DE1506086A1

DE1506086A1 - Flugzeug

Info

Publication number: DE1506086A1
Application number: DE19661506086
Authority: DE
Inventors: John Frederick Coplin
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1965-06-14
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1974-11-21
Also published as: US3383074A; DE1506086B2; DE1506086C3; GB1089549A

Description

Flugzeug (Zusatz zur Patentanmeldung R 39 365 Xl/62c)

Pie Erfindung betrifft ein Flugzeug und insbesondere eine Verbesserung

oder weitere Ausfuhrungsform der in der demtschen Patentanmeldung

R 39 365 Xl/62c beschriebenen Erfindung. Λ Pie deutsche Patentanmeldung R 39 365 Xl/62c beschreibt ein Flugzeug

mit mindestens einem Marschtriebwerk und einem zusatzlichen Triebwerk, das so angeordnet ist, dass es zwischen iiner im Rumpf des Flugzeugs liegenden Stellung und einer zweiten Stellung bewegt werden kann, in welcher es ausserhalb des Flugzeugrumpfes liegt und an diesem Hubrkafte erzeugen kann, die von den aerodynamisch beim Vorwärtsflug des Flugzeugs erzeugten Hubkraften unabhängig sind, wobei die Anordnung derart ist, dass der Schub des oder jedes zusatzlichen Triebwerks nach hinten gerichtet werden kann, um den übergang des Flugzeugs vo« Senkrechtflug auf den Horizontalflug zu ermöglichen.

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit mindestens einer Triebwerksanlage, umfassend mindestens ein Strahltriebwerk, so angeordnet, dass sie zwischen einer im Rumpf des Flugzeugs liegenden Stellung und einer weiteren Stellung bewegt waden kann, in welcher sie wenigstens teilweise ausserhalb des Flugzeugs liegt und an diesem Hubkraft hervorrufen kann, die von den aerodynamisch beim Vorwärtsflug des Flugzeugs erzeugten Hubkraften unab-

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hahgig sind, wobei der durch die Triebwerksanlage erzeugte Schub eine horizontal gerichtete Komponente erhalten kann» nach Patentanmeldung R 39 %5 XI/62c, dadurch gekennzeichnet» dass die Triebwerksanlage mindestens ein von den Abgasen des Triebwerks oder der Triebwerke betriebenes Geblase enthalt, das mit diesen eine Einheit bildet, die um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenkt werden kann.

In einer erfindungsgemassen Ausfuhrungsfora ist die oder jede Einheit um 90 Grad verschwenkbar, u.zw. aus einer Stellung, in welcher die Langsachse des oder jdes Triebwerks parallel zur Längsachse des Flugzeugs k steht in eine weitere Stellung, in welcher die Längsachse des oder jedes Triebwerks senkrecht zur Längsachse des Flugzeugs steht.

Das Flugzeug kann mit mindestens einem Paar solcher Einheiten ausgerüstet sein, wobei die Triebwerke dieses Paars von Einheiten um achsial ausgerichtete Lagerstellen auf dem Rumpf des Flugzeugs verschwenkt werden können und bei ihrer Lage im Rumpf in entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind· Das Flugzeug hat beispielsweise zwei Paare von Triebwerkseinheiten·

Das oder jedes Geblase ist vorzugsweise mit einer ringförmigen Spirale ) ummantelt, die mit der Abgasleitung des oder jedes Triebwerks in Verbindung steht und dessen Abgase aufnimmt, die durch die ipirale auf die Schaufeln ein Axialturbine geleiteijwerden, die das Gebläse antreibt« Die Schaufeln der oder jeder Turbine sitzen beispielsweise an den radial aussen liegenden Enden der Schaufeln des betreffenden Geblases.

Das GeblSse kann auch mit Einlassleitschaufeln und Auslassleitschaufeln ausgestattet sein, die stromaufwärts, bzw· stromabwärts des Geblases in der Spirale angeordnet sind·

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Vorzugsweise hat das oder jedes QeblSse Schaufeln, deren Arbeitsleistung an jeder Stelle zum Radius dieser Stelle direkt proportional ist.

