DE1134594B - Schubwender fuer ein Zweikreisstrahltriebwerk - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

G31944XI/62b

ANMELDETAG: 30. MÄRZ 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 9. AUGUST 1962

Die Erfindung betrifft einen Schubwender für ein Zweikreisstrahltriebwerk oder ein Strahltriebwerk mit Lüfterschraube mit Einrichtungen zum Verhindern des Wiedereintritts schädlicher Abgase in ein Triebwerk.

Bei Strahltriebwerken werden Schubwender vorgesehen, um ein Vermindern der Geschwindigkeit des Flugzeuges beim Landen unter Vermeidung unzulässiger Beanspruchungen des Fahrgestells und der Bremsen zu ermöglichen. Schubwendevorrichtungen sind bekannt, die Wirksamkeit und Lebensdauer dieser Vorrichtungen ist unterschiedlich. In jedem Falle sollen sie dazu dienen, den Schub des Triebwerkes zu vermindern, indem sie die Rückstoßmasse aus der Schubrichtung ablenken, und zwar in den meisten Fällen nach vorn umlenken, so daß eine Schubkomponente herbeigeführt wird, die der Flugrichtung entgegengesetzt ist und die somit die Geschwindigkeit des Flugzeuges verzögert. Bei Flugzeugen mit mehreren Triebwerken tritt die Gefahr auf, daß schädliche Abgase in eines der Triebwerke eintreten. Es besteht sogar die Gefahr, daß die Abgase eines einzigen Triebwerkes oder eines bestimmten von mehreren Triebwerken von diesem selbst wieder angesaugt werden. Bei Flugzeugen mit mehreren an den Tragflächen angeordneten Triebwerken Hegen wegen der schräg nach hinten gerichteten Ausladung der Tragflächen des Flugzeuges die inneren Triebwerke um ein erhebliches Maß weiter vorn als die äußeren Triebwerke. Bei einer typischen Flugzeugtragfläche liegt das Austrittsende des inneren Triebwerkes in nächster Nähe der Eintrittsseite des weiter außen liegenden Triebwerkes. Dies hat zur Folge, daß bei Betätigung der Schubwender das Abgas des inneren Triebwerkes, das nach vorn umgelenkt wird, mit großer Wahrscheinlichkeit in das außenliegende Triebwerk gelangt, und dies gilt insbesondere bei den langsameren Rollgeschwindigkeiten. Dies führt dazu, daß der Luftverdichter versagt, und hat einen mangelhaften Betrieb des außenliegenden Strahltriebwerkes zur Folge. Diesem unerwünschten Zustand kann nun dadurch abgeholfen werden, daß die umgelenkte Rückstoßmasse derart gerichtet wird, daß die heißen Gase an der Eintrittsseite des außenliegenden Triebwerkes vorbeitreten, ohne sie zu erreichen. Ein Ablenken des Gasstromes nach unten ist unbefriedigend, da der Gasstrom von der Startbahnoberfläche reflektiert und dann doch von dem Triebwerk wieder aufgenommen wird. Dabei besteht außerdem die Gefahr, daß von dem Gasstrom mitgerissene Fremdkörper in das Triebwerk gelangen. Die Rückstoßmasse kann aber auch nicht nach oben abgelenkt Schubwender für ein Zweikreisstrahltriebwerk

Anmelder:

General Electric Company, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: DipL-Ing. E. Prinz

und Dr. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. April 1960 (Nr. 21 801)

