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Strahlrohr mit einer Abzweigöffnung zur Strahlumlenküng Die Erfindung
betrifft ein Strahlrohr, vorzugsweise mit rechteckigem Querschnitt, mit einer Klappe,
die für Nichtstrahlumlenkung einen Teil der inneren Kanalwand bildet und zut Strahlumlenküng
um ihre Hinterkantd in das Strahlrohr einschwenkbar ist, wobei sie eine Abzweigöffnung
im Strahlrohr freigibt und zur Absperrung des Strahlrohres hinter der
Ab-
zweigöffnung und zur Umlenkung des Strahles in die Abzweigöffnung dient.
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Bei der Umlenküng des Treibgasstronies bei Triebwerken, deren Schub
sowohl für den Vortrieb als auch für den Auftrieb von Fluggeräteti benutzt wird,
sind verschiedene Wege beschritten worden. Es Ist bekannt, an einem Triebwerk zwei
wechselweise einschaltbare Düsen anzubringen, eine für den Vortrieb und eine für
den Auftrieb, wobei das Triebwerk mit einer Klappe Versehen ist, die nach Bedarf
die eine oder die andere Düse absperrt. Hierbei dient die Klappe, wenn sie die Vortriebsdüse
absperrt, gleichzeitig zur Umlenkung des Treibgasstromes aus der vornehmlich waagerechten
Vortriebsrichtung in die vornehmlich senkrechte Auftriebsrichtung. Bei einer bekannten
Ausführunasfonn eines solchen Triebwerks liegt die Schwenkachse der Klappe in der
Mitte des Schubrohres quer zum Treibgasstrom. Diese Lage der Schwenkachse ist wegen
der auf sie einwirkenden heißen Gase ungünstig. Als Nachteil wird hier auch die
durch diese Anordnung auftretende Störung des Strömungsverlaufes der Gase angesehen.
Bei einer anderen ebenfalls bekannten Triebwerksausführung liegt die Schwenkachse
der Klappe im Bereich der Schubrohirwandung. Hierdurch werden zwar die Nachteile
der vorher genannten Ausführung vermieden, es muß aber der durch das Einschwenken
der Klappe gegen den Gasstrom notwendig gewordene hohe Kraftaufwand in Kauf genommen
werden.
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Ebefifalls bekannt sind Triebwerke mit zwei wechselweise einschaltbaren
Düsen, bei denen in die Mitte eines jeden zu einer Düse führenden Schubrohres eine
verstellbare Klappe eingesetzt ist. Diese Klappen sind so angeordnet und werden
gememisam so verschwenkt, daß immer eine für den Gasaustritt ihr Schubrohr öffnet,
während die andere ihr Schubrohr schließt. Diese Klappen haben eine große 'törung
im Verlauf des Treibgasstronies zur Folge.
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Weiterhin ist ein Triebwerk bekannt, dessen Düse oder auch Düsen aus
ihrer Vortliebsrichtting in die Auftriebsrichtung verschwenkt werden kann und so
den Treibgasstrom umlenkt. Nachteilig ist hier die große Anzahl beweglicher Teile
mit der dadurch gegebenen Störanfälligkeit der Umlenkeinrichtung. C
Es ist
ferner eine Strahlumlenkvorrichtung für ein ihi Querschnitt etwa techteckiges Schubrohr
bekanntgeworden, bei der für die Strahlumlenkung ein Körper nilt annähernd keilförinigem
Querschnitt in das Schubrohr eingesetzt und verschwenkbar vorgesehen ist. Die eine
ddr beiden, einen spitzen Winkel zwischon sich einschließenden Flächen des Umlenkkörpers
besitzt dabei ebenen und die zugehörige Fläche konkaven Verlauf. Die gewölbte Fläche
bildet mit der Watidüng de Schubrohres einen aus dem Schubrohr abzweigenden
Austrittskanal für die Ablenkung des Gassträhles aus seiner- utspriinglichen Aüstritts#
richtütig. Über Lenker ist dabei der Uhlenkkörper iii eine das Strahlrohr öder den
Abzweigkanal abschließende Stellung verschwenkbar. Der eine der Letiker bildet dabei
eine Verlängerung der gewölbten Fläche des Umlenkkörpers. Mittels dieser bekannten
Einrichtung ist eine Ablenkung des Gasstrables um antiähernd 901 nicht erreichbar.
