DE2034573C3 - Schubgebläse für Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schubgebläse für Luftfahrzeuge mit einem annähernd horizontalen Strahlkanalaustritt und mit zumindest einem an einer Drehwelle gelagerten und von außerhalb des Strahlkanals vor die Strahlkanalaustrittsöffnung schwenkbaren Schaufelgitter.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 255 502 und die USA.-Patentschrift 3 241 771 sind Strahlablenkeinrichtungen bekannt, die aus in Rahmen gelagerten Schaufelgittern bestehen. Die Rahmen sind um 5« waagerechte Drehachsen schwenkbar. Beim Einschwenken der Schaufelgitter in den Gebläsestrahl treten große Schubverluste auf.

Durch die deutsche Patentschrift 1 212 415 ist es bei einem Flugzeug mit ir. einer Gondel etwa lotrecht eingebauten Hubtriebwerken bekannt, Drehwellen zur Verschwenkung von am Auslaß der Hubtriebwerke angeordneten Abdeckklappen parallel zur Gondellängsachse beidseitig der Hubtriebwerke anzuordnen, wobei in die Abcleckklappen Umlenkschaufeln derart gestaffelt eingebaut sind, daß ihre Längsachsen unter einem annähernd rechten Winkel zu den Drehwellenachscn verlaufen. Dieser Einrichtung liegt jedoch nicht das Problem der Schubvektormodulation im strahlgeschützten Steig-, Senk- oder Schwebeflug bzw. während des Übergangs zwischen vertikaler und horizontaler Flugzeugbewegung zupmnde. sondern es solien durch das beschriebene Umlenkgitter gemäß der angegebenen Aufgabe die Triebwerksabgase beim Anlassen der Jiubtriebwerke aus ihrer dem Betriebszustand entsprechenden Richtung nach unten in Richtung nach hinten zur Vermeidung von Bodenerosion bzw. des Wiederansaugens der Abgase abgelenkt werden.

Weiterhin ist es durch die deutsche Patentschrift 1057 881 bekannt, ein am Auslaß eines Strahltriebwerks angeordnetes Umlenkgitter in der Außerbetriebsstellung in einen Stauraum einzufahren.

Bei einem Senkrechtstart wie auch bei einer Senkrechtlandung ist beim Übergang von der vertikalen in die horizontale Flugbewegung und umgekehrt eine kontinuierliche Umsetzung des Vertikalschubs in den Horizontalschub bzw. umgekehrt erforderlich. Im letztgenannten Falle wird außerdem zum Erzeugen eines Bremsschubes ein Schwenken des Gebläsestrahles um mehr als 90° benötigt. Obwohl die bekannten Schaufelgitter auch in Zwischenstellungen gebracht und die Schaufeln bei einer der Ausführungsformen in dem Rahmen begrenzt verstellt werden können, ist damit eine kontinuierliche Umsetzung der Komponenten des Gebläsestrahles nur mit erhöhtem technischen Aufwand möglich. Diese Strahlumlenkung hat außerdem den Nachteil, daß zum Verschwenken der die Schaufelgitter tragenden Rahmen verhältnismäßig große Verstellkräfte aufgebracht werden müssen, die mit in der Triebwerksgondel unterzubringenden Hydraulikzylindern erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schubgebläse so zu gestalten, daß für strahlgestützte Steig-, Sink- oder Schwebeflüge in jeder Fluglage ohne große Strömungsverluste eine Schubvektormodulation möglich ist und die Strahlablenkung ohne den gewichtsmäßigen und baulichen Aufwand erfolgt, der bei verstellbaren und hinsichtlich der Wölbung veränderbaren Schaufeln erforderlich ist. Mit der Erfindung wird das bei einem dtr eingangs beschriebenen Weise ausgestatteten Schubgebläse dadurch erreicht, daß die Drehwelle mit ihrer Längsachse in einer Strahlkanallängsvertikalebene unter einem Winkel von annähernd 45° zur Strahlkanalachse an einer seitlichen Strahlkr\naihinterkante oder an einem Mittelsteg der Strahlkanalaustrittsöffnung angeordnet ist und daß die Schaufeln mit ihren einen Enden an der Drehwelle gestaffelt unter einem annähernd rechten Winkel /ur Drehwellenachse befestigt sind.

