DE1526809C3

DE1526809C3 - Schubdüse für Gasturbinenstrahl triebwerke, vorzugsweise fur Nachbrenner triebwerke

Info

Publication number: DE1526809C3
Application number: DE1526809A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8000 Muenchen Kopp
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1966-04-28
Filing date: 1966-04-28
Publication date: 1973-12-06
Also published as: GB1151273A; DE1526809A1; DE1526809B2; US3460763A; FR1515723A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubdüse für Gasturbinenstrahltriebwerke, vorzugsweise für Nachbrennertriebwerke, wobei der Austrittsquerschnitt der Schubdüse veränderbar ist und der Außenmantel der Schubdüse die Form eines Kegelstumpfs hat, der vorzugsweise, aus Federstahl hergestellt, teilweise längsgeschlitzt und daher spreizbar ist, und wobei zur Querschnittsänderung am Mantelumfang der Schubdüse längsverlaufende, an ihrem feststehenden Teil gelenkig gelagerte Verstellspindeln vorgesehen sind, die .über einen mit einem Antriebsritzel kämmenden Zahnkranz, dessen Drehachse mit der Längsachse der Schubdüse zusammenfällt, von mindestens einem mit diesem Zahnradgetriebe ebenfalls auf dem feststehenden Düsenteil angeordneten Motor angetrieben werden. ■

Strahltriebwerke für Überschallflugzeuge sind meist mit Nachbrennern und Schubdüsen mit kegeliger Außenform ausgerüstet. Die Anforderungen an die Flugeigenschaften solcher Überschallflugzeuge machen den Einbau von Schubdüsen mit veränderlichem Austrittsquerschnitt erforderlich. Dabei soll die Bauhöhe zwischen dem Außen- und Innenmantel einer solchen Düse möglichst klein sein, damit ein günstiger Außenneigungswinkel erreicht werden kann.

Es sind nun schon querschnittsveränderliche Düsen von Strahltriebwerken vorgeschlagen worden, bei denen aber der Außenmantel der Düsen starr war und daher dem größten Querschnitt entsprechen mußte. Wurde die Düse auf kleinen Querschnitt eingestellt, dann konnte der Basiswiderstand wegen der starren Außenform nicht reduziert werden.

Ferner sind Schubdüsen der eingangs genannten. Art bekanntgeworden, bei denen in einem Falle die Düsenklappenverstellung durch Spreizen von Kniehebeln durch tangential angeordnete Spannschlösser

ίο erfolgt und im anderen Falle jede Düsenklappe ein eigenes Betätigungselement erfordert. Diese bekannten Ausführungen setzen einen erhöhten Aufwand an einzelnen Bauelementen voraus, der sich vor allem auf das Gewicht nachteilig auswirkt. Auch ist der Basiswiderstand nicht unbeträchtlich.

Weiterhin ist eine Schubdüse für Strahltriebwerke bekannt, bei der zur Verfugung des Auslaßquerschnitts tangential angeordnete Kugelspindeln dienen. Auch hier ist der Aufwand in Bezug auf Gewicht, Volumen und Anzahl der Bauelemente relativ groß.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Schubdüse der eingangs genannten Art baulich zu vereinfachen und insbesondere im Hinblick auf die bei Nachverbrennung vorhandenen relativ hohen Gastemperaturen 'funktionssicherer als bekannte Schubdüsen zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstellspindeln als Gewindespindeln ausgebildet sind, durch welche in Führungsbahnen auf der Oberseite der Düsenklappen längsverschiebbare, jeweils die Spindelmutter bildende und die Düsenklappen kraftschlüssig verbindende Kulissen betätigbar sind.

Durch diese Maßnahmen sind auf den Düsenklappen selbst keinerlei direkte Betätigungsmittel mehr angeordnet, was sich einerseits ganz wesentlich auf die Leichtgängigkeit und Funktionssicherheit auswirkt und andererseits die Dimensionierung der Klappen vereinfacht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Antriebsritzel ballig ausgebildet und am stromaufwärtigen Ende der betreffenden Gewindespindel unmittelbar an dieser befestigt. Ferner ist vorgesehen, daß die Kulissen Rollen aufweisen, die in die Führungsbahnen auf den Düsenklappen eingreifen. Auch diese Maßnahmen, dienen der angestrebten Leichtgängigkeit und Funktionssicherheit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Düse veränderlichen Austrittsquerschnitts in voll geöffnetem Zustande von der Seite gesehen, bei der die Querschnittsveränderung mittels Gewindespindeln und Keilflächen erfolgt,

F i g. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der F ig. 1,

F i g. 3 die Düse, deren Querschnitt mittels Gewindespindeln und Keilflächen auf das kleinstmögliche Maß herabgesetzt ist, in der Draufsicht und

Fig. 4 die Düse entsprechend der Fig. 3 in Flugrichtung, also in Richtung des Pfeiles B gesehen.