Die bekannte Einrichtutig sieht, um die Ablenkung zu vergrößern, ein weiteres Ablenkglied
vor, welches für sich aus dein Abzweigkanal heraussdhwenkbar ist. Der Umlenkkörper
muß aus der Stellung für die Strahlumlenkung mit erheblichem Kraftaufwand gegen
die Wirkung des Gasstrahles im Schubrohr verstellt werden. Beliebige Zwischenstellungen
können mit der bekannten Einrichtung nicht ein-gestellt werden.
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Es ist außer deri genannten Einrichtungen noch eine Strahla'blenkvorrichtung
bekannt, bei der ein die Forin eines Rohrktümmörs aufweisender A-blenkkörper in
das Strahlrohr einschiebbar vorgesehen ist. Dieser Ablenkkörper ist konzentrisch
in einem aus dem Schubrohr abzweigenden Kanal angeordnet und in Wchtung dessen Längsachse
verschiebbar. Beim Einschieben des Abldnkkörpers in das Schubrohr wird der Gasstrahl
abgelenkt und dein Abzweigkanal zügeführt. Auch dieser Ablenkkörper muß gegen die
Wirkung des Gasstrahles im Schubrohr verstellt werden, wobei ebenfalls große Steuerwege
zu überwinden sind.
Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungeil
besteht die vorliegende Erfindung darin, daß die Klappe in der Stellung für Strahlumlenkung
etwa den halben Strahlrohrquerschnitt abdeckt und der restliche Strahlrohrquerschnitt
durch eine zweite in das Strahlrohr einschwenkbare Klappe abgedeckt wird,
- die diametral gegenüber, in der Kanalwand an ihrer Vorderkante angelenkt
ist.
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Ein weiteres Merkmal der votliegenden Erfindung besteht darin, daß
dexiKlappen Verstelleinrichtungen zugeordnet sind, die miteinander in Verbindung
stehen, so daß sich die an den Klappen durch den Gasstrom wirksamen Kräfte gegenseitig
ausgleichen.
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Eine so ausgebildete Strahlablenkeinrichtung ergibt den Vorteil einer
Strahlablenkung von mehr als 901
und erfordert keine -der Umlenkeinrichtung
nachzuschaltenden weiteren Umlenkglieder. Die erfindungsgemäßen Klappenteile sind
mit relativ geringen Verstellkräften gegen den Gasstrahl verstellbar, in dem. der
eine Klappenteil gegen und der andere Klappenteil mit dem Gasstrahl verstellt wird.
Den Klappenteilen sind Verstelleinrichtungen zugeordnet, die miteinander in Verbindung
stehen und während des Schwenkvorganges die an den Klappenteilen durch den Gasstrom
wirksamen Kräfte zur Verstärkung der Stellkraft auf einen Kraftschalter übertragen.
Hierdurch können die Klappenteile, ohne besonders hohe Stellkräfte aufwenden zu
müssen, direkt durch den Piloten ohne Zwischenschaltung von Servomotoren betätigt
und eingestellt werden. Durch eine entsprechende Ausbildung der Klappenteile und
der Verstelleinrichtung kann erreicht werden, daß die vom Gasstrom bewirkten und
zum Kraftschalter weitergeleiteten Kräfte am Kraftschalter gleich groß und entgegengesetzt
gerichtet sind, wodurch auf einfache Weise erreicht wird, daß die Klappenteile in
jeder eingestellten Stellung verriegelbar sind. Die Schwenk' achsen der Klappenteile
sind aus dem Inneren des Schubrohres eliminiert, so daß bei nicht ausgefahrenen
Klappen ein ungestörter Strömungsverlauf des Treibgasstromes gewährleistet ist.
Durch die Aufteilung der Verstelleinrichtung in mehrere am Schubrohr angelenkte
Klappenteile sind relativ kurze Verstellwege erzielbar und keine besonderen übersetzungen
erforderlich.
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Für den Fall, daß die Klappen im wesentlichen über hydraulische Schwenkeinrichtungen
verschwenkt werden, sei die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt schematisch den rückwärtigen Teil« eines Strahltriebwerks
mit je einem oben und unten am Gasaustrittskanal angeordneten Klappensystem
mit offener horizontaler Düse; F i g. 2 zeigt das TTiebwerk der F i
g. 1 mit geschlossener horizontaler Düse; . F i g. 3 zeigt
den rückwärtigen Teil eines Strahltriebwerks, bei dem das untere Klappensystein
aus einer Anzahl von Einzelklappen besteht, mit offener horizontaler Düse; F i
g. 4 zeigt das Triebwerk der F i g. 3 mit geschlossener horizontaler
Düse.
