DE1134595B

DE1134595B - Senkrecht landendes und startendes Luftfahrzeug mit einem Gasturbinen-strahltriebwerk

Info

Publication number: DE1134595B
Application number: DEH37624A
Authority: DE
Inventors: Ralph Spenser Hooper
Original assignee: Hawker Aircraft Ltd
Current assignee: Hawker Aircraft Ltd
Priority date: 1959-09-29
Filing date: 1959-10-09
Publication date: 1962-08-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf senkrecht startende und landende Luftfahrzeuge mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk, das innerhalb des Flugzeugrumpfes etwa im Luftfahrzeugschwerpunkt angeordnet ist.

Wenn auch die Erfindung bei Zivilluftfahrzeugen anwendbar ist, so betrifft sie doch insbesondere Hochgeschwindigkeitsluftwaffenflugzeuge, welche verhältnismäßig hohe Flügelbelastungen aufweisen.

Derartige Luftfahrzeuge müssen oft von verhältnismäßig kurzen Landebahnen oder kleinen Flugfeldern, die in größeren Höhen gelegen sind, oder, im Falle von trägergestarteten Luftfahrzeugen, vom verhältnismäßig kurzen Deck eines Flugzeugträgers gestartet werden. Infolgedessen besteht das Hauptproblem, mit welchem die Luftfahrzeugentwicklung zu tun hat, darin, ein Luftfahrzeug zu entwickeln, welches hohe Fluggeschwindigkeiten erzielt und doch in der Lage ist, auf sehr engem Raum zu starten und zu landen. Hilfsbremseinrichtungen, wie beispielsweise Bremsfallschirme, werden jetzt oft gebraucht, um die Länge der Landebahn herabzusetzen. Um jedoch die Startbahn zu verringern, ist es erforderlich, entweder Hilfsraketenmotoren oder bei Trägerflugzeugen ein Dampf- oder sonstiges Katapult zu verwenden. Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung eines Luftfahrzeugs, welches durch ein Gasturbinenstrahltriebwerk angetrieben wird, wobei der gesamte verfügbare Schub entweder nach rückwärts für den Vortrieb oder nach unten, um eine Auftriebsbewegung mit oder ohne Vortriebsbewegung zu erzeugen, gerichtet werden kann.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, das Gasturbinenstrahltriebwerk am oder im Luftfahrzeug so einzurichten, daß bei seiner Verwendung für die lotrechte Aufwärtsbewegung und für das Landen der nach unten gerichtete verfügbare Schub in bezug auf den Schwerpunkt des Flugzeugs kein Moment erzeugt, wobei die Schubmittelpunkte möglichst dicht beim Schwerpunkt zu liegen kommen, um dadurch die Länge des Drehmomentarmes auf einen Kleinstwert zu bringen.

Das Triebwerk, welches für den praktischen Gebrauch der Erfindung besonders geeignet ist, ist ein solches, bei dem eine Teilmenge der verdichteten Luft durch die Brennkammern hindurchgeschickt wird, während die Hauptmenge der Luft, die verdichtet wird, verfügbar ist, um einen Aufwärtsschub für die lotrechte Startaufwärtsbewegung räumlich vor dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs zu erzeugen.

Ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk, das innerhalb des Flugzeugrumpfes etwa im Luftfahrzeug-Senkrecht landendes und startendes
Luftfahrzeug mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk

Anmelder:

Hawker Aircraft Limited,

Kingston-Upon-Thames, Surrey

(Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Ralph Spenser Hooper, Hampton Hill, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

schwerpunkt angeordnet ist, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinenstrahltriebwerk ein erstes Düsenpaar aufweist, das räumlich vor dem Schwerpunkt sitzt, sowie ein zweites Düsenpaar, das hinter dem Schwerpunkt angeordnet ist, wobei die Düsen eines jeden Paares seitlich aus dem Flugzeugrumpf vorragen und das vordere Düsenpaar Luft ausstößt, welche von dem durch die Gasturbine angetriebenen Verdichter geliefert wird, während das hintere Düsenpaar Abgase von der Turbine ausstößt, wobei die Düsen so schwenkbar sind, daß die Gesamtmenge an Luft und Abgas, welche von den vier Düsen ausgestoßen wird, entweder nach rückwärts zwecks Erzeugung eines Vortriebes oder nach unten zwecks Erzeugung eines Auftriebes gerichtet ist.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf ein Luftfahrzeug, welches ein Gasturbinenstrahltriebwerk und Düsen aufweist, welche erfindungsgemäß ausgebildet und angeordnet sind,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 in Schnittdarstellung, und zwar nach rückwärts gesehen, eine Ansicht auf die beiden vorderen Düsen, während

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach Fig. 3 ist, welche jedoch die beiden hinteren Düsen zeigt.

