DE1940357A1

DE1940357A1 - Flugzeug mit Hubtriebwerken

Info

Publication number: DE1940357A1
Application number: DE19691940357
Authority: DE
Inventors: Szlenkier Tadensz Karol
Original assignee: Hawker Siddeley Aviation Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Aviation Ltd
Priority date: 1968-08-05
Filing date: 1969-08-05
Publication date: 1970-02-12
Also published as: FR2016869A1; FR2016869B1; GB1264133A

Description

1S4G357 "I

DR. KURT-RUDOLF ElKENBERG PATENTANWALT

i HANNOVIII ■ SCHACKSTHAStE 1 · TBLEFON (0611) 81 40SS -KAIKL FATEHTiON HANNOVER

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Hawker Siddeley Aviation Limited

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Flugzeug mit Hubtriebwerken

ι Die Erfindung betrifft ein Plugzeug mit Kurzstreckenoder Senkrechtstart- und -landeeigenschaften, bei dem eine

Anzahl von Hubtri%bwerken mit im wesentlichen aufrechten j

Achsen in mindestens einer an ihrer Oberseite mit Lufteinlaß- j

toren und an ihrer Unterseite mit Luftauslaßtoren versehenen ,

Triebwerksgondel angeordnet sind. . '

; Bei derartigen Plugzeugen ist es aus Gründen der Erzielung eines günstigen Verhältnisses zwischen Schub und Gewicht vorteilhaft , Hubtriebwerke einzusetzen, bei denen '■ der Abstrom der Triebwerksdüsen eine hohe Geschwindigkeit - und eine hohe Temperatur besitzt. Auf der anderen Seite sind hohe Abstrom-Geschwindigkeiten und -temperaturen in sicli selbst nachteilig· Dies gilt insbesondere während eines

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ORIGINAL

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I bodennahen Flugzustandes,und zwar wegen einer Bodenerosion, ^; einer Heißluftansaugung durch die Triebwerke, eines hohen !

; Geräuschpegels und dergleichen. s

[ Mit der Erfindung soll nunmehr eine praktische

Anordnung von in Gondeln befindlichen Hubtriebwerken ange- »

, geben werden, bei denen die Geschwindigkeit und die Tem- j

i peratur des Düsenabstroms spürbar vermindert ist und sich I

j zugleich eine nennenswerte Verstärkung des Triebwerkschubes ;

: einstellt. "^!

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, ; daß jedes Triebwerk innerhalb der Gondel in einer eigenen stromlinienförmigen Verschalung angeordnet ist, und der freie Innenraum innerhalb der Gondel zwischen den Triebwerken und um diese herum für einen durch den Düsenabstrom der Triebwerke induzierten Sekundärluftstrom ausgenutzt ist, der ■ zusammen mit der Triebwerksluft an der Gondeloberseite ein-

i strömt und zusammen mit dem Düsenabstrom der Triebwerke an der Gondelunterseite wieder austritt. Der Sekundärluftstrom

, um die einzelnen Triebwerke herum führt zu der gewünschten Verminderung der Temperatur und der Geschwindigkeit des Düsenabstroma der Triebwerke, er hat zugleich auch, eine Verstärkung des Schubes zur Folge. Weiterhin hat die Anordnung individueller Verschalungen für die einzelnen Triebwerke den beträchtlichen zusätzlichen Vorteil einer Feuerbarriere, so daß ein Feuer in einem Triebwerk nicht die anderen '.Trieb-.

ι werke beeinträchtigen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Trieb-

BADORiGlNAL-

werk mit einer Vielzahl von DUsen versehen, und die Vermengung des von den Triebwerken abgegebenen PrimärStrahls<mit der Sekundärluft findet in einer Mischkammer statt, die sich unterhalb der Gondel befindet und durch im Ruhezustand zurückziehbar^ Begrenzungswandungen gebildet ist. Diese Begrenzungswandungen können dabei zumindest teilweise durch die an der Gondelunterseite angeordneten Lüftauslaßtore gebildet sein, da diese Tore ohnehin vorhanden sind und bei Betätigung der Hubtriebwerke nach unten ausgeklappt werden, um dem Düsenabstrom der Triebwerke den Austritt zu gestatten. Auf diese Weise ergibt sich die Mischkammer zum Mischen der Primärstrahlen mit der Sekundärluft ohne nennenswerte Gewichtserhöhung der Gondel und ohne Erhöhung des Gondel-Luftwiderstandes für den normalen Vorwärtsflug.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert. Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. Dabei bedeuten:

