DE1481642A1 - Verbessertes Flugzeug mit Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Verbessertes Flugzeug mit Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerk

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Description

Patentanwälte 20·»··"««
Dipl. Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach
8 München 2
Kaufinaerstr. 8, Tel. 240275
ROLLS-ROICE HMtTED, Derby, Derbyshire, England
Verbessertes Flugzeug mit Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerk
Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit einem Senkrechthub—Gastrubinen— Strahltriebwerk und stellt eine Verbesserung oder Abwandlung des in der britischen Patentschrift Nrt 89O 755 der Anmelderin beschriebenen Flugzeugs dar.
Der in der folgenden Beschreibung benutzte Ausdruck "Senkrechthubtriebwerk" bedeutet ein Triebwerk, das an einem Flugzeug Hubkräfte hervorrufen kann, die von den aerodynamisch beim Marschflug des Flugzeugs erzeugten Hubkräften unabhängig sind. Zu diesem Zweck kann das Senkrechthubtriebwerk ein Schub-Gewlchts-Verhältnis von mindestens 81I und vorzugsweise von mindestens 16:1 haben.
Nach einem Kennzeichen der Erfindung ist ein Flugzeug mit einem Senkrechthub-Gesturbinenstrahltriebwerk ausgestattet, welches eine Strahldüse hat, die einen ringförmigen Teil umfasst, welcher die Abgase der Turbine aufnimmt, sowie eine Vielzahl von selbstständigen Düsenteilen, die mit dem Ringteil in Verbindung stehen und durch welche die Abgase ausgestossen werden, wobei die Düse so bewegbar ist, dass die Strahlrichtung der Abgase an die Aussenluft geändert werden kann.
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Vorzugsweise ist der ringförmige Teil rotierbar.
Die Achse des Auslassendes jedes Düsenteils kann mit der Achse der Strahldüse einen Winkel bilden.
Jeder Düsenteil kann einen nichtrunden Querschnitt haben und von den benachbarten Düsenteilen durch Abstände getrennt sein, deren Minimalwerte jene überschreiten, durch welche äquivalente Düsenteile mit kreisrunden Querschnitt voneinander getrennt waren.
Nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung ist ein Flugzeug mit einem Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerk ausgestattet, das eine Strahldüse hat, welche einen ringförmigen Teil umfasst, der die Abgase der Turbine aufnehmen kann, sowie eine Vielzahl von selbstständigen Düsenteilen, die mit de.. Ringteil in Verbindung stehen und durch welche die Abgase ausgestossen werden, wobei jeder Düsenteil einen unrunden Querschnitt hat und von den benachbarten Düsenteilen durch einen Abstand getrennt ist, dessen länimalwert". grosser ist als cer Abstand,durch welchen äquivalente Düsenteile mit rundem Querschnitt voneinander getrennt waren.
Vorzugsweise sind die Düsenteile so geformt, dass sie einen elliptischen Querschnitt haben, wobei ihre grösseren Achsen radial zum Ringteil angeordnet sind.
Erwünschtenfalls können die SJüsenteile einen "vielblasigen" (multi-bubble) Querschnitt haben.
Ein Raum kann radial innerhalb des Ringteils, jedoch nicht in Verbindung mit demselben vorgesehen sein, wobei Mittel vorhanden sind, um diesen Raum mit Umgebungsluft zu beliefern.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Beliefern dieses Raums mit Umgebungsluft eine Vielzahl von winkelmassig versetzten Kanälen, die sich durch den Ringraum erstrecken» jeodch nicht mit diesem kommunizieren.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung hervort Fig. 1 ist ein Seitenriss eines erfindungsgemassen Flugzeugs mit einem
Senkrechthub-Oasturbinenstrahltriebwerk, Fig· 2 ist eine perspektivische Ansicht der Strahldüse eines der
Senkrechthubstrahltriebwerke, flg. 3 ist ein schematischer Querschnitt tines Teils der Strahldüse nach Fig. 2,
Fig« 4 ist «in schottischer Aufriss der Strahldüse, Fig· 5 und 6 sind schematische perspektivische Ansichten zweier abgewandelter Strahldüsen, die mit einem der Senkrechthmb-
Strahltriebwerke benützt werden können, Fig· 7 ist «in sohematischer Seitenriss eines mit einer erfiadungsgeaässen
Strahldüse ausgestatteten Gasturbinentriebwerks und Fig. 8 ist eine schenatisohe perspektivische Ansicht einer andern
Ausführungsform der Strahldüse·
Fig· 1 zeigt ein Flugzeug 10 mit einem einzigen Gasturbinen-Marschtriebwerk 11 und einer Vielzahl (z.B. vier) Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerken 12. Die Triebwerke 12 können entweder dauernd in der dargestellten vertikalen Stellung stehen, oder so angeordnet sein, dass sie erwunschtenfalls in diese Stellung bewegt werden können. FBr das Marschtriebwerk 11 ist ein Lufteinlass 13 vorgesehen.
