DE1235150C2 - Luftfahrzeug mit einem Zweikreisturbinen-strahltriebwerk und einer Umlenkeinrichtungfuer den Strahl - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α.:

B64c

Deutsche KL: 62 b-37/02

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

1 235 150
S 76613 XI/62 b
8. November 1961
23. Februar 1967
31. August 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftfahrzeug mit wenigstens einem Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerk, dessen Strahldüsen eine Einrichtung aufweisen, um die Treibgase aus einer Richtung nach rückwärts in eine Richtung nach unten abzulenken. Für eine solche Ablenkung für Start und Landung ist es bekannt, an einem stromab der Triebschubdüse fest angeordneten, den Schubstrahl umschließenden Tragring um eine tangentiale Querachse im Querschnitt halbkreisförmige Krümmersegmente bzw. .Ablenksegmente schwenkbar zu lagern, die im eingeschwenkten Zustand übereinanderliegend eine Verlängerung der Triebwerkverkleidung bilden sollen. Die Segmente sind um eine Achse schwenkbar, die etwa am unteren Rand der Düse oder darunter angeordnet ist. Die Gestalt der bekannten Ablenksegmente verläuft nach einer Seillinie, wodurch im Flug ein erhöhter Strömungswiderstand vorhanden ist.

Es ist weiterhin eine Strahlumlenkungseinrichtung so für Einkreis-Strahltriebwerke bekannt mit zwei hintereinandergeschalteten Schaufelgittern, deren hinteres um eine Achse senkrecht zur Gitterebene drehbar ist. Die durch die beiden Schaufelgitter erzielbaren Ablenkungen können gleichsinnig oder entgegengesetzt sein. Diese Ausführung ist nachteilig, weil einerseits zusätzliche Reibungsverluste in der Strömung auftreten und andererseits diese Einrichtung nur schlecht bzw. schwierig in Verbindung mit einem Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerk verwendet werden kann, wenn nicht der Rumpfquerschnitt des Flugkörpers beträchtlich vergrößert wird.

Demgegenüber ist ein Luftfahrzeug der einleitend genannten Art, welches durch die Erfindung verbessert werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung jeder Düse aus der,Kombination folgender Elemente besteht:

a) wenigstens ein an sich bekanntes, schwenkbares, im Querschnitt etwa halbkreisförmiges Ablenksegment, das um eine nahe der waagerechten Mittelebene der Düse liegende waagerechte Querachse schwenkbar angeordnet ist und den oberen Teil des aus der Düse austretenden Strahles nach unten ablenkt,

b) etwa senkrechte Wände, die zu beiden Seiten des unteren Teiles des aus der Düse austretenden Strahles angeordnet sind und den Strahl seitlich begrenzen,

c) ein an sich bekanntes waagerechtes Schaufelgitter zur Vollendung der Strahlablenkung, das sich unterhalb der unteren Ränder der senkrechten Strahlbegrenzungswände erstreckt,

Luftfahrzeug mit einem Zweikreisturbinenstrahltriebwerk und einer Umlenkeinrichtung
für den Strahl

Patentiert für:

Societe Nationale d'Etude et de Construction de

Moteurs d'Aviation, Paris

Vertreter:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Patentanwälte, Hamburg 50, Königstr. 28

Als Erfinder benannt:
Louis Jules Bauger, Vanves, Seine;
Rene Constant, La Rochette, Seine;
Louis Frangois Jumelle, Paris (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 10. November 1960 (843 698) - -

d) eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung zum Ausfahren und Einziehen des schwenkbaren Ablenksegmentes, der senkrechten Strahlbegrenzungswände und des Schaufelgitters.

Durch die Erfindung ist eine Kombination von Ablenkelementen geschaffen, die einerseits durch eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung vollständig in den Rumpf des Flugkörpers eingezogen werden können, so daß beim gewöhnlichen Horizontalflug sowohl außen als auch innen kein zusätzlicher Luftwiderstand oder irgendeine andere aerodynamische Störung auftritt, und die andererseits im ausgefahrenen Zustand außerordentlich wirksam ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsformen beispielshalber erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht bzw. in Draufsicht ein Turbinengebläse mit drei Strahlablenkvorrichtungen, nämlich zwei seitlichen und einem hinteren;

F i g. 3, 4 und 5 sind Ansichten von der Seite bzw. von oben bzw. von hinten eines einmotorigen Flugzeugs gemäß der Erfindung;

Fig. 6 zeigt ein von hinten gesehenes zweimotoriges Flugzeug mit zwei seitlichen Düsen für den kalten Strom;

709 663/212

F i g. 7, 8 und 9 zeigen ein zweimotoriges Flugzeug mit einer den beiden Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerken gemeinsamen Bauchdüse für den kalten Strom, und zwar in Seitenansicht bzw. von hinten bzw. von unten (wobei die Motoranordnung nur im letzteren Fall dargestellt ist).