Dudley Owen Nash, Cincinnati, Ohio (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

werden, wenn es sich um Flugzeuge mit unterhalb der Tragfläche angebrachten Triebwerken handelt, da die heißen Gase die Tragflächenkonstruktion gefährden sowie den aerodynamischen Stromverlauf stören würden.
Bei Zweikreisstrahltriebwerken oder solchen mit Lüfterschraube werden bei niedrigen Geschwindigkeiten weit höhere Luftmengen verwendet. Bei einer Type solcher Strahltriebwerke ist ein Austritt in der Mitte für die von dem üblichen Strahltriebwerk anfallenden heißen Gase vorgesehen und dieser Austritt ist im rückwärtigen Teil des Triebwerkes von einem Mantelgehäuse umgeben. Dieses Mantelgehäuse umgibt das Triebwerk in einem Abstand und enthält eine Lüfterschraube zur Erzeugung eines kalten Sekundärluftstromes zur Vergrößerung der Rückstoßmasse. Der Durchmesser derartiger Triebwerksanlagen ist erheblich größer, und diese Triebwerke sind sperriger, so daß auch die Schwierigkeiten größer

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sind, die sich aus der Ablenkung der Rückstoßmassen und der Gefahr des Wiedereintritts schädlicher Abgase in einzelne Triebwerke ergeben. Da diese Triebwerke größer sind, fällt auch der Schubwender größer aus, und der Strom der abgelenkten Rückstoßmasse breitet sieh über einen größeren Bereich aus, innerhalb dessen auch die Eintrittsseite benachbarter Triebwerke liegt.

Die Erfindung schafft nun einen Schubwender mit Einrichtungen zum Verhindern des Wiedereintritts schädlicher Abgase in ein Triebwerk zur Verwendung bei Zweikreisstrahltriebwerken, indem die Rüekstoßmasse derart gelenkt wird, daß sie benachbarte Triebwerke nicht beeinträchtigt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Rüekstoßmasse des Triebwerkes in Heißgasströme und Kaltgasströme geteilt wird, wobei diese Gasströme derart gelenkt werden, daß nur unschädliche Kaltgasströme zum Wiedereintritt in ein Triebwerk gelangen können.

Nach der Erfindung ist für jeden Umlenkkörper eine Steuerklappe vorgesehen, die in bezug auf jenen derart beweglich ist, daß sie ein Aufspalten des Rückstoßmassestromes in einen Heißgasstrom und einen Kaltgasstrom ermöglicht, indem sie zwischen sich und dem Umlenkkörper Schlitze öffnet, durch die die heißen Abgase strömen.

In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin ist

Fig. 1 eine Teilansicht eines Zweikreisstrahltriebwerks unter Darstellung der Ruhestellung des Schubwenders und der Einrichtungen zum Verhindern des Wiedereintritts schädlicher Abgase in ein Triebwerk, Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 zur Veranschaulichung der Wirkstellung des Schubwenders und der Einrichtungen zum Verhindern des Wiedereintritts schädlicher Abgase in ein Triebwerk sowie der getrennten Gasströme,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, bei der in dem Sperrkörper Schlitze vorgesehen sind, und

Fig. 4 eine Teilansicht einer Flugzeugtragfläche mit mehreren Triebwerken unter Veranschaulichung des Strömungsverlaufs der nach der Erfindung umgelenkten Gasströme.