Jedes Triebwerk 12 hat eine Abgasdüse 14» die einen ringfSndgen Teil 15 (Fig.3) hat| dieser Teil 15 ist auf die ringförmige HauptstrSmungsleitung
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16 des Triebwerks ausgerichtet, die zwischen dem Triebwerksgehäuse
17 und einer inneren Wandung 18 gebildet ist. Der Ringteil 15 ist unmittelbar stromabwärts der Schaufeln 19 der zweiten Turbinenstufe des Triebwerks angeordnet und empängt dessen Turbinenabgase.
Die Strahldüse 14 umfasst sechs Dttsenteile 20, die mit dem ringförmigen Teil 15 in Verbindung stehen und voneinander durch gleiche WinkelabstSnde getrennt sind. Sie liegen auf einem gemeinsamen Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Längsachse des Triebwerks liegt. Wie aus Füg» 3 klar ersichtlich ist, ist jeder Düsenteil 20 so gegenüber dem Ringteil 15 und der Stromungsleitug 16 angeordaet, dass die hindurchstromenden Abgase einen geraden Weg haben, der zur Längsachse des Triebwerks parallel liegt. Die DjLsenteile 20 tragen somit dazu bei, die Strömung der wirbelnden Turbinenabgase zu glätten.
Jedes fusenteil 20 hat einen unruttden Querschnitt und ist von den benachbarten Dtlsenteilen 20 durch Abstande getrennt, deren Mindestwert« in Fig. 4 bei 'a1 gezeigt sind. Es ist zu ersehen, dass die Abstande •a1 grosser sind,als die Mindestabstande 'b1, durch welche äquivalente Dttsenteile 20' mit rundem Querschnitt voneinander getrennt waren. Der Ausdruck "äquivalente Dusenteile" bedeutet hier Dusentelle, welche dieselben Achsen haben wie die Dusenteile 20, und deren Querschnittsfläche am stromabwärtigen Ende dieselbe ist.
Infolge des unrunden Querschnitts der Dusenteile 20 kann mehr Luft zwischen den Dusenteilen eintreten, als sonst der Fall wäre. Dies trägt dazu bei, eine Saugzone zwischen den Dusenteilen 20 zu vermeiden, die Grundfläohenwiderstand erzeugen wurde. Ausserdem bewirkt diese Anordnung von unrunden Dusengliedern 20 durch Erhöhen der dazwischen durchtretenden Ioftstr&rang eine Verminderung der Temperatur der Mischung der Umgebungsluft mit den Abgasen.
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in stromabwartigen Bode hat jeder Dusenteil 20 einen konvergierend endivergierenden Teil 21. Dies erzeugt einen DSsenauslass mit grosser Wirkflache, vas bei niedrigen Drehzahlen des Triebwerks von Vorteil ist, da es die Arbeit des Verdichters des Triebwerks erleichtert.
In der Mitte der Strahldüse 14 ist ein hohles GetiSuseglied 22 angeordnet; dieses Glied 22 hat einen im wesentlichen zylindrischen stromaufwaVtigen Teil 23 und einen kegelstumpfformigen Teil 24 am stromabwartigen Ende. Der Teil 23 ist von der inneren Wandung 18 durch einen Spalt 25 getrennt und gestattet es einem Teil der Turbinenabgase, durch diesen Spalt durchzuströmen und in den hohlen Innenraum des Gehauseglieds 22 einzuf Hessen.
