DE1531390C - Einrichtung zum Ablenken des Schubstrahles eines Triebwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ablenken des Schubstrahles eines Triebwerkes, das an einem Flugzeugtragfiügel mittels eines Stieles befestigt ist, wobei zur Strahlablenkung ein Gitter von Schaufeln dient.

Bei Flugzeugen, beispielsweise solchen die für eine sehr kurze Start- bzw. Landestrecke ausgelegt sind, ist es bekannt, zwecks Erzeugung von Auftrieb und Widerstand beim Start oder beim Landeanflug eine Umlenkung der Treibgasstrahlcn aus der horizontalen Auslrittsrichlung zu bewirken. Die genannten SchubumlenkvorriclHungen sind bisher nur für Zweistromtriebwerke mit mäßigem Bypassverhältnis bekanntgeworden, bei denen Primär- und Sekundärstrom gemischt werden und durch ein gemeinsames Scluibrohr und eine gemeinsame Schubdüse ausströmen. Bei diesen bekannten Schubumlenkvorrichtungen sind Einrichtungen vorgesehen, mittels derer das Schubrohr verschlossen werden kann und gleichzeitig seitliche Ausströmöffnungen freigegeben werden, durch die die Treibgasstrahlen über Umlenkkaskaden auszuströmen vermögen. Die Kaskaden können drehbar angeordnet sein, so daß der Schubvektor in unterschiedliche Winkelstelliingen geschwenkt werden kann. Der Schubvektor beschreibt bei der Schwenkung einen Teil eines Kegelmantels.

Wird auch bei Triebwerken mit hohem Bypassverhältnis ein gemeinsames Schubrohr für den Sekundär- und den Primärstrom verwendet, so ergibt sich wegen des hohen Durchsatzes eine sehr große und schwere Ausführung. In gleichem Maße vergrößern sich auch Abmessungen und Gewicht der Umlenkvorrichtung. Dieses hohe zusätzliche Gewicht und der dadurch hervorgerufene erhöhte Widerstand stellen die Wirtschaftlichkeit einer so ausgebildeten Anlage in Frage. Die durch das hohe Bypassverhältnis erreichten Vorteile werden bei der Verwendung der bekannten Schubumlenkeinrichtungen wieder zunichte gemacht und eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit damit kaum erreicht.

Es ist auch eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der ein Ablenkschaufeln tragender Rahmen aus einer Ausnehmung im Tragflügel herausklappbar und in den Treibgasstrahl einschwenkbar ist. Diese bekannte Ausführung weist hinsichtlich der Unterbrechung der Tragflügelaußenhaut im Hinblick auf dieStrömungsverhältnisse sowie auch auf die Lagerung und Halterung des Rahmens mit den Ablenkschaufeln Nachteile auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, die den bekannten Slrahlablenkeinrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen,und eine Einrichtung zu schaffen, die es gestattet,' ohne die Verwendung eines gemeinsamen Schubrohres für den Primär- und Sekundärstrom den nach hinten austretenden Gasstrahl wahlweise gegen die Bodenfläche abzulenken.

Die (.'estellte'Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln in Führungen längs der Hinlerkante des Stieles in einen Schacht des Flügels unter Verkürzung ihres gegenseitigen Abstands einfahrbar sind. \ ·

Zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner ein Merkmal darin, daß das Ein- und Ausfahren der Schaufeln im Bereich des Stieles durch eine antreibbare Stellschraubspindel und innerhalb des Schachtes durch eine Verteilerschraubspiridcl erfolgt, die durch axiale Verschiebbarkeit mit der Verslellschraubspindel zu einer einzigen Schraubspindel kuppelbar ist.

Mittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Strahlablenkeinrichtung wird erreicht, daß einmal die Ab-. lenkvorrichtung nur einen äußerst geringen Raumbedarf hat und an einer Stelle im Tragflügel untergebracht werden kann, die ohnehin als Hohlraum zur Verfügung steht, und zum anderen, daß während des Fluges, bei dem die Ablenkvorrichtung nicht benötigt wird, keine Teile außerhalb der üblichen Flugzeugkonturen liegen, durch, welche sich der Widerstand des Flugzeuges erhöhen könnte. Für die Aufnahme der Führungen ist der für die Triebwerksaufhänguiig erforderliche Stiel benutzt, so daß auch hierbei eine Einsparung an Gewicht erzielt wird. Während des normalen Fluges, bei dem der Schub der Triebwerke nicht umgelenkt werden soll, ist der Schacht für die Aufnahme der Ablenkschaufeln im Tragflügel vollständig abgeschlossen. Auch in diesem Falle kann eine Erhöhung des Widerstandes am Tragflügel nicht auftreten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt in einer, teilweise geschnittenen Seitenansicht den Flugzeugtragflügel in Verbindung mit einem daran angeordneten Strahltriebwerk;

Fig. 2 zeigt eine Rückansicht gemäß Fig. 1, gesehen in Richtung des Pfeiles A;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie IH-Ul der F i g. 1;

F i g. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus F ig. 2 in Seitenansicht;

F i g. 5 zeigt eine Verstelleinrichtung für die Verstellung des Schaufelgitters nach F i g. 3 in vergrößertem Maßstab und in Seitenansicht;
. F i g. 6 zeigt einen Querschnitt nach der Linie Vl-VI der F ig. 5;

F ig. 7 zeigt eine der Verstelleinrichtung gemäß F i g. 5 zugeordnete Betätigungseinrichtung in Seitenansicht.

In F i g. 1 bis 7 ist eine bevorzugte, beispielsweise Anordnung für eine Umlenkeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Es handelt sich dabei um die Schubumlenkung bei Strahltriebwerken mit hohem Bypassverhältnis, die an einem Stiel unterhalb des Tragflügels des Flugzeuges angeordnet sind.

Wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, dient der das Strahltriebwerk 2 aufnehmende und mit dem Tragflügel 3 verbundene Stiel 4 hierbei als Führung, und zwar in der Weise, daß die Hinterkante des Stieles 4 abgeflacht ausgebildet ist und Führungen 5 für parallel in diesen verschiebbare Umlenkschaufcln 7 aufweist. Der in üblicher Bauweise als Kastenträger ausgebildete Holm des Tragflügels ist hierbei mit 10 bezeichnet. Hinter dem Kastenholm, und zwar an der -•Stelle, an der die Hinterkante des Stiels an den Tragflügel 3 anschließt, ist im Tragflügel ein Schacht 11 gebildet, der zur Aufnahme der Umlenkschaufeln 7 in ihrer Ruhestellung bzw. Neutralstellung dient. Mit 14 ist das Querruder oder die Landeklappe am Tragflügel 3 bezeichnet, während die Lufteinläufe der Triebwerke 2 für den Primär- bzw. Sekundärstrom mit den Bezugsziffern 15 bzw. 15' versehen sind. Außerdem ist entsprechend der Art der verwendeten Strahltriebwerke ein Austritt für den Sekundärstrom 16 und ein Austritt für den Primärstrom 18 vorhanden.

In F i g. 3 und 4 sind Einzelheiten der Ausführung nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die Hinterkante des Stieles 4 abgeflacht ausgeführt