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Triebwerksgondel,

Fig. 2 die Draufsicht der Gondel gemäß Figur 1, und

Fig. 3 ein Schnitt in der Ebene 3-3 der Figur 1. -

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In den Zeichnungen ist eine Gondel 11 dargestellt, in der fünf Hubtriebwerke 12 angeordnet sind. Diese Hubtriebwerke sind innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches schwenkbar so gelagert, daß deren Achsen zwar im wesentlichen aufrecht verlaufen, aber von der Vertikalrichtung aus inner-'-

halb des vorgesehenen Winkelbereiches auch schräg einstellbar sind. Dadurch läßt sich der Sehubvektor der Hubtriebwerke von der Tertikairichtung aus in eine Schräglage ablenken* Die Hubtriebwerke besitzen einen ausreichenden Abstand voneinander, so daß der für die Schwenkbewegung notwendige -Zwischenraum zwischen ihnen gewährleis-tet ist. Die schwenkbare Anordnung der Hub-triebwerke zur Erzeugung einer Schubablenkung ist im Zusammenhang mit der Erfindung die bevorzugte Bauform, es können aber auch andere Methoden der Schubablenkung verwendet werden, beispielsweise schwenkbare Auslaßdüsen, eine insgesamt schwenkbare Gondel oder aber einstellbare Ablenkplatten. ^tf

Der freie Innenraum 13 innerhalb der Gondel 11, der sich zwischen den Hubtriebwerken und außen um diese herum erstreckt, wird für einen Sekundärluftstrom ausgenutzt. Zu diesen Zweck ist das Paar von Lüfteinlaßtoren 14, das sich an der Oberseite der Gondel befindet, so angeordnet, daß die einströmende Luft nicht nur zu den Hubtriebwerken selbst gelangt, sondern, auch in den freien Innenraum 13 hinein. Entsprechend ist die Anordnung des Paares von Luftauslaßtoren an der Unterseite der Gondel so getroffen, daß sowohl die Luft aus dem freien Innenraum 13 als auch das aus den Triebwerksdüsen ausströmende Gas nach unten abströmen kann. Der -

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gewünschte Sekundärluftstrom durch den freien Innenraum ^! 13 wird dabei durch den Ejektor-Effekt der aus den Trieb-

werlcBdüsen austretenden Gaaströme erzeugt. Pur diesen Ejektor- I

j Effekt 1st eine Misch- oder Diffusor^-Kammer notwendig, in der j

sich die Abströmung der Triebwerksdüsen mit dem Sekundär- i

luftstrom durch den freien Innenraum hindurch vermengen j kann. Eine solche Mischkammer 17 bildet sich bei Öffnung der

Luftauslaßtore 15 zwangsläufig ist, und zwar wegen der Tat- ^!

sache, daß diese Tore sich um geöffneten Zustand an den ' j'beiden Seiten der Unterflache der Gondel nach abwärts erstrecken.

j Sie bilden somit eine einziehbare Einfassung 16 der Misch- j

! kammer 17.. - " ■ ■ !

Die erforderliche Mischkammer 16 entsteht somit immer dann, wenn sie notwendig ist, lind die Gondel braucht somit bei geschlossenen Toren 15 nicht we-sentlich größer als normal zu sein. Tatsächlich wird durch die ERektor-Wirkung nur eine geringfügig größere' Gondel-Struktur benötigt, als sie bislang üblich war. Mithin ergibt sich praktisch kein vergrößerter Luftwiderstand und keine nennenswerte Gewichtserhöhung, wenn sich das Flugzeug im normalen Vorwärtsflug befindet.

Ein mehr direkter Zugang von luft zu der sich bei geöffneten Auslaßtoren 15 ausbildenden Mischkammer 17 kann durch zusätzliche Paare von Sekundärluft-Einläßklappen 20 gebildet werden, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Gondel unmittelbar oberhalb der Luftauslaßtore 15 befinden.

