DE1237441B - Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubduese aufweist - Google Patents

Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubduese aufweist

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Publication number
DE1237441B
DE1237441B DEU10372A DEU0010372A DE1237441B DE 1237441 B DE1237441 B DE 1237441B DE U10372 A DEU10372 A DE U10372A DE U0010372 A DEU0010372 A DE U0010372A DE 1237441 B DE1237441 B DE 1237441B
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DE
Germany
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thrust
engine
pipe
aircraft
axis
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Pending
Application number
DEU10372A
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English (en)
Inventor
Alexander Kurti
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Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Aircraft Corp
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Publication date
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Publication of DE1237441B publication Critical patent/DE1237441B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/002Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto with means to modify the direction of thrust vector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0041Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by jet motors
    • B64C29/0066Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by jet motors with horizontal jet and jet deflector

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubdüse aufweist Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubdüse aufweist, die aus einer Richtung nach hinten zur Vortriebserzeugung in eine Richtung nach unten zur Auftriebserzeugung drehbar ist.
  • Bei bekannten Ausführungsformen derartiger Strahtriebwerke besitzen diese beispielsweise zwei Paar Schubumlenkdüsen, die über ringförmige Drehlager an den Zuleitungen für verdichtete Luft bzw. Abgase aus den entsprechenden Triebwerkskammern drehbar angebracht sind. Die Drehlager sind dabei zur Triebwerkslängsachse und zum Schubstrahl so gelegt, daß die unumgängliche zweimalige Abknikkung des Gasstrahls in der Düsenanordnung sowie die seitliche Komponente des Schubvektors während des gesamten Übergangs von Senkrecht- und Waagerechtschub möglichst gering gehalten werden kann. Die Zuleitungen entnehmen die verdichtete Luft beispielsweise hinter der ersten Verdichtungsstufe bzw. die Abgase hinter der Turbinenkammer. Sie zweigen aus den entsprechenden Triebwerkskammern gabelförmig ab und ragen seitlich und nach hinten aus dem Triebwerk hervor. Infolge ihres im wesentlichen kreisförmigen und relativ großen Querschnitts bedingen sie eine erhebliche Vergrößerung des Triebwerksquerschnitts und eine entsprechende Erhöhung des Luftwiderstandes. Bei den bei derartigen Luftfahrzeugen insbesondere in militärischen Ausführungen angestrebten hohen Vorwärtsgeschwindigkeiten bedeutet jede Vergrößerung des Flugwiderstandes einen erheblichen Nachteil.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung des Vortriebs und des Auftriebs bei Luftfahrzeugen mit Strahlantrieb zu schaffen, welche eine möglichst geringe Stirnfläche besitzt.
  • In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu für die Ableitung der komprimierten Luft aus den entsprechenden Triebwerkskammern nach der Seite und nach hinten ein im Querschnitt ovales, vorzugsweise elliptisches Zuleitungsrohr mit im wesentlichen senkrechter Hauptachse zur Schubdüse vorgesehen. An dem Zuleitungsrohr ist jeweils über ein ringförmiges Drehlager das schwenkbare Endrohr der Schubumlenkdüse gelagert. Erfindungsgemäß bildet die Ebene dieses Drehlagers dabei einen solchen Winkel mit der Rohrachse, daß sie das Rohr in einem Kreis schneidet.
  • Durch diese Ausbildung der Zuleitungsrohre wird eine ausladende Bauweise vermieden. Durch ihr enges Anschmiegen an den Triebwerkskörper kann die Baubreite und damit die Stirnfläche der Triebwerksgondel bzw. des Rumpfes entsprechend kleiner gehalten werden. Dadurch wird der Flugwiderstand in der Vorwärtsrichtung günstig beeinflußt. Auch kommt die Anordnung der Drehlager einer günstigen Winkelstellung der Drehebene zur Verringerung der Schubumlenkverluste entgegen.
  • Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Luftfahrzeug mit Strahlantrieb; F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der F i g. 1; F i g. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung von drei Ebenen, die die Lage der Achsen der kreisförmigen Verbindung in dem Schubablenkmechanismus veranschaulicht; F i g. 4 zeigt eine Endansicht der Umlenkvorrichtung für die Strömung, in der die relativen Lagen der Einlaßöffnung und der Auslässe gezigt sind und die einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 2 darstellt. In den F i g. 1 und 2 ist ein Triebwerk 10 dargestellt, das den üblichen Tubo-Triebwerken ähnelt und einen Verdichter 12, eine Brennkammer 14, eine Turbine 16 und einen Auslaß 18 enthält, die in axialer Richtung längs der Längsachse 20 des Triebwerkes angeordnet sind. Kompressor, Brennkammer, Turbine und Auslaß werden von einem äußeren Triebwerkgehäuse 22 umschlossen, das im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt hat und konzentrisch um die Längsachse 20 des Triebwerkes angeordnet ist. Der Kompressor enthält einen vorderen Teil 24, der größer ist als der rückwärtige Teil 26 des Kompressors und der mit diesem einen ringförmigen Auslaß 28 bildet. Schwenkbare Schubumlenkdüsen 30, die den Vortrieb und den Vertikalschub erzeugen, besitzen eine ringförmige Einlaßöffnung 31, die mit dem ringförmigen Auslaß 28 verbunden ist und von dort die komprimierte Luft erhält. An dem Auslaß18 sind rückwärtige Schubumlenkdüsen für Vortrieb und Senkrechtschub, die ähnlich gebaut sind wie die Schubumlenkdüsen 30, über einen Schraubflansch 34 an dem Auslaß der Turbine 16 befestigt. Zur Illustration - ist bei 36 die Triebwerksgondel gezeigt, die das Triebwerk umschließt und einen glatten Strömungsverlauf der umströmenden Luft gewährleistet.
  • Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, dann tritt Luft durch einen kreisförmigen Einlaß 38 in dem vorderen Teil 24 des Kompressors ein, wird darin komprimiert und von dort teilweise in die vorderen Schubumlenkdüsen 30 abgeleitet, während der Rest der komprimierten Luft aus dem Teil 24 des Kompressors in den rückwärtigen Teil 26 des Kompressors strömt und darin weiter komprimiert wird. Nachdem das Gas aus dem rückwärtigen Teil 26 des Kompressors herausgeleitet ist, wird dem verdichteten Gas in der Brennkammer 14 Wärme zugeführt, und danach wird es durch die Turbine 16 geleitet, wo ihm so viel Energie entzogen wird, daß damit der Kompressor 12 getrieben werden kann. Die energiehaltigen Gase werden, nachdem sie die Turbine 16 passiert haben, durch den Auslaß 18 geleitet und dann durch die rückwärtigen Schubumlenkdüsen 32 in die Atmosphäre abgeleitet. Der Teil der Luft aus dem vorderen Teil 24 des Kompressors, der in die vorderen Schubumlenkdüsen 30 eingeführt worden war, wird durch diese hindurchgeleitet und in die Atmosphäre ausgestoßen, wobei Schub durch einen vertikal gerichteten, oval geformten Auslaß 42, der am klarsten in F i g. 4 veranschaulicht ist, erzeugt wird.
  • Zur Illustration sind die Schubumlenkdüsen 30 in den F i g. 1 und 2 als gegabelter Rohrkanal dargestellt, jedoch können auch ein oder mehrere Rohrkanäle mit ringförmigen Einlaßöffnungen gewählt werden. Ferner wurde der Auslaßteil 18 ebenfalls als gegabelter Rohrkanal gezeigt, und wenn auch ein gabelförmiger Rohrkanal in beiden Fällen den Vorteil hat, daß der Schub symmetrisch erzeugt wird, so kann dennoch eine verschiedene Anzahl von Rohrkanälen vorgesehen werden, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird. Ferner können die Rohrkanäle zur Umlenkung der Strömungsrichtung in den Anordnungen 30 und 32 verbunden sein mit Öffnungen in den Wänden des Außengehäuses 22 und von diesen ausgehen.
  • Zwecks Vermeidung von Wiederholungen an Erklärungen sind nur die Arbeitsweise und Bauart der Schubumlenkdüsen 30 beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, daß die Schubumlenkdüsen 32 in der gleichen Art gebaut sind und arbeiten.
  • Wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, strömt das Gas, nachdem es durch das Triebwerk 10 hindurchgeleitet worden ist, im allgemeinen durch den ringförmigen Kanal zwischen dem äußeren Gehäuse 22 und der gestrichelten Linie 43, die die innere Begrenzung der Kompressor- und der Turbinenschaufeln und das innere Gehäuse der Brennkammer 14 darstellt und in einem Konus 44 endigt. Zu bemerken ist, daß die Schubumlenkdüsen 30 eine Kanalachse 48 und die Schubumlenkdüsen 32 eine Kanalachse 46 haben, die beide einen spitzen Winkel mit der Längsachse 20 des Triebwerkes 10 über ihre gesamte Länge bilden. Dies ist vorteilhaft zur Vermeidung von Strömungsverlusten der komprinierten Gase, wenn diese durch diese Düsen gleitet werden, da scharfwinklige Umlenkungen in der Strömungsrichtung bekanntlich Strömungsverluste ergeben. Die Zuleitungen der Schubumlenkdüsen 30 und 32 sind über ihre gesamte Länge so ausgerichtet, daß die Strömungsrichtung der Gase nicht mehr als 30° von der Achse 20 abweicht. Die Schubumlenkdüsen 30 besitzen einen Einlaßteil 31, dessen Strömungsachse bei 48 im wesentlichen parallel ist zu der rückwärtigen Achse bei 50, und beide Achsen 48 und 50 laufen parallel zur Längsachse 20 des Triebwerkes. Schubumlenkdüsen 30 besitzen nach der Gabelung bei 52 ein Zuleitungsrohr 54 und ein nachgeschaltetes Endrohr 56, und jedes dieser Rohre hat einen im wesentlichen ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt und eine Hauptachse, wie sie beispielsweise bei 58 in den F i g. 1 und 2 und 4 gezeigt ist, die im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, sowie eine kleine Achse 59, wie sie in F i g. 4 gezeigt ist, die sich im wesentlichen horizontal erstreckt.
