DE1294222B

DE1294222B - Senkrecht startendes und landendes Flugzeug

Info

Publication number: DE1294222B
Application number: DE1965B0081544
Authority: DE
Inventors: Lewis William James; Denning Ralph Murch; Snell Leonard Stanley
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1964-04-23
Filing date: 1965-04-21
Publication date: 1969-04-30
Also published as: BE662922A

Description

Die Erfindung betrifft ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit einem Gasturbinen-Strahltriebwerk mit je zwei auf jeder Seite des Strahltriebwerks angeordneten Kniedüsen, von denen zwei mit Verdichterluft und die beiden anderen mit dem Abgasstrom des Strahltriebwerks beaufschlagbar sind.
Bei bekannten derartigen Triebwerksanordnungen wird vom Verdichter des Strahltriebwerks ein Teil der verdichteten Luft abgezweigt und den vorderen Kniedüsen zugeführt. Der dadurch erzielbare große Volumenstrom ist für den Senkrechtstart und für niedrige Fluggeschwindigkeiten vorteilhaft. Für hohe Fluggeschwindigkeiten, bei denen ein sehr schneller Strahl von verhältnismäßig geringem Volumenstrom erwünscht ist, ist jedoch der durch diese Triebwerksanordnung erzielbare Gesamtwirkungsgrad verhältnismäßig schlecht.
Andererseits sind Flugzeuge bekannt, bei denen vom Strahltriebwerk getrennte Hubtriebwerke vorgesehen sind, deren Turbinen beim Senkrechtstart vom Abgasstrom des Strahltriebwerks angetrieben werden. Die Hubtriebwerke werden während des Horizontalfluges ausgeschaltet, so daß das Haupttriebwerk als reines Strahltriebwerk arbeitet. Diese Triebwerksanordnung ermöglicht somit einen guten Wirkungsgrad bei sehr hohen Fluggeschwindigkeiten; bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten dagegen ist der Wirkungsgrad dieser Triebwerksanordnung verhältnismäßig schlecht, da die Hubtriebwerke keinen Horizontalschub liefern können und somit der für den Vortrieb sorgende Volumenstrom nicht vergrößerbar ist.
Durch die Erfindung soll daher ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug geschaffen werden, das im Horizontalflug sowohl bei niedrigen als auch hohen Fluggeschwindigkeiten mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Das erfindungsgemäße Flugzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit Verdichterluft beaufschlagbaren Kniedüsen eigene Lufteinlaßkanäle besitzen, in denen jeweils ein Verdichter angeordnet ist, die durch Turbinen in den zu den beiden anderen Kniedüsen führenden Abgaskanälen angetrieben werden, deren Zugänge durch Schließorgane verschließbar sind, wodurch der Abgasstrom des Strahltriebwerks unmittelbar einer zusätzlichen Vortriebdüse zuführbar ist.
In Verbindung mit einem Raketentriebwerk ist es bereits bekannt, daß zwei versetzt zur Triebwerksachse angeordnete Turbinen, die jeweils einen als Propeller dienenden Verdichter antreiben, vom Abgasstrahl des Triebwerks angetrieben werden. In diesem Fall sind jedoch die Turbinenräder beider Turbinen derart angeordnet, daß lediglich ein Sektorausschnitt ihrer Beschaufelung in den koaxial nach hinten ausgestoßenen Abgasstrahl hineinragt. Die Turbinenräder werden also durch den Abgasstrahl nur teilbeaufschlagt, und es ist keine Möglichkeit vorhanden, die Turbinen abzuschalten und das Raketentriebwerk als reines Strahltriebwerk arbeiten zu lassen. Im übrigen handelt es sich dabei um ein Flugzeug, das in konventioneller Weise nur horizontal starten und landen kann.
Die erfindungsgemäße Triebwerksanordnung hat den Vorteil, daß beim Senkrechtstarten und bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten ein verhältnismäßig großer Volumenstrom erzielbar ist, wobei ein Teil des Antriebsstromes aus unverbrannter Verdichterluft besteht und daß bei hohen Fluggeschwindigkeiten die in den Kniedüsen angeordneten Turbinen abgeschaltet werden können, so daß das Haupttriebwerk als reines Strahltriebwerk arbeitet.
