DE1258197B - Regeleinrichtung mit Schalldaempferwirkung fuer regelbare Flugzeugstrahlduesen - Google Patents

Regeleinrichtung mit Schalldaempferwirkung fuer regelbare Flugzeugstrahlduesen

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DE1258197B
DE1258197B DES100336A DES0100336A DE1258197B DE 1258197 B DE1258197 B DE 1258197B DE S100336 A DES100336 A DE S100336A DE S0100336 A DES0100336 A DE S0100336A DE 1258197 B DE1258197 B DE 1258197B
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DE
Germany
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flaps
nozzle
slave
control
servomotors
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Pending
Application number
DES100336A
Other languages
English (en)
Inventor
Rene Gerard Hoch
Louis Francois Jumelle
Jean Marie Minos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Publication date
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Publication of DE1258197B publication Critical patent/DE1258197B/de
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    • 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
    • F02K1/46Nozzles having means for adding air to the jet or for augmenting the mixing region between the jet and the ambient air, e.g. for silencing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung mit Schalldämpferwirkung für regelbare Flugzeugstrahldüsen Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung mit Schalldämpferwirkung für regelbare Strahldüsen mit mehreren am hinteren Düsenende schwenkbar angeordneten Steuerklappen zur Regulierung des Düsenaustrittsquerschnitts in Abhängigkeit von düsenquerschnittsfremden Parametern, mehreren ebenfalls am hinteren Düsenende schwenkbar angeordneten Folgeklappen, die sich jeweils unter dem Einfluß des Strahlendrucks an die Innenflächen ihrer benachbarten Steuerklappen anlegen können, und einem Servomechanismus zum Schwenken der Steuerklappen.
  • Strahldüsen veränderlichen Austrittsquerschnitts, bei denen in abwechselnder Reihenfolge am Umfang des Düsenendes verteilte Steuerklappen und Folgeklappen um zum Umfang tangentiale Achsen schwenkbar sind, sind an sich bekannt. Zur Veränderung des Dü.senaustrittsquerschnitts werden bei diesen Strahldüsen lediglich die an der Düse angelenkten Steuerklappen von einem Servomechanismus geschwenkt, während die frei beweglichen Folgeklappen vom Druck des Abgasstrahls an die Ränder ihrer benachbarten Steuerklappen angedrückt werden. Zur Erzielung einer Schalldämpfungswirkung hat man vorgeschlagen, die Folgeklappen rohrkrümmerförmig auszubilden und derart an der Düse anzulenken, daß die stromaufwärts liegende öffnung des Rohrkrümmers nach außen in die Atmosphäre gerichtet ist und das stromabwärts liegende Ende in den Abgasstrahl hineinragt. Somit wird nach dem Injektorprinzip von außen Luft in den Abgasstrahl hineingesaugt, wodurch eine Schalldämpfungswirkung erzielt wird. Die in den Abgasstrahl hineinragenden Rohrkrümmer bilden jedoch ein merklich störendes Hindernis für die Düsenströmung, so daß bei sämtlichen Stellungen der Klappen eine beträchtliche Wirkungsgradeinbuße in Kauf genommen werden muß.
  • Es ist ferner eine Strahldüse bekannt, bei der das hintere Düsenende von schwenkbaren, im Abstand voneinander liegenden Klappen gebildet wird. In ihrer Normalstellung, die einer geringen Schalldämpfungswirkung entspricht, bilden die Klappen einen Kegelstumpf. Um die Schalldämpfungswirkung zu verbessern, können die Klappen in abwechselnder Reihenfolge nach innen bzw. außen in eine zweite Stellung geschwenkt werden. In dieser zweiten Stellung tritt jedoch ein erheblicher Schubverlust auf. Dies ist um so schwerwiegender, als gerade der Start, bei dem die Schalldämpfung besonders erwünscht ist, den größten Schub verlangt.
  • Bei einer weiteren bekannten Strahldüse sind hinter der Düse über deren Umfang verteilt mehrere Schalldämpfungsklappen in verhältnismäßig großem Abstand zueinander angeordnet, die ebenfalls in abwechselnder Reihenfolge zueinander wahlweise nach innen oder außen geschwenkt werden können. Auch bei dieser Strahldüse muß ein Schubverlust in Kauf genommen werden, wenn sich die Schalldämpfungsklappen in ihrer Schalldämpfungsstellung befinden.
