DE1952690U - Vorrichtung zur ablenkung des aus der duese eines strahltriebwerkes austretenden gasstrahles. - Google Patents

Description

Gebrauchsmuster-Anmeldung M 50 937/621) SA ö -B I Ό 3d * L Γ. 11. DO

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M.A.F. OJTmBO GMBH.

München, den 21.11.1966

Vorrichtung zur Ablenkung des aus der Düse eines Strahltriebwerkes austretenden Gas- .Λ . Strahles

Es ist bekannt, Flugzeuge mit Turbinenstrahltriebwerken auszurüsten, deren Schubstrahlen den Vortrieb des Flugzeuges bewirken. Die Schubstrahlen treten; dabei -praktisch parallel zur Flugzeuglängsachse aus der Schubdüse aus. Es ist auch bekannt, diese Schubstrahlen für den Start und die Landung des -Flugzeuges aus ihrer horizontalen Ausströmrichtung abzulenken, um mit-Hilfe vertikaler Strahlkomponenten einen. Kurz- oder Senkrechtstart sowie eine entsprechende- Landung zu ermöglichen. Für die Umlenkung der Schubstrahlen sind bereits mehrere Lösungen bekannt geworden. In die Praxis eingeführt ist es, das gesamte Triebwerk einschließlich der Auslaßdüse .schwenkbar zu machen. Eine andere, ebenfalls bereits in die Praxis eingeführte Lösung sieht den starren Einbau des Triebwerkes vor und die Ausbildung einer oder mehrerer Auslaßdüsen als schwenkbar am Triebwerk gelagerte Krümmer. Schließlich ist es bekannt-, den nach unten abzulenkenden Gasstrahl im Anschluß an die Auslaßdüse mit mehreren visierartig gegeneinander verschiebliehen, im Querschnitt rinnenförmigen Krümmerabschnitten von oben her zu umgreifen. Sind die Krümmerabschnitte übereinander und über die Auslaßdüse- geschoben, so strömen die Triebwerksabgas.e durch die Auslaßdüse horizontal

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nach hinten ab. Sind die Krümmerabschnitte ausgezogen, so wird

J ein nach unten gerichteter, im Querschnitt rinnenförmiger Krüia-I* - ----- ■--·..-

Ϊ mer gebildet, der die Triebwerksabgase nach unten ablenkt.

Den bisher bekannten Lösungen ist.der lachteil eines.relativ großen baulichen Aufwandes, gemeinsam. Der Aufwand ist insbesondere bei der lösung mit den in ihrer Gesamtheit schwenkbaren Triebwerken groß. Bei den. anderen lösungen kommt zu dem lachteil des relativ großen baulichen -Aufwandes noch die Gefahr von Betriebsstörungen. Die üriebwerksabgase besitzen,, ganz besonders bei Anwendung einer _nachverbrennung, erhebliche Temperaturen, • wodurch sowohl für die Drehlager von Schwenkdüsen als auch für gegeneinander verstellbare Krümmerabschnitte die Gefahr besteht„ daß einzelne Teile durch unzulässig hohe Temperaturen zerstört werden oder sich zumindest verziehen und die Bewegungen dieser Teile behindert oder gar verhindert werden. Um diese .Gefahr zu verringern, ist es bereits bekannt, die ■'Nachverbrennung in die schwenkbaren Krümmer zu legen und eine Temperaturerhöhung des Gasstrahles mit den Nachbrennern erst nach dem Sehwenklager der Krümmer zu bewirken. Bei diesen Lösungen ist aber auf die schon ohne die Nachverbrennung recht hohen Gastemperaturen zu achten, und durch die Nachbrenner wird das Gewicht der schwenkbaren Krümmer erhöht, was wieder schwere und damit im Flugzeugbau unerwünschte Sehwenklager und;-Yerstellorgane "zur Folge hat.

