DE1209001B - Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsoeffnung fuer einen etwa senkrechten Luftkanal - Google Patents

Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsoeffnung fuer einen etwa senkrechten Luftkanal

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DE1209001B
DE1209001B DEG43032A DEG0043032A DE1209001B DE 1209001 B DE1209001 B DE 1209001B DE G43032 A DEG43032 A DE G43032A DE G0043032 A DEG0043032 A DE G0043032A DE 1209001 B DE1209001 B DE 1209001B
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DE
Germany
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guide vanes
inlet opening
approximately
fan
wing
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Pending
Application number
DEG43032A
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English (en)
Inventor
Donald Edwin Clark
Marvin Ray Simonson
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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

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

Description

  • Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsöffnung für einen etwa senkrechten Luftkanal Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsöffnung für einen etwa senkrechten Luftkanal mit abgerundeten Eintrittskanten und mit einem Leitflügel, der sich als konzentrischer Ring längs der Eintrittskante mit Abstand von dieser erstreckt, wobei in der Mitte des Kanals ein Träger für ein Gebläse angeordnet ist, der von zumindest einer Strebe in Längsrichtung des Flugzeuges gehalten wird und durch eine Anzahl von querverlaufenden Leitflügeln mit dem Leitflügelring verbunden ist, nach Patentanmeldung G 36888 XI/62b.
  • Gemäß der Hauptpatentanmeldung werden querverlaufende Leitflügel am Gebläseeintritt vorgesehen, um gewisse aerodynamische und mechanische Probleme zu lösen, die bei derartigen Hubgebläseanordnungen auftreten.
  • Durch die Erfindung sollen die aerodynamischen Bedingungen an derartigen Kanaleinlässen weiter verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß sind an den Vorderkanten der querverlaufenden Leitflügel schwenkbare Leitflügel mit ihren Hinterkanten angelenkt. Durch die Anordnung dieser schwenkbaren Leitflügel ist es in vorteilhafter Weise möglich, in bestimmten Fluglagen die Kanaleintrittsöffnung vollständig abzuschlicrcn.Weiterhin ist es möglich, durch die Anordnung der schwenkbaren Leitflügel eine Konfiguration zu schaffen, die den Strömungsverhältnissen besser angepaßt ist.
  • Die Spannweite der schwenkbaren Leitflügel kann größer sein als die der festen querverlaufenden Leitflügel. Die äußeren Enden der schwenkbaren Leitflügel können sieh dabei nach aufwärts erstrecken.
  • Um eine gute Anpassung an die aerodynamischen Verhältnisse zu erzielen, kann die gemeinsame Krümmun-- der festen und schwenkbaren Leitflügel in Richtung nach vorn zunehmen.
  • In den Figuren der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. l eine Teildraufsicht auf eine Flugzeugfläche, die einen erfindungsgemäßen Hubgebläsekanaleinlaß aufweist, F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1, wobei die Tragfläche weggelassen ist und welche die beweglichen Flügel zeigt, F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Kanal in Flugrichtung, welcher beide Sätze von Flügeln zeigt, und F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch den Kanal quer zur Flugrichtung, welcher den konzentrischen Flügel lediglich mit einem beweglichen Querflügel zeigt und die besondere Form des beweglichen Flügels an dessen Enden erkennen läßt.
  • In F i g. 1 ist ein Teil eines Flugzeuges dargestellt, welches eine Tragfläche 10 aufweist. In der Tragfläche ist ein Hubgebläseeintritt vorgesehen, der mit 13 bezeichnet ist und der zu einem Kanal 14 führt, der sich durch die Fläche 10 erstreckt. Wie F i g. 3 zeigt, ist der Aufbau derart, daß ein Hubgebläse 15 zum Ansaugen von Luft durch den Kanal von der oberen Oberfläche zur unteren Oberfläche der Tragfläche in dem Kanal getragen wird. Dieses Hubgebläse 15 erzeugt eine Hubkraft zum senkrechten Anheben des Flugzeuges.
