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Luftfahrzeug, bei welchem die Luftzufuhr für das Triebwerk durch symmetrisch
zu beiden Seiten des Rumpfes angeordnete LufteinlaßöfEnungen erfolgt Die Erfindung
bezieht sich auf ein Luftfahrzeug, bei welchem die Luftzufuhr für das Triebwerk
durch symmetrisch zu beiden Seiten des Rumpfes angeordnete Lufteinlaßöffnungen erfolgt,
die zur Vorderseite des Luftfahrzeuges gerichtet sind.
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Bei bekannten Luftfahrzeugen dieser Art sind die Lufteinlaßöffnungen
des Triebwerkes rechtwinklig zur Längsachse des Luftfahrzeuges angeordnet.
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Der Wirkungsgrad solcher üblichen Lufteinläufe erreicht im allgemeinen
seinen größten Wert bei in der Nähe von 0° liegenden Anstellwinkeln (Winkel zwischen
der Längsachse des Flugzeugs und der Richtung des Fahrwindes) und nimmt schnell
ab, wenn der Anstellwinkel 10 bis 20° übersteigt.
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Diese Abnahme des Wirkungsgrades und somit des Schubes ist von einer
schlechten Geschwindigkeitsverteilung vor dem Verdichter begleitet, was gefährliche
Schwingungen der Verdichterschaufeln und sogar ein Aussetzen des Triebwerkes zur
Folge haben kann.
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Beim Flug mit großem Anstellwinkel ist aber eine unbedingte Betriebssicherheit
des Triebwerkes unerläßlich, z. B. bei Flugzeugen mit geringem Seitenverhältnis
(Deltaflügel), deren Anstellwinkel beim Landeanflug 20 bis 30° erreichen kann, oder
bei den lotrecht startenden und landenden Flugzeugen, welche während der Phasen
der Änderung der Fluglage häufig zu sehr starken Anstellwinkeln übergehen, selbst
wenn das Aufrichten in die lotrechte Stellung vor dem Abstieg zur Landung in einer
Landekerze erfolgt, was nicht sehr empfehlenswert ist. Der Abstieg in der Lotrechten
muß nämlich bei geringer Geschwindigkeit erfolgen. Er dauert daher lange und kostet
viel Brennstoff, was bei einem lotrecht startenden Luftfahrzeug 'ein sehr erheblicher
Nachteil ist. Es ist daher erwünscht, diese Landekerze zu verkürzen, d. h. den Beginn
des Abstieges in eine möglichst geringe Höhe zu legen. Dies ist jedoch nur möglich,
wenn der Anstellwinkel des Luftfahrzeuges während der übergangssphase allmählich
bis auf 90° und darüber ansteigt. Während dieser übergangsphase ist ein einwandfreies
Arbeiten des Triebwerkes für die Sicherheit des Luftfahrzeuges von entscheidender
Bedeutung, so daß ein guter Wirkungsgrad des Lufteinlaufs gewährleistet sein muß.
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Weiterhin sind bei lotrecht startenden und landenden Luftfahrzeugen
die Anforderungen hinsichtlich guter Arbeitseigenschaften des Lufteinlaufs.erheblich
größer als bei gewöhnlichen Luftfahrzeugen, weil der von -dem Lufteinlauf herrührende
Schubverlust im Stand einen unmittelbaren und beträchtlichen Einfluß auf die Nutzlast
und auf den Flugbereich des Luftfahrzeuges hat. Wenn z. B. ein Wert von 0,25 für
das Verhältnis zwischen der Nutzlast (einschließlich des Brennstoffs) und dem Gesamtstartgewicht
und ein fester Wert für das Verhältnis zwischen dem effektiven Schub und dem. Gewicht
angenommen wird,-vergrößert, eine Wirkungsgradzunahme des Luftein-Laufs im Stand
um 111./o die Nutzlast- um 4 bis 511/o. Die prozentuale Vergrößerung des Flugbereichs
des Luftfahrzeuges ist noch. größer, da ein wesentlicher Teil des Brennstoffes bei
den Start- und -Landemanövern verbraucht wird.
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Es ist daher der Zweck der Erfindung, ein Luftfahrzeug zu schaffen,
dessen Lufteinlauf für das Triebwerk bei allen Anstellwinkeln mit gutem Wirkungsgrad
arbeitet.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Lufteinlaßöffnungen
in bezug auf die Längsachse des Luftfahrzeuges geneigt sind und mit symmetrischen,
aus dem Bug des Rumpfes seitlich vorstehenden und zur Längsachse des Luftfahrzeuges
im wesentlichen parallel verlaufenden Luftablenkflächen zusammenwirken, deren jede
außerhalb der zugehörigen
Lufteinlaßöfnung und vor dieser derart
angeordnet ist, daß sie mit der Ebene dieser Öffnung einen stumpfen Winkel bildet.
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Vergleichsversuche zwischen einem üblichen Lufteinlauf mit im rechten
Winkel zu der Längsachse des Luftfahrzeuges verlaufender Lufteinlaßöffnung und einem
erfindungsgemäß ausgebildeten Lufteinlauf mit schräg nach unten (etwa 20 bis 25°)
geneigter Lufteinlaßöffnung haben gezeigt, daß im ersteren Fall die Druckverluste
bei Anstellwinkeln über 10° sehr schnell zunehmen und unzulässige Werte erreichen,
während die im letzteren Fall erzielten Ergebnisse bis zu Anstellwinkeln in der
Größenordnung von 30° durchaus befriedigend sind.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Luftablenkflächen bewirken insbesondere
bei größeren Anstellwinkeln eine Ablenkung der Luftstromfäden des Fahrwindes gegen
die Achse der Lufteinläufe, wodurch der scheinbare Anstellwinkel dieser Luftstromfäden
in bezug auf die Einläufe verringert wird.
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Die Luftablenkflächen erzeugen unvermeidlich einen Luftwiderstand
und eine aerodynamische Rückwirkung auf das Luftfahrzeug. Sie können daher je nach
der Ausführung des Luftfahrzeuges für die Stabilität günstig oder ungünstig sein.
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Daher sind für den normalen Flug oder für den Flug mit geringem Anstellwinkel
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Luftablenkflächen in an sich bekannter
Weise in den Rumpf einziehbar und um eine rechtwinklig zu den Ablenkflächen verlaufende
gemeinsame Achse am vorderen Ende des Rumpfes schwenkbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung haben die einziehbaren
Ablenkflächen die allgemeine Form eines Dreiecks mit gekrümmten Seiten, wobei die
Spitze jeder Ablenkfläche auf der Schwenkachse angeordnet ist und ihre hintere Kante
die Form eines zur Schwenkachse konzentrischen Kreisbogens hat.
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Die Schräglage der Lufteinlaßöffnung jedes Lufteinlaufs erzeugt an
der unteren Kante der Öffnung eine Übergeschwindigkeit. Bei der nachfolgenden Wiederverdichtung
löst sich die Strömung innerhalb des Einlaufs ab, und diese Ablösung macht sich
bis zu dem Eingangsquerschnitt des Verdichters bemerkbar.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung im unteren Teil jedes Lufteinlaufs hinter der Lufteinlaßöffnung ein
Schlitz vorgesehen, der die sich am vorderen Rand der Öffnung bildende Grenzschicht
ansaugt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Luftfahrzeuges, an
welchem die Erfindung verkörpert ist; Fig.2 ist eine Unteransicht des Luftfahrzeuges
gemäß Fig. 1; Fig. 3 ist in größerem Maßstab eine schematische Seitenansicht und
Fig. 4 eine Endansicht des einen Lufteinlaufs; Fig. 5 ist ein Schnitt längs der
Linie V-V der Fig. 3; Fig. 6 ist eine Draufsicht und Fig. 7 eine Seitenansicht von
einziehbaren Luftablenkflächen; Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der
einziehbaren Luftablenkflächen, In den Fig. 1 und 2 ist ein lotrecht startendes
und landendes Luftfahrzeug der »Coleopter«-Bauart mit einem Ringflügel 1 dargestellt,
der mit Leitwerken 2 versehen ist und von einem Strahltriebwerk angetrieben wird,
dessen Lufteinläufe 3 beiderseits eines mittleren Rumpfes 4 angeordnet sind.
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Die Einlaßöffnung 5 jedes Lufteinlaufs 3 ist in bezug auf die Längsachse
X - X des Luftfahrzeuges um einen Winkel a von etwa 22,5° schräg nach unten geneigt
(Fig. 3). Ein Schlitz 6 (s. auch Fig. 4 und 5) durchdringt den unteren Teil des
Einlaufs 3 in geringer Entfernung hinter seiner Vorderkante. Dieser gegen die Strömungsrichtung
schräg verlaufende Schlitz 6 gestattet ein Ansaugen von Umgebungsluft, wodurch verhindert
wird, daß sich die Strömung innerhalb des Einlaufs infolge der übergeschwindigkeit
an der unteren Lippe des Einlaufs, die sich aus der Schrägstellung des Einlaufs
ergibt, ablöst.
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Vor und etwas über den Lufteinlaßöffnungen 5 der Lufteinläufe 3 sind
zwei seitlich aus dem Bug 8 des Rumpfes 4 vorspringende Luftablenkungsflächen 7
angeordnet. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese
Flächen 7 eben und verlaufen parallel zur Längsachse des Luftfahrzeuges.
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Wie bereits ausgeführt, lenken die vor und über den Einlaßöffnungen
5 angeordneten Ablenkflächen 7 während der Kippbewegung des Luftfahrzeuges die Luft
gegen die Lufteinläufe 3, ohne jedoch den Zugang zu den Einläufen zu behindern.
Die so abgelenkte Luftströmung tritt in die Einläufe unter einem kleineren Winkel
als beim Fehlen solcher Ablenkflächen ein.
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Die Ablenkflächen 7 werden erst oberhalb eines Fluganstellwinkels
von etwa 20° richtig wirksam. Bei kleineren Anstellwinkeln und insbesondere im normalen
Flug erzeugen sie jedoch einen zusätzlichen, schädlichen Luftwiderstand und bilden
außerdem ein zusätzliches Tragwerk, welches eine Tragkraft erzeugt, die zu der des
Ringflügels 1 hinzukommt. Hierdurch wird das Auftriebszentrum des Luftfahrzeuges
nach vorn verlegt, was schädlich sein kann.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche
die beiden Flächen 7 in das Innere des Bugs 8 einzuziehen gestattet. wie dies an
sich für ein zum Trimmen dienendes Kopfleitwerk eines gewöhnlichen Luftfahrzeuges
bekannt ist.
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In Fig. 6 und 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher
die ebenen Luftablenkflächen 7 um eine gemeinsame Achse 9 schwenkbar sind, die am
Ende des Bugs 8 angeordnet ist, der Längsschlitze 10
für den Durchtritt
der Flächen 7 aufweist. Die Verschwenkung der Flächen 7 in ihrer Ebene um die Achse
9 wird durch eine doppeltwirkende Zylinder-Kolben-Vorrichtung 11 über ein entsprechendes
Gestänge 12 gesteuert. Rollen 13 und Laufbahnen 14 sorgen für die Führung der Flächen
7.
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Die Flächen 7 sind hinten durch einen zu der Schwenkachse 9 konzentrischen
Kreisbogen 7a und vorn durch eine gebogene Kante 7 b begrenzt, die sich in der eingezogenen
Stellung der Flächen 7 genau in das allgemeine Profil des Bugs 8 einfügt.
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In Fig. 6 ist die eine Fläche 7 in ihrer herausgeschwenkten Stellung
durch ausgezogene Linien und in ihrer eingezogenen Stellung durch gestrichelte Linien
dargestellt.
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Bei dieser in den Fig. 6 und 7 wiedergegebenen Ausführungsform legen
sich die beiden Flächen 7 jedes
Lufteinlaufs 3 in der eingezogenen
Stellung gegeneinander und bewegen sich beim Ausschwenken in ein und derselben Ebene.
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Wenn jedoch ein größerer Schwenkbereich oder Flächen größerer Spannweite
gewünscht werden, können die Flächen in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet
werden, damit sie sich in der eingezogenen Stellung übereinanderlegen. Die Flächen
können dann durch getrennte Betätigungsvorrichtungen 11a, 11b verschwenkt
werden (Fig. 8).