DE1481553A1

DE1481553A1 - Einrichtung zur Betaetigung der Austrittsleitklappen an Auftriebsgeblaesen

Info

Publication number: DE1481553A1
Application number: DE19661481553
Authority: DE
Inventors: Alderson Edgar Dean
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-03-04
Filing date: 1966-03-04
Publication date: 1969-03-20
Also published as: FR1464226A; NL6516803A; GB1106871A; CH431285A; BE677358A; US3335960A

Description

Einrichtung zur Betätigung der Austritts leitklappen an Auftriebsgebläsen

Die Erfindung bezieht sich auf Auftriebsgebläse für Flugzeuge und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Betätigung der Austrittaleitklappen an Auftriebsgebläaen von Flugzeugen, die beispielsweise in die Tragflächen eingebaut sind, um Flugzeugen dio Fähigkeit des senkrechten Startens bzw. Landens bzw. des Schwabens zu verleihen.

Mittels Auftriebsgebläsen lassen sich die verschiedenen Fluglagen von Flugzeugen im allgemeinen auf zwei Arten steuern. Sofern genügend Leitkanalβ vorhanden sind, kann die Kraftübertragung in der Weise erfolgen, daß einem Gebläse mehr Energie zugeführt wird als dem anderen, so daß am Flugzeug ein Kippmoment entsteht. Um die LeitkanUle zu vermeiden, kann eine Sohubkraftverrlagerung angewendet werden. Hierbei werden Paare einander

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gegenüberliegend angeordneter Leitklappen in gestaffelter •Anordnung so gegeneinander geschwenkt, daß sich ein kleinerer Austrittsquerschnitt einstellt, was eine Verringerung der Schubkraft und somit eine Herabsetzung des durch das betreffende Gebläse, erzeugten Auftriebs zur Folge hat. Zusätzlich lassen sich die gleichen Leitklappen zum Richten der Schubkraft verwenden, um so eine Richtungssteuerung des Schubmitteistromes und dementsprechend des Elugzeuges zu bewirken. Beim Schwenken der Leitklappen müssen diese jedoch um ihre Anströmkanten so geschwenkt werden, daß, wenn sie sich in Außerbetriebsstellung befinden, zwischen ihnen noch ein gewisser Raum verbleibt. Die Anordnung ihrer Schwenkachse nahe ihrer Anströmkante führt jedoch dazu, daß starke Verstellkräfte aufgewendet werden müssen, weshalb auch der dazu erforderliche Stellmechanismus entsprechend kräftig bemessen sein muß.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demzufolge darin, eine Einrichtung zur Betätigung der Austritts leitklappen zu schaffen, die sich sowohl zum Richten als auch zum Drosseln des Luftaustritts aus dem Gebläse eignet, um eine Auftriebsverminderung herbeizuführen, die sich in Abhängigkeit von der Lage des Gebläses am Flugzeug zur Steuerung der Fluglage dee Flugzeuge, und zwar in Bezug auf dessen horizontale Lage bzw. Seitenneigung verwenden läßt, bzw. zur

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Richtungsänderung oder zu sonstigen Zwecken, beispielsweise auch zum Vortrieb, und bei der die auf je zwei einander gegenüberliegende Leitklappen einwirkenden Kräfte ausgeglichen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe'wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung zur Betätigung der Austrittsleitklappen von Auftriebegebläsen zur Drosselung und bzw. oder zum Richten der Luftströmung zwischen den Leitklappen hindurch in Vorschlag gebracht, bei welcher Paare zueinander paralleler und in einem Abstand voneinander angeordneter Leitklappen vorgesehen sind, von welchen jeweils die erste Leitklappe eines jeden Leitklappe npaar es in der Nähe ihrer Anströmkante an ortsfesten Lagerzapfen o.dgl. und die zweite Leitklappe jedes Leitklappenpaares in der Nähe ihrer Anströmkante an eine in ihrer Längsrichtung verstellbaren Schiene mittels Lagerzapfen angelenkt sind, und die Leitkl8>ppen jedes Leitklappenpaares jeweils mit Hilfe einer Kupplungsschiene gelenkig miteinander verbunden sind, welche ihrerseits mittels eines Bolzene mit einer zweiten, in Längsrichtung verstellbaren Schiene untereinander gelenkig verbunden sind. Die beiden Stellsohienen. sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und an einem ihrer Enden mittels eines schwenkbaren Ausgleichshebels gelenkig miteinander verbunden. Zum axialen Verstellen der ersten Stellschiene ist eine Stellvorrichtung, z.B. in Form eines Servo-eotors o.dgl., vorgesehen, während zum Schwenken des Ausgleichshebels eine zweite

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Stellvorrichtung vorgesehen ist.