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Um die freie Strömung der an der Oberseite der Gondel eintretenden Sekundärluft an den Hubtriebwerken vorbei zu begünstigen, ist jedes Hubtriebwerk 12 in einer gesonderten, stromlinienförmigen Verschalung 21 angeordnet, die sich von dem Triebwerkseinlaß aus bis zum Auslaßdüsenteil erstreckt. Diese Verschalung unterstützt aber nicht nur den Strom der ] Sekundärluft, sondern kann auch feuerbeständig gemacht sein, ! so daß im Falle eines Feuers in einem Triebwerk dies sich nicht auf die benachbarten Triebwerke ausdehnen kann. Damit !die Begrenzung der Mischkammer 17, die durch die geöffneten luftauslaßtore 15 gebildet ist, eine ausreichende Länge bekommt, sind die beiden Tore 15 voll überlappend angeordnet, d.h. im geschlossenen Zustand berühren sie einander nicht nur längs ihrer Außenkanten , sondern jedes Tor überbrückt die volle Breite der Luftauslaßöffnung in der Gondel (Figur 3). Im Bedarfsfall kann sogar noch eine größere Länge der Mischkammer-Begrenzung durch Verwendung von Falttoren erreicht werden. Dabei kann z.B. jedes der Luftauslaßtore 15 mit einer ' zusätzlich angelenkten Klappe versehen sein, die sich im geöffneten Zustand über die Außenkante der Tore hinaus nach unten, erstreckt, und die bei geschlossenen Toren in eine im Hauptteil der Tore angeordnete Ausnehmung zurückgeklappt wird.

Um den Mischeffekt in der Kammer 17 zu verbessern, ist jedes Hubtriebwerk mit einer Mehrzahl von Auslaßdüsen versehen. Allgemein läßt sich sagen, daß mit ansteigender Anzahl von Auslaßdüsen pro Triebwerk 12 die Mischwirkung

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besser wird. Dementsprechend kann die Mischkammer 17 bei gleicher Mischwirkung mit. ansteigender Anzahl von Auslaßdüsen kürzer gehalten werden.

In einer alternativen Anordnung kann anstelle der ' langen Luftauslaßtore auch vorgesehen sein, in dem unteren Teil der Gondel-Seltenverkleidung bewegliche Teile anzuordnen, die nach unten gleiten, bis sich ihre Oberkanten etwa in der Ebene der Triebwerksdüsen-Auslässe befinden. Auf diese Weise ergibt sich nicht nur die gewünschte Mischkammer, , sondern es entstehen auch die seitlichen Öffnungen in der j Gondel, die zum- Zutritt von zusätzlicher Sekundärluft vor- : gesehen sind. Die gleitbar gelagerten Gondelteile können j an sich abwärts erstreckenden Schienen oder mit einem ! Teleskopgestänge geführt sein* Die Luftauslaßtore an der ; Gondelunterseite sind bei dieser alternativen Ausführungsform zweckmäßig an den Unterkanten der gleitbaren Gondelteile angelenkte so daß Sie im geöffneten Zustand eine zusätzliche !Verlängerung der Mischkammer nach unten hin ergeben. Natürlich brauchen die Luftauslaßtore dabei einander im geschlossenen Zustand nicht mehr zu überlappen, sondern können sich beim Schließen in der üblichen Weise mit ihren Außenkanten nebeneinanderlegen. Im übrigen ist es auch möglich, wie in dem weiter vorn beschriebenen Beispiel, zusätzliche Sekundärluft-Einlaßklappen an den Gondel-Seiten vorzusehen. Diese Klappen können dann beispielsweise an den Oberkanten der gleitbaren .Gondelteile angelenkt sein.

In,einem praktischen Beispiel wurde gefunden, daß - bei einem Verhältnis von etwa 12 I 1 zwischen der Auslaßfläche bei geöffneten Luftauslaßtoren und der Triebwerks-

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düsen-Fläche - es durch die vorangehend erläuterten Maßnahmen möglich 1st, die Geschwindigkeit des Düsen-Auslaßstrahls auf etwa ein Viertel der sonst entstehenden Geschwindigkeit zu reduzieren. Die Temperatur des Düsenstrahls ist gleicher- j maßen vermindert, und zwar im Verhältnis von grob 1 : 2,3. I Der Schub dagegen ist im Verhältnis von 1,3 J 1 verstärkt. j Damit ergibt sich eine beträchtliche Verminderung der Bodenerosion und der Heißluft-Ansaugung durch die Triebwerke, mit der Folge einer verbesserten Triebwerkskühlung und eines geringeren Geräuschpegels. Aus einem militärischen Gesichtspunkt heraus kommt noch hinzu, daß. die ultrarote Strahlung durch den Abschirmeffekt der vergrößerten Luftauslaßtore vermindert 1st, so daß ein Erkennen des Flugzeugs durch einen Gegner erschwert wird. ^v