In Fig. 1 und 2 ist ein Turbinenstrahltriebwerk dargestellt, dessen Körper 1 hinten in eine Ausstoßdüse 2 für die heißen Gase ausläuft. Die Düse 2 ist mit Teilen zur Regelung ihres Querschnitts versehen, im vorliegenden Fall mit Vielfachklappen 3. Ein Lufteinlauf 4 mit großem Durchmesser speist einen in einer vorderen Verkleidung 5 angeordneten Axialverdichter. Die so verdichtete Luft wird in zwei Ströme unterteilt, von denen einer den Körper 1 durchströmt, um durch die Düse 2 auszutreten, während der andere unmittelbar an der vorderen Verkleidung 5 austritt, um einen Hilfsschub zu liefern. Zu diesem Zweck wird er durch eine Sammelleitung 6 zwei seitlichen Düsen 7 zugeführt, welche ihn parallel zu der Achse des Motors richten.

Die Sammelleitung 6 ist kurz und geradlinig ausgebildet, und die Düsen 7 sind mit Ablenkvorrichtungen 8 versehen. Diese werden durch eine oder mehrere schwenkbare, im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ablenksegmente 8 a gebildet, deren jedes an einer Achse Sb angelenkt ist, die der gemeinsame Durchmesser zu äußeren Halbkreisen ist. Beim normalen Flug sind diese Ablenksegmente nach vorn zurückgezogen und überdecken sich, wenn es mehrere sind. Im Schwebeflug bilden sie ein Viertel des Mantels einer Kugel. Die Ablenksegmente 8 a können nicht nur miteinander verbunden, sondern auch voneinander getrennt sein.

Die Ablenksegmente 8 a sind durch Lenker 11 mit einem die Düse 7 umgebenden Ring 12 verbunden, welcher seinerseits geführt ist und durch Druckzylinder 13 betätigt wird.

Zur Vollendung der Strahlablenkung ist ein waagerechtes Gitter 14 mit querliegenden Schaufeln vorgesehen, das unter den Ablenksegmenten 8 a liegt, wenn diese ausgeschwenkt sind. Das Gitter 14 ist im normalen Flug zweckmäßig mit Hilfe von Druckzylindern 13 a eingezogen, um keinen zusätzlichen inneren und äußeren Luftwiderstand zu erzeugen.

Ferner sind etwa lotrechte Wände 15 vorgesehen, die zu beiden Seiten des unteren Teiles des aus der Düse austretenden Strahls angeordnet sind und den Strahl seitlich begrenzen. Die Wände 15 können im normalen Flug eingezogen werden.

Die Düse 2 für die heißen Gase ist ebenfalls mit einer Strahlablenkeinrichtung versehen, welche entsprechende Teile gleicher Form aufweist, deren Größe der Durchflußmenge angepaßt ist und die aus temperaturbeständigem Material hergestellt sind. Die Ablenksegmente 16 a sind an einer Achse 16 b schwenkbar angeordnet. Die Lenker 17 verbinden die Ablenksegmente 16 a mit einem von Druckzylindern 19 betätigten Ring 18. Ein Schaufelgitter 20 und Seitenwände 21 sind ebenfalls vorgesehen.

Zur Erleichterung des Einbaus des Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerkes in das Tragwerk sind nicht dargestellte Schnellbefestigungsflansche an den Austrittsöffnungen für den kalten Strom vorgesehen, welche zunächst die Anbringung des Triebwerkes allein ermöglichen, während die Strahldüsen später hinzugefügt und befestigt werden.

Beim Start oder wenn der Auftrieb durch einen Rückstoß geliefert wird, entwickelt das Triebwerk einen Gesamtschub, welcher wenigstens gleich dem Gewicht des Flugkörpers ist, und die Verteilung des Stromes auf verschiedene Düsen gestattet diesen Schub im Schwerpunkt des Flugkörpers auszuüben. Die Druckzylinder 13 sind vollständig ausgefahren, und die Ablenksegmente 8 α sind mittels der Lenker 11 und der Ringe 12 ausgeschwenkt. Der bei 5 verdichtete und durch die Sammelleitung 6 den seitlichen Düsen 7 zugeführte Luftstrom wird durch die Ablenksegmente 8 a nach unten abgelenkt. Die Schaufeln der Gitter 14 vervollständigen diese Ablenkung, da die Druckzylinder 13 α vollständig ausgefahren sind, und die seitlichen Wände 15 verhindern die seitliche Ausbreitung des Strahls, die den Auftriebsschub verringern würde. Die Wände des Rumpfes können so geformt werden, daß sie diese Seitenwände nach innen zu ersetzen. Da der Strom eine niedrige Temperatur hat, sind hinsichtlich der Festigkeit der Werkstoffe keine großen Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.

Die Druckzylinder 19 sind ebenfalls vollständig ausgefahren, und die Ablenksegmente 16 a sind mittels der Lenker 17 und des Ringes 18 ausgeschwenkt. Der aus der Düse 2 kommende Gasstrom hoher Temperatur wird durch die Ablenkeinrichtung 16 nach unten abgelenkt. Die Schaufeln des Gitters 20 vervollständigen diese Ablenkung, da die Druckzylinder 19a vollständig ausgefahren sind und die Wände 21 die seitliche Ausbreitung des Strahls verhindern.