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In der F i g. 1 schließt an das Triebwerk 1 ein etwa
rechteckiger Gasaustrittskanal 2 an. Am Ende dieses Gasaustrittskanals sind Einrichtungen
zum Umlenken des Gasstrahles angeordnet. Diese Einrichtungen be-. stehen im wesentlichen
aus in den Gasstrom schwenk-' baren Klappen 3 und 5, die vor dem Einschwenken
in den Gasstrom die obere und die untere Gasführungswand am Ende des Gasaustrittskanals
bilden. Die obere Klappe 3 ist um das an ihrem vorderen Ende angebrachte
Gelenk 4 entgegen und die untere Klappe 5 um das an ihrem hinteren Ende angebrachte
Gelenk 6 mit dem Gasstrom schwenkbar.. über den Hebelarm 7 und die
Pleuelstange 9 ist die Klappe 3
mit der Kolbenstange 8 eines
doppeltwirkenden h#-drauhschen Stellmotors 11 verbunden. Die Klappe
5
ist direkt an der Kolbenstange 12 des ebenfalls doppeltwirkenden hydraulischen
SteRmotors 14, der um die flugzeugfeste Achse 15 schwenkbar ist, angelenkt.
Der Stellmotor 11 übernirnmt im Beispiel gleichzeitig noch die Funktion des
Kraftschalters. Die Betätigung des Kraftschalters und somit der Klappen erfolgt
über die Kolbenstange 20. Hierbei sind äußerst geringe Kräfte erforderlich, da die
Stellmotoren 11 und 14 derart ausgebildet und. durch die Druckmittelleitungen
16 und 17 so miteinander gekoppelt sind, daß zwischen ihren Arbeitsräumen
ein ständiger Druckausgleich stattfindet. Diese Koppelung, ermöglicht, daß bei der
Betätigung der Klappen jeweils die Energie der mit dem Gasstrom verschwenkten Klappe
zur Verstellung der entgegen dem Gasstrom verschwenkten Klappe verwendet wird. Bei
entsprechender Gestaltung der Klappen können zwei Stellmotoren. mit gleichen Kolbenflächen
veiwendet werden. Es ist dann ausreichend, wenn die Arbeitsräume der Stellinotoren,
wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt, durch Druckmittelleitungen in Verbindung
stehen.
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In der F i g. 2 sind die Klappen 3 und 5 voll
ausgeschwenkt. Die horizontale Szhubdüse 18 ist abgeschlossen, und der Gasstrom
tritt aus der freigelegten vertikalen Schubdüse 19 aus. Die Größe der Querschnittsfläche
der vertikalen Schubdüse 19 und die Länge der Klappen 3 und
5 sind im Beispiel- so gewählt, daß die Klappenendkanten etwa in der Mitte
des Gasaustrittskanals liegen. Ohne weiteres ist es möglich, die Querschnittsfläche
der vertikalen Schubdüse den Erfordernissen anzupassen, beispielsweise kleiner,
gleich groß oder größer als die Querschnittsfläche der horizontalen Schubdüse zu
machen, und die Längen der Klappen 3 und 5 entsprechend zu variieren.
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Die in den F i g. 3 und 4 dargestellten Klappensysteme sind
eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung. Das untere Klappensystem besteht
hier aus einer Anzahl miteinander gekoppelter Einzelklappen 21, 22 und
23, die durch die Stellmotoren 24, 25 und 26 verschwenkbar
sind. Die Stellmotoren 24, 25 und 26 sind miteinander verbunden, und
das Einschwenken der Einzelklappen21,22 und 24 erfolgt nach einem vorgegebenen Programm.
In den meisten Fällen werden die Stellmotoren 24 bis 26 parallel oder in
Reihe geschaltet. Stromaufwärts haben die Einzelklappen eine abnehmende Länge und
sind in stetig verringertem Abstand voneinander angeordnet, so daß sie in nicht
ausgeschwenkter Lage die vertikale Schubdüse abdichten. Um eine möglichst verlustfreie
Umlenkung der Gasströmung zu erreichen, sind die Einzelklappen schaufelartig gekrümmt.
Die letzte der unteren Einzelklappen hat nur auf ihrer Unterseite eine schaufelartige
Krümmung, ihre Oberseite ist flach und dem Verlauf der Triebwerkswand bei eingefahrenen
Klappen angepaßt.