In den Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen näher erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt in einer Radialebene durch ein in der Tragfläche eines Flugzeugs angeordnetes Auftriebs— gebläseaggregat mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Austritts leiteinrichtung}

Fig. 2 und 3 je eine Seitenansicht der A«us trittsleiteinrichtung bei unterschiedlichen Stellungen der Leitflächen.

Die Austrittsleiteinrichtung gemäß dex· Erfindung ist bei beliebig ausgebildeten Gebläsen in beliebiger Lage am Flugzeug anwendbar; sie ist jedoch nachstehend dex* Einfachheit halber in Verbindung mit einem Tragflächen—Auftriebsgebläse beschrieben.

Das Auftriebsgebläse ist an einem ringförmigen Mantel 1O angebracht, der in einer Mulde in der ihm zugeordneten Tragfläche angeordnet ist. Das Gebläse ist mittels Halterungen 11 an den am Mantel 10 sitzenden Tragböcten 12 befestigt. Der Mantel 10 weist in seinem oberen Bereich einen ebenen

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ringförmigen Flansch 13 auf, der in die Oberseite der Tragflächenverkleidung übergeht. Der Mantel 10 besteht aus zwei Teilen, von welchen der obere Teil von dem Flansch 13 und dem im wesentlichen zylindrischen Teil lh sowie dem diese verbindenden gekrümelten Teil 15 gebildet wird, um eine gute Einführung der Luft in das Gebläse von der Oberseite der Tragfläche her zu gewährleisten. Der untere Teil des Mantels 10 wird von dem im wesentlichen zylindrischen oder etwas kegelförmig sich erweiternden Teil 16 gebildet, an dessen unterem Hand ein mit der Unterseite der Tragfläche bündiger Flansch 17 angeordnet ist. Der untere Teil 16 des Mantels ist zu dem oberen Teil 13i 1^» 15 konzentrisch angeordnet und weist einen etwas-größeren Durchmesser auf als der obere Teil, so daß zwischen der Oberkante des unteren Teils 16 und der Unterkante des oberen Teils 13 - 15 ein ringförmiger Spalt gleicher Breite entsteht. Diesen Spalt überbrückt ein Düsenkasten 1ö_f der den oberen und den unteren Teil des Mantels 10 miteinander verbindet. Ein Schneckengehäuse 19 umgibt den Düsenkasten Ib zumindest teilweise, durch weichen den Düsen das Treibmittel zugeführt wird.

Das Lagergehäuse 25 wird in der Mitte von dem oberen Teil des Mantels IO mittels der Streben 26 und 27 zentrisch von (!Losen getragen. In dem Lagergehäuse 25 sitzen die beiden Lager 28 und 29 für den Läufer des Gebläses. '

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In den Lagern 28 und 29 ist die vertikal angeordnete Gebläsewelle 35 gelagert, die an ihrem unteren Ende die Läuferscheibe 36 trägt, an der in radialer Richtung die Gebläseschaufeln 37 befestigt sind, die sich bis zur Unterkante des Randes ]h des oberen Manteüeila 10 erstrecken und an ihren äußeren Enden von einem Deckring 38 umgeben sind. Zwischen einem weiteren Deckring 39 mit größerem Durchmesser und dem Deckring 38 liegen die Turbinenschaufeln 4o unmittelbar unter den Düsen 41 des Düsenkastens 18.

Bei dieser Anordnung trifft das durch das Spiralgehäuse 19 in den Düsenkasten Ιο zugeführte Treibgas auf die Turbinenschaufeln hO auf, um das Gebläserad anzutreiben und Luft von oben nach unten durch den Mantel 10 hindurch zu drücken, wobei die Abgase aus den Turbinenschaufeln *»O ebenfalls nach unten gerichtet sind und so den durch das Gebläse erzeugten Schub vergrößern.

Unmittelbar unter der Läuferscheibe 36 ist ein Ringteil 55 angeordnet, das von den Statorleitschaufe.ln 56 getragen wird, die sich in radialer Richtung zwischen dem Ring 55 und dem unteren Mantelteil 16 erstrecken.