209 629/29

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese bei einem von nur einem Triebwerk angetriebenen Luftfahrzeug der Schulterflügelbauart angewandt, wobei das Gasturbinenstrahlwerk allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und innerhalb des Flugzeugrumpfes 2 im Schwerpunkt des Flugzeugs oder in der Nähe desselben angeordnet ist; die ungefähre Lage des Schwerpunktes (C. G.) ist in Fig. 1 und 2 angedeutet. Der Flügel des Luftfahrzeugs ist mit 3 bezeichnet.

Das Kompressorgehäuse 4 des Triebwerks weist zwei Gabeldurchlässe 5 auf, welche nach zwei Düsen 6 führen, die aus dem Flugzeugrumpf auf entgegengesetzten Seiten an einer Stelle vor dem Schwerpunkt des Luftfahrzeugs herausragen.

Die Gase von der Turbine her strömen durch ein kurzes gegabeltes Düsenrohr 8 nach zwei weiteren Vortriebsdüsen 6 a, durch welche die Verbrennungsprodukte ausgestoßen werden.

Die Düsen 6 sind leicht außenbords der Düse 6 α angeordnet, wobei Leitbauteile 9 und 9 a vor den Düsen 6 und 6 a zwecks Verringerung des Widerstandes während des Vorwärtsflugs vorgesehen sind. Der Flugzeugrumpf unmittelbar hinter den Vorder- und Achterdüsen ist mit nach rückwärts gerichteten rohrförmigen Ausnehmungen 10 und 10 a für die Führung der Luft und der Abgase nach hinten während des Vorwärtsflugs ausgestattet.

Damit die ausgestoßene Luft und die Abgase um einen Winkel von etwa 90° gedreht werden können, sind die Düsen mit innen angeordneten, mit Abstand voneinander angeordneten Führungsleitschaufeln 11 ausgestattet.

Die Düsen 6 und 6 a stehen mit Durchlässen 5 und der gegabelten Ausstoßleitung 8 über ringförmige Rohrkupplungen 12 in Verbindung, welche eine Drehung der Düsen um ihre Achsen über einen Winkel von etwas mehr als 90° zulassen; doch kann auch dieser Winkel, falls erwünscht, auf etwa 180° vergrößert werden, um einen vorwärts gerichteten Schub zu Bremszwecken zu erzeugen. Die Drehung der vier Düsen erfolgt gleichzeitig durch geeignete Steuergeräte unter der Steuerwirkung des Flugzeugführers.

Die Zeichnung zeigt in voll ausgezogenen Linien die Stellung oder Lage der Düsen für den Vortrieb, während die Stellung, welche die Düsen für Lotrechtabflug oder Stillstand in der Luft einnehmen, durch gestrichelte Linien in Fig. 3 und 4 angedeutet ist.

Um das Luftfahrzeug während des senkrechten Flugs, wenn die Steuerflächen unwirksam sind, steuern zu können, sind nach unten gerichtete Steuerdüsen am Flugzeugnasen- und -schwanzende und an den Flügelenden vorgesehen, wobei Luft nach diesen Düsen vom Kompressor her durch die Abzweigrohre 13 übermittelt wird.

Damit genügend Luft vom Kompressor nach den Stabilisierungsdüsen geliefert werden kann, sind die Düsen 6 wie in Fig. 3 dargestellt angeordnet, wobei die Teilstücke der Düsen 6 durch Bauteile 14 des Flugzeugrumpfes abgedrosselt werden, wenn die Düsen 6 sich in der gestrichelten Stellung befinden. Die Verluste an nach unten gerichteter Schubkraft von den Düsen 6 her als Folge einer solchen Abdrosselung werden durch den Stabilisierungseffekt der vorderen Stabilisierungsdüsen ausgegleichen, welche an der Fugzeugnase oder in der Nähe derselben vorgesehen sind.