Nach einer Ausfuhrungsform der Erfindung hat die oder jede Einheit eine Vielzahl von Triebwerken, deren Abgase in eine Plenunkaneer geleitet werden, wobei die oder jede Einheit eine Vielzahl von Geblasen umfasst, die von den Abgasen aus der Plenumkammer angetrieben werden.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, teispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor. Fig. 1 ist ein schematischer, teilweise quergeschnittener Grundriss einer

erfindungsgefSssen Ausfuhrungsform eines Flugzeugs, Fig. 2 ist ein teilweiser Querschnitt eines Teils des Flugzeugs nach

Fig. 1 entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 ist ein schematischer, teilweise quergeschnittener Grundriss einer

weiteren erfindungsgetnassen Ausfuhrungsform eines Flugzeugs, Fig» 4 ist ein schematischer Querschnitt entlang der linie 4-4 in

Fig. 3 und
Fig. 5 ist ein Grundriss des Aufbaus nach Fig. 4» gesehen von unten.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Flugzeug 10 mit einem Rumpf 11. Flügeln 12, einem Schwanz 13 und einem Leitwerk 14· Das Flugzeug 10 hat zwei nicht dargestellte Marschtriebwerke und vier zusatzliche Triebwerke, die in zwei Paaren 15t 16 angeordnet sind. Alle diese vier Triebwerke haben denselben Aufbau und nur eines wird daher in der folgenden Beschreibung beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine solche Triebwerkseinheit im Einzelnen. Diese Einheit umfasst ein Axialgasturbinenstrahltriebwerk 20 mit im wesentlichen

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horizontaler Längsachse 21. Bei 22 ist am stromabwartigen Ende des Triebwerks 20 eine ringförmige Spirale 23 angebaut, die mit disem einen Bauteil bildet, und in welcher ein allgemein bei 24 dargestelltes Axialgebläse angeordnet ist. Das Gebläse 24 hat eine mittige, hohle Nabe 25 auf welcher drehbar eine ViwLzahl von winkelnässig versetzten Axialgebläseschaufeln 26 befestigt ist. Auf dem Radial aussen liegenden Ende jeder Gebläseschaufel 26 ist eine Turbinenschaufeln 27 einer Axialturbine angebaut, welche Ober die ringförmige Spirale 23 mit Abgasen beschickt wird, wobei die Spirale 23 mit der Abgasleitung des Triebwerks 2o kommuniziert· Stromaufwärts der Gebläseschaufeln 26 befindet sich ein Satz von Einlassleitschaufein 28 und stromabwärts der Gebläseschaufeln 26 ein Satz von Auslassleitschaufeln 30. Wie aus Fig· 1 und 2 ersichtlich ist, liegt die Symmetrielangsachse 31 des Gebläses im Winkel von 90° zur Achse 21 des Triebwerks 20,

Das Triebwerk 20 ist drehbar in einem Lager 32 gelagert, das auf einen Ständer 33 angeordnet ist, welcher seinerseits schwenkbar durch einem im wesentlichen senkrechten Zapfen 34 am Flugzeugrumpf 11 befestigt ist·

Die zusätzlichen Triebwerke sind in Fig. 1 voll ausgezogen in ihrer Ausserbetriebsstellung dargestellt, in welcher sie im Rumpf 11 des Flugzeugs mit ihren Längsachsen 21 der Triebwerke 20 parallel zur Längsachse des Flugzeugs und im wesentlichen horizontal stehen· Die Einlasse der Triebwerke 20 jedes Paars von Einheiten sind in entgegengesetzten Richtungen gerichtet· Die Spiralen 23 der Gebläse benachbarter Einheiten nehmen daher in der Querrichtung nicht viel Raum ein, da die Spiralen einander vfberliegen können·

Wenn die zusätzlichen Triebwerksanlagen eingesetzt werden sollen, werden

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die Einheiten durch nicht dargestellte Mittel um die Drehzapfen 34 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene aus der in Fig. 1 voll ausgezogen gezeichneten Stellung in die in Fig· 1 gestrichelt gezeichnete Stellung verschwenkt, sodass die Achsen 21 der Triebwerke 20 aus der zur Längsachse des Flugzeugs 11 parallelen Lage in eine Stellung gebracht werden, in welcher diese Achsen senkrecht zur Achse des Flugzeugs stehen. In dieser Stellung liegen die zusatzlichen Trieb-Werkseinheiten teilweise ausserhalb des Flugzeugs.

In dieser zweiten Stellung können die Geblase 24 am Flugzeug Hubkrafte erzeugen, die von den aerodynamisch beim Vorwärtsflug des Flugzeugs erzegten Hubkraften unabhängig sind, da die Achsen 31 der GeblSse 24 vertikal stehen· Wenn das Flugzeug eine genügende Hohe erreicht hat und der übergang von Senkrechtflug zum Horziontalflug vorgenommen werden soll, werden nicht dargestellte Mittel betätigt, um die zusatzlichen Triebwerkseinheiten um die Achsen 21 der Triebwerke 20 zu drehen, sodass der Schub der Geblase 24 aus dem Flugzeug nach rückwärts gerichtet werden kann. Wenn das Flugzeug andrerseits gebremst werden soll, werden die zusatzlichen Triebwerkeeinheiten um die Achsen 21 der Triebwerke 20 so gestellt, dass der Schub der Gebläse 24 nach vorn wirksam wird. I

Wenn die zusatzlichen Triebwerkseinheiten nicht mehr fur den Senkrechtoder Kurzstreckenstart beno'tigt werden, werden sie in die in Fig. 1 voll ausgezogen gezeichnete Lage zurückgebracht, in welcher sie innerhalb des Rumpfes des Flugzeugs liegen und den Luftwiderstand verringern. Der Vortrieb wird dann durch die nicht dargestellten Marschtriebwerke des Flugzeugs geliefert.

