DE1945957A1 - Vorrichtung zur Veraenderung des Querschnittes einer Austrittsduese am Rotorblatt von Drehfluegelflugzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur Veraenderung des Querschnittes einer Austrittsduese am Rotorblatt von Drehfluegelflugzeugen

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DE1945957A1
DE1945957A1 DE19691945957 DE1945957A DE1945957A1 DE 1945957 A1 DE1945957 A1 DE 1945957A1 DE 19691945957 DE19691945957 DE 19691945957 DE 1945957 A DE1945957 A DE 1945957A DE 1945957 A1 DE1945957 A1 DE 1945957A1
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section
cross
nozzle
component
rotor blade
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Application number
DE19691945957
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English (en)
Inventor
Christoph Dipl-Ing Fischer
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Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Original Assignee
Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/12Rotor drives
    • B64C27/16Drive of rotors by means, e.g. propellers, mounted on rotor blades
    • B64C27/18Drive of rotors by means, e.g. propellers, mounted on rotor blades the means being jet-reaction apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Vereinigte Flugtechnische Werke Gesellschaft mit beschränkter haftung früher "Weser" Flugzeugbau/Focke-Wulf/Heinkel-Flugzeugbau "Vorrichtung zur Veränderung des Querschnittes einer Austrittsdüse am Rotorblatt von Drehflügelflugzeugen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Veränderung des Düsenaustrittsquerschnittes der in einem Rotorblatt Drehflügelflugzeuge angeordneten Druckgasleitung mittels steuerbarer Klappen.
  • Innerhalb der Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen sind eiIl oder mehrere Kanäle angebracht, durch die Druckgas von innen nach außen geleitet wird. Am äußeren Ende des Rotorblattes, an der Blatt.;pitze, befindet sich an der Blatthinterkante eine Austrittsdüne,aus der der Gasstrahl tangential zum Rotorkreis austritt. Diese Austrittsdüse ist mit einem Austrittsgitter zur Gleichrichtung und Abstützung des austretenden Gasstromes versehen. Die Abmessungen der Austrittsdüne werden für einen bestimmten Gasdurchsatz und damit fiir eine bestimmte Leistung ausgelegt, so daß man für diesen Betriebspunkt den günstigsten Wirkungsgrad erhält. Drehflügelflugzeuge sollten aus Sicherheitsgründen mit mindestens zwei Gaserzeugern ausgerüstet sein.
  • In Flugbetrieb können grundsätzlich zwei Fälle auftreten, wo mit verminderter Leistung gefahren wird: 1. Die Leistung wird aufgrund der herrschenden Flugbedingungen gedrosselt; alle Gaserzeuger laufen.
  • 2. Die Leistung fällt ab, da ein Gaserzeuger ausfällt.
  • In beiden Fällen bedingt der Leistungsabfall bzw. der damit verbundene verminderte Gasdurchsatz eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Austrittsdüse, sofern deren Geometrie nicht verändert wird.
  • Eine Düse ist ein Energiewandler, der potentielle - hier Druckenergie der strömenden Gase - in kinetische Energie - hier Geschwindigkeitsenergie des austretenden Gasstrahles - umwandelt. Das Verhältnis der Energiezustände im Aus- und im Eintrittequerschnitt der Düse stellt den Wirkungsgrad der Düse dar, und dieser ist im wesentlichen abhängig vom Massendurchsatz. Nimmt dieser Massendurchsatz infolge Leistungsabfall ab, vermindert sich nach der Kontinuitätsgleichung auch die Geschwindigkeit im Austrittsquerschnitt der Düse - bei fester Geometrie - d.h.1 der statische Druck nimmt zu. Das aber bedeutet - bei ungefähr konstantem Druck vom Gaserzeuger, also auch am Düseneinlauf - ein anderes Druckverhältnis an der Düse. Diese veränderten Bedingungen in der Düse bei Leistungsabfall , d.h. Betrieb im Teillastbereich s verursachen höhere Verluste, bezogen auf die Energie im Diiseneintrit-tsquerachnitt. Fällt also - um ein vereinfachtes Beispiel zu bringen - eins von zwei Triebwerken aus, so stehen am Düseneintritt statt 1ooy' (Vollast) nur noch 50% (Teillast) zur Verfügung. Bei einem Vollastwirkungsgrad der Düse von foo treten dann auch 1ooçO der Leistung gllS der Düse aus. Bei einem Abfall des Düsenwirkungsgrades im Teillastbereich auf 7o sind dann im Austrittsquerschnitt der Düse nur 35% der Vollastleistung (o,5 Vollastleistung x 0,7 Wirkungsgrad) vorhanden. Durch eine Änderung der Geometrie der Düse, genauer gesagt durch eine an den verringerten Gasdurchsatz angepaßte Verminderung des Düsenaustrittsquerschnittes, kann man die Verluste herabsetzen, d.h. den Düsenwlrkungsgrad im Teillastbereich erhöhen.
