DE1506044A1 - Triebwerksanordnung fuer Flugzeuge mit Senkrechtstart- und Kurzstarteigenschaften - Google Patents

Description

• Triebwerksanordniing für Flugzeuge mit Senkrechtstart- und Kurzstarteigenschaften Die Erfindungbetrifft Flugzeugeg insbesondere Flugzeuge mit Senkrechtstart- und Kurzstart- bzw. Kurzlandeeigenschaften.
• Um größeren Flugzeugen Kurz- und Senkrechtstarteigenschaften zu geben, ist es bereits bekannt, eine vergleichsweise große Anzahl von Hubstrahltriebwerken vorzusehen, die mit ihren Achsen im wesentlichen senkrecht angeordnet sind, so daß ihre austretenden Schubstrahlen abwärts gerichtet sind. Diese Hubstrahltriebwerke können reihenweise in Gondeln angeordnet sein', die ihrerseits an den Tragflächen oder am Rumpf des Flugzeuges befestigt sind. Vorteilhatterweise ist jedes dieser Triebwerke schwenkbar angeordnet., so daß der Triebwerksatrahl je nach Bedarf sowohl rückwärts als auch abwärts gerichtet werden kann, wobei diese beiden Stellungen den Obergang zwischen dem Senkrechtflug und dem normalen Vorwärtsflug erleichtern und außerdem die Bodenerosion verringern, wenn die Triebwerke vor dem Start hochlaufen. Weiterhin bietet die Verschwenkbarkeit einen äubtriebwerkes von der senkrechten Hubstellung in eine im wesentlichen horizontale Richtung die Möglichkeit, das Triebwerk vollends in die Gondel einzuziehen, wenn es nicht benötigt wird.
• Das Verschwenken der Hubtriebwerke über einen größeren Bereich bereitet aber gewisse Schwierigkeiten, weil der Raumbedarf beträchtlich größer wird und weil vor allem z.B. die Bauteile des 2ragflügels die Schwenkmöglichkeit beeinträchtigen.
• Das wesentlichste Ziel dieser Erfindung ist es, einen Einbau und eine Unterbringung für hubtriebwerke in einer Gondel vorzusehen, wobei diese Anordnung raumsparend ist und es doch erlaubt, jedes Triebwerk in der gewünschten Weise verschwenken zu können. Das Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die im wesentlichen horizontal und quer zur Gondel verlaufende Schwenkachse eines jeden flubtriebwerkes die Triebwerkshauptachse nicht schneidet, sondern in der Hubstellung der Triebwerke bei einem Teil der Triebwerke nach der Vorderseite, beim anderen ,Teil der Triebwerke nach der Rückseite des Triebwerksgehäuses versetzt ist. Vorzugsweise ist die schwenkbare Anordnung der Hubtriebwerke so ausgebildet, daß die 'Triebwerke von ihrer senkrechten flubstellung bis in eine wenigstens näherungeweise horizontale Lage verschwenkbar sind, in der sie völlig in die Gondeleingefahren oder eingezogen sind und dabei unter ihrem Drehpunkt hängen. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei den.jenigen Hubtriebwerken, die sich in der Gondel vorn vor einem die Gondel durchsetzenden tragenden Konstruktionsteil, z.B.,vor dem Flügelholm befinden, die Schwenkachse zur Rückseite des-Triebwerksgehäuses, bei den übrigen Hubtriebwerken aber, die sich in dem Gondelteil hinter dem Flügelholm befinden, ist die Schwenkachse zur Vorderseite d."--s Triebwerksgehäuses hin versetzt. Dabei liegen die Schwenkachsen aller liubtriebwerke vorteilhafterweise im oberen Teil der Gondel.