Auf diese Weise wird bei Änderungen des Flugzustandes der Schub- oder Hubstrahl kontinuierlich umgelenkt. Während des Umlenkvorganges ändert sich der zwischen den Schaufeln befindliche Durchströmkanal kontinuierlich bis zu seiner endgültigen Umlcnkform. Es wird somit ohne verwickelte Einrichtungen zum Verstellen oder Verändern der Profilwölbung von Schaufeln eine stufenlos regelbare Strahlumlenkung erreicht, die für das Ausführen von gut ineinander übergehenden und aufeinander abgestimmten Flugmanövern — besonders beim Übergang von einem vertikalen in einen horizontalen Flugzustand und umgekehrt — von Vorteil ist. Der Schub- oder Hubstrahl wird kontinuierlich von außen zur Mitte des Sirahlkanals oder von dessen Mitte nach außen umgelenkt. Damit wird die Manöverierfähigkeit des Luftfahrzeuges verbessert.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die der zugehörigen Drehwelle abgekehrten Schaufelenden miteinander verbunden sind. Hiermit

werden Schwingungen in den Schaufeln vermieden.

Die Erfindung kann femer so ausgestaltet werden, daß das Schaufelgitter an der seitlichen Hinterkante vor, Strahlkanakvänden gelagert i ·', die zur Veränderung der Strahlkanalaustrittsöffnung beweglich angeordnet sind. Mit dieser Bauform wird im Reiseflug zwischen der Triebwerksgondel und dem StraLlkanal Platz zum Einfahren und Aufnehmen der Schaufelgitter geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Schubgebläse auch so gestaltet sein, daß das Schaufelgitter in die Stiahlkanalwand oder in einen im Strahlkanal befindlichen Mittelsteg einfahrbar ist. Die Schaufelgitter bieten dann insbesondere beim schnellen Reiseflug keinen zusätzlichen Widerstand. ¹S

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnung im folgenden beschrieben. Es zeigt.

A b b. 1 in perspektivischer und schematischer Darstellung die Strahlkanalaustrittsöffnung eines Schubgebläses mit an deren seitlichen Hinterkanten gelagerten Drehwellen von zwei schwenkbaren Schaufelgittern,

A b b. 2 in perspektivischer und schematischer Darstellung die Strahlkanalaustrittsöffnung eines Schubgebläses mit an einem Mittelsteg gelagerten Drehwellen von zwei schwenkbaren Schaufelgittern,

A b b. 3 in schematischer Darstellung und in einem kleineren Maßstab das Verlagern der Schaufelgitter nach A b b. 1 in eine unwirksame Stellung,

A b b. 4 in schematischer Darstellung und in einem kleineren Maßstab die Anordnung von zwei Schaufelgittern an beweglichen Strahlkanalwänden,

A b b. 5 in schematischer Darstellung und in einem kleineren Maßstab die Anordnung von zwei Schaufelgittern an einem mit beweglichen Wänden ausgestatteten Mittelsteg und

A b b. 6 in perspektivischer Darstellung und in vergrößertem Maßstab die Enden von zwei mittels Stegen miteinander verbundenen Schaufeln.

Bei der in der A b b. 1 gezeichneten Ausführungsform ist ein Strahlkanal 1 eines Schubgebläses für ein Luftfahrzeug mit an Drehwcllen 2, 3 gelagerten und von außen vor die Strahlkanalaustrittsöffnung 4 schwenkbaren Schaufelgittern 5,6 ausgestattet. Die Schaufelgitter bestehen aus einseitig an den Drehwellen 2, 3 gelagerten und in einem etwa rechten Winkel von den Drehwellen abstehenden Schaufeln 5 a, 6 a. Die Drehwellen sind mit einer Neigung von etwa 45 zur Strahlkanalachse an den seitlichen Hinterkanten der StiahlkanalaustrittsörTnung angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispicl nach der A b b. 2 sind in einer Strahlkanalaustrittsöffnung 7 eines Strahlkanals 8 an einem nicht gezeichneten Mittelsteg zwei Drehwellcn 9, 10 gelagert. Die:,e sind mit aus Schaufeln 11«, 12« bestehenden Schaufelgittcrn II, 12 versehen. Wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel befinden sich auch hier die Drehwellen in einer Strahlkanallängsvertikalebenc in der Strahlkanalaustrittsöffnung.

