DE1431184B

DE1431184B - Drive device with several jet nozzles

Info

Publication number: DE1431184B
Authority: DE
Inventors: Etienne Marly-le-Roi Seineet-Oise Fage (Frankreich
Original assignee: Sud-Aviation Societe Nationale De Constructions Aeronautiques, Paris

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit mehreren gebündelt neben- und bzw. oder übereinander angeordneten Strahldüsen, die in eine gemeinsame Austrittsdüse münden, wobei der Zwischenraum zwischen den Strahldüsen in der Mündungsebene derselben durch eine Wand abgeschlossen ist.The invention relates to a drive device with several bundled next to and / or above one another arranged jet nozzles which open into a common outlet nozzle, the gap between the jet nozzles in the mouth plane of the same is closed by a wall.

Eine derartige Antriebseinrichtung ist durch die deutsche Auslegeschrift 1132 002 bekanntgeworden.Such a drive device has become known from the German patent application 1132 002.

Bei den bekannten Antriebseinrichtungen ist im allgemeinen der größte Querschnitt der das Triebwerk umgebenden Verkleidung größer als der Austrittsquerschnitt des Strahldüsenbündels an sich. Um die Verkleidung an die Strahldüsen anzuschließen, ist es entweder üblich, das rückwärtige Ende der Verkleidung im Durchmesser allmählich zu verringern, bis es mit dem Ende des Strahldüsenbündels zusammenläuft und mit diesem bündig abschließt, oder die Verkleidung in konstantem Querschnitt auszuführen und dafür am Ende einen radial verlaufenden Boden zwischen Verkleidung und Düsenbündel anzuordnen.In the known drive devices, the largest cross section is generally that of the engine surrounding cladding larger than the exit cross-section of the jet nozzle bundle itself. Around To connect the fairing to the jet nozzles, it is common to either use the rear end of the Fairing gradually decrease in diameter until it reaches the end of the jet nozzle bundle converges and is flush with this, or the cladding in constant cross-section and for this purpose a radially running floor between the cladding and the nozzle bundle at the end to arrange.

In beiden Fällen ergeben sich jedoch beim Flug erhebliche Widerstandsverluste, die besonders bei Überschallgeschwindigkeiten sehr leistungsraubend sind.In both cases, however, there are considerable drag losses during flight, especially when Supersonic speeds are very power consuming.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Widerstandsverluste einer eingangs beschriebenen Antriebseinrichtung zu verringern oder, soweit möglich, zu beseitigen und dadurch einen Gewinn an Schubkraft zu erzielen.The object of the present invention is therefore to reduce the resistance losses of an initially described Reduce the drive mechanism or, as far as possible, eliminate it, thereby generating a profit To achieve thrust.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung mit mehreren gebündelt neben- und bzw. oder übereinander angeordneten Strahldüsen, die in eine gemeinsame Austrittsdüse münden, wobei der Zwischenraum zwischen den Strahldüsen in der Mündungsebene derselben durch eine Wand abgeschlossen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese Wand durch die an die Mündungsöffnungen der Strahldüsen am Umfang des Strahldüsenbündels angelegten Tangenten begrenzt ist und daß die inneren Seitenflächen der gemeinsamen Austrittsdüse sich zusammensetzen aus Fortsetzungen der Innenflächen der Strahldüsen in Strömungsrichtung ohne Unterbrechung und ohne Richtungs- oder Krümmungssprung und aus Verbindungsflächen, die von den Tangenten an die Mündungsöffnungen ausgehen und im Profil den Fortsetzungsflächen entsprechen.In the case of a drive device, this task is carried out with several bundled next to and / or on top of one another arranged jet nozzles which open into a common outlet nozzle, the Gap between the jet nozzles in the mouth plane of the same closed by a wall is solved according to the invention in that this wall through the to the mouth openings of the jet nozzles applied to the circumference of the jet nozzle bundle is limited and that the inner side surfaces of the common outlet nozzle are composed of continuations of the inner surfaces of the jet nozzles in the direction of flow without interruption and without a jump in direction or curvature and from connecting surfaces which extend from the tangents to the mouth openings and correspond in profile to the continuation surfaces.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die von den Tangenten und den Mündungsöffnungen der Strahldüsen begrenzte Wand als Luftaustrittsdüse auszubilden. In a further development of the inventive concept, it has proven to be useful that of the Tangents and the mouth openings of the jet nozzles limited wall to form as an air outlet nozzle.