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform schwenkt das hinterste oder Triebwerkspaar in eine im wesentlichen horizontale eingefahrene Stellung, indem es - verglichen mit den anderen, vorne liegenden Triebwerken - in der entgegeng . esetzten Richtung dreht. Dabei kann aber trotzdem im Betrieb jedes Triebwerk verschwenkt werden, und zwar im Bogen von einer Stellung, in der zum Standlauf der austretende Gasstrahl abwärts und nach hinten gerichtet ist, zu einer Otellung, in der der Gasstrahl zur Schubumkehr abwärts und vorwärts gerichtet ist. Während der Verstellung der Winkellage in diesem Betriebebereich werden alle Triebwerke zusammen in der gleichen Richtung verschwenkt. Um diese verschiedenen Winkelbewegungen ohne unnötige hohe mechanische Komplikation oder Ge wichteaufwand zu erreichen, sind diejenigen Hubtriebwerke, die manchmal in der gleichen und manchmal in entgegengesetzter Uichtung gedreht werden müssen, an den gleichen Stellmotor oder auch Stellmotore angeschlossen. Eine Reihe wirkungsmäßig zusammengeschalteter Verbindungsglieder, vorzugsweise In der Schubumkehrstellung mit der Lage 7 der Triebwerkshauptachse sind die Schubaustrittadüsen 19 nach unten und etwas nach vorne gerichtet. In der Standlauf-Stellung mit der Achsenlage 9 sind die Düsen 19 abwärts und nach hinten gerichtet. Dies ist die Stellung, in der die Triebwerke sich befinden, solange sie vor dem Start hochlaufen. hierbei sind die Schubstrahlen von der Gondel weggerichtet und die Bodenerosion wird auf ein noch zulässiges Minimum herabgedrückt. Die vorderen und mittleren Triebwerke 13 und 14 schwenken von der eingefahrenen Stellung 10 über die Standlauf-Stellung 9 zur Schubumkehrstellung 7. Beim hintersten Triebwerkspaar-15 aber liegt die Schubumkehrstellung ? zwischen der eingefahrenen Lage 10 und der Standlauf-Stellung 9; daraus ist ersichtlichg daß die Winkelbewegung der vorderen und mittleren Triebwerke 13 und 14 zwischen der Schubumkehretellung und der eingefahrenen Stellung etwa 900 bis 1200 beträgt; das hintere Triebwerk 15 muß aber offensichtlich beträchtlich mehr als die Triebwerke 13 und 14 gedreh*'%-0 werden, wenn es von der Standlauf-Stellung 9 in die eingefahrene Stellung 10 gebracht worden soll, in welcher seine Schubdüse nach vorne gerichtet ist.
• Ein besonderes Merkmal dieser Anordnung besteht darin, daß, wenngleich der Tragflächenabschnitt die Gondel in der üblichen Weise schneidetg doch im wesentlichen kein toter Raum in diesem Teil der Gondellänge vorhanden ist, Bei einer Konstruktion, in der die Hubtriebwerke so montiert wären, daß ihre Schwenkachsen jeweils die Triebwerkehauptachse schneideng würde sich unterhalb des Flügels ein beträchtlicher Raum in der Gondel ergeben, der nicht fÜr eines der Triebwerke in der eingefahrenen Stellung benötigt würde. Wie aber Fig. 1 zeigt, ist durch Versetzen der Triebwerksachwenkachsen und Anordnung der mittleren und hinteren I!riebwerke 14 und 15 in der Weise, daß sie in entgegengesetzter Richtung in ihre eingefahrene Stellung drehen, eine Ausbildung geschaffen worden,» in der diese zwei Triebwerke in der eingefahrenen Lage sich unterhalb den Flügels, erstrecken und dann in keinem wesentlichen Ausmaß mehr ein StÜck det Gondellänge unausgenutzt lassen. Dies hat eine beträchtliche Verkürzung. der Gondel zur Folge. Die Vorder- und Hinterkanten den''Flü#els haben Einschnitte, wie bei 24 und 25 gezeigt ist, um die...Triebwerke 14 und 15 in die Hubstellung verschwenken zu können.
• Dies kann hingenommen werden, solange die Hauptholme'nicht unterbrochen werden.