Besonders hervorgehoben sei noch, daß die Schubverstärkung es möglich macht, pro sechs Hubtriebwerke (bei konventioneller Bauweise ) ein Hubtriebwerk wegzulassen, j wodurch die gesamte Erhöhung des Gondel-Gewichts oder der Komplexität der Gondel weit überkompensiert wird.

Falls Bypass-Trlebwerke für den Vorwärtsflug benutzt j werden, also Triebwerke, die sich durch niedrige Geschwindigkeit; und geringere Temperatur des Düsen-Auslaßstrahls auszeichnen, wird die gesamte Kraftanlage des Flugzeuges konsequent ver- j bessert in Hinsicht auf die Heißluftansaugung, die Erosion ! und die übrigen Faktoren, die vorangehend für nur die Hubtriebwerke erläutert worden sind. .

-Ansprüche-

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Claims

Ansprüche ί

(1 J Flugzeug mit Kurzstrecken- oder Senkrechtstart- und -landeeigenschaften, bei dem eine Anzahl von Hubtriebwerken mit im wesentlichen aufrechten Achsen in mindestens einer an ihrer Oberseite mit Lüfteinlaßtoren und an, ihrer Unterseite mit Iiuftauslaßtoren versehenen Triebwerksgondel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Triebwerk (12) inn-rerhalb der Gondel (11) in einer eigenen stromlinienförmigen Verschalung (20) angeordnet ist, und der freie Innenraum (13) innerhalb der Gondel zwischen den Triebwerken und um diese herum für einen durch den Düsenabstrom der Triebwerke induzierten Sekundärluftstrom ausgenutzt ist, der zusammen mit der T_rlebwerksluft an der Godeioberseite einströmt j und zusammen mit dem Msenabstrom der Triebwerke an der ;' Gode-lunterseite wieder aus tritt.

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2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

' zur Induktion des Sekundärluftstromes eine Mischkammer (17) ; vorgesehen ist, die öich unterhalb der Gondel (41) befindet . und durch im Ruhezustand einziehbare Begrenzuhgswandungen (16) begrenzt ist.
3. Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzelohnet, daß jedes Hubtriebwerk (12) mit tiner Mehrzahl von Auslaßdüsen versehen Ist.
4. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswandungen (16) der Mischkammer durch verschließbare ,an der Unterseite der Gondel angeordnete Tore gebildet sind» die im Betriebszustand der Hubtriebwerke nach abwärts klappen und den Auslaß für den Dtisenabstrom freigeben»

j
5. Flugzeug nach Anspruch 4» dadurch gekennze lehnet. daß j ein zusätzlicher Einlaß für Sekundärluft in den Seitenflächen ι der Gondel gerade oberhalb -der zurückziehbaren Begrenzungs- ! wandungen (16) vorgesehen ist.

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6. Flugzeug nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Tore an der Unterseite der Godel einander im geschlossenen Zustand voll überlappend ausgebildet sind.
7. Flugzeug nach Anspruch 4 oder 5» gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» daß die Tore an der Unterseite der Gondel als Falttore ausgebildet sind. ·
8. Flugzeug nach Ansprüchen 1 bis 3» gegebenenfalls in Verbindung mit den Ansprüchen 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswandungen (16) durch gleitbar nach abwärts bewegliche Teile der Gondel-Seitenverkleidung gebildet sind.
9. Flugzeug nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gelcennzelehnet, daß zum Einlaß, zusätzlicher Sekundärluft seitliche Lufteinlaßklappen (20) in der Gondel-Seitenwandung bzw. an den abwärts gleitbaren Teilen der Gondel-Seitenwandung angeienkt sind.

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10* Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet» daß S^paee-Strahlturbinentriebwerke für den Vorwärtsflug des, Flugzeuges vorgesehen sind.

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