Obwohl in der beschriebenen Ausfuhrungsform jede zusatzliche Triebwerks-

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einheiten ein von einem einzigen Triebwerk angetriebenes Gebläse umfasst, kann jede Einheit auch zwei oder mehr Triebwerke umfassen, die ein oder mehrere Gebläse betreiben. Bei dieser Anordnung fuhrt das Ausfallen eines Triebwerks einer Einheit nicht zum vollständigen Kraftverlust dieser Einheit«

Es ist zu ersehen, dass infolge der Anordnung der Triebwerke und Geblase der zusätzlichen Triebwerkseinheiten als in einem Stück gebaute Einheiten, die zusammen in die Betriebs- und Ausserbetriebsstellung gebracht werden, Verbindungsleitungen zwischen den Triebwerken und Geblasen zum Aufnehmen der relativen Schwenkbewegungen überflüssig werdenι

Die Einlassleitschaufeln 28 und die Auslassleitschaufeln 30 können um ihre Längsachsen so verschwenkbar sein, dass die Kenndaten der Gebläse nach Massgabe der Schubanfordrungen des Flugzeugs geändert werden können und die Triebwerke 20 nicht gedrosselt werden müssen, um den Schub der zusatzlichen Einheiten zu andern·

Offensichtlich muss nicht notwendigerweise ein Geblase mit Spitzenantrieb verwendet werden und jedes geeignete Gebläse kann in den zusätzlichen Triebwerkseinheiten eingesetzt werden· Auch müssen im Flugzeug nicht vier solche Einheiten eingebaut sein, sondern die Zahl der Zusatzeinheiten kann den besonderen Anforderungen angepasst werden·

Die Ausfuhrungsform der Erfindung nach Fig. 3 bis 5 zeigt ein Flugzeug 40 mit Flügeln 41» die mit Vortriebgasturbinenstrahltriebwerken 42 ausgestattet sind und mit einem Rumpf 43» in welchem zwei zusatzliche Triebwerkseinheiten 44 eingebaut sind, welche in der Längsrichtung im Abstand stehen und an entgegengesetzten Seiten der Flügel 41 vorgesehen sind.

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Jede Einheit 44 ist ein in einem Stuck gebauter Bauteil und umfasst zwei horizontal angeordnete,RÖtfcta an Rucken liegende Gasturbinenstrahltriebwerke 45» deren Abgase in eine gemeinsame Plenumkarnmer 46 einströmen«

Die Plenumkammer 46 jeder Einheit 44 kommuniziert mit zwei ringförmigen Spiralen 47, die jeweils ein Geblase 50 ummanteln. Jedes Gebläse hat Schaufeln 51 an deren radial aussen liegenden Enden Schaufeln 52 einer Axialturbine montiert sind, die in der betreffenden ringförmigen Spirale 47 liegen· Die GeblSse 50 werden daher von den Abgasen der entsprechenden Triebwerke 45 angetrieben·

Die Geblaseschaufeln 51 sind vofzugsweise so ausgebildet, dass die an jeder Stelle derselben geleistete Arbeit dem Radius dieser Stelle direkt proportional ist, sodass eine zulassige Geblaseschaufelwureelbelastung erreicht wird. Erwunsehtenfalls kann die das Geblase antreibende Turbine eine zweistufige Spitzenturbine sein.

Jede Einheit 44 ist sowohl um eine vertikale Achse 53 und um eine horizontale Achse 54 verschwenkbar, und kann um beide Achse durch nicht dargestellte Kittel bewegt werden. So lasst sich jede Einheit 44 aus der in Fig. 2 ausgezogen gezeichneten Stellung, in welcher die vollkommen i im Rumpf 43 liegen in die in Fig. 3 gestrichelte Stellung gebracht werden, in welcher sie teilweise ausserhalb des Rumpfes 43 liegen, lh dieser letzten Stellung kann jede Einheit 44 um die Achse 54 aus der Stellung nach" Fig. 4» in welcher der Geblaseschub nach unten gerichtet ist, in andere, nicht dargestellte Stellungen gebracht werden, in denen der Schub der Geblase eine horizontal gerichtete Komponente hat, um das Bremsen des Flugzeugs zu gestatten oder den übergang vom Senkrechtflug zum Horizontal·- flug zu ermöglichen.

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ErvuhschtenfaUs können die Triebwerke 45» anstelle der dargestellten horizontalen Anordnung, auch vertikal angeordnet sein·

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Claims

-9 -PATENT ANSPRÜCHE

1· Flugzeug mit mindestens einer Triebwerksanlage, umfassend mindestens ein Strahltriebwerk) so angeordnet« dass sie zwischen einer im Rumpf des Flugzeugs liegenden Stellung und einer weiteren Stellung bewegt werden kann» in welcher sie wenigstens teilweise ausserhalb des Flug» zeugs liegt und an diesem Hubkrafte hervorrufen kann, die von den aerodynamisch beim VbrwSrtsflug des Flugzeugs erzeugten Hubkraften unabhängig sind, wobei der durch die Triebwerksanlage erzeugte Schub eine horzizontal gerichtete Komponente erhalten kann, nach Patentanmeldung R 39 365 Xl/62c, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerksanlage mindesten* ein von den Abgasen des Triebwerks oder der Triebwerke (20) betriebenes Geblase (24) enthalt» das mit diesen eine Einheit bildet, die um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenkt werden kann·

2· Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das oder jedes Geblase (24) erzeugte Schub nach rückwärts gerichtet werden kann, tun den Übergang des Flugzeugs vom Senkrechtflug zum Marschflug zu ermöglichen.

3· Flugzeug nach Ansoruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schub des oder jedes Geblases (24) nach vorn gerichtet werden kann, um das Flugzeug zu bremsen·

4» Flugzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Triebwerk (45) vertikal montiert ist·

5· Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Triebwerk horizontal montiert ist.

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6. flugzeug nach Anspruch' 5, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Triebwerk (20) in einem Lager (32) zwecks Schwenkbewegung um seine Langsachse angeordnet ist.

7· Flugzeug nach Anspruch 5 odefc 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Einheit schwenkbar um eine im wesentlichen vertikale Achse angeodnet ist, um um eine im wesentlichen horizontale Ebene zwischen dieser Stellung und anderen Stellung verschwenkt zu werden·

8. Flugzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes

Triebwerk (2Q) mit im wesentlichen horizontaler Achse drehbar auf einem ψ Ständer (33) angeordnet ist, der seinerseits schwenkbar auf dem Rumpf (11) des Flugzeugs um einen im wesentlichen vertikalen Drehzapfen (34) befestigt ist.

9« Flugzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Einheit um 90 Grad aus einer Stellung verschwenkbar ist, in welcher die Langsachse des oder jedes Triebwerks (20) parallel zur Längsachse des Flugzeuge steht und in eine weitere Stellung gebracht werden kann, in welcher die Längsachse des oder jedes Triebwerks senkrecht zur Längsachse des Flugzeugs steht.

10· Flugzeug nach Anspruch 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Flugzeug mit mindestens einem Paar solcher Einheiten ausgerüstet ist, wobei die Triebwerke (20) dieses Paars von Einheiten um achsial ausgerichtete Lagastellen auf dem Rumpf (11) des Flugzeuge (10) verschwenkt werden können und bei ihrer Lage im Rumpf in entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind·

11« Flugzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Flugzeug zwei Paare vom Triebwerkseinheiten hat.

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12· Flugzeug nach einem der Torangehenden Ansprüche, dadaroh gekennzeichnet, dass das oder jedes OeblSs* (24) von einer ringförmigen Spirale (23) ummantelt 1st, die nit der Abgasleitung des oder jedes Triebwerks in . Verbindung steht und dessen Abgase aufnimmt, die durch die Spirale auf die Schaufeln einer Axialturbine (27) geleitet werden, welche das Geblase antreibt·

13· Flugzeug nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln der oder jeder Turbine (27) an den radial aussen liegenden fiiden der Schaufeln (26) des betreffenden Geblases (24) sitzen·

14« Flugzeug nach Anspruch 12 oder 13t dadurch gekennzeichnet, dass das J Geblase (24) auch mit ELnlassleitschaufeln (28) und nit Auslassleitschaufeln (30) ausgestattet ist, die stromaufwSrts, bzw· stromabwärts des Gebläses in der Spirale (23) angeordnet sind.

15« Flugzeug nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Geblase (50) Schaufeln hat, deren Arbeitsleistung an jeder Stelle dem Radius dieser Stelle direkt proportional ist.

16. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 5 oder 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Einheit eine Vielzahl von Triebwerken (45) hat, deren Abgase in eine Plenunkammer geleitet werden, wobei die oder jede Einheit eine Vielzahl von Gebläsen (50) umfasst, die von den Abgasen der Plenunkammer angetrieben werden·

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