  • Um das Hubgebläse zu lagern, ist ein Haubenteil 16 in der Mitte des Kanals angeordnet, und dieser Haubenteil wird durch Streben 17 an der Tragfläche gehalten. Dieser Haubenteil weist Lager, die nicht dargestellt sind, auf, in denen das Hubgebläse 15 drehbar gelagert ist. Das Hubgebläse ist ein randbeaufschlagtes Gebläse, wie es teilweise in F i g. 3 dargestellt ist. Die Turbinenschaufeln 19 dieses Hubgebläses werden durch Austrittsgase beaufschlagt, um das Gebläse in bekannter Weise anzutreiben.
  • Bei einem Aufbau eines Senkrechtstarters, bei dem der Kanaleinlaß in einer Tragfläche angeordnet ist, weist normalerweise der Kanaleintritt eine scharfe Krümmung bzw. kleine Krümmungsradien auf, da durch die geringe Dicke der Tragfläche der zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist. Dies führt zu einem Abreißen der eintretenden Luft an der Eintrittskante. Zusätzlich wird dieses Abreißen noch durch Undichtigkeiten im Bereich der Turbinenschaufeln unterstützt, wobei von dort aus Antriebsgase in den Kanal eintreten können, was durch den Pfeil 20 in F i g. 3 angedeutet ist. Um dieses Problem des Abreißens der Luft an der Eintrittskante zu beheben, ist ein tragflächenartiger Ringflügel 21 vorgesehen, der konzentrisch zum Kanal verläuft und der im Kanaleintritt derart angeordnet ist, daß sich dieser Flügel 21 vollständig um die Eintrittsöffnung herum erstreckt, wie es die F i g. 1 und 3 zeigen. Dieser Flügel verläuft im wesentlichen parallel zur Krümmung der Eintrittskante (F i g. 3), und seine Vorderkante liegt in der Eintrittsebene des Kanals oder, wie in F i g. 3 gezeigt, etwas darunter, so daß die noch zu beschreibenden oberen Leitflügel den Einsaugkanal während des Vorwärtsfluges abschließen können.
  • In den übergangsflugzuständen vom Senkrechtflug zum Vorwärtsflug und umgekehrt treten zusätzliche Einlaßströmungsstörungen auf, die nicht erwünscht sind. Wenn sich das Gebläse 15 dreht und wenn das Flugzeug vorwärts fliegt, so nehmen die Gebläseschaufeln, die sich in Richtung des Fluges bewegen, eine größere Belastung auf als unter statischen Bedingungen. Die sich rückwärts bewegenden Schaufeln nehmen dagegen eine geringere Belastung auf. Dies ist ein an sich bekanntes Problem bei Hubschraubern und tritt wegen der Veränderung des Anströmwinkels und der Anströmgeschwindigkeit der Gebläseschaufeln auf, aus welchem Grund Hubschrauberblätter mit einer Steuerung des Anstellwinkels ausgestattet sind. Die konstante Belastung und Entlastung der Hubgebläseschaufeln im Betrieb führt zu einer pulsierenden Vibration des Rotors, und dies führt wiederum sowohl zu mechanischen Problemen als auch zu aerodynamischen Schwierigkeiten. Mit anderen Worten, die sich drehenden Gebläseschaufeln sind bei jeder Umdrehung einem Impuls unterworfen. Um die Größe dieses Impulses zu vermindern, ist es wünschenswert, Vorkehrungen zu treffen, um die vorwärts gerichtete Komponente der Fluggeschwindigkeit abzufangen. Dies wird dadurch erreicht, daß feste Leitflügel, die allgemein mit 25 bezeichnet sind, eingebaut werden. Wie F i g. 1 zeigt, bestehen diese Leitflügel 25 aus einer Anzahl von festen Flügeln, die im Abstand voneinander angeordnet sind und sich über den Einlaß quer zur Richtung des Horizontalfluges erstrecken und oberhalb des Gebläses angeordnet sind. Diese Leitflügel sind, wie dargestellt, vorzugsweise parallel