DE1959422U

DE1959422U - Duese fuer das stahltriebwerk eines flugzeuges.

Info

Publication number: DE1959422U
Application number: DEB59245U
Authority: DE
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1963-10-02
Filing date: 1964-10-01
Publication date: 1967-04-27
Also published as: GB1058933A; US3263417A

Description

Die Feuerung "bezieht sich auf eine Düse für das Strahltrieb- \

werk eines !flugzeuges_: mit wenigstens einer Klappe, die mit i

ihrer Torderkante am hinteren TJmfangsrand des Strahlrohrs, \

dessen Querschnitt rund oder eckig sein kann, angelenkt ist !

und einen leil des Umfangs des Auslaßendes der Düse "bildet, ^:

und mit einem Kanal zum Abgeben eines gasförmigen Strömungs- \

mittels aus einer Öffnung nahe der Torderkante der Klappe nach ;

hinten über die Außenfläche der Klappe, wenn diese zur Rich- \ tung des freien Iiuftstromes nach innen geneigt ist.

Es ist eineDüse für ein Strahltriebwerk bekannt, "bei der j zwischen einer am hinteren TJmfangsrand der Düse angeordneten

Klappe und dem Umfangsrand des Strahlrohres eine Öffnung vor- ;

gesehen ist. Die ITeigung.-der Klappe gegenüber dem Strahlrohr '■

ist veränderlich". nimmt die Klappe nun im Standbetrieb und : während des llugzeugbetrlebes unterhalb der Schallgeschwindigkeit eine nach innen geneigte Stellung ein, dann ist die Öffnung

zwischen." dem hinteren TJmfangsrand des Strahlrohres und der ■

Klappe zum Ausblasen von 1/uft geöffnet. Wird die Klappe jedoch ! im Überschallbereich ausgefahren, dann sehließt sich die Öffnung,-)

wodurch die ganze in das Strahlrohr eingetretene luft zur Schub- :

erzeugung.nutzbar gemacht werden kann. j

V.--4V. > ·

SÄiÄ,"·«¹¹-^ ί· .^c^i aSß 5Α.ΐϊ^&. ;.-?.....«.>

—" 2 —

Mit Hilfe der im Unterschallbereich aus der Öffnung zwischen dem Strahlrohr und der. Klappe austretenden Luft lassen sich die aerodynamischen Verhältnisse eines Düsenaggregates verbessern. Dennoch zeigt es sich, daß das Anordnen einer Ausblasöffnung im Unterschallbereich an sich noch keine zufriedenstellenden aerodynamischen Verhältnisse ergibt. Überschreitet nämlich die Klappenneigung gegenüber der Richtung des an dem Strahlrohr vorbei streichenden freien Luftstromes einen bestimmten Wert, dann hört trotz des Ausblasens von Luft aus der Öffnung der freie Luftstrom auf,der äußeren Klappenoberfläche zu folgen« Dadurch bildet sich wieder eine Streuzone, in der ein verminderter Luftdruck vorherrscht. Der Luftwiderstand des Strahlrohres wird dadurch erhöht.

Es ist Aufgabe der feuerung, das Auftreten dieses Luftwiderstandes zu vermeiden dureh eine noch weitgehendere Verbesserung der aerodynamischen Verhältnisse am hinteren Ende eines Strahlrohres. .

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Düse für das Strahltriebwerk eines Flugzeuges mit wenigstens einer Klappe, die gegenüber dem Strahlrohr neigbar an seinem hinteren umfangsrand angeordnet ist und die eine'Öffnung aufweist, aus der nahe der Vorderkante der Klappe ein gasförmiges Strömungsmittel austreten kann, dadurch gelöst, daß gemäß der Neuerung das aus dem Verdichter des Triebwerks entnommene und in dem gegen das Düseninnere abgeschlossenen Kanal geführte Strömungsmittel mit mindestens der doppelten Geschwindigkeit als der Fluggeschwindigkeit aus der Öffnung austritt. Die aerodynamischen Verhältnisse der Düse für das Strahltriebwerk werden auf diese Weise im Unterschallbetrieb wesentlich verbessert.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Heuerung gehen aus der Beschreibung in. Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Strahltriebdüse mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Klappenring, der in

- 2a -

einer Einstellung, daß er eine kleine Auslaßflache ergibt, dargestellt ist,

Figur 2 eine ähnliche Darstellung bei einer Einstellung des Klappenringes, daß er eine große Auslaßfläche ergibt,