und an der so gebildeten Fläche sind die Führungen 5 für die Umlenkschaufeln 7 angebracht. Diese Führungen 5 bestehen hierbei aus einem inneren und einem äußeren Paar von U-profilförmig ausgebildeten Laufschienen 20 bzw. 20' und 21 bzw. 2Γ, die zur Aufnahme und Führung von Gleitsteinpaaren 22 und 22' bzw. 23 und 23' dienen. Je zwei der vier Gleitsteine einer Ablenkschaufel 7 liegen in einem gewissen Abstand hintereinander in einer der Laufschienen und sind über je eine Verbindungslasche 26 bzw. 26' gelenkig zusammengeschlossen. Jede der Verbindungslaschen 26 und 26' geht in ein Halsteil 28 bzw. 28' über, das mit den profilierten Umlenkschaufeln 7 fest verbunden ist, und zwar im Bereich der Profilvorderkante 30 (Fig. 5). Die Umlenkschaufeln7 führen sich somit mittels der zugehörigen vier Gleitsteine 22,22', 23 und 23' in zugehörigen Laufschienen. Abwechselnd von Ablenkschaufel zu Ablenkschaufel sind die zugehörigen Gleitsteine in das innere bzw. äußere Paar der Laufschienen 20,20' bzw. 21, 21' eingesetzt, so daß die Schaufeln 7 in eine eng aneinanderliegende Stellung für die Einfahrlage gebracht werden können. Im mittleren Bereich der Umlenkschaufeln 7 bzw. der Hinterkante des Stieles 4 ist ein Befestigungshals vorgesehen, der aus gabelförmig ausgebildeten Teilen 36 bzw. 36' besteht. Die gabelförmigen Teile 36 und 36' schließen zwischen sich mit Spiel ein Mutterteil 37 ein, wobei am Mutterteil 37 zu beiden Seiten koaxiale Ansätze 39 bzw. 39' gebildet sind, die sich in Lagerbohrungen 40 bzw. 40' in den gabelförmigen Teilen 36 bzw. 36' erstrecken und eine gelenkige Verbindung zwischen dem Mutterteil 37 und den gabelförmigen Teilen 36 bzw. 36' der Umlenkschaufeln 7 herstellen. Zwischen den Laufschienen 20 und 20' bzw. 21 und 21' erstreckt sich längs der Hinterkante des für die Aufhängung der Triebwerke 2 vorgesehenen Stieles 4 eine frei drehbar am Stiel gelagerte Stellschraubspindel 42. Auf diese Spindel 42 sind die Mutterteile 37 aufschraubbar und damit längs des Stieles 4 verstellbar. Die Spindel 42 erstreckt sich dabei um einen gewissen Betrag in den Schacht 11 im Tragflügel 3 und schließt dort, wie später noch näher erläutert ist, an eine Verteilerschraubspindel 45 (F i g. 5 bis 7) an. Die Verteilerschraubspindel 45 erstreckt sich innerhalb des Schachtes 11 im Tragflügel 3 und weist ein gleiches Gewinde wie die Stellschraubspindel 42 auf. Die Verteilerschraubspindel 45 führt sich unter Vermittlung einer Wälzlagerung 46 auf einem verjüngt ausgebildeten Teil 47 der Stellschraubspindel 42 frei drehbar und gleichzeitig axial verschiebbar. Die Stellschraubspindel 42 ist über einen Stellmotor und ein entsprechendes Untersetzungsgetriebe (hier nicht dargestellt) antreibbar vorgesehen.

Wie F i g. 5 und 6 erkennen lassen, sind an den einander zugekehrten Stirnflächen 48 bzw. 49 der Stellschraubspindel 42 und der Verteilerschraubspindel 45 Klauen 50 bzw. Gegenklauen 51 sowie entsprechende Ausnehmungen zwischen den Klauen gebildet, wobei die Klauen miteinander in Eingriff gebracht werden 'können, so daß damit eine formschlüssige Verbindung zwischen der Stellschraubspindel 42 und der Verteilerschraubspindel 45 hergestellt werden kann. Die Klauen 50 bzw. 51 sind dabei so auf den Umfang der Stirnflächen 48 bzw. 49 der Stellschraubspindel 42 bzw. der Verteilerschraubspindel 45 verteilt, daß beide Spindeln nur in einer einzigen Relativdrehstellung zueinander kuppelbar sind. In dieser Kupplungstellung gehen die Gewindegänge beider Spindeln 42 und 45 ineinander über und bilden ein fortlaufendes Gewinde.

Gemäß F i g. 7 ist am oberen Ende der Verteilerschraubspindel 45 über ein Wälzlager 57 und einen zur Verteilerschraubspindel 45 konzentrischen M.itnehmerring 58 gelenkig der eine Arm 60 eines doppelarmigen Hebels 61 angeschlossen, der um eine Lagerung 62 schwenkbar ist. Der zweite Arm 63 des