Diese Luftaustrittsdüse kann zweckmäßigerweise mit einem Kanal zum Absaugen der Grenzschicht an der Lufteintrittsöffnung des Triebwerks verbunden sein.This air outlet nozzle can expediently have a channel for sucking off the boundary layer be connected to the air inlet opening of the engine.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Antriebseinrichtung ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Ausstoßwirbel an den Strahldüsen eines Triebwerks und damit eine entsprechende Verminderung des Strömungswiderstandes. Denn infolge der Begrenzung der in der Mündungsebene befindlichen Wand durch am Umfang des Strahldüsenbündels angelegte Tangenten, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die inneren Seitenflächen der gemeinsamen Austrittsdüse ohne Unterbrechung und ohne Richtungs- oder Krümmungssprung anzuschließen, wird erstens ein wirbelfördernder Totraum zwischen den Enden der Verkleidung und den Strahldüsen bzw. die ebenfalls die Strömungsverluste erhöhende Durchmesserverringerung der Verkleidung an ihrem rückwärtigen Ende völlig vermieden, und zweitens ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der inneren Seitenflächen der gemeinsamen Austrittsdüse eine verlustarme Ausströmung.The design of a drive device according to the invention results in a substantial reduction the ejection vortex at the jet nozzles of an engine and thus a corresponding reduction the flow resistance. Because due to the limitation of those located in the mouth plane Wall through tangents created on the circumference of the jet nozzle bundle, which makes it possible is given, the inner side surfaces of the common outlet nozzle without interruption and Connecting without a jump in direction or curvature, first of all, there is a vortex-promoting dead space between the ends of the cladding and the jet nozzles or which are also the flow losses increasing the reduction in diameter of the cladding at its rear end completely avoided, and secondly, the inventive design of the inner side surfaces of the common Outlet nozzle a low-loss outflow.

Dabei hat die Anordnung einer Wand zwischen den Mündungsöffnungen der einzelnen Strahldüsen im Vergleich zu einer Fortsetzung der Innenflächen der einzelnen Strahldüsen, bis sich diese durch gegenseitige Durchdringung vereinigen, den Vorteil, daß die im zweiten Fall im Bereich der Durchdringung, d. h. also im Bereich der Vereinigung mehrerer Düsenströmungen, sich notwendigerweise ergebende Umlenkung und Vermischung zumindest der Randschichten benachbarter Düsenströmungen vermieden wird.The arrangement has a wall between the mouth openings of the individual jet nozzles compared to a continuation of the inner surfaces of the individual jet nozzles until they are mutually exclusive Unite penetration, the advantage that in the second case in the area of penetration, d. H. that is, in the area of the union of several nozzle flows, which necessarily result Avoid deflection and mixing of at least the edge layers of adjacent nozzle flows will.

Diese erwähnte Umlenkung der Randschichten benachbarter Düsenströmungen beruht darauf, daß die Randschichten eine vom Öffnungswinkel der Strahldüse abhängige radiale Bewegungskomponente aufweisen, weshalb diese Randschichten unter einem gewissen Winkel zusammenstoßen und dabei in rein axiale Richtung umgelenkt werden. Gleichzeitig kommt es dabei auch zu einer mit Wirbelbildung verbundenen Vermischung benachbarter Düsenströmungen. Durch diese beiden Erscheinungen entsteht bereits vor Austritt der Düsenströmungen in die Umgebungsluft ein nennenswerter Energieverlust, so daß am Ende der Austrittsdüse nicht mehr die volle Schubkraft zur Verfügung steht. Demgegenüber entsteht bei der beschriebenen Anordnung einer Wand zwischen den einzelnen Strahldüsen diese verlustbehaftete Umlenkung und Vermischung benachbarter Düsenströmungen nicht schon innerhalb der Austrittsdüse, sondern erst, wenn die Düsenströmungen tiefer in die Umgebungsluft eingedrungen sind, so daß am Ende der Austrittsdüse, wo die Größe der Schubkraft maßgebend ist, eine erheblich höhere Schubkraft zur Verfügung steht als bei sich durchdringenden Strahldüsen.This mentioned deflection of the edge layers of adjacent nozzle flows is based on the fact that the edge layers have a radial movement component that is dependent on the opening angle of the jet nozzle have, which is why these edge layers collide at a certain angle and thereby in pure be deflected in the axial direction. At the same time there is also one with vortex formation associated mixing of adjacent nozzle flows. Through these two appearances arises a noticeable loss of energy even before the jet flows into the ambient air, so that at the end of the outlet nozzle the full thrust is no longer available. In contrast With the described arrangement of a wall between the individual jet nozzles, this lossy one arises Redirection and mixing of neighboring nozzle flows not already within the Outlet nozzle, but only when the nozzle currents have penetrated deeper into the ambient air, so that at the end of the outlet nozzle, where the magnitude of the thrust force is decisive, a considerably higher one Thrust is available than with penetrating jet nozzles.