Fig. 1 zeigt das hintere Ende eines Zweikreisstrahltriebwerkes mit Lüfterschraube. Für die Beschreibung wurde ein Triebwerk mit einer rückwärtigen Lüfterschraube gewählt, die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Triebwerken mit anders angeordneter Lüfterschraube oder anderen Zweikreistriebwerken mit koaxialer Gasstromführung anwendbar. Das Abgasrohr 10 hat einen inneren Düsenkegel 11 und stößt bei 12 in der üblichen Weise heiße Verbrennungsgase aus. Zur Erhöhung der Schubwirkung und zur Erzielung eines günstigeren spezifischen Treibstoffverbrauches ist das Triebwerk mit einer rückwärtigen Lüfterschraube ausgerüstet, wobei das übliche Strahltriebwerk mit einem Mantelgehäuse 13 versehen ist, das einen Sekundärkanal 14 begrenzt, durch den mittels der freien Lüfterschraube 15 Luft aus der Umgebung durchgeblasen wird. Die freie Lüfterschraube 15 weist einen Kranz von Schraubenflügeln 16 auf, die an den Außenkanten von Turbinenschaufeln 17 montiert sind und von diesen angetrieben sind. Die Turbinenschaufeln 17 sind ihrerseits durch die durch das Abgasrohr 10 hindurchtretenden Abgase angetrieben. Auf diese Weise wird durch den Nebenkanal 14 eine große Menge an Kaltluft durchgepumpt, die am hinteren Ende des Mantelgehäuses 13 austritt und den Heißgasstrom, der aus dem Abgasrohr 10 austritt, mantelartig umgibt.
Bei Flugzeugen mit Strahltriebwerken muß beim Landen die Schubenergie vernichtet werden, und es ist auch erwünscht, durch Umlenken des Abgasstromes in die entgegengesetzte Richtung eine Bremswirkung herbeizuführen. Es ist bisher allgemein üblich, schwenkbare Prellkörper vorzusehen, die in den Gasstrom einschaltbar sind und diesen nach der Seite und nach vorn umlenken. Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung von dieser allgemeinen Art in abgewandelter Form verwendet. Am hinteren Ende des Mantelgehäuses sind zwei symmetrisch angeordnete schwenkbare Umlenkoder Sperrkörper 18 vorgesehen, die glatt und stromlinienförmig dem Gehäuse 13 angepaßt sind und in der Ruhestellung (Fig. 1) an diesem anliegen.

Auf diese Weise verursachen diese Sperrkörper in ihrer Ruhestellung (Fig. 1) weder innerhalb noch außerhalb des Mantelgehäuses eine Behinderung des Mediumstromes. Diese Sperrkörper können mittels beliebiger geeigneter Einrichtungen am Gehäuse 13 getragen sein, und dies ist schematisch durch ein Gestängeglied 19 angedeutet. Das Gestängeglied 19 soll lediglich eine geeignete Einrichtung zum Tragen und Feststellen des Sperrkörpers 18 in den Stellungen nach Fig. 1 und 2 bzw. zum Bewegen des Sperrkörpers in die Wirkstellung bzw. in die Ruhestellung andeuten. Zum Teilen der Rüekstoßmasse ist jeder Sperrkörper 18 an seinem äußeren Ende mit einer Steuerklappe 20 ausgestattet, die sich in der Ruhestellung ebenfalls glatt und stromlinienförmig dem Sperrkörper 18 anpaßt und vorzugsweise von diesem getragen sein kann. Diese Klappe kann jedoch auch mittels eines (strichpunktiert dargestellten) Gestänges 30 an dem Mantelgehäuse gelagert sein.
Wenn Schubenergie vernichtet werden soll oder eine Umkehr der Schubrichtung herbeigeführt werden soll, werden mittels geeigneter Betätigungseinrichtungen, die am Gestänge 19 angeschlossen sind oder einen Teil desselben bilden, die Sperrkörper 18 in ihre Wirkstellung geführt, in der sie quer zur Strömungsrichtung hegen und diese Strömung behindern (Fig. 2). Vorzugsweise kann die Anordnung so konstruiert sein, daß die Sperrkörper 18, die die schwenkbaren Umlenkkörper bilden, vom Austrittsende des Mantelgehäuses 13 in einem bestimmten Abstand hinter diesem liegen.

Aus der schematischen Darstellung nach Fig. 2 ist zu erkennen, daß der heiße innere Kern des ausströmenden Mediums aus dem Abgasrohr 10 in zwei Ströme geteilt wird, die, je nach der Anordnung des Triebwerkes, entweder horizontal nach den Seiten des Triebwerkes (Fig. 4) oder vertikal oder unter beliebigem Winkel gegen die Horizontale geneigt umgelenkt werden. Da die Ströme gleich sind, genügt die Beschreibung des einen. Das heiße Medium strömt entlang der Innenfläche des Sperrkörpers 18 (Pfeil 22), und diese Fläche ist derart schräg gestellt, daß sie das Gas nach vorn umlenkt, so daß eine vorwärts gerichtete Strömungskomponente auftritt, die eine Schubumkehr bewirkt. Der Winkel der Schrägstellung und die Größe des negativen Schubes liegen natürlich im Belieben des Konstrukteurs. Die verhältnismäßig kalte Luft des Sekundärkreises wird gleichzeitig mit dem mittigen heißen Abgasstrom

