter und verläßt die Führungsfläche in etwa tangentialer Abströmung in Richtung des Pfeiles 3. Die Richtung des aus den Austrittsschlitzen 10 austretenden Gasstrahls kann nun gemäß der Erfindung auch durch Öffnungen in der starren Strahlführungsfläche 2 beeinflußt werden, aus denen Steuerluft abgeblasen oder Luft abgesaugt wird.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Drehflügels sind in der Strahlführungsfläche 2 Öffnungen 5 vorgesehen, welche in einem Abstand voneinander in einer quer zur Richtung des austretenden Gasstromes verlaufenden Reihe angeordnet sind. Die Öffnungen 5 stehen mit einer Steuerleitung 6 in Verbindung, deren Öffnung in den Hohlraum des Flügels einmündet. Durch die Leitungen 6 wird ein Teil des Gasstrahles abgezweigt und den Öffnungen 5 als Steuerluft zugeführt. Wenn die Charakteristik des aus den Austrittsschlitz 10 austretenden Gasstromes so gewählt wird, daß dieser bis über die Reihe der Öffnungen 5 hinaus an der gekrümmten Strahlführungsfläche 2 anliegen würde, kann nun ein Abreißen des Gasstromes von der Führungsfläche 2 etwa in Höhe der Öffnungen 5 erzwungen werden, wenn über die Leitungen 6 ein Teil des Gasstromes als Steuerluft aus den Öffnungen 5 ausgeblasen wird.
  • Durch dieses Ausblasen des Gasstromes aus den Öffnungen 5 wird also die Abreißlinie des Gasstromes auf der gekrümmten Strahlführungsfläche gegen die Richtung des Gasstromes vorverlegt. Umgekehrt kann jedoch in einem Fall, in dem der austretende Gasstrom auf Grund der Charakteristik der Strahldaten normalerweise vor den Öffnungen 5 von der Führungsfläche 2 tangential abströmen würde, ein Anliegen des Gasstromes an der Führungsfläche 2 mindestens bis in Höhe der Austrittsöffnungen 5 erzwungen werden, wenn über die Leitungen 6 Luft bzw. Gas abgesaugt wird.
  • Zur besseren Beherrschung des vorstehend beschriebenen Effektes und zur feinfühligeren Steuerung der Richtung des austretenden Gasstrahles können gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auch eine größere Anzahl von Öffnungen in Reihen hintereinander angeordnet sein. In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem drei Reihen von Öffnungen 5 in der gekrümmten Strahlführungsfläche 2 vorgesehen sind. Jede der Öffnungen 5 steht mit einer Steuerleitung 7 in Verbindung, durch die Luft abgesaugt oder abgeblasen wird.
  • Je nachdem, durch welche der Öffnungen 5 Luft ausgeblasen oder abgesaugt wird, verläßt der austretende Gasstrom die starre Strahlführungsfläche früher oder später, d. h., daß durch die Anordnung von zwei oder mehreren Reihen von Öffnungen die Abreißlinie des Gasstromes beliebig verschoben werden kann.
  • In Fig. 5 ist ein Drehflügelabschnitt gezeigt, bei dem die Strahlrichtung ebenfalls durch Beimischung von Steuerluft beeinflußt wird, die aus Öffnungen 8 der Strahlführungsfläche 2 ausströmt und die Strahlrichtung im wesentlichen nach dem Impulssatz ändert, wobei die Steuerluft ihre Energie durch Zentrifugalbeschleunigung erhält. Zu diesem Zweck sind an der Propellernabe nicht näher gezeigte Vorrichtungen vorgesehen, die den Querschnitt der Steuerluftleitung 9 verändern und damit den Durchfluß der Steuerluft regulieren.
  • Unabhängig davon, ob eine Ausbildung des Drehflügels nach der in Fig. 4 oder 5 gezeigten Art erfolgt, kann die Steuerluft zur Beeinflussung der Strahlrichtung des austretenden Gasstrahls sowohl dem Druckgas selbst in der in Fig. 3 gezeigten Weise entnommen werden als auch unmittelbar der Außenluft.
  • Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß zur Durchführung des gemäß der Erfindung aufgezeigten Steuerprinzips wesentliche Abwandlungen des Drehflügels getroffen werden können, ohne daß das Hauptprinzip der Erfindung, nämlich die Richtung des aus einem Austrittsschlitz austretenden Gasstrahls durch Anordnung einer starren, dem schlitzförmigen Spalt des Drehflügels nachgeordneten Strahlführungsfläche unter der Wirkung des »Coanda-Effektes« zu verändern und die Richtungsänderung durch die angegebenen Mittel steuerbar zu beeinflussen, eine Einschränkung erfährt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehflügel mit Antrieb durch Druckgas, das aus einem schlitzförmigen Spalt längs der Drehflügelhinterkante austritt, wobei die Richtung und (oder) Stärke des austretenden Strahles gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Richtung des austretenden Gasstrahles eine starre Strahlführungsfläche (2) dem schlitzförmigen Spalt (10) nachgeordnet ist.
  2. 2. Drehflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Strahlführungsflächen Öffnungen (S, 8) zum Zuführen oder Absaugen von Steuerluft aufweisen.
  3. 3. Drehflügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in Reihen hintereinander angeordnet sind.
  4. 4. Drehflügel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerluft dem Druckgas entnommen wird.
  5. 5. Drehflügel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerluft der Außenluft entnommen wird und ihren Druck in an sich bekannter Weise durch Zentrifugalbeschleunigung erhält.
  6. 6. Drehflügel nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Steuerluft an der Propellernabe den Querschnitt der Steuerluftleitungen verändernde Vorrichtungen vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 605 049; französische Patentschrift Nr. 915 917.
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