ίο doppelarmigen Hebels 61 greift gelenkig an einer Stellvorrichtung 64 an. Diese Verstellvorrichtung 64 besteht bei der beschriebenen Ausführung aus einem Hydraulikzylinder 68, in dem ein doppeltwirkender Stellkolben 69 eingesetzt und axial verstellbar ist. Es ist ferner für die Verstelleinrichtung 64 noch eine gelenkig an einem feststehenden Teil angebrachte Lagerung 70 vorgesehen, an der sich die Stellvorrichtung 64 abstützt. Der Stellkolben 69 wird über eine hier nicht dargestellte Druckmittelsteuerung bekannter Bauart in der einen bzw. anderen Verstellrichtung mittels eines Druckmittels verstellt. Die Druckmittelsteuereinrichtung kann dabei mittels eines Zählwerkes od. dgl. beeinflußt werden, und zwar so, daß eine Betätigung des Kolbens 69 nach vorbestimmten Umdrehungszahlen der Stellspindel 42 in der einen bzw. anderen axialen Richtung erfolgt. Die Stirnfläche 71 der Verteilerschraubspindel 45 ist mit einer Stirnklauenverzahnung 72 versehen, die mit entsprechenden Gegenklauen 73 an einem zum Teil 47 der Stellschraubspindel 42 konzentrischen Klauenring 74 zusammenwirken, wobei der Ring 74 mit einem feststehenden Teil drehfest verbunden ist. Die unterste Umlenkschaufel, die hier mit 7' bezeichnet ist, weist, wie F i g. 1 erkennen läßt, eine kastenförmige Ausbildung auf. Dabei ist unterhalb dieser Schaufel 7' ein im Einfahrzustand der Umlenkschaufeln 7 bzw. 7' den Schacht 11 im Tragflügel 3 unterhalb abschließendes Verschlußblech 80 vorgesehen. Ferner tragen die Umlenkschaufeln 7 bzw. 7' an ihren Stirnflächen Endscheiben 80', die einander um einen gewissen Betrag überlappen. Zu diesem Zweck sind die Ablenkschaufeln 7 bzw. 7' so ausgelegt, daß die Schaufelbreiten von unten nach oben geringer werden.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausfühfungsbeispiels ist wie nachfolgend beschrieben:

Beim normalen Vorwärtsflug des Flugzeuges befinden sich die Ablenkschaufeln 7 bzw. 7' innerhalb des Schachtes 11 im Tragflügel 3, wie dies in Fig.!

strichpunktiert angedeutet ist. Setzt das Flugzeug zur Landung an und sollen dabei zur Erzielung einer Verkürzung der Landestrecke die Treibgasstrahlen der Strahltriebwerke abgelenkt werden, so wird vom Piloten das hier nicht dargestellte Zählwerk eingeschaltet und die Stellvorrichtung 64 über eine Druckmittelsteuerung entsprechend der vom Zählwerk ausgehenden Steuerimpulse für einen Schaltvorgang in Tätigkeit gesetzt. Über eine hier ebenfalls nicht dargestellte Druckmittelsteuerung wird dabei Druckmittel entweder dem einen oder dem anderen der beiden Zylinderräume zugeleitet und damit der Stellkolben 69 in der einen oder anderen Richtung verstellt. Diese Verstellbewegung wird vom Kolben 69 über den doppelarmigen Hebel 61 und den Mitnehmerring 58 auf die Verteilerschraubspindel 45 übertragen und damit die Verteilerschraubspindel 45 in der einen oder anderen axialen Richtung verstellt. Während des Ausfahrvorganges der Ablenk-