Figur 3 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab nach der Linie 3-3 in den Figuren 4 und 6, und zwar durch eine Klappe und einen Endteil der ¥and des Strahlrohres, an die sie angelenkt ist,

figur 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Figur 3,

Figur 5 einen Querschnitt in einem noch mehr vergrößerten Maßstab nach der Linie 5-5 der Figur 3,

— 3 —

3 _ ; a* «· idl τ·ϋ 1 " 1% ^1%

Pig. 6 einen Teilschnitt nach, der Linie 6-6 der .!ig. 3 zur 'Darstellung'einer Bedienungsanordnung,

Fig. 7 etoen Längsschnitt ähnlich dem Seil der !ig. 3, jedoch, nach der Linie 7-7 der !ig. 6_;,

!ig. 8 eine Vergrößerung des Seiles der !ig. 3 und 7» die jedoch eine abgewandelte !orm zeigt und

!ig. 9 eine perspektivische Darstellung/einer Strahltriebdüse mit rechteckigem Querschnitt, zwei entgegengesetzten Klappen und einem Mittelkäper. .' ■

Die Hauptbestandteile der in !ig. 1 und 7 gezeigten Düse erscheinen in !ig. 3. Die Düse ist-yon kreisförmigem Querschnitt mit einem Ring aus schmalen Klappen 1, die an der Strahlrohrstruktur angelenkt sind, wobei der Strahlfluß auf der Seite und in der Richtung, die in !ig. 3 durch den Pfeil J angedeutet ist, stattfindet und der freie Luftstrom auf der anderen Seite stattfindet, wie es durch einen Pfeil A angedeutet ist. Das Stahlrohr ist an seinem vorderen Ende mit einem Strahltriebwerk (nicht gezeigt) verbunden, beispielsweise mit einem Turbostrahl- oder einem Lorintriebwerk. Die Klappen sind in voll" aufgezogenen Linien in einer Stellung gezeigt, Lin der sie zu dem freien Luftstrom geneigt sind, um die Auslaßfläche der Düse (wie es auch in der !ig. 1 dargestellt ist) zu begrenzen und können in die in strichpunktierten Linien gezeigte Stellung nach außen, bewegt werden, um die Auslaßfläche zu vergrössern (wie es auch in der !ig. 2 gezeigt ist).

— A- ^r—'-

Jede-Klappe umfaßt einen/Außenkörper5 und einen Innenkörper 6, die bei 7 in der Bähe des hinteren -^ndes der Klappe aneinander angelenkt oder elastisch miteinander verbunden sind. Wie aus der Fig. 4· ersichtlich ist, sind beide ΐ-eile allgemein U-förmig im querschnitt und nehmen in der Breite: und Stärke ha;ch hinten ab', um eine Bewegung in die geneigte Stellung hinein und aus ihr heraus zu gestatten» Der innere:Körper: isij..-mit"":.Bezeug- auf den Außenkörper umgekehrt ausgebildet und" nestartig in.diesen eingesetzt, während ein Seitenflansch-de.S-_i.ußenkörpers eine Verlängerung *?& aufweist, die den benachbarten Innenkörper untergreift, um in allen ^instellagen eine -angemessene. Gasdichtung vorzusehen.- Um die Darstellimg der anderen Seile-nicht zu--verwirren,^sind. die 'Verlängerungen 5a und die -Flanschen der Körper 3 und 6 in der -S¹Ig...3 nicht gezeigt.

. : . An seinem vorderen Ende/ hat. jeder- äußere Klappenkörper 5 eine Verlängerung 8 nach innen, mit der über ein-Scharnier 19 er.an eine Verlängerung.9 angelenkt ist,: die sich von einem Abschnitt 26 der hinteren !fand eines_; Stutzehs. 11- forterstreckt. Dieser Stutzen umgibt eine Außenwand des-Strahlrohres-sowie des Gondelaufbaues und formt einen Teil derselben.. Jeder Abschnitt 26 der Rückwand besitzt eine teilzylindrische Obei-flache, die auf der ikchse des Scharniers 19 der entsprechenden Klappe zentriert ist, und befindet sich in Gleiteingriff mit einer teilzylindrischen Oberfläche auf einem vorderen Abschnitt 10 des^; äußeren .Klappenkörpers 5₅ so daß ein Schlitz 15 zwischen dem Abschnitt ..1G und der äußeren wand 13 des Strahlrohres bleibt. Ein Rohr 12 (S¹Ig. 3) , welches mit dem Stutzen 11 verbunden ist, -dient, dazu, Luft oder Heißgas .unter Druck einzulassen, wobei, ein Absperrventil 27 zwisehengeschaltet ist. Von dem Stutzen tritt die Luft oder das.Gas durch den Schlitz 15 aus und strömt über die