An Hand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das in der F i g. 1 dargestellte Gasturbinen-Strahltriebwerk 110 besitzt einen vorderen Lufteinlaß 111, eine konzentrisch dazu angeordnete Vortriebsdüse 112,113 und zwei Turbinen-Verdichtereinheiten. Jede der Turbinen-Verdichtereinheiten besteht aus einem Verdichter 114 und einer Turbine 115, die durch eine bei 117 gelagerte Welle 116 miteinander verbunden sind. Die Turbinen-Verdichtereinheiten sind zu beiden Seiten des Strahltriebwerks 110 versetzt zum Triebwerksgehäuse 118 und zur Vortriebsdüse 112 angeordnet.
Der vom Strahltriebwerk 110 kommende Abgasstrom gelangt im schnellen Vorwärtsflug zur Vortriebdüse 112, 113. Der vordere Teil der Vortriebdüse hat einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und ist mit Seitenöffnungen 119 versehen. Die Seitenöffnungen 119 sind im schnellen Vorwärtsflug durch zwei Schließorgane 120 verschlossen. Die Schließorgane 120 sind an ihren hinteren Enden um Achsen 121 schwenkbar gelagert, so daß sie aus ihrer Stellung, in der sie die Seitenöffnungen verschließen, nach innen in eine Stellung geschwenkt werden können, in der sie den vom Strahltriebwerk kommenden Abgasstrom in die Seitenöffnungen ablenken. Die Seitenöffnungen 119 stehen mit Abgaskanälen 125 in Verbindung, die zu den Turbinen 115 führen. Die Vortriebsdüse 112, 113 kann unter Umständen nach hinten verlängert werden (wie es bei 134 durch gestrichelte Linien angedeutet ist), so daß zwischen den Schließorganen 120 und der Vortriebsdüse 113 a ein Nachbrenner angeordnet werden kann.
Die Verdichter 114 sind in eigenen Lufteinlaßkanälen 126 der vorderen Kniedüsen angeordnet, die durch Schließorgane 127 verschließbar sind. In ihrer geschlossenen Stellung (obere Hälfte der Figur) bedecken die Schließorgane die Lufteinlaßkanäle vollkommen, so daß die Verdichter abgeschaltet sind. In ihrer geöffneten Stellung (untere Hälfte der Figur) geben sie jedoch die Lufteinlaßkanäle frei. Der Austrittskanal 128 eines jeden Verdichters steht jeweils mit einer Kniedüse 129 in Verbindung, die um eine senkrecht zur Welle 116 verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist. Die Kniedüsen können somit derart verdreht werden, daß sie die Verdichterluft nach hinten (im Horizontalflug), nach unten (beim Starten und Landen) und schräg nach vorn (zum Abbremsen) ausstoßen können. Die Düsen 129 sind in Lagern 130 gelagert.
Die F i g. 2 zeigt eine Abänderung des in F i g. 1 gezeigten Triebwerks. In diesem Fall sind die Kanäle 140, in denen die Verdichter 114 angeordnet sind, nach hinten verlängert; im hinteren Abschnitt 145 dieser Kanäle sind die Kniedüsen 131 der Turbinen 115 angeordnet. Die vom Verdichter und der Turbine kommenden Gase werden somit gemeinsam aus einer Kniedüse 141 ausgestoßen.
In F i g. 2 ist außerdem ein Stellzylinder 142 mit einem Gestänge 146 zum Betätigen der Schließorgane 120 gezeigt; ein Stellzylinder 143 dient zum Betätigen von Schließorganen 144, die den in F i g. 1 gezeigten Schließorganen 127 entsprechen.

Claims

Patentansprüche: 1. Senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit einem Gasturbinen-Strahltriebwerk mit je zwei auf jeder Seite des Strahltriebwerks angeordneten Kniedüsen, von denen zwei mit Verdichterluft und die beiden anderen mit dem Abgasstrom des Strahltriebwerks beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Verdichterluft beaufschlagbaren Kniedüsen (129) eigene Lufteinlaßkanäle (126) besitzen, in denen jeweils ein Verdichter (114) angeordnet ist, die durch Turbinen (115) in den zu den beiden anderen Kniedüsen (132) führenden Abgaskanälen (125) angetrieben werden, deren Zugänge durch Schließorgane (120) verschließbar sind, wodurch der Abgasstrom des Strahltriebwerks unmittelbar einer zusätzlichen Vortriebsdüse (112) zuführbar ist.
2. Senkrecht startendes und landendes Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßkanäle (126) der beiden mit Verdichterluft beaufschlagbaren Kniedüsen verschließbar sind.