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Anordnung von Hubaggregoten in Flugzeugrumpfen bzw. in Flugzeughubgondeln.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung von Hubaggregaten in
Flugzeugrumpfen bzw. Flugzeughubgondeln. Solche Hubaggregate sind z.B. flache Hubtriebwerke
bzw. Hubgebläse.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf mehrere Hubaggregate,die
neben bzw. übereinander im Rumpf bzw. in der Hubgondel angeordnet sind und vorzugsweise
um eine gemeinsame Achse in der gleichen bzw. nach verschiedenen Richtungen aus
dem Flugzeugrumpf bzw. der Hubgondel, d.h. aus ihrer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung
ausgefahren werden kennen und umgekehrt.
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Die Erfindung besteht weiter darin, daß ein durch eine Blattspitzenturbine
angetriebenes Hubgebläse mit einem Gasgenerator, der den Heißgasstrom zum Betrieb
der Blattspitzenturbine liefert, zu einem Hubaggregat so zusammen gebaut ist, daß
der Gasgenerator zusammen mit dem Plubgebläse aus- bzw. eingefahren wird, daß die
Achse des Gasgenerators tangential bzw. etwa tangential zum Umfang des Hubgebläses
und senkrecht bzw. etwa senkrecht zur Achse des Hubgebldses liegt und daß die Lufteintrittsöffnung
des Gasgenerators in Flugrichtung Rumpf longsrichtung), also strömungsgünstig auch
für den Übergang vom Senkrecht- zum Horizontalflug und umgekehrt liegt.
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Dabei kann die Generatorachse entsprechend den Einbaugegebenheiten
in Höhe der Mittelebene des Hubgeblases aber auch darüber oder darunter oder gegenüber
dieser Ebene geneigt sein. Der Generator kann aber auch in Richtung seiner Achse
verschoben werden.
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In den Fallen, in denen bei voll ausgefahrenen Hubgebldseeinheiten
aus irgendwelchen GrUnden die Lufteintrittsöffnung des Gasgenerators nicht-in Flugrichtung
(gumpfldngsrichtung) liegt, kann vor der Lufteintrittsöffnung des Gasgenerators
ein gekrümmter Lufte inlaufvorsatz angeordnet werden, dessen Lufteintrittsöffnung
in Flugrichtung (gumpfldngsrichtung) weist.
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Vom Austrittsquerschnitt des Gasgenerators werden die Heißgase durch
einen konischen RohrkrUmmer und einen schneckenartig ausgebildeten Kanal zum Eintrittsquerschnitt
der Blattspitzenturbine geleitet.
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Die schwenkbaren Hubaggregate können paarweise an der Steuer- und
Backbordseite des Flugzeugrumpfes, also vier an einem-Tragspant des Rumpfs mit Hilfe
von Tragarmen angeordnet sein. Dabei können die beiden ein Paar bildenden Aggregate
im eingefahrenen Zustand in einer gemeinsamen Ebene, also horizontal nebeneinander
oder aber ouch in verschiedenen Ubereinander liegenden Ebenen, also vertikal Ubereinander
angeordnet sein. Im letzten Fall ist im ausgefahrenen Zustand eine Staffelung der
Höhe nach in Flugrichtung möglich. Dadurch wird erreicht; daß die Luftanströmung
des Gasgenerators eines in Flugrichtung hinter einem anderen Gebläse liegenden Hubgebläses
fUr den Ubergangsflug gUnstig ist und eine höhere Sicherheit besteht, wenn das vordere
Hubgeblase z.B. durch Einwirkung von Fremdkörpern teilweise auseinander fliegt.
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Bei der Verwendung der Hubaggregate in Hubgondeln können die Aggregate
sowohl vertikal Ubereinander in verschiedenen Ebenen als auch horizontal nebeneinander
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Dabei können die Schwenkarme der einzelnen
Aggregate an einer zentralen Tragkonstruktion gelagert sein, die mit der Tragflugelkonstruktion
des Flugzeugs verbunden ist.