Aufgabe der Neuerung ist.es, eine Lösung aufzuzeigen, mit der

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die Gas s tr alii en von Flugzeugstrahltriebwerken: umgelenkt; werden können, die. afc er "baulich einfacher, leichter und betriebssicherer als die bereits bekannten Lösungen ist* . ' _:;

Zur Lösung dieser Aufgabe- schlägt: die leuerung eine Vorrichtung zur Ablenkung des aus der Düse eines Strahltriebwerkes austretenden Gasstrahles aus der dichtung der Längsachse der Düse vor, die dadurch gekennzeichnet ist,, daß die\Ablenkung des Gasstrahles mit einer konvex gekrümmten Fläche erfolgt, die entgegen der Richtung, in der der Gasstrahl abgelenkt werden soll und. an die Gasauslaßdüse anschließend so nahe an den Gasstrahl herangebracht wird, daß die Strahlumlenkung-mit Hilfe des an sieh bekannten sogenannten Coanda-Effektes erfolgt.

Bei der Lösung nach der leuerung ist also ein einfaches Bauteil in einfacher Weise um einen geringen Betrag zu verstellen, um den Gasstrahl abzulenken oder... in Richtung der .Längsachse der Ausströmdüse abströmen zu lassen. Die Losung.nach der leuerung ist zunächst deswegen einfach, weil, im Grunde genommen lediglich ein entsprechend gekrümmter Zylinderabschnitt erforderlieh ist. Dieser Zylinderabschnitt.ist um einen; geringen Betrag zu verstellen, weil der Coanda-Effekt bei einem bestimmten- Abstand des Zylinderabschnittes vom Gasstrahl zur Wirkung gebracht werden kann, aber schon wirkungslos wird, wenn:der Abstand zwischen dem Gasstrahl und dem Zyrinderabschnitt um ein geringes Maß -vergrößert wird.

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Der Zylinderabsehnitt ist im einfachsten Fall nur parallel zu sich selbst zu verstellen. Es liegt also eine einfache Verstellbewegung vor, und die Mittel zur Erzielung dieser Verstellbewegung können außerhalb des HeißgasstrOmes liegen, so daß lediglich die Oberfläche des Zylinderabsehnittes dem Heißgasstrom ausgesetzt ist, die sich mit relativ einfachen Maßnahmen kühlen läßt. Es ist bei der lösung nach der Heuerungnicht, wie bei den bekannten Lösungen, eine Vielzahl von. relativ gegeneinander verstellbaren Seilen erforderlieh, die unter der Wirkung der heißen Gase zum Verklemmen neigen. Außerdem ist die Vorrichtung nach der Heuerung noch deswegen gegenüber den Krümmerrohren bzw. .Visier-Ablenkern wirkungsvoller, weil die bekannten.Lösungen auf der Wirkung eines von der oberen Seite her an den Gasstrahl herangebrachten konkaven Ablenkerkörpers berühren,- wobei der die Kraftwirkung hervorrufende "Überdruck an der Wand den Staudruck der Strömung nicht überschreiten kann. An der von unten an den Strahl herangebrachten konvexen Ablenkfläche gemäß der leuerung kann sich eine größere Kraftwirkung pro Flächeneinheit auf den Strahl einstellen, weil sich an einer konvexen Wand sehr: viel höhere Unterdrücke gegenüber dem Freistrahldruck erzielen lassen.

Die Neuerung und einzelne Ausführungsformen derselben sind im folgenden an Hand der sehematischen Darstellungen der Zeichnung erläutert.

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An ein an sich bekanntes Strahltriebwerk;, das zum Einbau in ein Plugzeug bestimmt ist, schließt eine.Abströmdüse 1 an. Die Längsachse der Abströmdüse verlängert"- die Triebwerkslängsachse,und bei de Längsachsen fallen mit der Plugzeuglängsachse zusammen oder verlaufen zumindest etwa parallel: zur !Flugzeuglängsachse. Pur den normalen Horizontalflug strömen die Triebwerksabgase unbehindert aus der als Schubdüse wirkenden Abströmdüse 1 ab und erteilen dem Plugzeug, einen Torschub. Pur den Start- und Landevorgang soll nun der Grasstrahl des Triebwerkes um bis zu 90 und mehr nach unten abgelenkt werden. Zu diesem Zweck wird von unten her eine konvex gekrümmte Ablenkfläche 2 an den Gasstrahl 3 herangebracht. Bei entsprechender lindringtiefe der Ablenkfläche 2 in den Gasstrahl 3 schmiegt sieh dieser Gasstrahl entsprechend dem Coanda-Effekt an die Ablenkfläche 2 an und- wird demzufolge nach unten abgelenkt. Je nach der lage des Endes der Ablenkfläche 2 erfolgt eine Umlenkung des Gasstrahles um bis zu 90 und mehr gegenüber der Längsachse der: Abströmdüse 1.