Schließlich hat das Anbringen einer Wand zwischen den Mündungsöffnungen einzelner Strahldüsen den Vorteil, daß diese Wand als Luftaustrittsdüse für an der Lufteintrittsöffnung des Triebwerks angesaugte Grenzschichtströmung ausgebildet sein kann.Finally, the attachment of a wall between the mouth openings of individual jet nozzles has the advantage that this wall acts as an air outlet nozzle for sucked in at the air inlet opening of the engine Boundary layer flow can be formed.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand einer Zeichnung; darin zeigtFurther details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following Description of exemplary embodiments on the basis of a drawing; in it shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht zweier an sich bekannter Verbindungsformen zwischen einer Strahldüse und deren Verkleidung,Fig. 1 is a schematic view of two known forms of connection between a jet nozzle and their cladding,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Verbindung zweier Strahldüsen mit ihrer Verkleidung in perspektivischer Darstellung undF i g. 2 shows a connection according to the invention of two jet nozzles with their cladding in perspective Representation and

F i g. 3 eine mit einer Luftaustrittsdüse kombinierte Antriebseinrichtung für zwei Strahldüsen unter einem teilweise ausgebrochenen Deltaflügel in perspektivischer Darstellung.F i g. 3 a drive device combined with an air outlet nozzle for two jet nozzles under a partially broken delta wing in a perspective view.

In F i g. 1 ist eine sich verengende und anschließend sich erweiternde Strahldüse 1 dargestellt, deren Ausstoßöffnung 2 einen Querschnitt s aufweist. Die Strahldüse 1 ist mit einer Verkleidung 3 verbunden, die den maximalen Querschnitt S hat.In Fig. 1 shows a narrowing and then widening jet nozzle 1, the discharge opening 2 of which has a cross section s . The jet nozzle 1 is connected to a covering 3 which has the maximum cross section S.

Bisher besteht der Übergang von der Verkleidung 3So far, there is a transition from the cladding 3

zur Ausstoßöffnung 2 entweder aus einem mit der Verkleidung ein einheitliches Ganzes bildenden — strichpunktiert gezeichneten — Reduzierstück 4, das sich je nach der zur Verfügung stehenden Länge mehr oder weniger stark verjüngt, oder, falls die Verkleidung 3 mit konstantem Querschnitt ausgeführt ist, aus einem freien Boden 5 in Form einer ringförmigen Blende, die zwischen der Ausstoßöffnung 2 der Strahldüse 1 und dem rückwärtigen Rand 6 der Verkleidung 3 angeordnet ist. In beiden Fällen treten beträchtliche Strömungsverluste auf.to the discharge opening 2 either from a unitary whole with the cladding - shown in dash-dotted lines - reducing piece 4, which tapers more or less depending on the available length, or, if the cladding 3 is designed with a constant cross-section, from a free one Bottom 5 in the form of an annular screen which is arranged between the discharge opening 2 of the jet nozzle 1 and the rear edge 6 of the cladding 3. Considerable flow losses occur in both cases.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt eine Verkleidung 10¹ prismatischer Gestalt. Diese Verkleidung 10¹ umschließt zwei Strahldüsen 17, deren Mündungsöffnungen 18 gegenüber dem Ende 13¹ der gemeinsamen Austrittsdüse zurückgesetzt sind. Die Verbindung zwischen der Verkleidung 10¹ und den beiden Strahldüsen 17 besteht aus einer inneren Seitenfläche 19, die das Ende 13¹ der gemeinsamen Austrittsdüse mit einer Hüllkurve 20 verbindet, die die Mündungsöffnungen 18 der Strahldüsen 17 einhüllt. Dabei setzt sich die innere Seitenfläche 19 aus Fortsetzungen der Innenflächen der Strahldüsen in Strömungsrichtung ohne Unterbrechung und ohne Richtungs- oder Krümmungssprung und aus Verbindungsflächen, die von den gedachten Tangenten am Umfang des Strahldüsenbündels ausgehen und im Profil den Fortsetzungsflächen entsprechen, zusammen. The in F i g. 2 illustrated embodiment according to the invention shows a cladding 10 ^{1 of} prismatic shape. This cladding 10 ¹ encloses two jet nozzles 17, the mouth ^{openings 18 of which are set back with respect to the end 13 1 of} the common outlet nozzle. The connection between the cladding 10 ¹ and the two jet nozzles 17 consists of an inner side surface 19 which connects the end 13 ^{1 of} the common outlet nozzle with an envelope curve 20 which envelops the mouth openings 18 of the jet nozzles 17. The inner side surface 19 is made up of continuations of the inner surfaces of the jet nozzles in the flow direction without interruption and without a jump in direction or curvature and of connecting surfaces that start from the imaginary tangents on the circumference of the jet nozzle bundle and correspond in profile to the continuation surfaces.