Die Austrittslsitklappeneinrichtung nach der Erfindung besteht aus einer Violzahl von Leitschaufeln bzw.. Leitklappen 6o

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mit stromlinienförmigem Profil, deren Anströmkanten in einer Ebene liegen. Die Leitklappen 60 sind in der Nähe ilirer An— strömkante mittels ortsfester Lagerzapfen 61 schwenkbar gelagert, während die ihnen jeweils benachbarten Leitlclappen 62 ebenfalls in der Nähe ihrer Anströmkanten, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, mittels beweglicher bzw. in ihrer Lage verstellbarer Lagerzapfen 63 schwenkbar gelagert sind. Die Leitklappen sind parallel zueinander angeordnet, wobei sie sich über die offene Unterseite des unteren Mantelteils 16 in der Längsrichtung der zugeordneten Tragfläche erstrecken und zwischen einer geschlossenen, im wesentlichen in einer Ebene liegenden Stellung und einer wie in Fig. 1 dargestellten, offenen Stellung verstellbar sin«l. Die in ihrer Lage beweglichen bzw. verstellbaren Lagerzapfen 63 sitzen an einer in ihrer Längsrichtung verstellbaren Stellschiene 6*l·, die sich oberhalb der ortefesten Lagerzapfen 6i quer zu den Leitklappen erstreckt, wobei die beiden Leitklappen 60 und 62 jedes Leitklappen— paares durch eine Kupplungsschiene 65, vorzugsweise nahe der Auftriebsmittellinie der stromlinienförmig ausgebildeten Leitklappen gelenkig miteinander verbunden sind.

Die Kupplungsschienen 65 sind an ihren Enden mittels der Bolzen 70 und 71 mit den entsprechenden Leitklappen 60 bzw. 62 gelenkig verbunden, wobei die Bolzen 7O und 71 vorzugswd.se um etwa ein Drittel bis etwa um die Hälfte der Klappenlänge von den AnstoPömkanten entfernt angeordnet sind, um einen Ausgleich

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der an den Klappen angreifenden Auftriebsraomente bzw. Kräfte zu erreichen. Die Stellschiene 72 befindet sich in Längsrichtung der Kupplungsschienen 65 oberhalb von diesen und ist an' sie mittels der Bolzen 73 gelenkig angekuppelt, die in der Mitte der einzelnen Kupplung»schienen 65 angebracht sind.

Die Stellvorrichtung 7k zur gewünschten, gestaffelten Ein- · stellung der Leitklappen, beispielsweise ein hydraulischer Zylinder, ist an ein Ende der Stellsohiene 6k zu deren Längeverstellung gelenkig angekuppelt. Mittels dieser Stellvorrichtung *jk werden die in ihrer Lage verstellbaren Lagerzapfen 63 der Leitklappen 62 eines jeden Leitklappenpaareβ auf die ortsfesten Lagerzapfen 61 der Leitklappe 60 zu oder von ihnen fortbewegt. Ein Ausgleichshebel 75 ist an das andere Ende der Stellschiene 6k angelenkt, mit dem auch das entsprechende Ende der Stellsohiene 72 verbunden ist. Bei der Anordnung naoh Fig. 2 und 3 sind die Stellvorrichtung 74 und der Hebel 75 der Zweckmäßigkeit halber an den entgegengesetzten Enden der Stellsohiene 6k angebracht. An das freie Ende des Hebels 75 ist eine zweite unabhängig· Stellvorrichtung 76 für die Sohubriohtungssteuerung angekuppalt.

Aus Fig. 1 ist «rsiohtlioh, daß bei der vorstehend besohriebenen Anordnung bsi feststehender Stellsohiene 6k und bei Betätigung der Stellvorrichtung 76 naoh rechts Jede Leitklappe um ihr· L*ger«apfen bzw. Sohwenkaohsen herum in Oeg*nuhr«*igersinn In Richtung auf eine geschlossene Stellung geschwenkt

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wird, so daß die Strömung nach rech* geneigt und bewirkt wird, daß die Luftströmung eine seitliche Reaktionskraft bzw. Schubkraft komponente nach links erzeugt.

Sofern nun der durch das Auftriebsgebläseaggregat erzeugte Auftreib regelbar verringert oder herabgesetzt werden soll, muß die Austrittsflache durch Verschwenken der Leitklappen in ihrem Querschnitt verringert werden. Dazu wird die Stellvorrichtung Th betätigt, so daß die Stellschiene 6h, wie in Fig. 2 gezeigt, nach rechts bewegt wird. Dadurch werden alle in ihrer Lage verstellbaren Lagerzapfen 63 nach rechts bewegt, so daß die Leitklappen 62 im Uhrzeigersinn nach rechts geschwenkt werden und sich der Ausgleichshebel 75 aus seiner in Fig. 1 gezeigten, im wesentlichen senkrechten Lage in eine Schräglage bewegt, in weicher das obere Ende des Hebels 75, wie in Fig. 2 gezeigt, nach rechts verstellt ist. Dadurch wird die Stellschiene 72, sofern sie an dem Hebel 75 im wesentlichen in seiner Mitte angelenkt ist, nur um die HUlfte des Verstellbetrages der Schiene 6h oder, sofern sie woanders an ihn angelenkt ist, proportional in dementsprechendem Ausmaß nach rechts bewegt. Bei diesem V_erstellvorgang wird das untere Ende des Hebele 75 durch die Stellvorrichtung 76 fest gehalten.