Das Gehäuseglied 22 hat ein offenes stromabwartiges Ende 26, dessen Querschnittsflache wesentlich kleiner ist, als die des stromauf wartigen EhdeqOes Gehauseglieds. Am stromabwartigen Ende des Gehauseglieds ist eine im wesentlichen konische Triramerplatte 27 mit einer mittigen öffnung 28 angeschraubt. Diese in der Längsachse des Triebwerks liegende Öffnung 28 wirkt als zusatzliches Dusenglied. Infolgedessen lasst sich die Gesamtdüsenfllche ändern, indem eine Trimmerplatte 27 durch eine andere Trimmerplatte 27 mit einer öffnung 28 ersetzt wird, die eine andere Grosse hat.
Erwunschtenfalls kann jeder Dusenteil 20 eine nicht dargestellte Schaufelkaskade enthalten und der Ringteil 15 kann durch nicht dargestellte Mittel gegenüber der HautpstrSmungsleitung 16 rotiert werden, um so die Austeittsrichtung der Abgase an die Aussenluft zu andern, z.B. derart, dass sie durch Verdrehen des ringförmigen Teils 15 nach unten abgelenkt werden.
Fig. 5 zeigt eine Abgasdüse 30 mit einem ringförmigen Teil 31, der zum
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Aufnehmen der Turbinenabgase eingerichtet ist, und eine Vielzahl von selbstständigen Dusenteilen 32, die jeder mit dem Ringteil 31 in Verbindung stehen und durch welche die Abgase austreten. Jeder Düsenteil 32 hat einen "Doppelblasenquerschnitt", der zur Schalldämpfung beitragt.
Fig. 6 zeigt eine Abgasdüse 33 mit einem Ringteil 34t der zum Aufnehmen der Turbinenabgase eingerichtet ist und mittels eines Kugel— oder Rollenlageraufbaus gegenüber dem stromaufwartigen Teil 35 der Abgasdüse rotierbar ist.
Die Abgasdüse 33 hat eine Vielzahl von selbstständigen rohrförmigen Düsenteilen %, die jeder mit dem Ringraum 34 kommunizieren. Die rohrförmigen Düsenteile 36 sind-gekrümmt, sodass die Achaen ihrer Auslassenden mit der Achse der Abgasdüse einen Winkel, z.B. einen rechten Vankel bilden.
Es ist zu ersehen, dass eine Abgasdüse der in Fig. 6 dargestellten Ausführung, sich leicht zum Einsatz mit Gasturbinentriebwerken verwenden lässt, deren Abgase über Leitungen durch die Seite des Flugzeugrumpfes oder einer Triebwerksahlage des Flugzeugs ausgegeben werden sollen. Der ringförmige Teil 34 kann so angeordnet sein, dass er durch die Seite des Rumpfes oder der Triebwerksanlage durchgeht und gegenüber dem stromaufwartigen Teil gedreht werden kann, um so die Abgase in der gewünschten Richtung auszustossen.
Fig. 7 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 40, dessen Abgasdüse 41 einen ringförmigen Teil 42 hat, der zum Aufnehmen der Turbinenabgase eingerichtet ist. Das stromabwartige Ehde der ringförmigen Teils 42 kann, wie gezeigt, unmittelbar mit der Umgebungsluft kommunizieren, oder
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mit einer Vielzahl von selbsstandigen Busenteilen verbunden sein, durch welche die Ibgase austreten·
Ein Raum 43· dessen stromaufwartigea Ehde durch eine Trimmerplatte 44 verschlossen und dessen stromabwaxtlges Ehde an die Aussenluft offen ist* ist radial innerhalb des Ringteile 42» jedoch nicht mit diesem in Verbindung, angeordnet·
line Vielzahl von winkelmSasig versetzten, hohlen, aerodynamisch geformten Streben 45 erstreckt sich radial 3ber den ringförmigen Teil 42. In jeder Strebe 45 ist somit eine Leitung geschaffen, die nicht mit dem Ringteil 42 verbunden ist, wobei die radial innen und aussen liegenden Ehden jeder solchen Leitung 46 mit der Aussenluft, bzw. mit dem Raum kommunizlerem
Die Anlieferung von Ausssenluft an den Raum 43 tragt dazu bei, den Qrundwiderstand au verhindern, der sich sonst auf die Abgasduse 41 auswirken konnte.