Zwischen den beiden Strahldüsen ist in Höhe ihrer Mündungsebene eine Wand 21 angeordnet, die den freien Raum zwischen den beiden Mündungsöffnungen 18 und der Basis 20 der inneren Seitenflächen 19 der gemeinsamen Austrittsdüse abdeckt.Between the two jet nozzles, a wall 21 is arranged at the level of their mouth plane, which the free space between the two mouth openings 18 and the base 20 of the inner side surfaces 19 the common outlet nozzle covers.

Anstatt diesen Zwischenraum abzudecken, kann dieser auch gemäß F i g. 3 dazu benutzt werden, um dort einen Hilfsluftstrom auszustoßen.Instead of covering this intermediate space, it can also according to FIG. 3 used to there to eject an auxiliary air stream.

Die Verkleidung 10¹, die in ihren sichtbaren Umrissen schematisch und durchsichtig dargestellt ist, ist am Deltaflügel 22 eines nicht dargestellten Flugzeuges aufgehängt. Die Verkleidung 10¹ enthält zwei Triebwerke 23 (strichpunktiert gezeichnet), deren Strahldüsen 17 so angeordnet sind, wie es in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben wurde.The cladding 10 ¹ , which is shown schematically and transparently in its visible outlines, is suspended on the delta wing 22 of an aircraft (not shown). The fairing 10 ¹ contains two engines 23 (shown in phantom), the jet nozzles 17 of which are arranged as it is in connection with FIG. 2 has been described.

Eine Lufteintrittsöffnung 24 enthält Platten 25, die die Stoßwelle beim Eintritt der Luftströmung aufnehmen und dämpfen sollen. Ein flacher Kanal 26 zwischen der Unterseite des Deltaflügels 22 und der Oberseite der Triebwerke 23 dient zur Grenzschichtabsaugung und ist am vorderen Ende mittels zweier Abzweigungen 27 bzw. 28 mit dem oberen bzw. unteren Rand der Lufteintrittsöffnung 24 verbunden. In den Abzweigungen 27, 28 sind als Leitflächen dienende Trennwände 29,30 angeordnet, wie die ausgebrochenen Partien in F i g. 3 zeigen.An air inlet opening 24 contains plates 25 which receive the shock wave when the air flow enters and should dampen. A shallow channel 26 between the underside of the delta wing 22 and the Top of the engines 23 is used for boundary layer suction and is at the front end by means of two Branches 27 and 28 are connected to the upper and lower edge of the air inlet opening 24, respectively. In the branches 27, 28 serving as guide surfaces 29,30 dividing walls are arranged, like the broken parts in FIG. 3 show.

An seinem rückwärtigen Ende läuft der Kanal 26 in einen Hals 31 aus, der eine Austrittsdüse in Form des zwischen den beiden Strahldüsen 17 und der Hüllkurve 20 frei gelassenen Raumes aufweist. Die beiden Strahldüsen 17 schließen bündig mit den gewölbten, äußeren Seitenflächen 31 α des Halses 31 ab, während dessen Querwände 31 b von den Tangenten an die Mündungsöffnungen 18 begrenzt sind.At its rear end, the channel 26 runs out into a neck 31 which has an outlet nozzle in the form of the space left free between the two jet nozzles 17 and the envelope curve 20. The two jet nozzles 17 are flush with the curved, outer side surfaces 31 α of the neck 31, while the transverse walls 31 b of which are delimited by the tangents to the mouth openings 18.

Claims

Patent claims:

1. Drive device with several bundled next to and / or arranged one above the other Jet nozzles which open into a common outlet nozzle, the space between the Jet nozzles in the mouth plane of the same is closed off by a wall, thereby characterized in that this wall (21) by the orifice openings (18) of the jet nozzles (17) on the circumference of the jet nozzle bundle applied tangents (20) is limited and that the inner side surfaces (19) of the common Outlet nozzles are made up of continuations of the inner surface of the jet nozzles (17) in the direction of flow without interruption and without a jump in direction or curvature and from connecting surfaces which extend from the tangents (20) to the mouth openings (18) and correspond in profile to the continuation surfaces.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the tangents (20) and the mouth openings (18) delimited wall (21) designed as an air outlet nozzle (31) is.

3. Drive device according to claim 2, characterized in that the air outlet nozzle (31) with a channel (26) for sucking in the boundary layer at the air inlet opening of the Engine is connected.

1 sheet of drawings