• Gemäß Fig. 2 bis 4 wird das Verschwenken aller Hubtriebwerke durch einen einzelnen hydraulischen Stellmotor 32 durchgeführt, dessen Verstellstange 33 gelenkig an einen Am 34 angeschlossen ist, der seinerseits um eine Achse 35 drehbar ist. Die vorderen und mittleren Hubtriebwerke 13 und 14 werden durch Hebelarme 20 und 22 verschwenkt, die miteinander durch ein Gestänge 23 verbunden und außerdem an den Arm 34 mittels eines weiteren Gestänges 36 angeschlossen sind. Das hintere Triebwerk 15 wird durch seinen Arm 26 verschwenkt, der mittels einen Gestänges 27 an das freie Ende eines um eine Achse 29 drehbaren Armes 28 ange"ohlossen ist. Ferner ist das Triebwerk 15 durch ein zweit-.a #:estänge 37 an einen Arm 38 angeschlossen, der um die gleiche Achse 35 drehbar ist wie der Am 34. Die Hebelarme 20,9 22 und 26 sind um die Schwenkachsen 16, l7 bzw. 18 verschwenkbar. Die Verbindungsglieder 6 zwischen den Schwenkachsen und den einzelnen Hubtriebwerken sind fÜr das Wesin der Erfindung von -antergeordneter Bedeutung und daher nur angedeutet.
• Die Fig. 1 zeigt die Hubtriebwerke im einkefahrenen Zustand, in dem hier z.B. die Hauptachsen 10 aller Hubtriebwerke 139 14 und 15 praktisch horizontal liegen. Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß alle diese Hubtriebwerke in der gleichen lilchtung und um den gleichen Betrag verschwenkbar sind, wenn sie von der Standlauf-Stellung 9 in die Schubunkehrstellung 7 oder umgekehrt bewegt werden. Daher ist es nötig, daß für diesen Zweck die koaxialen Arme 34 und 38 als Einheit über den gleichen Winkelbereich und in der gleichen Richtung drehen müssen. Das Einfahren der Hubtriebwerke jedoch erfordert ein Verschwenken schnitten wird, versetzt, so können die Triebwerke viel ge- drängter in der Gondel angeordnet sein.
• Ein-weiterer Vorteil., der auf der Versetzung der Schwenkachsen beruht, liegt im Triebwerkseinbau selbst. Wonn ein Strahltriebwerk so eingebaut werden solL, daß es um eine durch die Triebwerkshauptachse verlaufende Achse geschwenkt werden kann, so ist es üblicherweise erforderlich, am Triebwerksgehäuse kräftige Lagerstellen für die Schwenkzapfen vorzusehen, die insofern von besonderer Art sind, als sie anders ausgebildet oder zusätzlich vorhanden sind zu den Üblichen vom Triebwerkshersteller vorgesehenen Aufhängepunkten der Triebwerke. git einer Versetzung der Schwenkachse jedoch wird es möglich, die normalen Aufhängepunkte zu verwenden. Auch ist es einfacher" die notwendigen. Rohr- und Kabelen chlüsse für das Triebwerk zu verlegen.--Im Falle eines schwenkbaren Triebwerkea'werden die Anj3c,#lüsae-nör." malerweise durch den Schwenkzapfen selbst zum Triebwerk geführtg wobei der Schwenkzapfen zu diesem Zweck hohl ausgebildet ist. Wenn nun die Schwenkachse die Triebwerkshauptachei schneidet, so ist es aus Fig.-5 ersichtlich, daß am Schwenkzapfenende" wo die-Anschlüsse austreten müssen" sehr wenig Eaiim-ist" weil in diesem.Bereich das Triebwerksgehäuse sehr dicht an die Seitenwand der Gondel 11 herankommt, z.B. an der Achse 30 in Fig. 5. Beim Betrachten der Fig. 5 wird aber ersichtlich, daß dann, wenn der Drehpunkt nach oben in die dargestellte Lage 16, 17 bzw. 18, versetzt ist, dort sozusagen-in der Ecke-31 des Gondelquerschnitte Raum ist, wo das Triebwerk der Gondelwand nicht so nahe kommt, und daß auf diese Weise das Problem des Zuganges für die Anschlüsse leichter zu lösen ist.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, die Gondel noch weiter zu kÜrzen, indem die Hubtriebwerke im eingefahrenen Zustand eine weniger stark verschwenkte Lage als die horizontale Lage einnehmen, wobei allerdings die AusdehnunE der Gondel im ;Querschnitt ein wenig größer wird.