angeordnet, erstrecken sich über die gesamte Eintrittsöffnung und sind mit ihren Enden am Ringflügel 21 und am Haubenbauteil 16 befestigt. Die Befestigung am Haubenbauteil erfolgt an den Stellen, an denen dieser Haubenbauteil ihre Erstrekkung schneidet. Die Leitflügel sind dazu bestimmt, den größten Teil der Komponenten der Querlast an den Seiten der Gebläseteile aufzunehmen, wobei gerade an diesen Stellen die Belastung am meisten kritisch ist. Weiterhin vermindern diese Leitflügel die durch Vorlauf und Rücklauf erzeugten Schaufellastveränderungen. Diese Leitflügel entlasten die schwerer belasteten vorlaufenden Gebläseschaufeln und belasten die rücklaufenden, um die Impulse zu vermindern, die Vibrationen herabzusetzen und um den Anstellwinkel zu korrigieren, so daß ein Abwürgen des Gebläses vermieden wird. Es sei bemerkt, daß sich diese Leitflügel nicht in den Teil 23 des Kanals zwischen dem Ringflügel 21 und der Eintrittskante hinein erstrecken, um Störungen auszuschalten. Weiterhin ist die Grenzschicht am Flügel 21 dünner als an der Eintrittskante des Kanals, und dadurch wird ein geringerer Verlust bei der Umlenkung der Luft in den Kanal bewirkt. Um weiterhin Störungen zu vermindern, sind die Leitflügel, die normalerweise den Haubenbauteil 16 durchsetzen würden, am inneren Ende mit einem radialen Teil 26 versehen.
  • Mit den bisher beschriebenen fest angeordneten Leitflügeln ist erfindungsgemäß ein zweiter Satz von beweglichen Leitflügeln 27 kombiniert, der in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist und mit den festen Leitflügeln 25 in einer noch zu beschreibenden Weise zusammenwirkt. Diese beweglichen Leitflügel sind oberhalb der festen Leitflügel 25 angeordnet. Dabei ist jeweils ein beweglicher Leitflügel über jedem festen Leitflügel angeordnet. Diese beweglichen Leitflügel bestehen aus trag- oder leitflächenartigen Bauelementen, deren Vorderkanten in den Luftstrom hinein gerichtet sind. Jeder Leitflügel 27 ist bei 28 am unteren festen Leitflügel angelenkt. Auf diese Weise wird ein gelenkiger Leitflügelaufbau geschaffen, der obere, bewegliche Leitflügel 27 und untere, feste Leitflügel 25 aufweist. Die einzelnen gelenkigen Leitflügel leiten den Luftstrom in eine axiale Richtung zum Gebläse, und die Leitflügel 27 sind dazu bestimmt, einen Abschluß zu bilden, wenn das Hubgebläse nicht im Betrieb ist, was beispielsweise beim Horizontalflug der Fall ist. Beide Leitflügelsätze fluchten ganz allgemein in einer senkrechten Richtung, wie es F i g. 3 zeigt, um die Luft in das Gebläse axial einzuleiten. Die Gelenkstellen 28 sind deshalb an den Hinterkanten der oberen Leitflügel 27 und an den Vorderkanten der unteren Leitflügel 25 angeordnet.
  • Wie F i g. 4 zeigt, erstreckt sich der einzelne querverlaufende bewegliche Leitflügel 29 über die Enden der festen Leitflügel hinaus, die an ihren Enden am konzentrischen Flügel 21 befestigt sind. Dieser radiale Vorsprung 30 dient dazu, die beweglichen Flügelenden über die konkave Seite des konzentrischen Ringes 21 hinwegzuheben, so daß eine von den Enden der beweglichen Flügel ausgehende Störung auf die konkave Seite des konzentrischen Flügels 21 übertragen werden kann, welche die Druckseite des Flügels ist und bevorzugt die Seite, welche die Störungen von den Spitzen der Flügel 29 besser aufnimmt als die Unterdruckseite, welche die konvexe Seite des Flügels 21 ist.