Infolge der vorstehend beschriebenen Verstellung der Stellsohienen 64 und 72 werden die oberen Anströmkanten bzw. Lagerzapfen

63 der LeltklaopfUk £2. aaoh^reehts bewegt, so daß sie im Uhr-9U9O IZ/UZijJ

zeigersinn herumschwenken, wobei die Kupplungsschienen 65 um einen geringeren Betrag nach rechts bewegt werden als die Lagerzapfen 63. Dadurch wird bewirkt, daß die Leitklappe im Gegenuhrzeigersinn um die ortsfesten Lag»rzapfen 61 herumschwenken, in Richtung auf die Abströmkanten der Leitklappen 62, so daß folglich die Öffnungen bzw. Durchlässe zwischen den Abströmkanten der Leitklappenpaare verengt werden. Gleichzeitig werden die oberen oder Anströmkanten der Leitklappen eines Leitklappenpaares voneinander fort bewegt, so daß die Öffnungen bzw. Durchlässe zwischen den Anströmkanten dieser Leitklappen erweitert werden} gleichzeitig werden die Anströmkanten benachbarter Leitklappen je eines Klappenpaares einander genähert. Dadurch läßt sich die Zeitdauer für die Verstellbewegung gegenüber derjenigen bei herkömmlichen Einrichtungen mit feststehenden Anströmkantenlagerzapfen beträchtlich verringern. Somit wird die Gesamt-Querschnittsflache der Luftdurchlaßöffnungen zwischen den Leitklappen verringert und folglich der Luftstrom gedrosselt, bei sich daraus ergebender Herabsetzung des durch das Auftriebsgebläse erzeugten Auftriebs. Unter diesen Bedingungen bleibt, wie in Fig. 2 gezeigt, die Richtung der Luftströmung und somit die Schubkraft senkrecht und ist nicht geneigt, sowie durch die Staffelung der Leitklappen bedingt, verringert.

Wenn nunder Luftstrom aus dem Auftriebsgebläse auch noch gerichtet austreten soll, so wird die Stel lsohiene 6k in ihre

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vorstehend beschriebene Lage, bei gestaffelten Leitklappen gemäß Fig. 2 gebracht und die Stellvorrichtung 76 betätigt, tun die Stelleohlene 72 nach rechts zu verschieben. Dadurch werden die Leitklappen 60 unter einem spitzen Winkel zur Waagerechten und die Leitklappen 62 unter einem weniger stark geneigten Winkel eingestellt, wobei in dieser Lage der Leitklappen 60 und 62 der Luftstrom zwischen ihnen hindurch sowohl abgedrosselt bzw. verringert als auch nach recht gerichtet wird, so daß er eine seitliche Sohubkraftkomponente erzeugt, die, wie in Fig. 3 gezeigt, nach linkp gerichtet ist. Die in Fig. 3 veranschaulichte Lage der Leitklappen 60 und 62 läßt sich durch Betätigen der Stellvorrichtung 76 und Verstellen der Stellsohfcene 72 zwecks Veränderung der Sohubrichtung oder duroh Betätigen der Stellvorrichtung 7^ und Verstellen der Stell· schiene 6k zweck· Veränderung der Staffelung der Klappen verändern, wobei jede der Stellvorrichtungen 76 und 7k eine Jewell« von der anderen wechselseitig unabhängige Wirkung hervorruft.