  • Durch die Erfindung soll nun eine Regeleinrichtung für eine Strahldüse, wie sie eingangs beschrieben wurde, geschaffen werden, mit der die Strahldüse in eine Schalldämpfungsstellung verstellt werden kann, ohne daß sich dabei der von der Düse erzeugte Schub wesentlich verändert.
  • Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Stelleinrichtung, mit der die Folgeklappen wahlweise in eine fest vorgegebene, nach innen geschwenkte Schalldämpfungslage bewegbar sind, wobei dann der Servomechanismus die Steuerklappen derart steuert, daß sich der jeweils erforderliche wirksame Düsenaustrittsquerschnitt wieder einstellt.
  • Zur Erzielung einer Schalldämpfung werden also die Folgeklappen, unabhängig davon, wie groß der Düsenaustrittsquerschnitt gerade ist, mittels der Stelleinrichtung nach innen in ihre Schalldämpfungslage geschwenkt. Der Abgasstrahl, der darauf in bekannter Weise seitlich eintretende Luft mit sich reißt, wird auf Grund der Querschnittsverringerung gedrosselt. Als Folge davon tritt die Regelung der Steuerklappen in Tätigkeit, die auf düsenquerschnittsfremde Parameter, z. B. das Druckverhältnis des Verdichters oder der Turbine, anspricht. Die Steuerklappen werden nach außen geschwenkt, bis der richtige Austrittsquerschnitt wiederhergestellt ist. Sobald die Schalldämpfung überflüssig erscheint, gibt man die Folgeklappen frei, so daß sie sich wieder an die Innenfläche der Steuerklappen anlegen können. Darauf greift die Regelung der Steuerklappen aufs neue ein und stellt den Austrittsquerschnitt auf den dem Regelparameter entsprechenden Wert ein. Wenn die Folgeklappen mit einem stationären Teil der Strahldüse kraftschlüssig verbunden sind, schließen die Folgeklappen in der Schalldämpferstellung mit diesem Teil der Strahldüse einen festen Winkel ein; dagegen vergrößert sich der Winkel zwischen den Folgeklappen und den Steuerklappen, wenn die Folgeklappen in ihre Schalldämpfungsstellung nach innen geschwenkt werden, da die erfindungsgemäße Regeleinrichtung die Steuerklappen nach außen schwenkt. Die Steuerklappen und damit der Austrittsquerschnitt der Strahldüse werden also bei eingeschalteter oder ausgeschalteter Schalldämpfung stets in der gleichen Weise geregelt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, lediglich als Beispiel aufzufassenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.
  • F i g.1 zeigt schematisch eine Ansicht des hinteren Endes einer erfindungsgemäßen Düse in Normalstellung; F i g. 2 zeigt eine der F i g. 1 analoge Ansicht der Düse in der Schalldämpfungsstellung; F i g. 3 und 4 sind schematische Schnitte nach den Linien III-III bzw. IV-IV der F i g.1.
  • Die dargestellte Düse ist an ihrem hinteren Ende mit einem doppelten Kranz aus Steuerklappen 1 und Folgeklappen 2 versehen, die am Umfang des Düsenkanals 3 um Achsen 4 bzw. 5 schwenkbar gelagert sind. Durch den Druck des aus der Düse austretenden Strahls werden die Folgeklappen 2 gegen die Innenflächen der beiden benachbarten Steuerklappen 1 gedrückt. Die Steuerklappen 1 werden von einem Servomechanismus gesteuert, der auf einen Kranz von Stellmotoren 6 wirkt. Diese Stellmotoren 6 sind am Aufbau der Düse befestigt und können einen Ring 7 in Längsrichtung der Düse verschieben. Der Ring 7 wirkt auf jede der Steuerklappen 1 über ein Steuergestänge ein, das eine bei 8 a am Ring 7 aasgelenkte Stange 8 und eine bei 9 b an der Steuerklappe 1 aasgelenkte Stange 9 aufweist. Das Gelenk 9 a wird von einer um die Achse 4 schwenkbaren Stange 10 gestützt. Die F i g.1, 3 und 4 zeigen die Klappen 1 und 2 in maximaler Schließstellung, die beispielsweise dem Start entspricht. In unterbrochenen Linien sind bei 1 a und 2 a (F i g. 3 und 4) die Klappen 1 und 2 in der normalen Stellung mit maximaler Öffnung dargestellt; die maximale Auslenkung der Klappen in dieser bekannten Anordnung ist mit a bezeichnet.