  • Um die Störungen zu vermindern und um dafür Sorge zu tragen, daß die oberen Leitflügel 27 vollständig die öffnung des Kanals abschließen können, sind die Enden der Flügel 27, wie bei 31 in den F i g. 2 und 4 gezeigt, in radialer Richtung abgewinkelt. Diese Abwinklung der Flügel 27 an ihren Enden hat noch den Zweck, alle Spitzenstörungen der Druckseite des konzentrischen Ringes 21 zuzuleiten und von der Eintrittskante fern zu halten, wodurch sich geringere Verluste ergeben. Diejenigen beweglichen Flügelenden, die am Haubenbauteil 16 anliegen, sind in ähnlicher oder gleicher Weise winkelförmig ausgebildet, wie es bei 32 in F i g. 2 gezeigt ist.
  • Um während des Vorwärtsfluges den Kanaleintritt vollständig abzuschließen, ist ein Gestänge vorgesehen, welches in F i g. 3 mit 33 bezeichnet ist. Mittels dieses Gestänges können die beweglichen Teile der Leitflügel bewegt werden. Weiterhin sind die einzelnen beweglichen Leitflügel 27 an den festen Leitflügeln 25 derart angeordnet, daß die Krümmung der angelenkten Leitflügel in Richtung nach vorn fortlaufend zunimmt, wie F i g. 3 zeigt. Der Aufbau der angelenkten Leitflügel ist derart, daß die höhere Belastung an den Hinterkanten oder an den festen Flügeln 25 auftritt, so daß die beweglichen Flügel 27 eine minimale Krümmung haben. Der Zweck dieser Anordnung ist, daß der bewegliche Teil der angelenkten Leitflügel so dicht wie möglich der Tragflächenoberfläche angepaßt werden kann und eine Fortsetzung oder einen Teil der Tragfläche bilden kann. Die Zunahme der Neigung nach vorn ist vorgesehen, damit der gewünschte Stromlinienverlauf im Vorderkantenbereich mehr gekrümmt ist, und deshalb ist die Mittellinie der einzelnen gelenkigen Leitflügel dort mehr gekrümmt.
  • Es sei bemerkt, daß es mit der beschriebenen Anordnung nicht möglich ist, ein kleines Segment an der Hinterkante der Öffnung zu schließen. Zu diesem Zweck ist ein Verschluß 34 vorgesehen, der verwendet werden kann, um dieses Segment zu schließen. Dieses Segment 34 ist lediglich schematisch dargestellt und kann schwenkbar ausgebildet sein, wie dargestellt, oder auch als Schiebeverschluß.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsöffnung für einen etwa senkrechten Luftkanal mit abgerundeten Eintrittskanten und mit einem Leitflügel, der sich als konzentrischer Ring längs der Eintrittskante mit Abstand von dieser erstreckt, wobei in der Mitte des Kanals ein Träger für ein Gebläse angeordnet ist, der von zumindest einer Strebe in Längsrichtung des Flugzeuges gehalten wird und durch eine Anzahl von querverlaufenden Leitflügeln mit dem Leitflügelring verbunden ist, nach Patentanmeldung G36888X1/62b, dadurch gekennz e i c h n e t, daß an den Vorderkanten der querverlaufenden Leitflügel (25) schwenkbare Leitflügel (27) mit ihren Hinterkanten angelenkt sind.
  2. 2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den schwenkbaren Leitflügeln (27) die Eintrittsöffnung des Kanals verschlossen werden kann.
  3. 3. Flugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannweite der schwenkbaren Leitflügel (27) größer ist als die der festen, querverlaufenden Leitflügel (25).
  4. 4. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der schwenkbaren Leitflügel (27) sich nach aufwärts erstrecken.
  5. 5. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Krümmung der festen und der schwenkbaren Leitflügel (26, 27) in Richtung nach vorn zunimmt.
DEG43032A 1962-03-23 1963-01-24 Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsoeffnung fuer einen etwa senkrechten Luftkanal Pending DE1209001B (de)

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