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In den Hubgondeln können auch jeweils drei Aggregate Ubereinander
eingebaut sein. Sind mehrere Hubaggregate in einer Hubgondel übereinander angeordnet,
so brauchen nicht alle Hubaggregate ausfahrbar zu sein. Bei z.B. drei Ubereinander
angeordneten Hubaggregaten kann das mittlere Aggregat in der Hubgondel fest eingebaut
und die beiden anderen können ausschwenkbar sein und zwar eins nach rechts und eins
nach links. Nach dem Ausfahren des oberen und des unteren Hubaggregats wird durch
die dadurch entstandenen Schächte über bzw. unter dem fest eingebauten Aggregat
die Luft für das Hubtriebwerk bzw. das Hubgebläse des festeingebauten Aggregats
angesaugt bzw. ausgestrahlt. Für den Lufteinlauf zum Gasgenerator des festeingebauten
Hubgeblöses werden entsprechend geformte Klappen geöffnet.
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Durch die Erfindung sind die Nachteile einer getrennten Unterbringung
von Hubgeblasen und Generatoren bei ausfahrbaren Hubgebläsen in VSTOL-Flugzeugen
insbesondere die langen, vielfach gekrümmten, verlustreichen, eine Brundgefahr darstellenden
Gaszuführleitungen und die Verteilerventile zwischen Gasgenerator und Blattspitzenturbine
und der damit verbundene Strukturaufwand sowie der dafür erforderliche Platzbedarf
vermieden.
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Durch die Erfindung wird ferner eine bessere Zugdnglichkei1 zum Hubaggregat
erreicht, was fUr die Wartung vorteilhaft ist. Auch wird durch die Erfindung eine
gute Raumausnutzung erzielt, indem bei Hubgeblasen die tangentiale Lage des Gasgenerators
gegenüber der Blattspitzenturbine den Einbaugegebenheiten des Hubgebläses im Flugzeugrumpf
dadurch angepaßt werden kann, daß der Gasgenerator beim Anbau in Richtung seiner
Achse verschoben bzw. daß die Gasgeneratorachse gegenüber der Mittelebene der Blattspitzenturbine
geneigt bzw. nach oben oder unten versetzt, d.h. zu sich selbst parallel versetzt
werden kann. Bei Hubgondeln ergibt sich der Vorteil einer sehr geringen Baulänge
des Gondelkörpers.
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Die Hubgondel wird durch die erfindunysgemälle Anordnung der flachen
Hubaggregate Ubereinander wesentlich verkürzt. Im Extremfall, d.h. beim Einsatz
von z.B.
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sechs Hubaggregaten wird die Gondel gegenüber der bisher üblichen
Anordnung der Hubaggregate hintereinander durch die Unterbringung von je drei Hubaggregaten
in Paketbauweise übereinander auf etwa ein Drittel verkürzt. Dabei haben die Gondeln
noch den besonderen Vorteil einer geringeren Oberfläche bei strömungsgünstiger Form,
was eine Verringerung des Strömungswiderstandes zur Folge hat.
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Ferner ergibt sich eine Verminderung des Gewichts der Hubgondel und
des Aufwandes für die Lagerung der Gondel. Außerdem werden durch die Verkürzung
der Hubgondel und die Anordnung der ausgefahrenen Hubaggregate die Schwierigkeiten
bezüglich der Schwingungs- und Flugeigenschaften des VSTC)L-Flugzeuges vermieden,
die durch lange Gondeln an den Flügelenden und die wie eine "Strahlwarid" wirkenden
Austrittsstrahlen der an den Flügelenden in Reihen hintereinander liegenden Hubaggregate
entstehen.
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Die Erfindung sei anhand einiger Ausführungsbeispiele für Hubgebläse
näher erlautet, die in den Figuren 1 bis 18 schematisch dargestellt und hier anschließend
beschrieben sind. Dieser Beschreibung sind weitere die Erfindung kennzeichnende
Merkmale und weitere Vorteile der Erfindung zu entnehmen.
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In der Figur 1 ist eine Hubgeblöseeinheit in perspektivischer Ansicht;
in Figur 2 von der Seite und in der Figur 3 von oben gesehen dargestellt. An einem
Hubgebläse 1 mit Blattspitzenturbine 2 und schneckenförmigen Gasführungskanal 3
ist ein Gasgenerator 4 seitlich befestigt, dessen Längsachse 5 parallel zur Tangente
6 am Umfang des Hubgeblöses gerichtet ist und senkrecht zur Gebläseachse 7 liegt.
Der Austrittsquerschnitt 8 des Gasgenerators und der schneckenförmige Gasführungskanal
3 sind durch einen konischen Rohrkrümmer 9 miteinander verbunden. Vor der Lufteintrittsöffnung
des Gasgenerators 4 kann ein Lufteinlaufvorsatz 84 angeordnet sein. Der Durchmesser
10- des Gasgenerators 4 ist im allgemeinen größer als die Bauhöhe 11 des Hubgebläses.
Aus Raumousnutzungsgründen kann der Gasgenerator 4 in verschiedenen Höhenlagen zur
Mittelebene 12 des Hubgeblöses angeordnet werden. Die Figur 4 zeigt hierfür ein
Beispiel. Die Längsachse 5 ist um das Maß 13 gegenüber der Mittelebene 12 versetzt.
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Die Figur 5 veranschaulicht die UnterbringungzweierAggregate 14 und
15 gemößderFigur 2 im Unterflurraum 16 eines Flugzeugrumpfes 17 in Hintereinanderanordnung
in Richtung der Flugzeugldngsachse. Die Schwenkarme 18 und 19 sind mit Gabellagern
20 und 21 ausgerüstet, die wechselweise ineinandergreifend an einer gemeinsamen
Drehachse 22 angeordnet sind. Figur 6 zeigt die Anordnung von 8 Hubaggregaten im
Unterflur eines Flugzeugrumpfes 23 gemäß Figur 5 . Die Hubaggregate sind in der
Ruhestellung (eingefahrene Aggregate). mit ausgezogenen Linien und in der Arbeitsstellung
(ausgefahrene Aggregate) mit gestrichtelten Liniendargestellt. Die punktierten Linien
geben den Ausschwenkbogen an. An einem Tragspant 24 im vorderen Teil des Rumpfes
23 und an einem Traspant 25 im hinteren Teil des Rumpfes 23 sind je vier Aggregate
angeordnet. Figur 7 zeigt die Aufhängung einer gemeinsamen Drehachse 22 (eines Aggregatpaares
14 und 15 ) an einem Tragspant 24 mit den Gabellagern 20 und 21 Die Figur 8 zeigt
eine raumsparende Unterbringung zweier Aggregate gemäß der Figur 4 im Unterflurraum
26 eines Flugzeugrumpfes 27. Die beiden Aggregate 28 und 29 haben je einen Schwenkarm
30, mit dem sie um die gemeinsame Drehachse 31 bewegt werden können. Bei dem Aggregat
28 ist der Gasgenerator 4 um das Maß 13 nach unten und bei dem Aggregat 29 ist der
Gasgenerator 4 um das Maß 13 nach oben gegenüber der Mittelebene des Hubgeblöses
versetzt.
Figur 9 zeigt die Anordnung von 8 Hubaggregaten im Unterflur eines Flugzeugrumpfes
27 gemäß Figur 8, und zwar mit ausgezogenen Linien in Ruhestellung (Aggregate eingefahren),
mit gestrichelten Linien in Arbeitsstellung (Aggregate ausgefahren).
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Figur 10 zeigt bei der Arbeitsstellung die Staffelung des Hubaggregatepaares
28 und 29 der Höhe 83 nach in Flugrichtung gesehen.
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Figur 11 zeigt den Quenchnitt durch eine Hubgondel 32, in der zwei
flache Aggregate 33, 34 mit tangential angeflanschten Gasgeneratoren gemaß Figur
4 ausfahrbar untergebracht sind. Die Hubgondel kann anstelle eines kreisförmigen
Querschnitts einen z*B. elliptischen oder abgeflachten Querschnitt 35 haben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 12 ist in einer kleineren Hubgondel
36 ein ausfahrbares Aggregat 37 unten und ein fest eingebautes Aggregat 38 oben
vorgesehen. Der tangential angebaute Gasgenerator des fest eingebauten Aggregates
38 hat einen Lufteinlauf 39, der aus der Hubgondel 36 seitlich etwas herausragt.
Ein Schacht' 40 für die Luftzufuhr zum Hubgeblöse des Aggregates 38 und ein Schacht
41 für den Strahlaustritt aus dem Hubgeblöse des Aggregates 38 werden für den Betrieb
des Aggregates 38 durch Klappen 42 geöffnet, nachdem vorher das Aggregat 37 für
seine lnbetrie6nahme ausgefahren wurde, wozu eine Klappe 43 geöffnet wurde.
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Die Unterbringung von drei Hubaggregaten 44, 45 und 46 übereinander
in einer Hubgondel 47 zeigt Figur 13 . Hierbei ist das mittlere Aggregat 45 fest
eingebaut mit einem seitlichen Lufteinlauf 48 für den Gasgenerator. Die Luftzufuhr
und der Strahlaustritt fUr das Gebläse des Aggregates 45 werden durch Schächte öhnlich
denen in Figur 12 sichergestellt, nachdem zuvor die Aggregate 44 und 46 durch Drehen
um die Schwenkachsen 49 und 50 nach verschiedenen Seiten der Hubgondeln ausgefahren
worden sind.
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Figur 14 zeigt den Grundriß einer Hubgandel 51 , in der hintereinander
zwei Pakete 52 und 53 von jeweils zwei bzw. drei übereinander angeordneten Hubaggregaten
untergebracht sind. Eine Ergänzung des zylindrischen Mittelteils 54 der Hubgondel
51 durch einen spitzen Bug und ein spitzes Heck 55 ergibt einen aerodynamisch günstigen
Spindelkörper von etwa 25 % Dicke.
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Die Anbringung solcher Hubgondeln mit 4 bzw. 6 Hubaggregaten an einem
Flugzeugtragflügel ist in den Figuren 15 bis 18 dargestellt. In den Figuren 15 und
16 ist am Tragflügel 56 eines Flugzeugs eine Hubgondel 57 mit zwei Hubaggregatpaketen
58 und 59 aus jeweils zwei übereinander geschichteten Hubaggregaten 60, 61 bzw.
62, 63 angeordnet. Beide Pakete sind an einer gemeinsamen Tragkonstruktion 64 befestigt.
Die beiden Aggregate 61 und 63 haben eine gemeinsame Schwenkachse 65 . Sie werden
in Richtung 66 bzw. 67 aus ihren Arbeitsstellungen in ihre Ruhestellungen in die
Hubgondel eingeschwenkt.
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Aggregat 60 wird um die Schwenkachse 68 und Aggregat 62 um die Schwenkachse
69 in Pfeilrichtung in die Hubgondel eingefahren.
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Eine Hubgondel 70 an einem Tragflügel 56 ist gemaß den Figuren 17
und 18 mit zwei Hubaggregatpaketen 71 und 72 aus jeweils drei Ubereinanderliegenden
Hubaggregaten 73, 74 und 75 bzw. 76, 77 und 7B ausgestattet. Die Aggregate 74 und
77 sind fest in der Hubgondel 70 angeordnet. Die Aggregate 75 und 78 werden um die
gemeinsame Schwenkachse 79 in die Hubgondel eingefahren, das Aggregat 73 um die
Schwenkachse 80 und das Aggregat 76 um die Schwenkachse 81 . Die Einschwenkrichtung
ist durch Pfeile gekennzeichnet. Eine allen Schwenkachsen gemeinsame Tragkonstruktion
ist mit 82 beziffert. Die Luftzufuhr zum Gasgenerator und Gebläse sowie der Strahlaustritt
aus dem Gebläse der fest eingebauten Aggregate 74 und 77 erfolgt durch Offnungen
und Schächte gemäßden Figuren 12 und 13 Die Hubaggregate, 60, 62 bzw. 73, 76 sind
so in Hubgondel 57 bzw. 70 angeordnet, daß sie im ausgefahrenen Zustand auf der
zum Flugzeugrumpf liegenden Hubgondelseite vor bzw. hinter dem Tragflügel 56 des
Flugzeugs liegen.
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Der besondere Vorteil der Paketbauweise (Übereinanderschichtung der
Hubaggregate) liegt darin, daß die Hubgondel gegenüber der bekannten Anordnung mit
mehreren hintereinander fest eingebauten Hubtriebwerken entscheidend kürzer ist.
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Dadurch werden der Strömungswiderstand und das Gewicht der Hubgondel
sowie der Aufwand für die Befestigung der Hubgondel am Tragflügel stark verringert.
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Außerdem sind die Schwierigkeiten bezüglich der Schwingungs- und Flugeigenschaften
des Flugzeugs, die durch lange Hubgondeln und eine lange Strahlwand am Tragflügelende
entstehen, praktisch beseittst.
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Die "fest" eingebauten Aggregate brauchen nicht vollständig unbeweglich,-sondern
sie können z.B. derart beweglich eingebaut sein, daß sie innerhalb der Umhüllung
der Hubgondel aus einer Ruhelage in eine für ihren Betrieb günstige Lage verschoben
bzw. gedreht werden können. Das gilt naturgemäí3 auch für in seinem Flugzeugrumpf
eventuell "fest" eingebaute Aggregate.