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schalldämpferwirkung dadurch erzielt, daß die Folgeklappen 2 mit Hilfe von Stellmotoren 11 nach innen geschwenkt werden. Die Stellmotoren 11 sind wie die Stellmotoren 6 im Kranz angeordnet; ihre Zylinder 11a sind jedoch an einem in bezug auf die Düse festen ringförmigen Träger 12 befestigt. Die Stangen 11 b der Stellmotoren 11 sind bei 13 c an einem Ring 13 aasgelenkt, der dem Ring 7 analog ist und in Längsrichtung der Düse verschoben werden kann. Der Ring 13 ist mit jeder der Folgeklappen 2 durch eine vor- und rückwärts wirkende Übersetzung verbunden. Diese enthält eine Stange 14, die bei 14 a an dem Ring 13 und bei 14 b an einem Arm eines Winkelhebels 15 aasgelenkt ist, der sich um einen festen Punkt 16 des Düsenaufbaus dreht; dieser Drehpunkt kann vom Drehpunkt 5 der Klappe 2 verschieden sein. Der andere Arm des Winkelhebels 15 ist an einem Gleitstück 17 aasgelenkt, das in einer auf der Außenfläche der Klappe 2 befestigten Führung 18 gleitet.
  • Die Stellmotoren 11 sind an eine Druckmittelquelle anschließbar (nicht dargestellt). Bei der in F i g. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage stehen die Zylinder der Stellmotoren 11 nicht unter Druck; sie sind beispielsweise an eine Entlüftungsleitung angeschlossen, so daß sich die Folgeklappen 2 frei bewegen und unter dem Einfluß des Strahldrucks in der gewohnten Weise gegen die Innenflächen der beiden benachbarten Klapen 1 legen können.
  • Die Schwenkung der Steuerklappen 1 wird somit durch die Gruppe von Stellmotoren 6 unter Zwischenschaltung der Übersetzung gesteuert, die aus dem Ring 7 und der Gestängeanordnung 8, 9, 10 besteht. Die Stellmotoren 6 werden ihrerseits in Abhängigkeit von düsenquerschnittsfremden Parametern geregelt. Eine derartige Regelung ist an sich bekannt und ist deshalb hier weder in den Zeichnungen dargestellt noch im einzelnen beschrieben. Die Stelleinrichtung zur Steuerung der Schalldämpfung umfaßt die Stellmotoren 11, die aus dem Ring 13, den Stangen 14 und Winkelhebeln 15 bestehende Übersetzung sowie die Druckmittelquelle und Entlüftungsleitung bzw. Rückführleitung. Die Übersetzung 14, 15 dreht die Folgeklappen bis in ihre Stellung 2 b, wenn die Stellmotoren 11 an die Druckmittelquelle angeschlossen sind, und bewegt die Stangen 11 b der Stellmotoren 11 nach links (F i g. 4), wenn die Stellmotoren an die Entlüftungsleitung angeschlossen sind und die Folgeklappen sich unter dem Einfluß des Strahldrucks in ihre Stellung 2 oder 2a drehen. Die Druckbeaufschlagung bzw. Entlüftung der Stellmotoren kann z. B. durch zwei getrennte Ventile oder ein einziges Dreiwegeventil gesteuert werden, die jeweils nach Belieben betätigbar sind, je nachdem, ob die Schalldämpferwirkung gewünscht wird oder nicht.
  • Um die Schalldämpferwirkung zu erhalten, setzt man die Stellmotoren 11 unter Druck, so daß ihre Kolben ganz ausfahren und den Ring 13 nach hinten bewegen; dieser Ring 13 bewegt seinerseits sämtliche Stangen 14, die die Winkelhebel 15 um ihre Achsen 16 drehen und dabei durch das Zusammenwirken der Gleitstücke 17 und der Führungen 18 die Drehung der entsprechenden Folgeklappen 2 bewirken. Die Folgeklappen 2 nehmen somit die in F i g. 4 strichpunktiert dargestellte Lage ein, in welcher sie nach innen geklappt sind. Es ergibt sich eine Drosselung des Strahls, worauf unverzüglich die Regelung der Steuerklappen in Kraft tritt. Die Stellmotoren 6 werden in dem Sinn betätigt, daß der Ring 7 nach vorn (d. h. nach links im Sinn der F i g. 3) geschoben wird und die Steuerklappen 1 nach außen geschwenkt werden. Die Folgeklappen 2 bleiben in Ruhe.