Die Schubverteilung kann geändert werden, da durch die beweglichen Klappen 3 das Verhältnis zwischen dem kalten und dem heißen Strom beeinflußt werden kann und die Teile jeder Ablenkeinrichtung getrennt betätigt werden können. Es ist auch möglich, den Strahl über die Senkrechte hinaus nach vorn umzulenken, um eine Bremsung oder eine Stabilisierung zu erhalten.

Die Schaufelgitter 14 und 20 und die Wände 15 und 21 können auch durch die Ringe 12 bzw. 18 betätigt werden.

Der Übergang vom Auftriebszustand in den Vortriebszustand erfolgt durch stetiges Einziehen der Ablenksegmente, wobei der Schub entsprechend geregelt wird.

Im schnellen Vorwärtsflug wird die Tragkraft von dem Tragwerk 22 und die Steuerung um die Querachse von einer waagerechten Ruderfläche 23 erhalten. Die Ablenkeinrichtungen und die Schaufelgitter sind dann vollständig eingezogen. Ihre Stellung ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Die kalten und die heißen Ströme sind nach hinten gerichtet, und die Richtung des Schubes fällt etwa mit der Achse des Triebwerks zusammen. Wenn die Wände des Rumpfs als Begrenzungswände benutzt werden, werden sie von den kalten Strömen bestrichen und verursachen geringe Schubverluste. Diese Verluste werden jedoch teilweise durch das Wegblasen der Grenzschicht ausgeglichen, was eine Verbesserung hinsichtlich der Reibung der Verkleidung bedeutet.

Bei dem in Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellten zweimotorigen Luftfahrzeug sind mehrere Kombinationen der Düsen und Motoren möglich.

F i g. 6 zeigt von hinten ein zweimotoriges Luftfahrzeug mit vier mit Strahlablenkeinrichtungen versehenen Düsen, wobei jedes Triebwerk eine seitliche

Düse 24 für den kalten Strom und eine hintere Düse 25 für den heißen Strom speist.

F i g. 7, 8 und 9 zeigen in gleicher Weise ein zweimotoriges Luftfahrzeug mit drei mit Strahlablenkeinrichtungen versehenen Düsen. Die Kaltluftverdichter speisen gemeinsam eine Sammelleitung 26, welche die Luft einer einzigen Bauchdüse 27 zuführt. Demzufolge ist nur ein Teil des Schubes jedes Triebwerkes exzentrisch, was für die Stabilität vorteilhaft ist, wenn die zwei Triebwerke nicht vollständig gleichmäßig belastet sind.

Es kann auch für jedes Triebwerk ein seitlicher Austritt des kalten Stromes nach außen benutzt werden, welcher einem gemeinsamen Bauchaustritt zugeordnet ist.

Die obigen Strahltriebwerke können auch für andere Einbauarten von Motoren in Flugzeuge benutzt werden. So kann z. B. ein Vielfachstrahltriebwerk mit in Gondeln untergebrachten Motoren vorteilhaft mit Motoren gemäß F i g. 1 und 2 ausgeführt werden. Ein Vielfachstrahltriebwerk mit paarweise in Gondeln untergebrachten Motoren kann vorteilhaft mit Motoren gemäß F i g. 6 ausgeführt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Luftfahrzeug mit wenigstens einem Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerk, dessen Strahldüsen eine Einrichtung aufweisen, um die Treibgase aus einer Richtung nach rückwärts in eine Richtung nach unten abzulenken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung (16 bzw. 8) jeder Düse (2 bzw. 7) aus der Kombination folgender Elemente besteht:

   a) wenigstens ein an sich bekanntes, schwenkbares, im Querschnitt etwa halbkreisförmiges Ablenksegment (16 α bzw. 8 a), das um eine nahe der waagerechten Mittelebene der Düse liegende waagerechte Querachse schwenkbar angeordnet ist und den oberen Teil des aus der Düse austretenden Strahles nach unten ablenkt,

   b) etwa senkrechte Wände (21 bzw. 15), die zu beiden Seiten des unteren Teiles des aus der Düse austretenden Strahls angeordnet sind und den Strahl seitlich begrenzen,

   c) ein an sich bekanntes waagerechtes Schaufelgitter (20 bzw. 14) zur Vollendung der Strahlablenkung, das sich unterhalb der unteren Ränder der senkrechten Strahlbegrenzungswände (21 bzw. 15) erstreckt,

   d) eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung (18, 19, 19 a bzw. 12, 13, 13 a) zum Ausfahren und Einziehen des schwenkbaren Ablenksegmentes (16a bzw. 8 a), der senkrechten Strahlbegrenzungswände (21 bzw. 15) und des Schaufelgitters (20 bzw. 14).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschriften Nr. 1 221 308,
   196 067;

   britische Patentschrift Nr. 820 721;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 912 188, 2 879 014.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

   709 510/50 2. 67 © Bundesdruckerei Berlin