Die an einer allgemein mit 10 bezeichneten Schwenkdüse angeordnete Düse 20 besteht aus einem kegelförmigen Blechmantel 30 aus Federstahl, der Längeneinschnitte 31 besitzt, die ein Aufspreizen dieses Blechmantels im Bereich der Schlitze 31 zulassen. Als Düsen-Verstellmittel finden mit Gewindespin-

dein 65 zusammenarbeitende Muttern ausgebildete Kulissen 66 Verwendung, deren Gleitstücke 43 längsverschieblich sind.

Über Rollen 44 werden dann die Düsenklappen 51 auseinandergetrieben oder zusammengezogen, indem die Rollen 44 auf entsprechenden Führungsbahnen 53 entlanggleiten. Bei einer Bewegung der Gleitstücke 43 im Sinne einer Düsenvergrößerung erleichtert der in der Düse herrschende Überdruck das Öffnen der Düse, während bei einer Bewegung der Gleitstücke 43 im Sinne einer Verkleinerung der Düse der Blechmantel 30 der Düse 20 diese Schließbewegung unterstützt. Die Lagerung der Gewindespindeln 65 erfolgt durch ein vorderes balliges Lager 70 und ein hinteres Lager 71.

Die Gewindespindeln 65 werden mittels eines balligen Antriebsritzels 80 von einem gemeinsamen Zahnkranz 82 in Drehung versetzt. Dieser Zahnkranz 82 ist drehbar auf dem feststehenden Teil 11 der Schwenkdüse mittels Lager 81 gelagert und wird von einem Motor oder mehreren Motoren 90 über ein Zahnrad 91, das in einen koaxial zum Zahnkranz 82 angeordneten weiteren Zahnkranz 92 eingreift, angetrieben.

Zweckmäßigerweise werden die Motoren an verschiedene Systeme angeschlossen, so daß bei Ausfall z.B. eines Luftsystems immer noch z.B. ein hydraulisches oder elektrisches System in Betrieb bleibt.

Das gleiche gilt auch bei mehreren gleichen Systemen, z.B. mehreren hydraulischen, mehreren elektrischen oder mehreren Luftsystemen, so daß bei Ausfall eines dieser Systeme immer noch die Gewähr vorhanden ist, daß die Düse motorisch verstellt werden kann.

ίο Die Zahnkränze 82 und 92 sind starr miteinander verbunden. Je nach der Drehrichtung des Motors 90 werden die Gewindespindeln 65 in der einen oder in der anderen Richtung gedreht, so daß sich die Düse 20 erweitern oder verkleinern läßt. Dadurch, daß die Führungsbahnen 53 auf den Düsenklappen 51 so angeordnet sind, daß sich ihr Abstand keilförmig nach vorne in Flugrichtung gesehen verjüngt, wird durch die Verschiebung der Gleitstücke 43 je nach der Richtung des Verschiebens ein Öffnen oder Schlie-

ao ßen der Düse eingeleitet.

An Stelle der beiden Zahnkränze 82, 92 kann auch nur ein einziger Zahnkranz Verwendung finden, der so ausgebildet ist, daß die Ritzel der Antriebsmotoren 90 unmittelbar mit diesem Zahnkranz in Eingriff stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schubdüse für Gasturbinenstrahltriebwerke, vorzugsweise für Nachbrennertriebwerke, wobei der Austrittsquerschnitt der Schubdüse veränderbar ist und der Außenmantel der Schubdüse die Form eines Kegelstumpfs hat, der vorzugsweise aus Federstahl hergestellt, teilweise längsgeschlitzt und daher spreizbar ist, und wobei zur Querschnittsänderung am Mantelunifang der Schubdüse längsverlaufende, an ihrem feststehenden Teil-gelenkig gelagerte Vcrstellspindeln vorgesehen sind, die über einen mit einem Antriebsritzel kämmenden Zahnkranz, dessen Drehachse mit der Längsachse der'Schubdüse zusammenfällt, von mindestens einem mit diesem Zahnradgetriebe ebenfalls auf dem feststehenden Düsenteil angeordneten Motor angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindeln als Gewindespindeln (65) ausgebildet sind, durch welche in Führungsbahnen (53) auf der Oberseite der Düsenklappen (51) längsverschiebbare, jeweils die Spindelmutter bildende und die Düs.enklappen (51) kraftschlüssig verbindende Kulissen (66) betätigbar sind.

2. Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebsritzel (80) ballig ausgebildet und am stromaufwärtigen Ende der betreffenden Gewindespindel (65) unmittelbar an dieser befestigt ist.

3. Schubdüse nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (66) Rollen (44) aufweisen, die in die Führungsbahnen (53) auf den Düsenklappen (51) eingreifen.