nach vorn umgelenkt (Pfeil 23), Mit Ausnahme der Steuerklappe 20 ist die bisher beschriebene Konstruktion bekannt. Bei der bekannten Konstruktion werden nun die beiden Gasströme 22 und 23 während des Umlenkens durch die Sperrkörper miteinander gemischt und bilden einen Wirbelstrom 24, der für das Auftreten der Schwierigkeiten verantwortlich ist, die beim Eintritt dieser Gase in ein weiteres Triebwerk auftreten, denn es handelt sich dabei um verhältnismäßig heißes Gas, das als Ansauggas für ein benachbartes Triebwerk ungeeignet ist. Dieser normale Verlauf (Pfeil 24) des nach vorn umgelenkten Mischgasstromes in den Bereich der Eintrittsseite eines benachbarten Triebwerkes, das in unterbrochenen Linien bei 25 angedeutet ist, zeigt die Fig. 2.

Dieser untragbare Zustand wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß am äußeren Ende jedes der Sperrkörper 18 eine Steuerklappe 20 (Fig. 1) vorgesehen ist. Diese Steuerklappe 20 hat zwei wichtige Funktionen. Sie kann einerseits dazu dienen, die Rückstoßmasse in erhöhtem Maße nach vorn umzulenken und somit den Grad der Schubumkehr zu erhöhen und ist andererseits von Nutzen, indem sie den Wiedereintritt schädlicher Abgase in ein Triebwerk verhindert. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerklappe 20 so konstruiert ist, daß sie einen Schlitz 26 von vorherbestimmter Lage und Breite öffnet, durch den die im mittleren Bereich austretenden heißen Gase (Pfeil 22) abgespalten werden, während dieser Gasstrom entlang der Innenfläche des Sperrkörpers 18 strömt. In diesem Bereich sind die beiden Ströme 22 und 23 noch getrennt und verlaufen schichtweise, so daß es mit Hilfe der Steuerklappe 20 möglich ist, den Heißgasstrom »abzustreifen« und ihn von dem Bereich der Eintrittsseite des benachbarten Triebwerkes 25 fortzulenken (Pfeil 27).

Inzwischen setzt der verhältnismäßig kalte Gasstrom des Sekundärkreises (Pfeil 28) seinen Weg nach vorn fort und erzeugt ebenfalls eine negative Schubkomponente. Wenn nun Luft aus dem Sekundärkreis (Pfeil 28) in das benachbarte Triebwerk 25 gelangt, besteht keine Gefahr, daß dadurch der Betrieb des Luftverdichters beeinträchtigt wird, da es sich ja um kalte Luft handelt. Die Steuerklappe 20 spaltet den Strom der Rückstoßmasse in einen Heißgasstrom 27 und einen Kaltgasstrom 28 auf, die nicht nur aus der Schubrichtung 21 ausgelenkt sind, sondern außerdem divergieren. Die Konstruktion kann im einzelnen so gewählt werden, daß diese beiden Ströme in jeder beliebigen Richtung gerichtet werden, die mit der räumlichen Anordnung der benachbarten Triebwerke vereinbar ist. Die Öffnungsweite des Schlitzes 26 bestimmt die Menge der in der Richtung des Pfeiles 27 freigegebenen Heißgase.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gibt die Steuerklappe 2 lediglich einen Spalt zwischen ihrer Kante und dem Sperrkörper 18 frei. Eine Anordnung, die eine noch bessere Regelung ermöglicht, zeigt Fig. 3. Bei dieser Ausführungsform ist der äußere Abschnitt des Sperrkörpers 18 mit Schlitzen 29 versehen, die von beliebiger für die Gasstromteilung geeigneter Form, Größe und Anzahl sein können. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerklappe 20 derart ausgebildet und angeordnet, daß sie die Schlitze 29 in der Ruhestellung (Fig. 1) verdeckt und sie in der Arbeitsstellung (Fig. 3) zum Abspalten des Heißgasstromes freigibt.