Zum Verstellen der LeItklappen in ihre in Fig. 2 gezeigte, gestaffelte, d.h. entgegengesetzt geschwenkte Lage ist die Betätigung von nur einer Stellvorrichtung, d.h. der Stellvorrichtung Jk_t und «um Verstellen der Leitflächen aus ihrer gestaffelten, entgegengesetzt geschwenkten Lage nach Flg. 2 in die apesifisoh geriohtete Lage naeh Flg. 3 die Betätigung von nur einer Stellvorrichtung, d.h. der Stellvorrichtung 76, erforderlich. Die

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Stellvorrichtungen 7k und 76 brauchen nicht übermäßig leistungsstark zu sein und die Stellschienen Sh und 72 sowie die Kupplungsschienen 65 nicht übermäßig stark dimensioniert und schwer zu sein, da durch ihre Anordnung bewirkt wird, daß ein großer Teil der Kräfte, die bei den bisher bekannten Leitflächeiisteuermechanismen zu überwinden waren, ausgeglichen sind. Indem man die Kupplungsschienen 65 mit den Leitklappen in einem Abstand von mindestens einem Drittel der KlappenJ.änge der Leitklappen von den Anlenk— zapfen der einzelnen Leitklappen verbindet, werden die auf die Leitklappen in ihrer gestaffelten, entgegengesetzt geschwenkten Lage einwirkenden Kräfte vontfen einer Zugwirkung ausgesetzten Schienen aufgenommen. Wenn die Leitklappen zwischen ihrer gestaffelten, entgegengesetzt geschwenkten Lage und der gerichteten Lage verstellt werden, tragen die sich in ihre senkrechte Lage bewegenden Leitklappen über die Schienen dazu bei, die gegenüberliegenden Leitklappen in Richtung auf ihre Schräglage zu bewegen. Venn die Leitklappen in ihre geschlossene Lage zwecks Verschließens der unteren Gebläseöffnung bewegt werden, hört die Wirkung des Auftriebsgebläses praktisch auf.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige was, in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Aueführungebeispielen für den Fachmann naheliegt.

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Claims

PATENTANWÄLTE * , -

PATENTANWALT DIPCING. RICHARD MOLLER-BORNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEV

BERLIN-DAHLEM - PODBIELSKIALLtE CS MÖNCHEN 22 ■ WIDENMAYERSTRASSE

TELEFON: 76 29 O7 - TELEORAMME : PBOPIN DUS TELEFON : 22 BS 89 ■ TELEGRAMME: PROPINOUS

München, den k. März I966

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General Electric Company Schenectady, New York (USA)

Patentansprüche

Einrichtung zur Betätigung der Austrittsleitklappen an Auftriebsgebläsen zum Drosseln' und bzw. oder Richten des zwischen den Leitklappen hindurchtretenden Luftstroms, gekennzeichnet durch zueinander parallel und voneinander getrennt angeordnete Leitklappenpaare (60, 62), von welchen die jeweils erste Leitklappe (60) in der Nähe ihrer Anströmkante an ortsfesten Lagerzapfen (6l) o.dgl. und die jeweils zweite Leitklappe (62) in der Nähe ihrer Anströmkante an einer in ihrer Längsrichtung verstellbaren Schiene (6h) mittels der Lagerzapfen (63) angelenkt sind, und die Leitklappen (60, 62) jedes Leitklappenpaares jeweils mit Hilfe einer Kupplungsschiene (65) gelenkig miteinander verbunden sind, welche ihrerseits mittels eines Bolzene (73) va±t einer zweiten, in ihrer Längsrichtung verstellbaren Sohieno (72) untereinander gelenkig verbunden sind. 909812/0293
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellschienen (64 bzw. 72) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und an einem ihrer Enden mittels eines schwenkbaren Ausgleichshebels (75) gelenkig miteinander verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Stellschiene (64) eine deren axiale Verschiebung bewirkende Stellvorrichtung (74) gekuppelt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 t dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des schwenkbaren Ausgleichshebels (75) eine zweite Stellvorrichtung (76) angekuppelt ist.
5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsschienen (65) beim Verstellen der zweiten Stellschiene (72) in ihrer Längsrichtung verstellt werden.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die orstfesten Lagerzapfen (61) der ersten Leitklappon (60) und die lageveränderbaren Lagerzapfen

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(63) der zweiten Leitklappen (62) Im wesentlichen In einer gemeinsamen Ebene liegen» wobei die Kupplungsschienen (65) an den Leitklappenpaaren in einem Abstand von der Anströmkante der Leitklappen angelenkt sind, der einem Drittel bis der Hälfte der Leitklappeniänge entspricht, während die Kupplungsschienen (65) an der zweiten Stellschiene (72) im wesentlichen in einer Ebene befestigt sind, die etwa in der Mitte zwischen der Ebene der ortsfesten und beweglichen Lagerzapfen (61, 63) der Leitklappen und der durch die Gelenkbolzen (70, 71) der Kupplungsschienen verlaufenden Ebene liegt.

7· Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, ansonst wie beschrieben und bzw» oder dargestellt.

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