Fig. 8 zeigt eine Abgasduse 41a, die im Allgemeinen der AbgasdHse 41 nach Fig. 7 entspricht und daher nicht im Einzelnen beschrieben werden muss, wobei einander entsprechende Teile durch dieselben Bezugszeichen mit den Zusatz <af gekennzeichnet sind.
In der Konstruktion nach Fig. 8 sind die Streben 45a jedoch nach aussen an ihren radial aussen liegenden Baden erweitert.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1· Flugzeug mit einem Senkrechtshub-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Strahldüse, die einen ringförmigen Teil umfasst,welcher die Turbinenabgs aufnimmt, sowie mit einer Vielzahl von selbstständigen Düsenteilen, die mit dem Ringteil in Verbindung stehen und durch welche die Abgase ausgestossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (14) so bewegbar ist, dass die Strahlrichtung der Abgase an die Aussenluft geändert werden kann·
    2, Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Teil (15) rotierbar ist.
    3» Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Auslassendes jedes Düsenteils (20) mit der Längsachse der Strahldüse einen Winkel bildet.
    4· Flugzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Düsen teil (30) einen unrunden Queschnitt hat und von den benachbarten Düsenteilen durch Abstände (a) getrennt ist, deren MLndeetwerte jene (b) überschreiten, durch welche äquivalente Düsenteile (20>) mit kreisrundem Querschnitt voneinander getrennt waren.
    5« Flugzeug nach einender vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenteile einen elliptischen Querschnitt haben, wobei ihre grSseeren Achsen radial zum Ringteil (15) angeordnet sind·
    6. Flugzeug nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die DHsenteile (20) an ihren stroeabwirtigen Soden konvergierenddivergierende Teile (21) haben.
    7· Flugzeug nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die PÜsenteile (32) einen vielblasigen (multi-bubbl·) Querschnitt haben·
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    θ. Flugzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringteil (15) unmittelbar stromabwärts der Turbinenmittel (19) des Triebwerks angeordnet ist.
    9· Flugzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dusenteile (20) um einen gemeinsamen Kreis herum angeordnet sind und voneinander durch gleiche WlnkelabstSnde getrennt sind, wobei der Kreismittelpunkt des gemeinsamen Kreises auf der Mittellangsachse des Triebwerks liegt·
    10· Flugzeug nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine zusatzliche Düse (28) in der Langsachse des Triebwerks·
    11· Flugzeug nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Düse einen Gehäuseteil (22) umfasst, der in der Mitte der Abgasdüse angeordnet ist, wobei der Innenraum des GehSuseteils mit dem Ringraum (15) in Verbindung steht und sein Querschnitt in der stromabwSrtigen Richtung abnimmt.
    12. Flugzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil ein offenes stromabwaVtiges Ende hat, das durch eine abnehmbare Platte (27) mit einer mittigen öffnung (28) mit vorbestimmter Glosse verschlossen ist.
    13· Flugzeug nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Triebwerken, die vertikale stehen oder vertikal gestellt werden können.
    14. Flugzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch einen Raum (43) radial innerhalb, jedoch nicht in Verbindung mit dem Ringteil (42), wobei Mittel (46) vorgesehen sind, um diesen Raum mit Aussenluft zu beliefern.
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    15· Flugzeug nach Anspruch 14t dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beliefern des Raums mit Aussenluft eine Vielzahl von winkelmSesig versetzten Kanälen (46) umfassen, die sich radial durch den Ringteil (42) erstrecken, jedoch nicht nitdiesem kommunizieren·
    16. Elugzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (46) der Abgasduse durch den Innenraum einer hohlen, aerodynamisch geformten Strebe (45) gebildet wird, die sich radial über den Ringraum (42) erstreckt.
    17. Flugzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede solche Strebe (45a·) an ihrem Susseren Ende nach aussen ausgeweitet ist.
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DE19661481642 1965-07-23 1966-07-20 Verbessertes Flugzeug mit Senkrechthub-Gasturbinenstrahltriebwerk Pending DE1481642A1 (de)

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