Die Ablenkfläche 2 ist aus hitzebeständigem Material als Teil eines Zylinderabschnittes 4 ausgebildet;, dessen Längsachse und Krümmungsachse der Ablenkfläche 2 die Längsachse des Gasstrahles kreuzt (Pig. 1, 2). Der Zylinderäbsehnitt ist in geeigneter Weise kühlbar, parallel zu sieh selbst zu verschieben,, um die Eindringtiefe der Ablenkfläche.2 regeln, zu können und gegebenenfalls um seine Längsachse schwenkbar, um die Richtung des abgelenkten Strahles regeln zu können. Gegebenenfalls kann auf die

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• Verschieblichkeit des Zylinderabschnittes- 4 parallel zu sich ä selbst verzichtet werden und die Wirkung der AbIenkflache sowie die Bewirkung der Änderung der Abströmrichtung des Grasstrahles allein durch Schwenken des Zylinderabschnittes .4 bzw.- der Ablenkfläche 2 um deren Längsachse bewirkt werden.

Bei der Bemessung der Ablenkfläche 2 ist..zu beachten, daß das Verhältnis von Impulsfluß des austretenden Gasstrahles 3 zu benetzter Oberfläche der. Ablenkflache 2 multipliziert mit dem Staudruck des Gasstrahles 3 etwa in der .Größenordnung von 0,5 bis 1,0 liegen muß, um ohne.Beeinflussung der Strömungsgrenzschicht an der Ablenkfläche ein Ablösen des Gasstrahles 3 von der Ablenkfläche zu vermeiden.. . ,.

In der weiteren.Ausgestaltung der Feuerung kann zur Erhöhung der Kraftwirkung auf den Gasstrahl 3 dieser Gasstrahl von der Ablenkfläche 2 auch seitlich umschlossen.werden, so daß der Umgebungsdruck nicht in das Unterdruckgebiet an der Ablenkfläche einbrechen kann (Pig. 3-, 4). Die Verbindung zwischen der Ablenkfläche 2 und den seitlichen Begrenzungsflächen :5, 6 kann in einfachster Weise scharfkantig (Fig. 3) oder strömungsgünstig ausgerundet sein (Mg.. 4). ". ^: ;: -

Zur Vergrößerting. der benetzten Oberfläche der. Ablenkfläche 3 kann ein Breitdrücken der Auslaßdüse 1 beitragen (elliptischer oder rechteckiger Düsenauslaß-Querschnitt). Der längere Durchmesser des Düsenauslaß-Querschnittesliegt dabei parallel zur Krümmungsachse der Ablenkfläche 2 (!ig. 5).

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Gemäß 'Jig. 6 bestellt zwischen den Esa en der Auslaßdüse 1 und dem Beginn der Ablenkfläche 2 ein Spalt 7, durch den mit Hilfe der

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Ejektorwirkung des Gasstrahles 3'Atmosphärenluft angesaugt wird, die den heißen Gasstrahl unmittelbar von der Ablenkfläche 2-fern hält, um eine unzulässige TJnterhitzung . der. Ablenkfläche 2 zu ver meiden.Dieser Effekt kann noch begünstigt werden¹, wenn gemäß
Mgi 7 die Ablenkfläche unterteilt wird, so daß mehrere Spalten
7, 8 entstehen. Die..im ersten oder in den ersten Spalten eingetretene Atmosphärenluft könnte sich an der Ablenkfläche bzw. dem Heißgasstrahl erwärmt haben, 'und diese Luft wird dann mit der am folgenden Spalt oder mit der an den folgenden Spalten eingetretenen Atmosphärenluft wieder gekühlt.. ^:

Durch einen entsprechend ausgebildeten Spalt gemäß Pig. 9 kann
auch Luft unter Druck eingeblasen werden, die tangential an die
Ablenkfläche 2 anbläst und neben einer Kühlwirkung das Haften
des umgelenkten Strahles 3 an der Umlenkflache 2 begünstigt
(Grenzschichtabblasung). -.."-■-'- ^:

Der.Vorschlag nach der Feuerung kann, wie erwähnt, bei einer
festen Schubdüse angewendet werden, so daß allein die Ablenkfläche 2 die Strahlablenkung bewirkt. Die Ablenkfläche kann aber auch mit einer in Grenzen schwenkbaren Schubdüse kombiniert werden, so daß die Strahlablenkung um.beispielsweise 20° bis 30°
durch Schwenken der Schubdüse, die weitere Strahlablenkung durch die Ablenkfläche bewirkt, wird ,.wie es beispielsweise mit der
schwenkbaren Schubdüse 1a.gemäß, lig. 9 erläutert ist.

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8 -

Die Schubdüse 1 kann die einzige Düse eines Strahltriebwerkes

sein oder sie kann eine Tön mehreren entsprechend oder iinter-ΐ ...

schiedlich ausgebildeten Düsen eines Eöriebwerkes sein.

Claims (9)

!A. 607 655*21.11.66 sr/sch M.A.I. TURBO (JMBH. München, den 21.11.1966 S G h τι t ζ a η S: ρ r ü ο Ii e ~

1. Vorrichtung zur Ablenkung des aus der Düse eines Strahltriebwerkes austretenden Gasstrahles aus der Richtung der Iiängsachse der Düse, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung des Grasstrahles (3) mit einer konvex gekrümmten Fläche (2) erfolgt, die entgegen der Richtung,, in der der Gas strahl abgelenkt werden soll und an die Gasauslaßdüse (1) anschließend so nahe an den Gasstrahl herangebracht wird, daß die Strahlumlenkung mit Hilfe des an sich bekannten sogenannten Coanda-Effektes erfolgt.. ^: : . ^: . ■

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfläche (2)Teil eines Zylinderabschnittes (4) ist, dessen Iiängsachse die längsaehse der Düse kreuzt.

3. Yorrichtung nach den Ansprüchen t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderabschnitt (4) mit seitlichen Wänden (5,6) versehen ist, die den die Düse (1) verlassenden Gasausläßstrahl (3) seitlich begrenzen..

4. Vorrichtung nach den_ Ansprüchen 1 bis 3., dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zylinderabschnitt (4) an eine Düse .(.1) mit elliptischem oder rechteckigem Querschnitt ansehließt derart,

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daß die längs achse des Zylinderabschnittes und die Krümmungsachse der Ablenkfläche (2) parallel zum längeren Durchmesser des Düsenaustritts-Quersehnittes verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis A-, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenende und der Ablenkfläche (2) ein Spalt (7, 8, 9) zum. Ansaugen von Kühlluft vorgesehen ist.

6. Torrichtung-nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinderabschnitte inRichtung der umgelenkten Strömung hintereinander angeordnet sind und zwischen der Düse (1) und der Umlenkfläche sowie zwischen den einzelnen Teilen der Umlenkfläche Sehlitze (7, 8, 9) zum Ansaugen
von Kühlluft vorgesehen sind.

7. Vorrichtung-nach Anspruch 5 oder 6, dadurch.gekennzeichnet,....-daß die Luft durch die Sehlitze (9) unter Überdruck eingeblasen wird. .-■■".-■-■"■'""'.■

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbewegung der Ablenkfläche (2) durch 'deren Bewegung parallel zu sich selbst und/oder durch Schwenken um die Krümmungsachse bewirkt wird. .

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,-gekennzeichnet durch die Verwendung der Ablenkfläche (2) in Verbindung mit
einer an sich bekannten, in Grenzen.schwenkbaren Auslaßdüse
(1a). : ' -.'■■