Außenflächeder äußeren Klappenkörper 5. .-■■_ . .. "

"Die luft baer.."das Gas Kann -von der-Kraftanlage bezogen werden, mit welcher-: die Düse yer bundei^ist. -_: ' . - -

Der innere Körper 6. jeder Eläpp.e ist 'an seinem -vorderen ^ 16 an einen, oder mehrere radiale Arme 1? '.und an. eine Hülse 18 ange- -■'. lenkt, welche eine. Verlängerung ^;der - inneren fand 20 des Strahlrohres bildet. Die Arme 17 sind mit .den. Scharnieren 19-an die Verlängerung" 19-angelenkt, während die Hülse 18 axial auf der Außenseite der inneren fand .20 gleitet und; kurze, radiale Stifte, 21 aufnimmt, die jeweils eine Rolle 22 lagern, die mit .einem lOckenschlitz 29 (J?ig. 6) in. einem ^ckenring- 23 mit. U-f örmigem Querschnitt zur ZusamiB.enwirlcung kommen. Es^:. kpnnen beispielsweise drei Sätze solcher Stifte 21 und Rollen.22 mit- Abstand nm die Hülse. 18 bei gleichen Winkel-zwischenräumen angeordnet- sein. Einer der flanschen des ITockenringes 23 ist mit -einem:.oder mehreren 'Verzahnten. Abschnitten 28 versehen, die Jeweils, mit/ einem .von einem Betätigungsmotor 25 -angetriebenen Kitzel- 24 kämmen..- %r. Ming 2J ist ebenfalls. in angemessener Weise.^gelagert, und. axial· angeordnet, und zwar durch die Rollen 30 CB¹Ig. 6-und7);,^Lwelche den einen oder beide !"!ansehen des Hinges mit.entsprechenden Wihkelabstähden erfassen. Der Motor 25 dreht bei der in-S¹Ig^ 6. gezeigten; Einst el Iniig. den Nockenring und drückt die Pollen 22 und die - Hülse.18^-nach hinten, so daß die Klappen 1 in die in .strichpunktierten Linien ini^'ig-. "-J- gezeigte Stellung "nach, außen" gedreht werden, d.h.. in die in B¹Ig. 2 gezeigte Stellung hinein. Die radialen Arme 17 verhindern eine Drehung der Hülse 18V - - ■:":"■ .-'■;■ . - ^: .. : :

^: Das.. Ventil- .27.kann gemäß^: der Bars teilung zum. Einlaß von Luft oder Gas unter Druck in den Stutzen 11 "wirksam mit dem. BOckenring 23 verbunden. 7<rerden, und zwar, dusli; eine Zahnstange 31 und . ein Kitzel.-32,/so daß der Zutritt stattfindet, wenn die Neigung der Außenfläche der Klappen zu dem "freien Luftstrom einen vorher festgelegten -Winkel überschreitet.-: . - _.". - . , -

Eine ebenbürtige Wirkung kann'erzielt werden, wie es in der S'ig.: 8 gezeigt- ist, indem- der. bogenförmige vordere Abschnitt 10a des äußeren IClappenkörpers 5 ;ih. seiner-Btärke abgeschrägt Wird, ^: so daß; der Schlitz 15 £ ort schreit end-;geöf fhet^: ist, sowie die Klappen nach ihnen geneigt .werden/: - ;;. ; - -.."

-. B¹Xg. 9 ζ ©igt die Anwendung 'der Erfindung auf eine andere Düse, .nämlich .auf eine Düse.-mit rechteckigem Verschnitt, -^iese Düse- ist durch einenMittelkörper-57 unterteilt und hat. zwei gegenüberl%ende; Klappen, ^dIe; 3eweils\auf einem .vorderen iibschnitt 54, "weleher an das. Strahlrohr. 5P..bei" -53;angelerikt ist, und einem hinteren Abschnitt 55^; bestehen, derΦβΙλ56 an den vorderen Abschnitt 5^ angelenkt ist-."■-f'ie Düse kann;; eine beträchtliche "usdehnung in der .Breite: haben und kann durch..feste trennwände .58 unterteilt und durch -^hdwände b;esren-z.t-;-₌sein_:--CnlG3it gezeigt;)/die den Trennwänden . : ähnlich .sind. Der vordere. Jland" jedes - Absclinittes 54·-ist von dem hinteren Hand der_;.Aüß^nw^fcBi^äes-'Strahlrohres, -auf Abstand gehalten, um einen Schlitz 5;2- zu -bUden,-"_:^ durch" welchen Luftfeder heißes. Gas unter Druck nach hinten .die'äußeren ..Oberflächen der-Elappenabschnit-. te 5^ und -^ -abgegeben werden-

