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Ablenkvorrichtung für Gasstrahlen, insbesondere für Treibgasstrahlen
Die Erfindung befaßt sich mit der Ablenkung von Gasstrahlen. Die Ablenkung von Gasstrahlen
ist immer wieder bei Strahltriebwerken erforderlich, bei denen den Treibgasstrahlen
für besondere Flugfälle eine andere Richtung gegeben werden soll, als durch den
Einbau der Triebwerke selbst vorgesehen ist. Derartige Strahlum- oder -ablenkungen
werden für die verschiedensten Zwecke benötigt, und die dazu verwendeten Einrichtungen
sind daher auch in ihrer Ausbildung entsprechend mannigfaltig. So verwendet man
Strahlumlenkungen bei fest eingebauten Strahltriebwerken, um die Treibgasstrahlen
wahlweise für den Vorwärtsflug nach hinten und für den Senkrecht-oder Schwebeflug
nach unten richten zu können. Gegebenenfalls sollen die Treibgasstrahlen sogar schräg
nach vorn unten gerichtet sein, um eine Bremswirkung zu erreichen. Für alle diese
Fälle ist es aber erforderlich, daß die Strahlrichtung kontinuierlich über einen
Bereich von 901 oder mehr einstellbar ist. Es ist z. B. für Kurzstartfälle nicht
eine volle Strahlumlenkung nach unten erforderlich. Für diese Art der Strahlumlenkung
werden im allgemeinen Schwenkdüsen oder ähnliche Einrichtungen verwendet.
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Eine andere Art der Strahlumlenkung besteht in einer völligen Umkehr
der Schubrichtung für Bremszwecke. Hierzu werden im wesentlichen Vorrichtungen verwendet,
die in den Treibgasstrahl bedarfsweise eingeschwenkt oder eingefahren werden und
die Treibgasstrahlen etwa um 1801 umlenken. Eine kontinuierliche Richtungsänderung
der Treibgasstrahlen ist mit diesen Einrichtungen nicht möglich.
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Ein weiterer Fall für die Ablenkung von Treibgasstrahlen tritt bei
den neuerdings immer häufiger verwendeten Hubtriebwerken auf. Bei Hubtriebwerken
ist der Treibgasstrahl im wesentlichen senkrecht nach unten gerichtet. Lediglich
für bestimmte Zeiten soll eine beschränkte Schubablenkung möglich sein, beispielsweise
für den Übergangsflug oder gegebenenfalls für den Standlauf am Boden. Für den Fall
des Übergangsfluges vom Senkrecht- zum Normalflug genügt üblicherweise eine Strahlablenkung
je nach den Erfordernissen zwischen 30 und 451. Mit dieser Art von Ablenkung allein
soll sich die Erfindung befassen. Die bisher bekannten Anordnungen zur Strahlablenkung
erfüllen ihren Zweck nur in beschränktem Umfang bzw. bringen Nachteile mit sich.
So erlauben die teilweise eingebauten Kreiskaskaden zwar eine verhältnismäßig große
Strahlablenkung, weisen aber infolge ihrer Bauart den Nachteil auf, daß der Strahl
doppelt abgelenkt werden muß und daß dadurch ein beträchtlicher Schubverlust auftritt.
Außerdem sind die Kreiskaskaden, bei denen es sich um Schaufelgitter handelt, die
in einem Kreisring angeordnet sind, und eine Drehung des Kreisringes eine Verstellung
der Strahlrichtung auf einem Kegelmantel erlaubt; in ihrer Bauart von verhältnismäßig
großem Gewicht, was sich nachteilig auswirkt.