  • Es ist bereits bekannt, eine Änderung des Düsenaustrittsquerschnittes durch Verstellen einer in der Druckgasleitung befindlichen Klappe herbeizuführen. Nach der DAS 1 277 025 ist im Rotorblatt ein Zweikanalsystem vorgesehen, wobei die beiden Kanäle getrennt bis zum Düsenausgäng geführt sind. Eingangs der beiden Kanäle ist eine drehbar gelagerte Klappe angeordnet, durch die ein Kanal verschlossen werden kann. Verringert sich der Gasdurchsatz, so wird durch Sperren des einen Kanals die Gasgeschwindigkeit in dem anderen Kanal gesteigert und damit auch die Austrittsgeschwindigkeit der Gase. Der Austrittsquerschnitt der Düse wird halbiert.
  • Es ergeben sich zwei Betriebspunkte, bei denen die Düse entweder voll oder nur halb geöffnet ist.
  • Durch die US-Patentschrift 3 327 969 ist ebenfalls eine Klappensteuerung bekannt, wobei im Stauraum der Düse zwei Klappen angeordnet sind, die den Austrittsquerschnitt der Düse je um einen festen Bereich abdecken. Boride Klappen sind verschieden groß, so daß sich drei unterschiedliche Austrittsquerschnitte ergeben.
  • Bei diesen bekannten Ausführungen sind die Klappen strömungsungünstig angeordnet und benötigen darüberhinaus einen erheblichen konstruktiven und stelltechnischen Aufwand.
  • Zudem ist mit dieser bekannten Klappensteuerung nur eine stufenförmige Änderung des Austrittsquerschnittes und damit die günstige Anpassung an zwei oder drei Betriebspunkte möglich.
  • Bei Drosselung der Triebwerksleistung kann aber eine stufenlose Änderung des Austrittsquerschnittes wesentlich vorteilhafter sein. gufgabe der Erfindung ist es, die Verstellung des Düsenquerschnittes durch ein Bauelement zu ermöglichen, das strömungsgünstig ausgebildet ist und keinen wesentlichen Abfall des Wirkungsgrades der Austrittsdüse verursacht.
  • Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß durch mindestens ein im Stauraum der Düse angeordnetes Bauelement der Querschnitt der Düsenaustrittsöffnung veränderbar ist und daß das Bauelement im unmittelbaren Wirkungsbereich des Druckgases bei Querschnittsveränderung dem Strömungsverlauf der Gase angepaßt ist und auf diese beschleunigend einwirkt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Veränderung des Düsenaustrittsquerschnittes ein elastisch verformbarestzungenförmigesreinseitig an der Wandung des Stauraumes der Düse befestigtes Bauelement angeordnet, dessen freies,Ende in dem Bereich der Austrittsöffnung verstellbar ist.
  • Ein solches Bauelement läßt sich verhältnismäßig einfach - ohne konstruktiven Aufwand - innerhalb des Stauraumes oder an den Wandungen des Stauraumes unterbringen. Durch die strömungsgünstige Ausbildung und Anbringung stellt es weder in der eingefahrenen noch in der ausgefahrenen Stellung einen zusätzlichen Widerstand für die strömenden Gase dar.
  • Die Querschnittsverminderung erfolgt darüberhinaus an der günstigsten Stelle, nämlich direkt an der Austrittsöffnung der Düse. Die Verstellung des Bauelementes kann mit einfachen handelsüblichen Mitteln erfolgen und ermöglicht eine stufenlose Änderung des Austrittsquerschnittes. Das bedeutet maximale teistungsausbeute, da an jedem Betriebspunkt der günstigste Wirkungsgrad erreicht werden kann.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Die Figur zeigt einen Längsschnitt im äußeren Bereich des Rotorblattes.
  • Das Rotorblatt 1 ist als Ilohlprofil ausgebildet und weist in Blattlängsrichtung drei getrennte Zuführkanäle 2 auf.
  • Der durch die Zuführkanäle 2 geleitete Gasstrom von den Triebwerken wird im Bereich der Blattspitze , die durch eine Rotorblattkappe 3 abgeschlossen wird iiber Führungsbl.eche 4 umgelenkt. Anschließend gelangt das Druckgas über einen Sammelraum 5 durch eine tustrittsdüse 6 mit Austrittsgitter 7 an der Blatthinterkante des Rotorblattes 1 nach außen.
  • Erfindungsgemäß ist an der Rotorblattkappe 3 ein aus einem Blechstreifen gebildetes Bauelement 8 einseitig befestigt.
  • Am freien Ende des Bauelementes 8 greift ein Bedienungszug 9 an. zwei der Betätigung des Bedienungszuges 9 wird das Bauelement 8 (gestrichelte I.age) elastisch verformt'und in den Druckgasstrom hineingezogen, so daß der Sammelraum 5 trichterförmig eingeengt und die Gasströmung beschleunigt wird. Gleichzeitig wird der Querschnitt der Austrittsdüse 6 vermindert, indem der Austrittsquerschnitt teilweise durch daf: Bauelement abgedeckt wird.
  • Die Rückstellung des Bauelementes 8 in die Ausgangsstellung erfolgt durch die auftretende Flichkraft und die elastische Kraft, resultierend aus der Verformung, so daß keine Rückstellvorrichtungen vorzusehen sind.

Claims (3)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Veränderung des Düsenaustrittsquerschnittes der in einem Rotorblatt Ve##tions#getriebener Drehflügel flugzeuge angeordneten Druckgasleitung mittels steuerbarer Klappen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß durch mindestens ein im Stauraum (5) der Düse angeordnetes Bauelement (8) der Querschnitt der Düsenaustrittsöffnung (6) veränderbar ist und daß das Bauelement (8? im unmittelbaren Wirkungsbereich des Druckgases bei Querschnittsveränderung dem Strömungsverlauf der Gase angepaßt ist und auf diese beschleunigend einwirkt.
2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ur Veränderung des Düsenaustrittsquerschnittes (6) ein elastisch verformbares, zungenförmiges, einseitig an der Wandung des Stauraumes (5) der Düse befestigtes Bauelement angeordnet ist, dessen freies Ende in dem Bereich der Austrittsöffnung versteilbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß der Querschnitt des Bauelementes (8) sich zu einem Ende hin verjüngt , so daß das gebogene Element sich dem Strömungsverlauf der Gase anpaßt.
DE19691945957 1969-07-01 1969-09-11 Vorrichtung zur Veraenderung des Querschnittes einer Austrittsduese am Rotorblatt von Drehfluegelflugzeugen Pending DE1945957A1 (de)

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GB3298670A GB1317975A (en) 1969-07-01 1970-07-07 Rotor vlade with varialbe outlet nozzle for a rotary-wing aircraft
FR7025352A FR2051605B3 (de) 1969-07-01 1970-07-08

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DE (1) DE1945957A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5562414A (en) * 1994-06-30 1996-10-08 Kawada Industries, Inc. Noise reduction device for rotorcraft
DE102005012926A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Einrichtung zur Erweiterung von Einsatzmöglichkeiten eines zu Forschungszwecken entsprechend umgerüsteten Fahrzeugs
US20160090174A1 (en) * 2014-06-20 2016-03-31 David J. White Reaction drive blade tip with turning vanes

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102005012926A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Einrichtung zur Erweiterung von Einsatzmöglichkeiten eines zu Forschungszwecken entsprechend umgerüsteten Fahrzeugs
DE102005012926B4 (de) * 2005-03-21 2007-02-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Einrichtung zur Erweiterung von Einsatzmöglichkeiten eines zu Forschungszwecken entsprechend umgerüsteten Fahrzeugs
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