schaufeln 7 wird die Stellschraubspindel 42 dabei ständig angetrieben, und zwar so lange, bis sämtliche Ablenkschaufeln in ihre Arbeitsstellung gebracht sind. Über die Klauen 50 und 51 werden die Verteilerschraubspindel 45 und die Stellschraubspindel 42 miteinander bei einer vorbestimmten Relativdreh stellung miteinander gekuppelt und so eine Mitnahme der Verteilerschraubspindel 45 bewirkt. Die mittels der Mutterteile 37 in der Einfahrstellung auf der Verteilerschraubspindel 45 befindlichen Ablenkschaufein 7 bzw. T bewegen sich in dieser Kupplungsstellung nach unten bis das Mutterteil 37 der ersten Ablenkschaufel T auf das Gewinde der Stellschraubspindel 42 übergeht. Die Kupplung zwischen den beiden Spindeln 42 und 45 wird nach der Übergabe der Ablenkschaufel 7' mittels des Zählwerks durch Verstellung der Verteilerschraubspindel 45 in entgegengesetzter axialer Richtung gelöst. Die Verstellung erfolgt dabei so weit, bis die Klauen 72 der Verteilerschraubspindel 45 in die feststehenden Gegenklauen 73 eingreifen und eine weitere Drehbewegung der Verteilerschraubspindel 45 verhindern. Da sich die Stellschraubspindel 42 während dieses Vorganges weiterdreht, bewegt sich auch die übergebene Ablenkschaufel 7' weiter nach unten. Die nunmehr zur Übergäbe von der Verteilerschraubspindel 45 auf die Stellschraubspindel 42 bereitstehende Ablenkschaufel 7 wird dann, wenn der vorgeschriebene Abstand für die Ablenkung der Treibgasstrahlen der Triebwerke 2 zwischen den beiden Schaufeln T bzw. 7 erreicht ist, mittels eines Schaltimpulses vom Zählwerk und eine entsprechende Verstellung der Verteiler-' schraubspindel in die Kupplungsstellung von der Verteilerschraubspindel 45 auf die Stellschraubspindel 42 übergeben. In dieser Weise werden nach Einstellung des Abstandes zwischen den Ablenkschaufeln 7 sämtliche Ablenkschaufeln 7 von der Verteilerschraubspindel auf die Stellschraubspindel 42 übergeben und damit ein Schaufelgitter in den Primär- und Sekundärstrom der Triebwerke eingeschaltet. Das Einfahren der Ablenkschaufeln 7 in den Schacht 11 im Tragflügel 3 erfolgt in umgekehrter Weise wie beim Ausfahrvorgang.

Infolge der abwechselnden Führung der Ablenkschaufeln 7 mittels der zugehörigen Gleitsteine 22 und 22' bzw. 23 und 23' im inneren Paar der Laufschienen 21 und 21' bzw. der Führung im äußeren Paar der Laufschienen 20 bzw. 20' ist es dabei ermöglicht, innerhalb des Schachtes 11 die Umlenkschaufeln 7 dicht aneinander anliegen zu lassen und damit die Möglichkeit für die Unterbringung des Schaufelgitters im Tragflügel zu schaffen, während die Ablenkschaufeln in Ausfahrstellung einen entsprechenden Abstand voneinander erhalten, der es ermöglicht, daß die umzulenkenden Treibgasstrahlen der Triebwerke 2 möglichst ungehindert ausströmen und weitergeleitet werden können.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ablenken des Schubstrahls eines Triebwerks, das an einem Flugzeugtragflügel mittels eines Stieles befestigt ist, wobei zur Strahlablenkung ein Gitter von Schaufeln dient, die in den Tragflügel einfahrbar sind, wenn der Strahl nicht abgelenkt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (7, T) in Führungen (5) längs der Hinterkante des Stiels (4) in einen Schacht (11) des Flügels unter Verkürzung ihres gegenseitigen Abstands einfahrbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und Ausfahren der Schaufeln (7, T) im Bereich des Stiels (4) durch eine antreibbare Stellschraubspindel (42) und innerhalb des Schachtes (11) durch eine Verteilerschraubspindel (45) erfolgt, die durch axiale Verschiebbarkeit mit der Verstellschraubspindel zu einer einzigen Schraubspindel kuppelbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Klauenkupplung zwischen der Verstell- und der Verteilerschraubspindel, die durch ungleiche Teilung der Klauen (50, 51) nur in einer einzigen relativen Drehstellung der Schraubspindeln zueinander eine Kupplung zuläßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschraubspindel an ihrer der Verstellschraubspindel abgekehrten Stirnfläche Klauen (72) aufweist, die mit feststehenden Gegenklauen (73) in Eingriff gebracht werden können.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Verteilerschraubspindel (45) durch eine Stellvorrichtung (64) erfolgt, die von einem Zählwerk gesteuert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Schaufeln an der Hinterkante des Stiels zwei Paare von Schienen (21, 21' bzw. 20, 20') vorgesehen -sind, in denen die Schaufeln mittels Gleitsteinen (22, 22' bzw. 23, 23') geführt sind, und zwar in abwechselnder Folge eine Schaufel im äußeren und die nächste Schaufel im inneren Schienenpaar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen