DE1245646B - Schubduesenanordnung fuer Strahltriebwerke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLYK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AÜSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F02k

Deutsche Kl.: 46 g - 8/10

Nummer: 1245 646

Aktenzeichen; R 331901 a/46 g

Anmeldetag: 23. JuJi 1962

Äuslegetag: 27, Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahltriebwerk mit am Ende des konvergent auslaufenden Schubrohres angelenkten ersten Düsenklappen, die zusammen mit an ihren stromunterseitigen Enden angelenkten zweiten Düsenklappen eine variable konvergent-divergente Düse bilden, wobei die zweiten DÜsenklappenbewegungsschlüssig mit äußeren gegenüber dem festen Triebwerks^Gehäuseteil radial beweglichen Gehäusewänden verbunden sind.

Bei einer bekannten Schubdüsenanordnung dieser Bauart sind zwei Gruppen von Kraftantrieben erforderlich, nämlich einerseits für die ersten Düsenklappen und andererseits für die zweiten Düsenklappen und die Schwenkbewegung der stromunterseitigen äußeren Gehäusewände. Diese Kraftantriebe mit ihren Getrieben sind konstruktiv sehr aufwendig und raumgreifend, so daß der Durchmesser der das Strahltriebwerk beherbergenden Gondel dieser Antriebe wegen beträchtlich größer gewählt werden muß als der aus strömungstechnischen Gründen erforderliche Schubrohrduro.hmes.ser.

Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung der Antriebsvorrichtung für die die konvergentdivergente Düse bildenden Düsenklapppn und die mit ihnen verbundenen Gehäusewände.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Strahltriebwerk der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die beweglichen Gehäusewände von einem mit dem Schubrohr verbundenen Kraftantrieb axial verschiebbar und über eine Getriebeanordnung auch unmittelbar mit den ersten Düsenklappen verbunden sind.

Durch die Verwendung eines einzigen Kraftantriebs wird eine beträchtliche Gewichtsersparnis erzielt, die bei Triebwerken dieser Art besonders ins Gewicht fällt, und es wird die Betriebssicherheit der Einrichtung bei wesentlich geringerem Raumbedarf verbessert, wobei berücksichtigt werden muß, daß jeder Kraftantrieb, der während des. Betriebes eine Bewegung durchführen muß, zusätzliche Maßnahmen in bezug auf Wärmeschutz und Verhinderung übermäßigen Verschleißes erfordert, so daß sich auch aus diesen Gründen der Wegfall einer Gruppe von Kraftantrieben günstig auswirkt.

Es ist zwar bereits ein Triebwerk bekannt, bei dem mit einer einzigen Gruppe von Kraftantrieben zwei Gruppen von Düsenklappen betätigt werden können. Hierbei handelt es sich jedoch gattungsmäßig um eine andere Ausbildung, weil die zweiten Düsenklappen nicht am stromunterseitigen Ende der ersten Düsenklappen angelenkt sind, sondern am äußeren Gehäuse, so daß die beiden Gruppen von Düsenklappen einen Schubdüsenanordnung für Strahltriebwerke

Anmelder:

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire

(Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,

München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Addison Charles Maguire, Alvaston, Derby

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. JuU: 1961 (27 553)

zwischen ihnen liegenden Strömungsringkanal begrenzen. Eine Konvergent-Divergent-Düse mit verstellbarer Einschnürung läßt sich auf diese Weise jedoch nicht erlangen. Außerdem hat diese bekannte Anordnung den schwerwiegenden Nachteil, daß die ersten und zweiten Düsenklappen in einem großen Abstand voneinander angeordnet sind, so daß die Schubverluste wegen des Fehlens definierter Leitflächen zwischen stromunterseitigem Ende der ersten Düsenklappen und stromunterseitigem Ende der zweiten Düsenklappen beträchtlich sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird weiter erreicht, daß die radialen Spalten zwischen den beweglichen Gehäusewänden und den zweiten Düsenklappen am stromunterseitigen Ende der Düse in sämtlichen Stellungen der Düse klein sind. Dies hat den Vorteil einer Verminderung der Schubyerluste, die infolge der Ringspalte auftreten, weil dort Wirbel entstehen, die einen glatten Strömungsverlauf ausschließen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. i eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gasturbinenstrahltriebwerks, ·

Fig, 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 2,

F i g. 4 einen abgebrochenen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3,

709 618/121

F i g. 5 einen abgebrochenen Aufriß, in Richtung des Pfeils 5 in F i g. 4 betrachtet.

Die Ausdrücke »rechts« und »links« in der folgenden Beschreibung beziehen sich auf die Darstellung der Zeichnungen.

Ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 für ein Überschallflugzeug ist in einer Motorgondel 11 untergebracht.

Das Triebwerk 10 umfaßt einen Kompressor 12, eine Verbrennungsanlage 13, eine Turbine 14 und ein Schubrohr 15.

Am stromabwärtigen Ende hat das Schubrohr 15 einen konvergenten Abschnitt 16 (F i g. 3). Am stromabwärtigen Ende des Abschnitts 16 befindet sich ein ringförmiges Stützglied 17 mit Drehzapfen 18, an denen ein ringförmiger Aufbau von ersten Düsenklappen 20 arigelenkt ist.

Jede Düsenklappe 20 besitzt am stromabwärtigen Ende einen Drehzapfen 21, an dem eine zweite Düsenklappe 22 befestigt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bilden der Teil 16 und die ersten und zweiten Düsenklappen 20,22 eine Konvergent-Divergent-Düse.

Die Gondel 11 besitzt einen axial beweglichen Teil 23, an dessen stromabwärtigem Ende Drehzapfen 24 sitzen, an welchen ein ringförmiger Aufbau von Gehäusewänden 25 und 26 befestigt ist. Die Gehäusewände 25, 26 erstrecken sich fast bis zum stromabwärtigen Ende der zweiten Düsenklappen 22 und wechseln mit diesen ab.

Jede Gehäusewand 25, 26 trägt eine sich nach innen erstreckende Radialstrebe 27, deren radial innenliegendes Ende Rollen 28 hat, die in einer Führung 29 der betreffenden Düsenklappe 20 laufen. Jede Düsenklappe 22 hat eine sich radial nach außen erstreckende Strebe 30, die an ihrem Außenende Rollen 31 trägt, die in einer Führung 32 der betreffenden Gehäusewände 25 oder 26 laufen.

Jede Gehäusewand 25 hat an ihrer inneren Oberfläche eine Führung 34. Ein Paar von Rollen 35 gleitet in dieser Führung 34 und sitzt auf einem Radialarm 36. Der Arm 36 ist an einer sich axial erstreckenden Stange 37 befestigt, die schwenkbar bei 38 auf einer Konsole 39 auf dem Strahlrohr 15 gelagert ist.

Jede Gehäusewand 26 trägt innen eine Platte 40, deren gegenüberliegende Seiten mit einer Nockenführung 41 versehen sind. Eine Rolle 42 kann in jeder dieser Nockenführungen 41 laufen und sitzt auf einem an der Stange 37 befestigten Arm 43.

Jeder einer Vielzahl von winkelmäßig versetzten so Hydraulik- oder Pneumatikzylindern 45 hat eine Stange 46, die mit einer Konsole 47 auf dem Gondelteil 23 verbunden ist.

Wenn die Düsenklappen 22 aus der voll ausgezogenen Stellung nach F i g. 3 in die gestrichelte Stellung bewegt werden sollen, in welcher die Größe der Einschnürung der Konvergent-Divergent-Düse verkleinert werden soll, werden die hydraulischen Kolbenantriebe 45 so betätigt, daß der Teil 23 nach links bewegt wird. Hierdurch bewegen sich die Rollen 42 in den Führungen 41, so daß die Gehäusewände 25, 26 sich radial nach innen gegeneinander bewegen. Diese Radialbewegung der Gehäusewände 25,26 nach innen wird durch die ein Gestänge bildenden Streben 27, 30 auf die Düsenklappen 22 so übertragen, da/3 sich auch diese radial nach innen bewegen.

Wenn die Düsenklappen 22 aus der gestrichelt gezeichneten Stellung in die voll ausgezogene Stellung bewegt werden sollen, werden die Kolbenantriebe 45 zur Bewegung des Teils 23 nach rechts bewegt.

Es ist ersichtlich, daß in der voll ausgezogenen Stellung nach F i g. 3 der Ringspalt α zwischen den Düsenklappen 22 und den Gehäusewänden 25, 26 sehr klein ist. Wenn die Teile in der gestrichelt gezeichneten Stellung stehen, ist der Ringspalt b zwischen diesen Bauteilen zwar größer als der Spalt α, jedoch noch immer relativ klein. Dies ist wichtig, weil die Spalte a, b tote Zonen bilden, welche den Luftwiderstand erhöhen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strahltriebwerk mit am Ende des konvergent auslaufenden * Schubrohres angelenkten ersten Düsenklappen, die zusammen mit an ihren stromunterseitigen Enden angelenkten zweiten Düsenklappen eine variable konvergent-divergente Düse bilden, wobei die zweiten Düsenklappen bewegungsschlüssig mit äußeren gegenüber dem festen Triebwerks-Gehäuseteil radial beweglichen Gehäusewänden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Gehäusewände (25, 26) von einem mit dem Schubrohr (15) verbundenen Kraftantrieb (45, 46, 47) axial verschiebbar und über eine Getriebeanordnung (28, 29) auch unmittelbar mit den ersten Düsenklappen (20) verbunden sind.

2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Spalte (a bzw. b) zwischen den radial beweglichen Gehäusewänden (25, 26) und den zweiten Düsenklappen (22) an dessen stromunterseitigem Ende in sämtlichen Düsenstellungen klein sind.

3. Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Düsenklappen (20, 22) in sämtlichen Relativstellungen eine im wesentlichen kontinuierlich verlaufende Düsenwand bilden.

4. Strahltriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die erste Gruppe von Düsenklappen (20) durch den Druck der Abgase innerhalb der Düse nach außen gedrückt wird.

5. Strahltriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Nocken (41) in an sich bekannter Weise vorgesehen sind, die mit den Gehäusewänden (25, 26) zusammenwirken, um diese Gehäusewände bei axialer Bewegung dieser Gehäusewände (25, 26) in Richtung nach vorn bzw. nach hinten aufeinander zu bzw. voneinander weg zu bewegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1251615,

495, 1254 800, 1245 286, 1233 323,

236, 1094596;
britische Patentschrift Nr. 750 307;
USA-Patentschriften Nr. 2 974 481, 2 934 890.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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