  • Man erkennt somit, daß die Belastung des Triebwerks allein durch die Regelung der Steuerklappen geregelt wird, die indirekt (nach irgendeinem bekannten Verfahren) die wirksamen Düsenquerschnitte bestimmt, und zwar sowohl bei normaler Einstellung (F i g.1), bei der die Folgeklappen 2 den Lageänderungen der Steuerklappen folgen, als auch bei Schalldämpfereinstellung (F i g. 2), obwohl in diesem Fall die Folgeklappen 1 bis zu einem festen Anschlag geführt sind und allein die Steuerklappen die gewünschten Querschnittsveränderungen mittels der normalen Regulierung herbeiführen.
  • In dieser letztgenannten Einstellung sollen sich die Steuerklappen noch weiter öffnen können als bei der bekannten Strahldüse mit Folgeklappen, damit sie den Einschlag der Folgeklappen 2 kompensieren können. In F i g. 3 ist bei 1 b die maximale öffnung der Steuerklappen 1 punktiert dargestellt, und die gesamte Auslenkung dieser Klappen ist mit ß1 bezeichnet. In F i g. 4 ist die gesamte Auslenkung der Klappen 2 zwischen der Lage 2a (maximale Öffnung bei normaler Anordnung ohne Schalldämpfung) und der Lage 2 b (Schließstellung bei Schalldämpfer-Einstellung) mit ß2 bezeichnet. Der Winkel ß2 ist deutlich größer als der Winkel ß1; d. h., daß die Steuerklappen 1 sich nur in einem begrenzten Ausmaß drehen können, während sich die Folgeklappen 2 unter dem Einfluß der Stelleinrichtung um einen beträchtlichen Winkel drehen können, um sich in ihre Schalldämpferstellung 2 b zu begeben, in welcher jede Folgeklappe in bezug auf den Düsenkanal um einen beträchtlichen Winkel nach hinten und nach innen geneigt ist.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Regeleinrichtung mit Schalldämpferwirkung für regelbare Strahldüsen mit mehreren am hinteren Düsenende schwenkbar angeordneten Steuerklappen zur Regulierung des Düsenaustrittsquerschnitts in Abhängigkeit von düsenquerschnittsfremden Parametern, mehreren ebenfalls am hinteren Düsenende schwenkbar angeordneten Folgeklappen, die sich jeweils unter dem Einfluß des Strahldrucks an die Innenflächen ihrer benachbarten Steuerklappen anlegen können, und einem Servomechanismus zum Schwenken der Steuerklappen, gekennzeichnet durch eine Stellvorrichtung, mit der die Folgeklappen (2) wahlweise in eine fest vorgegebene, nach innen geschwenkte Schalldämpfungslage (2b) bewegbar sind, wobei dann der Servomechanismus die Steuerklappen (1) derart steuert, daß sich der jeweils erforderliche wirksame Düsenaustrittsquerschnitt wieder einstellt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung zum Schwenken der Folgeklappen (2) aus Stellmotoren kraftschlüssig betätigbaren, zum Düsenkanal (3) konzentrischen Ring (13) besteht, an dem die Folgeklappen mittels einer vor- und rückwärts wirkenden übersetzung (11b, 14, 15) angelenkt sind, wobei die Stellmotoren wahlweise an eine Druckmittelquelle oder eine Entlüftungsleitung anschließbar sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Winkelhebel (15), dessen Drehpunkt von der Drehachse der zugehörigen Folgeklappe entfernt liegt und dessen einer Arm über eine Stange (14) an dem beweglichen Ring (13) und dessen anderer Arm an einem Gleitstück (17) angelenkt ist, wobei das Gleitstück (17) in einer auf der zugehörigen Folgeklappe befestigten Führung (18) gleitbar angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 529; französische Patentschriften Nr. 1376 576, 1164936.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1164936A (fr) * 1957-01-21 1958-10-15 Bertin Et Cie Soc Silencieux pour conduits d'échappement et notamment pour tuyères de propulseurs àréaction
DE1094529B (de) * 1957-03-01 1960-12-08 Rolls Royce Strahltriebduese mit zwei einstellbaren Stellungen
FR1376576A (fr) * 1963-08-02 1964-10-31 Snecma Silencieux pour réacteurs

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