Fig. 4 zeigt eine typische Flugzeugtragfläche mit zwei Triebwerken und veranschaulicht die Richtung der divergierenden Gasströme des einen Triebwerkes. Wie ersichtlich, kann der Heißgasstrom 27 gegen die Seite des Gehäuses des benachbarten Triebwerkes 25 gerichtet sein, so daß ein Eintreten des schädlichen Heißgases in das Triebwerk verhindert wird, und der Kaltgasstrom 28 aus dem Sekundärkreis kann zur Erzeugung einer negativen Schubkomponente nach vorn gelenkt werden, da der Eintritt dieses Gases in das benachbarte Triebwerk 25 zulässig ist. Es ist ferner zu bemerken, daß durch geeignete Wahl und Bemessung der Schlitze 26 bzw. 29 der Verlust an negativem Schub ausgeglichen werden kann. Durch das Abspalten eines Teiles des Gasstromes, der normalerweise in Richtung des Pfeiles 28 verlaufen würde, entsteht nämlich ein Verlust an negativem Schub. So tritt ein solcher Verlust beim Abspalten eines Teiles des Gasstromes bei 27 auf, wenn der abgespaltene Teilstrom in der in Fig. 4 gezeigten Richtung gelenkt wird. Dies kann jedoch dadurch ausgeglichen werden, daß die Steuerklappe 20 weiter nach vorn verschwenkt wird, so daß sich gegenüber dem Strömungsschema nach Fig. 2 eine stärkere Umlenkung des Teilgasstromes 28 nach vorn ergibt, was zu einer erhöhten Komponente des negativen Schubs führt. Auf diese Weise kann der durch das Abspalten eines Teilstromes verursachte Verlust ausgeglichen werden, indem durch Ausschwenken der Steuerklappe 20 um einen größeren Winkel nach vorn die Schlitze 26 bzw. 29 weiter geöffnet und die Teilströme 28 stärker umgelenkt werden.

Es ist ersichtlich, daß die Anordnung zusätzlicher Steuerklappen 20 die Beeinflussung der Richtung der Umlenkung der Rückstoßmasse sowie das Aufspalten derselben in gefährliche Heißgasströme und ungefährliche Kaltgasströme ermöglicht, die derart lenkbar sind, daß die Gefahr des Wiedereintritts schädlicher Triebwerksabgase in ein Triebwerk ausgeschaltet wird.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schubwender für ein Zweikreisstrahltriebwerk mit einer Schubdüse zum Ausstoßen der heißen Triebwerksgase und einem Außengehäuse, das einen Sekundärluftkanal begrenzt, durch den Luft gepumpt und nach hinten ausgestoßen wird, wobei zwei schwenkbare Umlenkkörper zum Wenden des Schubes des Triebwerkes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum Verhindern, daß heiße Abgase in den Einlauf desselben oder eines anderen Triebwerkes gelangen, für jeden Umlenkkörper (18) eine Steuerklappe (20) vorgesehen ist, die in bezug auf jenen bewegbar ist und bei Strahlumlenkung zwischen sich und dem Umlenkkörper zum Aufspalten der Rückstoßmasse Schlitze (26) öffnet, durch die die heißen Abgase strömen.

2. Schubwender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze im Umlenkkörper vorgesehen sind und daß die Steuerklappe

bei ihrer Bewegung in bezug auf den Umlenkkörper die Schlitze öffnet.

3. Schubwender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe an dem zugeordneten Umlenkkörper montiert ist

und in der Wirkstellung im Abstand hinter der Rückstoßdüse liegt.

4. Schubwender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen am äußeren Mantelgehäuse (13) montiert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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