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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.
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Gemäß der Hauptpatentanmeldung werden querverlaufende Leitflügel am
Gebläseeintritt vorgesehen, um gewisse aerodynamische und mechanische Probleme zu
lösen, die bei derartigen Hubgebläseanordnungen auftreten.
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Durch die Erfindung sollen die aerodynamischen Bedingungen an derartigen
Kanaleinlässen weiter verbessert werden.
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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.
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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.
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Um eine gute Anpassung an die aerodynamischen Verhältnisse zu erzielen,
kann die gemeinsame Krümmun-- der festen und schwenkbaren Leitflügel in Richtung
nach vorn zunehmen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.