• Ein anderer Vorteil der Anordnung der Triebwerke mit zur Oberseite der Gondel hin versetzten Schwenkachsen ist der, daß die Triebwerke in der Hubstellung nicht so weit nach unten über den Gondelumriß vorspringen und der Abstand zwischen den Düsen und der Bodenoberfläche größer ist als bei der Üblichen Anordnung der Schwenkachsen, die durch die Triebwerksmittelachse verlaufen.
• Diese Verbesserungen in der Unterbringung der Triebwerke werden * ohne irgendeine Einbuße an Triebwerkskapazität erreicht. Jedes Triebwerk hat einen sauberen Einlauf und einen Strahlaustrittsweg, mit dem es' kontinuierlich im ganzen Winkelbereich zwischen Schubumkehrstellung Über die Senkrechtetellüng bis zur Standlauf-Stellung arbeiten kann. Die Schwenkbewegung von der z""enkrechtstellung zur Standlauf-Stellung ist besonders wichtig beim Übergang zwischen dem strahlgestützten Flugzustand des Flugzeugs und dem normalen Vorwärtsfluge« Die beschriebene Einrichtung ermöglicht es daher, die erforderlichen Winkelverstellungen der verschiedenen Triebwerke durchzuführen, ohne die Komplikationen und Gewichtsnachteile einer Mehrzahl von unterschiedlichen hydraulischen Stellmotoren in Kauf nehmen zu mÜssen, Die dargestellte Anordnung kann selbstverständlich auch andere Ausbildungen aufweisen, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So kann z.B. dau Schwenken der Triebwerke durch Ketten oder Seilzüge ebenso bewirkt werden wie durch das beschriebene und dargestellte System mit Verbindungs- bzw. Verstellgestänge.

Claims (1)

1. P a t e n t a n a p r Ü c h e : Reihel verglichen mit den übrigen Hubtriebwerken (13, 14) dieser Reihe, von der eingefahrenen Stellung (10) zur Betriebontellung, z.B. Hubstellung (8), in entgegengesetzter Richtung verschwenkbar ist, so daß in der eingefahrenen Stellung (10) die Schubaustrittadüsen (19) einiger Hubtriebwerke (13, 14) nach einer Richtung, vorzugsweise nach hinten, und die Schubaustrittadüsen (19) wenigstens eines anderen Hubtriebwerkes (15) nach der anderen Richtung, vorzugsweise nach vorne, zeigen. 6. Triebwerksanordnung nach Anspruch 59 wobei die Gondel in ihrem oberen Teil von einem tragenden Konstruktionsteildes Flugzeuge, z.B. Tragflügel, durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gondelraum unter dem Konstruktionsteil (12) ganz oder wenigstens zu einem wesentlichen Teil als'Stauraum für zwei in der Reihe aufeinander folgende Hubtriebwerke (14, 1.5) im eingefahrenen Zustand dient. Triebwerksanordnung nach Anspruch 6, mit drei Hubtriebwerken in einer Reihe, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere (14) und das hintere (15) Triebwerk unter dem die Gondel (11) durchsetzenden Konstraktionsteil (12) einfahrbar sind. 8. Triebwerksanordnung nach AnsPruch 79 dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Hubtriebwerk (14) im eingefahrenen Zustand mit seiner Schubdüse (19) nach rückwärts zeigt. g. Triebwerkeanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet" daß bei dem Hubtriebwerk (14), das sich vor einem die Gondel (11) durchsetzenden, tragenden Konstruktionsteil, z.B. Flügel (12), befindet% die Schwenkachse (17) nach der Rückseite, bei dem hintrer dem die Gondel durchsetzenden Konstruktionsteil befindlichen äubtriebwerk (15) die Schwenkachse (18) nach der Vorderseite des Triebwerksgehäuses versetzt angeordn et istl so daß die