  • Das Endrohr 56 ist drehbar an dem festsitzenden Zuleitungsrohr 54 mittels des ringförmigen Drehlagers 60 angelenkt, und ein ähnliches ringförmiges Drehlager 62 ist in der Schubumlenkdüse 32 vorgesehen. Das ringförmige Drehlager 60 ist vorzugsweise so angebracht, daß es um die Verbindungsachse 70, die der Verbindungsachse 72 der Schubumlenkdüse 32 entspricht, rotieren kann.
  • Zweckmäßig; wird die Achse 70 so gewählt, daß der Auslaß 42 in einer vertikalen Ebene lotrecht zu der Achse 20 des Triebwerkes liegt und ein Oval mit einer im wesentlichen vertikal gerichteten Hauptachse bildet, wenn sie sich in der Lage des Vortriebes befindet, wie dies in den F i g. 1 und 2 durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Der Auslaß 42 ist direkt an dem Flugzeugrumpf 36 oder dem äußeren Gehäuse 22 anliegend angeordnet, so daß beim Flug eine möglichst geringe Stirnfläche vorhanden ist. Dies ist auch der Grund für die ovale Form des Auslasses 42.
  • Wenn die Schubumlenkdüsen 30 und 32 sich in der vertikalen Startposition, wie sie gestrichelt in F i g. 2 dargestellt ist, befinden, liegen Auslaß 42 und Auslaß 40 in einer horizontalen Ebene und weisen nach unten. Die Achsen 41 und 50 verlaufen vertikal. Zwischen der Vortriebstellung der F i g. 1 und der Vertikalschubstellung, wie sie in F i g. 2 gestrichelt gezeigt ist, weichen die Achsen 41 und 50 durch ihre Bewegung nicht viel aus der oder den vertikalen Ebenen ab. Diesen Bedingungen ist dann genügt, wenn jede der Drehachsen 70 und 72, vom Schnittpunkt 84 mit den Achsen 50 bzw. 41 in Richtung auf die Triebwerksachse 20 gesehen, in einem sehr spitzen Winkel zu der Triebwerksquerachse sowohl vertikal nach oben (s. F i g. 3, Ebene 90) als auch horizontal nach vorn (s. F i g. 3, Ebene 86) verläuft. Die optimale Auslegung wird dann erreicht, wenn die zuvor beschriebenen Winkel auf den Ebenen 86 und 90 beide 15° betragen.
  • Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, können die Schubumlenkdüsen 30 und 32 am äußeren Ende der strömungsabwärts gelegenen drehbaren Rohrleitungen 86 und 87 Schneckengewinde besitzen, die vorzugsweise synchron mit Schneckengewinden 90 und 92 arbeiten, die von synchronisierten Motoren, beispielsweise den Motoren 94 und 96 getrieben werden, die mittels einer Synchronisierungswelle 100 verbunden sind.
  • Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die spezifische, hier veranschaulichte und beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, vielmehr auch auf andere Weise verwirklicht werden kann, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubdüse aufweist, die aus einer Richtung nach hinten zur Vortriebserzeugung in eine Richtung nach unten zur Auftriebserzeugung drehbar ist, wobei das feste Zuleitungsrohr, das vom Triebwerk zum Drehlager führt, nach der Seite und nach rückwärts gerichtet ist, dadurch gekennzeichn e t, daß das Zuleitungsrohr (54) einen ovalen, vorzugsweise elliptischen Querschnitt mit im wesentlichen senkrechter Hauptachse hat, wobei die Ebene des Drehlagers zur Rohrachse einen solchen Winkel bildet, daß sie das Rohr in einem Kreis schneidet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1134 595; französische Patentschrift Nr. 1308 882.
DEU10372A 1962-12-24 1963-12-23 Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubduese aufweist Pending DE1237441B (de)

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DEU10372A Pending DE1237441B (de) 1962-12-24 1963-12-23 Luftfahrzeug mit einem Strahltriebwerk, das zumindest eine seitlich angeordnete Schubduese aufweist

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DE (1) DE1237441B (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1134595B (de) * 1959-09-29 1962-08-09 Hawker Aircraft Ltd Senkrecht landendes und startendes Luftfahrzeug mit einem Gasturbinen-strahltriebwerk
FR1308882A (fr) * 1961-12-15 1962-11-09 Bristol Siddeley Engines Ltd Perfectionnements apportés à la propulsion des aéronefs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1134595B (de) * 1959-09-29 1962-08-09 Hawker Aircraft Ltd Senkrecht landendes und startendes Luftfahrzeug mit einem Gasturbinen-strahltriebwerk
FR1308882A (fr) * 1961-12-15 1962-11-09 Bristol Siddeley Engines Ltd Perfectionnements apportés à la propulsion des aéronefs

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