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Gekrümmte Gasausströmdüse Die Erfindung betrifft eine insbesondere
für Flugzeug-Strahltriebwerke geeignete gekrümmte Gasausströmdüse.
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Die technische Entwicklung strahlgetriebener Flugzeuge verläuft in
Richtung einer fortschreitenden Vergrößerung von Abmessungen, Tragfähigkeit und
Triebwerkleistung. Dabei treten besonders zwei Probleme auf, nämlich die Forderung
nach einer möglichst kurzen Anlaufstrecke beim Starten und die Forderung nach einer
ausreichenden Geräuschdämpfung.
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Um der Forderung nach kurzer Anlaufstrecke zu entsprechen, ist es
bei Flugzeug-Strahltriebwerken bekannt, gekrümmte Gasausströmdüsen zu verwenden,
um aus dem normalerweise horizontalen Schubstrahl einen nach unten gerichteten Hubstrahl
abzuzweigen, der beim Starten eine zusätzliche Hubkraft liefert. Es ist auch bekannt,
solche gekrümmten Gasausströmdüsen an ihren Ausströmenden mit gekrümmten Leitgittern
zu versehen, deren Flächen etwa senkrecht zur Krümmungsebene liegen.
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Um der Forderung nach Schalldämpfung zu entsprechen, sind bei Flugzeug-Strahltriebwerken
verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, die einen zusätzlichen Aufwand von
Bauteilen und damit eine unerwünschte Erhöhung der Baukosten und des Gewichtes verursachen.
Beispielsweise sind Strahltriebwerke bekanntgeworden, deren Auslaßöffnung zwecks
Schalldämpfung in radiale Gaskanäle mit dazwischenliegenden Luftkanälen unterteilt
ist. Es ist auch vorgeschlagen worden, abwechselnd nebeneinanderliegende Gas- und
Luftkanäle durch zickzackförmige Faltung einer Flachdüse zu bilden oder hohle, an
ihren stromabwärts liegenden Enden offene radiale Leitflächen zu verwenden, die
von Kühlluft durchströmt werden und in Gasströmungsrichtung konvergent oder divergent
ausgebildet sind. Bisher hat man die mit derartigen Schalldämpfer-Konstruktionen
verbundenen Kosten und zusätzlichen Gewichte als notwendige übel in Kauf genommen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache
und leichte Gasausströmdüse zu schaffen, die sowohl eine Strahlablenkung als auch
eine Schalldämpfung bewirkt, so daß auf einen besonderen Schalldämpfer normalerweise
verzichtet werden kann und die beiden weiter vom genannten Forderungen nach Starthilfe
und Schalldämpfung gemeinsam von einer Düse erfüllt werden.
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Als Ausgangspunkt für die Lösung der gestellten Aufgabe diente eine
gekrümmte Gasausströmdüse mit einem gekrümmten Leitgitter, dessen Flächen etwa senkrecht
zur Krümmungsebene liegen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt dabei nach der Erfindung dadurch, daß
die Leitflächen in an sich bekannter Weise hohl und in Gasströmungsrichtung divergent
ausgebildet sind, einen Einlaß für Luft aufweisen und am Düsenende offen sind.
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Mit diesen einfachen Maßnahmen wird die gewünschte Strahlablenkung
durch die Krümmung der Leitflächen unterstützt und die gewünschte Schalldämpfung
durch den von den austretenden Luftstrahlen verursachten Energieentzug bewirkt.
Man erhält so eine schallgedämpfte Ablenkdüse, die nicht merklich größer, schwerer
und teurer ist als eine Düse ohne Schalldämpfer.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Luftzutritt zu
den hohlen Leitflächen dadurch besonders gleichmäßig erfolgen, daß im Inneren jeder
hohlen Leitfläche ein perforiertes Luftzufuhrrohr angeordnet ist. Weitere Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen,
die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind.
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F i g. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Gasausströmdüse mit teilweise fortgebrochenen Teilen; F i g. 2 zeigt eine
schematische Rückansicht der in F i g. 1 dargestellten Düse; F i
g. 3 zeigt schematisch einen Teil einer ähnlichen Düse wie in den F i
g. 1 und 2, jedoch mit einem zusätzlichen Luftzufuhrrohr.
Die
in den F i g. 1 und 2 gezeigte Düse 22 ist zur Verwendung in einem Flugzeug
bestimmt, das etwa senkrecht gestartet und dann horizontal geflogen werden kann,
indem die Düse gedreht wird, um ihre Ausströmrichtung zu verändern. Der Gasstrom
durch die Düse kann aus der vom Verdichterauslaß bezogenen Luft oder aus Verbrennungsprodukten
bestehen, die von einer Brennkammer kommen. Die Düse 22 ist am Ende eines festen
Kanals 24 angeordnet. An der Verbindungslinie 26 ist ein ringförmiges Lager
und eine Dichtung vorgesehen, die nicht in Einzelheiten gezeigt sind, da sie nicht
zur Erfindung gehören. Der Gasstrom durch die Düse 22 ist durch die in ausgezogenen
Linien dargestellten Pfeile 28 angedeutet. Die Düse ist in der Form eines gebogenen
Kanals ausgebildet, so daß sie den Strom um etwa 901 umlenkt. Durch Drehung
der Düse 22 mit Bezug auf den festen Kanal 24 ist es möglich, das Gas nach rückwärts,
wie es in F i g. 1 gezeigt ist, nach unten oder in einer dazwischenliegenden
Richtung ausströmen zu lassen.
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Die Düse ist mit einer Reihe von Leitflächen 30
versehen, die
in der Draufsicht V-förmig erscheinen und so gebogen sind, daß sie der Krümmung
des Düsenkanals entsprechen. Diese Leitflächen 30 sind hohl; ihre Innenräume
sind mit öffnungen in den oberen Wänden und den Bodenwänden des Kanals verbunden,
so daß der Gasstrahl einen Strom der umgebenden Luft einsaugt, wie es durch die
in gestrichelten Linien dargestellten Pfeile 32 angedeutet ist.
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In der Rückansicht erscheint, wie es in F i g. 2 dargestell
ist, der Auslaß des Kanals als Rechteck mit etwas abgerundeten Ecken.
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Im Betrieb wird das die Düse 22 erreichende Gas durch die Leitflächen
30 in einzelne Ströme aufgeteilt, die durch die sich verengenden Kanäle
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hindurchgehen und einen zusammengesetzten Strahl bilden, der aus einer
Reihe nebeneinanderliegenden Gasschichten besteht, zwischen denen Ströme verhältnismäßig
kalter Luft aus den offenen Enden der Leitflächen 30 austreten. Die durch
die Leitflächen 30 strömende Luft kühlt die Wände; die dadurch entstehende
Wärmeübertragung zwischen den Luft-und den Gasströmen entzieht dem Gas Energie.
Außerdem hat die Divergenz der Leitflächen 30 zur Folge, daß die Luftströme
mit einer seitlichen Geschwindigkeitskomponente in Richtung auf die Gasschichten
ausströmen, so daß eine Vermischuno, der C Luft mit dem Gas erfolgt und infolgedessen
die Energieaufnahme durch die Luft begünstigt wird. Dieser Energieentzug bewirkt
eine Schalldämpfung.
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Bei Anwendung der Düse bei einem Düsenflugzeug für überschallgeschwindigkeit
kann eine Umhüllung vorgesehen werden, die einen divergierenden, sich abströmseitig
der Düse erstreckenden Abschnitt aufweist. Aus den hohlen Leitflächen wird Kühlluft
in den ringförmigen Kanal zwischen Umhüllung und Düse und auch durch die ringförmige
Auslaßöffnung zwischen dem abströmseitigen Ende der Düse und der Umhüllung geleitet.
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F i g. 3 zeigt eine wahlweise Anordnung, bei welcher die Luft
nicht durch einfache öffnungen in den Wänden des Kanals, sondern durch
je ein perforiertes Rohr 36 einströmt. Die Rohre können an eine gemeinsame
Luftzufuhr angeschlossen sein.