Die Stabilisierungssteuerdüsen werden bei Geschwindigkeiten in Tätigkeit gesetzt, wenn die Flugsteuerflächen unwirksam sind, und können auch während einer Steillandung zur Anwendung kommen, bei der der Flugzeugführer einen freien Überblick über die Landungsfläche hat.

Wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, sind die vier Düsen 6 und 6 am der Nähe der Flügelwurzel angeordnet, wodurch der sogenannte »Bodenansaugeffekt« eine Herabsetzung erfährt, der normalerweise bei Strähltrieblotrechtabflugluftfahrzeugen vorhanden ist.

Das Schulterflugzeug, welches vorzugsweise für die Erfindung zur Anwendung kommt, hat eine ziemlich ausgesprochene negative V-Stellung der Flügel, wodurch der Schubmittelpunkt der vier Düsen so eingerichtet werden kann, daß er durch den Widerstandsmittelpunkt hindurchführt, wenn sich die Düsen in ihrer Vortriebsstellung befinden. Bei dem in Vorschlag gebrachten Nebenschlußtriebwerk kann die gesamte Schubkraft sowohl für den Vortrieb als auch den Lotrechtabflug verwendet werden.

Die Düsen können, um einen steilen Winkel beim Abflug oder Landen zu erzielen, auch nach rückwärts unten gerichtet werden.

Jede geeignete Steuervorrichtung kann dazu benutzt werden, die Düsen zu drehen, beispielsweise eine pneumatische, hydraulische, elektrische oder mechanische Steuervorrichtung, die unter der Steuerwirkung des Flugzeugführers steht. Wenn die Düsen so ausgerichtet werden, daß ein nach unten gerichteter Schub entsteht, werden die Stabilisierungsdüsen selbsttätig in Betrieb gesetzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk, das innerhalb des Flugzeugrumpfes etwa im Luftfahrzeugschwerpunkt angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gasturbinenstrahltriebwerk ein erstes Düsenpaar aufweist, das räumlich vor dem Schwerpunkt sitzt, sowie ein zweites Düsenpaar, das hinter dem Schwerpunkt angeordnet ist, wobei die Düsen eines jeden Paares seitlich aus dem Flugzeugrumpf vorragen und das vordere Düsenpaar Luft ausstößt, welche von dem durch die Gasturbine angetriebenen Verdichter geliefert wird, während das hintere Düsenpaar Abgase von der Turbine ausstößt, wobei die Düsen so schwenkbar sind, daß die Gesamtmenge an Luft und Abgas, welche von den vier Düsen ausgestoßen wird, entweder nach rückwärts zwecks Erzeugung eines Vortriebes oder nach unten zwecks Erzeugung eines Auftriebes gerichtet ist.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine ein kurzes gegabeltes Ausstoßrohr aufweist, welches nach den Düsen des zweiten Düsenpaares hinter dem Schwerpunkt führt.

3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Düsen den gleichen Abstand vom Flugzeugschwerpunkt haben.

4. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düse eine Anzahl von Leitschaufeln aufweist, welche die Treibgase um etwa einen rechten Winkel umlenken.

5. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Düsenpaar seitlich weiter vorsteht als das hintere Düsenpaar.

6. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 5 mit ventilgesteuerten abwärts gerichteten Steuerdüsen an den Flügelenden und am Bug und Heck, die mit dem von der Gasturbine angetriebenen Verdichter über Rohre verbunden sind, gekennzeichnet durch Mittel zur Drosselung eines Teiles der Ausstoßfläche des vorderen Düsenpaares, wenn sich dieses in der Abwärtsrichtung befindet.

7. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Hochdecker ausgebildet ist, dessen Flügel eine negative V-Form haben, wobei die Treibdüsen so angeordnet sind, daß ihre Schubkraftresultierende während des Vorwärtsflugs etwa durch den Widerstandsmittelpunkt des Luftfahrzeugs geht.

8. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Treibdüsen durch Leitbauteile vor jeder Düse auf einen Mindestwert herabgesetzt ist.

9. Luftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugzeugrumpf unmittelbar hinter jeder Düse mit einer nach rückwärts gerichteten Ausnehmung für die Führung der Treibgase nach rückwärts während des Vorwärtsflugs versehen ist.

10. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdüsen um einen Winkel von etwa 90° schwenkbar sind.

11. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibdüsen um einen Winkel von etwa 180° schwenkbar sind, um wahlweise einen Vortrieb, einen Auftrieb oder ein Abbremsen zu ermöglichen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1120 619.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen