DE1154675B - Strahltriebwerksduese mit regelbarem Querschnitt - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S65747Ia/46g

ANMELDETAG: 7. NOVEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 19. SEPTEMBER 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahltriebwerksdüse mit regelbarem Querschnitt durch zwei in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Gruppen von bewegliche Wandteile bildenden Klappen, von denen diejenigen der stromaufwärts liegenden oder vorderen Gruppe einen konvergierenden Teil der Düse begrenzen und die der stromabwärts hegenden oder hinteren Gruppe einen an den ersten angrenzenden, divergierenden Teil bilden.

Es sind bereits verschiedenartige Lösungen für die Aufgabe vorgeschlagen worden, den letzten Abschnitt einer Strahltriebwerksdüse den jeweiligen Betriebserfordernissen, insbesondere dta Hinblick auf eine günstige Form, sowohl für Unterschallströmungen als auch für Überschallströmungen, anzupassen. Es wurden hierzu bereits zwei Gruppen von Klappen verwendet, die in ihrer Bewegungsmöglichkeit miteinander verbunden sind. Meistens sind die vorderen und hinteren Klappen in der Mitte aneinander angelenkt, oder die Klappen sind auf andere Art miteinander gekoppelt, bzw. die hinteren Klappen sind nicht an ihren hinteren Enden angelenkt. Auf Grund ihrer Klappenanordnungen besitzen die bekannten Lösungen alle im wesentlichen den Nachteil, daß durch die Verstellung der am Düsenende angeordneten Klappen kein einwandfreier Übergang zwischen der Düsenwand und der Außenhülle des Triebwerkes vorhanden ist, da in den meisten Fällen die Klappen so angeordnet sind, daß der äußerste von den Klappen begrenzte Düsenquerschnitt veränderlich ist. Diese Tatsache stellt nach neueren Erfahrungen einen Nachteil dar, dessen Beseitigung die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe ist.

In Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Klappen jeweils an den einander abgekehrten Enden der beiden Gruppen auf Achsen schwenkbar gelagert sind, wobei die Gruppen getrennt voneinander steuerbar und die Klappen der hinteren Gruppe außerdem seitlich so weit zurückziehbar sind, daß nur die vorderen Klappen wirksam bleiben und die Düse eine rein konvergierende Form hat.

In Weiterbildung der Erfindung hängen die Klappen der vorderen Gruppe in ihrer Stellung von der Steuervorrichtung für das Triebwerk selber ab, während die Stellung der Klappen der hinteren Gruppe über eine besondere Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Parameter regelbar ist, der von demjenigen für die Regelung der vorderen Klappen verschieden und insbesondere die Machzahl ist. Zur Erläuterung der Bedeutung dieser Maßnahme sei erwähnt, daß in einem üblichen Turbinenstrahltriebwerk eine Rege-Strahltriebwerksdüse
mit regelbarem Querschnitt

Anmelder:

Societe Nationale d'Etude

et de Construction de Moteurs d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 12. November 1958 (Nr. 778 867)

Rene Paul Logerot, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

lungsanlage vorhanden ist, welche zur Regelung des Triebwerkes mehrere Daten aufnimmt, z. B. die Drehzahl der Turbine, den statischen und den Gesamtdruck, die Stellung des von Hand zu bedienenden Steuerhebels. Diese Daten werden nach einem be^ stimmten Abhängigkeitsverhältnis miteinander verknüpft, so daß sich daraus eine Regelung ergibt, nach der allgemein einer bestimmten Stellung des Steuerhebels unter Berücksichtigung der übrigen Bedingungen eine Drehzahl des Turbinenrotors zugeordnet ist. Diese Regelungsanlage gibt infolgedessen auch einen bestimmten Regelungsparameter an eine Hilfskraftanlage, welche die vorderen Klappen verstellt. Bekannterweise hängt dieser Parameter unter anderem auch von der Machzahl mit ab; hierbei ist jedoch wesentlich, daß in diesem Parameter auch noch die Wirkungen anderer Faktoren sich ausdrücken. Bei bisher bekannten Anordnungen von Regelungsklappen bei solchen Triebwerksdüsen werden die Klappen, wenn sie nicht unmittelbar miteinander verbunden sind, in Abhängigkeit von dem gleichen Parameter gesteuert. Demgegenüber wird durch die obenstehende Weiterbildung der Erfindung eine zusätzliche Regelungsmöglichkeit geschaffen, durch die sich die geometrische Form der Düse besser und elastischer als bisher den Betriebserfordernissen anpassen läßt. Als Parameter für die Steuerung der Mnte-

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ren Klappen können an sich verschiedenartige Daten verwendet werden, z. B. die Geschwindigkeit des Flugzeuges, der Druck vor der Düse, der Außendruck usw. Als hierzu zu benutzender Parameter empfiehlt sich, jedoch die Machzahl besonders, weil es auf diese Weise am einfachsten möglich ist, das Austrittsende der Düse auf den jeweiligen Flugzustand einzustellen. In diesem Zusammenhang sei auch noch darauf hingewiesen, daß es bekannt ist, daß bei einer bekannten

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung bedspielshalber erläutert.

Fig. 1, 2 und 3 sind sehr schematische Längsschnitte einer erfindungsgemäßen Düse mit veränder-5 liehen geometrischen Verhältnissen in drei verschiedenen Stellungen;

Fig. 4 und 5 sind etwas vollständigere Darstellungen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, wird die den Düse der eingangs genannten Art als Regelparameter io Gegenstand der Erfindung bildende Düse durch eine die Machzahl verwendet wird. Bei dieser bekannten Gruppe von vorderen Klappen 1, welche mit ihrem Art handelt es sich jedoch um ein Staustrahltrieb- Vorderende bei 2 an die Austrittsleitung 3 der Treibwerk, bei dem praktisch das Triebwerk und der Flug- gase des Triebwerks angelenkt sind, sowie durch eine körper eine Einheit bilden, bei der es zur Anpassung Gruppe von mit ihrem Hinterende bei 5 angelenkten an bestimmte Bedingungen keine andere Möglichkeit 15 hinteren Klappen 4 gebildet. Diese Klappen haben gibt, als die geometrische Form der Eintritts- oder der freie Enden, nämlich die vorderen Klappen 1 ein Mn-Austrittsdüse abzuändern. In diesem Falle ist die teres freies Ende 6 und die hinteren Klappen 4 ein Machzahl der wesentliche aerodynamische Parameter, vorderes freies Ende 7.

so daß keine andere Regelungsmöglichkeit in Frage Die erste Gruppe von schwenkbaren Klappen 1 bil-

kommt. Im Falle eines Turbostrahltriebwerkes erlaubt 2° det den konvergierenden Teil der Düse, dessen Querdie Regelungsanlage, entweder innerhalb eines Dreh- schnitt mittels der bei einem Strahltriebwerk mit verzahlbereiches oder nach einem festen Betriebszustand änderlicher konvergierender Düse üblichen Regelzu regeln. Die erfindungsgemäße, unabhängige Rege- vorrichtung verändert werden kann. Die zweite lung für die zweite Klappengrappe liefert dabei die Gruppe von bei 5 angelenkten Klappen 4 bildet den Möglichkeit, noch einen weiteren Regelungsfaktor 25 divergierenden Teil (oder einen Abschnitt desselben), einzusetzen, der einen vom Zweck der Regelung der dessen Eingangsquerschnitt durch eine geeignete ersten Klappe abweichenden Zweck zuläßt. Steuerung verändert werden kann, welche von den

In weiterer Verbesserung der Erfindung sind die gleichen Parametern wie die Steuerung der Klappen 1 Klappen der hinteren Gruppe mit ihrem Hinterende abhängt, oder vorzugsweise von anderen Parametern, an einem festen Teil angelenkt. Eine solche Maß- 30 z. B. der Flug-Machzahl.

nähme ist bei Strahltriebwerksdüsen an sich bekannt. Zwischen dem freien Ende 6 der vorderen Klap-

Im vorliegenden Fall stellt sie nur eine reine Weiter- penl und dem freien Ende 7 der hinteren Klappen 4 bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches dar. ist ein gewisses Spiel vorgesehen, welches einen Das diesbezügliche Schutzbegehren soll nur in Ver- Schlitz oder Umfangskanal8 bestimmt, welcher die bindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches 35 Ansaugung von Luft durch Strahlpumpenwirkung gelten. gegen die Wand des divergierenden Teils 4 ermöglicht,

wie durch die Pfeile / dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Düse mit einer konvergierenden und divergierenden! Form ohne Spiel an dec engsten Stelle. 40 Das freie Ende 6 der Klappen 1 liegt an dem freien Ende 7 der Klappen 4 an, wodurch an der engsten Stelle eine angenäherte Abdichtung entsteht.

Fig. 2 zeigt eine andere Formgebung, bei welcher eine Ansaugung durch den Schlitz 8 erfolgt und ein 45 Luftpolster schafft, welches den Gasstrom in dem divergierenden Teil 4 zentriert und die Schubverluste verringert, welche von einem etwaigen relativen Unterdruck an der Wand desselben herrühren.

Fig. 3 zeigt die Düse mit offenem konvergierendem

pumpenwirkung Luft gegen die Wand des divergie- 50 Teill, wobei der divergierende Teil 4 zurückgezogen renden Teils gesaugt wird. In diesem Zusammenhang ist. Der Strahl bleibt bei seinem Austritt aus dem sei bemerkt, daß auf den Grundgedanken, eine strahl- divergierenden Teil durch das in Richtung der Pfeile / pumpenartige Anordnung zur Verbesserung der angesaugte Luftpolster zentriert. Schubleistung eines Strahltriebwerkes zu verwenden, Eine ähnliche Form ist weniger schematisch in

natürlich kein selbständiger Schutz beansprucht wird, 55 Fig. 4 dargestellt, in welcher man außerdem einen da diese Maßnahme an sich schon lange bekannt ist. Mechanismus zur Betätigung der Klappen sieht. Allerdings handelte es sich bei den bisherigen Ver- Die vorderen Klappen 1 sind durch Lenker 9 mit

öffentlichungen hierüber meistens um mehr oder einem Gleitring 10 verbunden, welcher parallel zu der weniger theoretische Diskussionen. Durch die vor- Achse der Düse auf Gleitbannen 12 durch einen nicht stehende, erfindungsgemäße Weiterbildung wird eine 60 dargestellten Druckzylinder verschoben werden kann, technisch sehr vorteilhafte Ausführungsart gegeben. dessen Stange bei 11 dargestellt ist. Die hinteren Klap-Die Lufteinführung hinter der engsten Stelle bewirkt pen 4 sind in gleicher Weise mit einem dem Ring 10 insbesondere die Verringerung der Wirksamkeit des entsprechenden Ring 13 durch Lenker 14, Zwischendivergierenden Teils und die Erzielung der gerade zur hebel 15 und Lenker 16 verbunden, wobei der Ring Verhinderung von Verlusten erforderlichen Entspan- 65 auf Längsführungen durch einen ebenfalls nicht darnung. Der auf die vorstehende, erfindungsgemäße gestellten, von dem vorhergehenden unabhängigen Maßnahme gerichtete Patentanspruch soll nur im Zu- Druckzylinder, mit welchem er durch die Stange 18 sammenhang mit einem Hauptanspruch gelten. verbunden ist, verschieblich ist.

In Weiterbildung der vorgenannten, erfindungsgemäßen Maßnahme ist der genannte, feste Teil ein den veränderbaren divergierenden Teil ebenfalls divergierend fortsetzender Endabschnitt.

Auf Grund dieser vorstehenden, erfindungsgemäßen Verbesserungen ist der Austrittsquerschnitt der konvergierenden und divergierenden Düse stets unveränderlich. Nur der Querschnitt an der engsten Stelle sowie die Konvergenz und Divergenz sind regelbar.

In weiterer Verbesserung der Erfindung ist ein regelbares Spiel an der engsten Stelle zwischen den Klappen der vorderen Gruppe und den Klappen der hinteren Gruppe vorgesehen, so daß durch Strahl-

Die Klappen des divergierenden Teils 4 sind bei 5 an das Vorderende eines festen divergierenden Abschlußteils 19 angelenkt, welcher einen konstanten Austrittsquerschnitt abgrenzt.

Fig. 5 zeigt die obige Düse in einer der Formgebung der Fig. 1 ähnlichen Formgebung, in welcher die konvergierenden Klappen 1 an den divergierenden Klappen 4 anliegen. In Fig. 5 ist gestrichelt bei 4' die Grenzstellung dargestellt, welche die Klappen einnehmen können, wenn der konvergierende Teil der Düse ίο offen ist, was in gewissen Fällen die Einführung von Luft in den Eingang des divergierenden Teils ermöglicht.

Obwohl zur Vereinfachung der Zeichnung nur die in derselben Längsebene liegenden Klappen dargestellt sind, ist es klar, daß in dem üblichen Fall einer durch einen Umdrehungskörper gebildeten Düse gemäß der üblichen Praxis segmentförmige einander überlappende Klappen benutzt werden.

Claims (5)

20 PATENTANSPRÜCHE:

1. Strahltriebwerksdüse mit regelbarem Querschnitt durch zwei in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Gruppen von bewegliche Wandteile bildenden Klappen, von denen diejenigen der stromaufwärts liegenden oder vorderen Gruppe einen konvergierenden Teil der Düse begrenzen und die der stromaufwärts liegenden oder hinteren Gruppe einen an den ersten angrenzenden divergierenden Teil bilden, dadurch gekennzeich-ηεί, daß die Klappen (1, 4) jeweils an den einander abgekehrten Enden der beiden Gruppen auf Achsen (2,5) schwenkbar gelagert sind, wobei die Gruppen getrennt voneinander steuerbar und die Klappen (4) der hinteren Gruppe außerdem seitlich so weit zurückziehbar sind, daß nur die vorderen Klappen (1) wirksam bleiben und die Düse eine rein konvergierende Form hat.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (1) der vorderen Gruppe in ihrer Stellung von der Steuervorrichtung für das Triebwerk selber abhängen, während die Stellung der Klappen (4) der hinteren Gruppe über eine besondere Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Parameter regelbar ist., der von demjenigen für die Regelung der vorderen Klappen verschieden und insbesondere die Machzahl ist.

3. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen der hinteren Gruppe (4) mit ihrem Hinterende (6) an einen festen Teil angelenkt sind.

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Teil ein den veränderbaren divergierenden Teil ebenfalls divergierend fortsetzender Endabschnitt ist.

5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbares Spiel (8) an der engsten Stelle zwischen den Klappen der vorderen Gruppe (1) und den Klappen der hinteren Gruppe (4) vorgesehen ist, so daß durch Strahlpumpenwirkung Luft gegen die Wand des divergierenden Teils gesaugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschriften Nr. 788 360, 788 359;

USA.-Patentschriften Nr. 2 780 056, 2 770 944, 597 253;

»Journal of the Royal Aeronautical Society«,
62. Band, Nr. 574 (Oktober 1958), S. 746 bis 751; Nr. 573 (September 1958), S. 658 bis 662;

»The Aeroplane«, 93. Band, Nr. 2402 (13.9.1957), S. 403.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1134 555.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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