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Eine andere bekannte Vorrichtung zur Strahlablenkung bei Hubtriebwerken
weist kappenartige Abdeckungen für die Strahlaustrittsdüse auf, die wahlweise von
der einen oder anderen Seite her in den Gasstrahl verschwenkt werden und durch ihre
Krümmung eine Ablenkung bewirken. Derartige Ablenkeinrichtungen sind unter der Bezeichnung
Augenliddüsen bekanntgeworden. Diese Vorrichtungen bringen zwar weniger Schubverlust
mit sich als die Kreiskaskaden und weisen bei senkrechtem Strahlaustritt praktisch
keinen Verlust auf, sie gestatten aber nur einen sehr kleinen Abienkwinkel. Um den
Ablenkwinkel zu vergrößern, hat man auch schon vorgeschlagen, die Umlenkvorrichtungen
in mehrere kugelgelenkartig ineinander verstellbare Kugelzonen aufzuteilen. Diese
Anordnung bringt aber gewichtsmäßig wieder mehr Aufwand und erfordert komplizierte
konstruktive Maßnahmen für die Verstelleinrichtung. Aber auch bei ihnen bleibt der
Ablenkwinkel noch verhältnismäßig gering.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Anordnungen zu vermeiden und mit möglichst einfachen Mitteln eine brauchbare Strahlablenkung
bei Hubtriebwerken zu erreichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
in Strömungsrichtung zwei oder mehr ruderartige Flächen hintereinander angeordnet
sind, von denen jeweils die stromabwärts angeordnete Fläche durch Koppelung ihrer
Bewegungen mit denen der vorhergehenden Fläche bezüglich der letzteren eine voreilende
seitliche Versetzung sowie eine voreilende Winkelverstellung und eine Verkürzung
des Abstandes
erfährt, derart, daß zwischen der hinteren Kante
der einen und der Nase der anderen Fläche ein den Treibgasstrahl beeinflussender
Spalt entsteht. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung kann eine Verbesserung der
Wirkungsweise dadurch erreicht werden, daß an den seitlichen Begrenzungen der ruderartigen
Flächen Endscheiben angeordnet werden. Durch die strömungstechnisch besseren Verhältnisse
bei Endscheiben kann man eine bestimmte Strahlablenkung mit geringerem Ruderausschlag
erreichen als bei einer Anordnung ohne Endscheiben. Dabei ergibt sich der Vorteil,
daß wegen des geringen Ruderausschlages auch die Schubverluste wieder geringen sind.
Selbstverständlich ist es möglich, nicht nur ein einziges derartiges Flächenpaar
vorzusehen, sondern mehrere Paare etwa parallel zueinander anzuordnen.
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An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.
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In der F i g. 1 sind zwei ruderartige Flächen 1 und 2 hintereinander
angeordnet. Ihre strichpunktiert eingezeichneten Längsachsen 3 und
4 decken sich also. Mit S 1 ist die Richtung des nicht abgelenkten Treibgasstrahles
angedeutet. Durch die strömungsgünstige Ausbildung der Flächen und ihre Anordnung
hintereinander ergibt diese Ablenkvorrichtung nur einen geringen Schubverlust für
den Fall, daß keine Ablenkung durchgeführt werden soll. Durch die Pfeile an der
Hinterkante der stromabwärts liegenden Ruderfläche 2 ist angedeutet, daß die Ablenkvorrichtung
sowohl eine Ablenkung nach links als auch nach rechts ermöglicht, d. h., .daß es
möglich ist, mit dieser Vorrichtung bei senkrecht eingebauten Hubtriebwerken die
austretenden Treibgasstrahlen je nach Bedarf senkrecht nach unten für den reinen
Senkrecht- oder Schwebeflug bzw. schräg nach hinten oder nach vorn für den Übergangsflug
austreten zu lassen.