Der -Heigungsbereich der Elappen zu dem äußeren Luftstrom, über

ζ-- , - '"-■'' — "7 — :-■--'■■■

den ein. Blasen nutzbringend ist, ist:etwa 12°.bis 40°. Das Blasen ist hauptsächlich, während des i'luges bei einer GeschwindigkeiiTirnterhalb derjenigen von Vorteil, für die -die;:i>üse hauptsächlich ausgelegt- ist, d.h. für/den sogenannten'''iiußerfconstruktions¹¹-Betrieb (off-design operation), wenn -eine stark konvergierende Düse erforderlich ist. Insbesondere ist;das Blasen im Ultraschallbetrieb der -uiis en nützlich, die für. i'iugge schwin- digkeiten von mehr_als 2 lach ausgelegt- sind. - λ

Die Geschwindigkeit der ;Blasluft: liegt- in.der -G-rößenordnung des Zwei- bis .Dreifachen der fluggeschwindigkeit, -^ie Größe des Blasens laßt"-si eh. am best.en durch einen Blas.koeffizienten 0 λχ ausdrücken, der wie folgt, definiert wird: . ".

GyVL. =

in welcher W^ der. Mas.seflufi■-der-.; Blasluft:,. -

.-■ Y-n die Geschwindigkeit der Blasluft ... yo. die Dichte -der umgebenden Luft, T_Q die Flüggesch¥/indigkeit uiä - .'■.,; "der- äußere Düsenquerschnitt ist.

. . .Der Biaskoeffizient CS m liegt innerhalb des'Bereiches von 0,02;bis 0.20. _: : .· /.-/.:. - :< ~ :_:- ~ - -_ . ;

..Die Stellung, aus^r welcher die Luft, oder.das Gas abgegeben \vird, kann etY/as hinter dem vorderen Rand einer Elappe liegen.

■-- 8 -

Die Betrachtungen, die hierbei maßgebend sind, bestehen darin, daß die Wirkung des AusStoßens "des Strömungsmittels in die Grenz-Sdicht in einem kleinen Abstand-vor dem Ausstoßpunkt wahrgenommen wird. Außerdem ist es wahrscheinlich,-daß .der Teilungspunkt sich -in der Aufströmrichtung bewegt, nachdem eine FIuBteilung stattgefunden hat. Es ist daher nicht, unbedingt" notwendig,, das Strömungsmittel an einem Punkte "vor- dem Punkt auszustoßen, an dem die Teilung sich stabilisieren würde, wenn ohne sie gearbeitet Yfird. Wahlweise "kann, dieStellung, von der ausruft oder ©as entlassen wird, -etwas "vor" dem.Torderen-liand der Eläppe liegen.- ■■■ -

Claims

Bristol Siddeley Eng. Ltd. Schutzansprüche:: ■

1. Düse für das Strahltriebwerk eines Flugzeuges mit wenigstens einer Klappe, die mit ihrer Torderkante am hinteren Umfangsrand des Strahlrohrs, dessen Querschnitt rund oder eckig sein kann, angelenkt ist und einen Seil des Umfangs des Auslaßendes der !Düse bildet, und mit einem Kanal zum Abgeben eines gasförmigen Strömungsmittels aus einer Öffnung nahe der Vorderkante der Klappe nach hinten über die Außenfläche der Klappe, wenn diese zur Richtung des freien Luftstroms nach innen geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Verdichter des üriebwerks entnommene und in dem gegen das Düseninnere abgeschlossenen Kanal (12) geführte Strömungsmittel mit mindestens der doppelten Geschwindigkeit als der fluggeschwindigkeit aus der Öffnung (15) austritt.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) an das Strahlrohr (2) an einer gegenüber der Öffnung (15) nach innen versetzten Achse (19) angelenkt ist und konzentrisch zu dieser Achse die Vorderkante (10) der Klappe eine teilzylindrische Oberfläche aufweist, die mit einer teilzylindrischen Oberfläche (26) des Strahlrohrs im Gleiteingriff steht. ■-...".■

3. Düse nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Klappe (1) ein Schieber (24) angetrieben ist, der beim Ausfahren der Klappe in ihre Außenlage den Kanal (12) absperrt.

4. Düse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Ausfahren der Klappe (1) in ihre Außenlage die teilzylindrische Oberfläche (1Oa) der Klappe gegen den entsprechend abgeschrägten Ümfangsrand des Strahlrohres anlehnt und die Öffnung (15) absperrt.