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Gestrichelt eingezeichnet sind die ruderartigen Flächen für eine Strahlablenkung
nach rechts etwa in der mit S 2 bezeichneten Richtung. Wie die Zeichnung erkennen
läßt, erfährt das stromabwärts angeordnete Ruder bei seiner Verstellung von der
Nulllage 2 in die gestrichelt eingezeichnete Stellung 2' gegenüber der ebenfalls
verstellten ruderartigen Fläche I.' eine voreilende seitliche Versetzung. Außerdem
wird das stromabwärts liegende Ruder 2' in seinem Ausschlagwinkel weiter als das
vorhergehende Ruder 1' verstellt, so daß die Längsachsen jetzt in ihrer Lage 3'
bzw. 4' sich nicht mehr decken, sondern einen Winkel bilden. Schließlich ist auch
noch der Abstand zwischen den beiden Rudern verkürzt worden, so daß die Nase des
stromabwärts liegenden Ruders 2' immer näher an die Hinterkante des vorhergehenden
Ruders 1' kommt und schließlich sogar vor der Hinterkante des Ruders 1' liegt. Auf
diese Weise wird zwischen der Hinterkante des vorderen Ruders und der Nase des hinteren
Ruders ein Spalt 5 gebildet, der die Strömung des Treibgasstrahles mit beeinflußt.
Bei der Bildung des Spaltes ist darauf zu achten, daß die Profilform der ruderartigen
Flächen und die Bewegungsvorgänge bei ihrer Verstellung in der Weise aufeinander
abgestimmt sind, daß der Spalt zwischen den beiden Flächen sich zur Hinterkante
der vorderen Fläche hin verjüngt. Die an die Bewegung der beiden Flächen gestellten
Forderungen können durch einfache getriebliche Mittel erreicht werden, die aber
hier nicht dargestellt sind, da sie für den Grundgedanken der Erfindung nicht wesentlich
sind und auf verschiedene Weise erreicht werden können.
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In der F i g. 2 ist eine Verbesserung angedeutet, die darin besteht,
daß an den seitlichen Begrenzungen< der ruderartigen Flächen endscheibenartige
Gebilde angeordnet sind. Die Endscheiben bei der Fläche 1 sind mit 6 und 6' und
bei der Fläche 2 mit 7 und 7' bezeichnet.
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In der F i g. 3 ist noch kurz angedeutet, daß mehrere solcher Ablenkruderpaare,
die auch als Strahlruder bezeichnet werden können, parallel zueinander angeordnet
werden können.
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Die hier beschriebene Ausbildung einer Ablenkvorrichtung ermöglicht,
es wegen der strömungstechnisch günstigen Unterteilung der Ruderflächen mit dem
dazwischenliegenden Spalt verhältnismäßig große Ablenkwinkel mit sehr einfachen
Mitteln zu erreichen. Zwar gestattet diese Ausbildung keine ganz so große Ablenkung
wie die bekannten Kreiskaskaden, weist dafür aber in allen Ablenkbereichen erheblich
weniger Verluste auf. Vor allem in der Nullstellung oder bei geringen Ablenkwinkeln
tritt der Unterschied in den Verlusten wegen der bei den üblichen Kreiskaskaden
vorhandenen doppelten Umlenkung besonders stark in Erscheinung. Gegenüber den Augenliddüsen
liegen die Verhältnisse ebenfalls günstig. Wohl bringen die hier vorgeschlagenen
Strahlruder in ihrer Nullstellung etwas höhere Verluste als die Augenliddüsen, doch
liegen die Verluste in den Ablenkwinkelbereichen, die von beiden Ausbildungsarten
erreicht werden, etwa gleich. Darüber hinaus aber läßt die Erfindung einen wesentlich
größeren Ablenkwinkel zu als die Augenliddüsen, was für viele Fälle, vor allem beim
übergang vom Horizontal- in den Vertikalflug oder umgekehrt von großer Bedeutung
ist.
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Es ist auch ohne weiteres möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung
zu verlassen, die hier im Prinzip beschriebene Vorrichtung noch weiterzubilden.
So können beispielsweise für bestimmte Fälle statt der hier gezeigten zwei hintereinander
angeordneten Ruder etwa auch drei Ruderflächen vorgesehen werden. Ergänzend sei
noch erwähnt, daß es auch möglich ist, die gesamte Ablenkvorrichtung so weit zu
verschwenken, daß sie vollkommen aus dem austretenden Treibgasstrahl heraustritt
und für den Schnellflug entweder in die Triebwerksverkleidung eingezogen oder wenigstens
in eine widerstandsarme Lage gebracht wird.