Beim Betrieb des Schubgebläscs werden bei der Bauform nach der A b b. 1 zur Schubveklormodulation die Schaufclgiltcr 5 und 6 in den Pfeilrichtungen a und b vor die Strahlkanalauslrittsöffnung 4 geschwenkt. Je nach der stufenlos einstellbaren Schwenkstellung wird ein größerer oder kleinerer Teil des aus der Strahlkanalaustrittsöffnung austretenden Gcbläscsirahiä kontinuierlich zur Mitte des Strahlkanals und nach unten umgelenkt. Auf diese Weise wird beim Schwebe-, Steig- oder Sinkflug der Gebläsestrahl so gerichtet, wie es der jeweilige Flugzustand erfordert. Beim horizontalen Reiseflug werden die Schaufelgitter 5 und 6 in den Pfetlrichtungen c und d aus dem Bereich der Strahlkanalaustrittsöffnung 4 herausgeschwenkt. Die Schaufelgitter können sodann entsprechend der Darstellung in A b b. 3 in der Pfeilrichtung e an der Außenwand des Strahlkanals 1 in eine unwirksame Stellung geschwenkt werden.

Bei der Bauform nach der A b b. 2 werden zum Ablenken des Gebläsestrahls die Schaufelgitter 11 und 12 aus ihrer Ruhestellung in den Pfeilrichtungen / und g vom Miltelsteg aus vor die Strahlkanalaustrittsöffnung 7 geschwenkt. Auch hier erfolgt eine kontinuierliche Ablenkung des Gebläsestrahls, und zwar zu beiden Seiten des Strahlkanals und nach unten, die zu einer Schubvektormudulation führt. Diese wird durch ein entsprechendes Einstellen der Drehwellen 9 und 10 in dem für den jeweiligen Flugzustand gewünschten Maße herbeigeführt. Im Horizontalflug nehmen die Schaufelgitter nach deren Zurückschwenken in den Pfeilrichtungen h und /' die in der A b b. 5 gezeigte unwirksame Lage ein.

Die A b b. 4 läßt erkennen, uaß dieser Ausführungsform Schaufelgitter 14, 15 mit ihren Drehwellen 16, 17 an den Hinterkanten von beweglichen Strahlkanalwänden 18,19 eines Strahlkanals 26 gelagert sind. In ihrer nicht wirksamen Stellung werden die Schaufelgitter in den Pfeilrichtungen k und / in die beweglichen Strahlkanalwände 18, 19 eingefahren. Die Strahlkanalwände 18, 19 können zur Strahlanpassung an den jeweiligen Flugzustand durch ein Vergrößern oder Verkleinern der Strahlkanalaustrittsöffnung 28 in den Richtungen der Doppelpfeile m, n, verstellt werden. Die in der Abb. 5 gezeigte Strahlkanalaustrittsöffnung 20 eines Strahlkanals 27 weist einen aus beweglichen Wänden 21, 22 bestehenden Mittelsteg auf. Die Schaufelgitter 11 und 12 werden in ihrer nicht wirksamen Stellung in der Pfeilrichtung ν in die Strahlkanalaustrittsöffnung 20 eingefahren, nachdem die Wände 21, 22 in den Pfeilrichtungen/- und s verlagert worden sind. Aus dieser Reiseflugstellung werden die Schaufelgitter 11 und 12 beim Übergang in einen Schwebe-, Steig- oder Sinkflug aus der Strahlkanalaustrittsöffnung 20 ausgefahren, um sodann — wie zuvor beschrieben — je nach der gewünschten Schubvektormodulation mehr oder weniger geschwenkt zu werden (A b b. 2).

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbcispielcn können — wie die A b b. 6 veranschaulicht — die von den Drchwellen abgekehrten Schaufelenden 23, 24 miteinander mittels Stegen 25 verbunden sein. An Stelle der Stege 25 können Leisten, Stangen, Rohre od. dgl. geeignete Verstcifungseiemente verwendet werden. Statt zwei Schaufelgitiern kann an einer der seitlichen Hinterkanten der Strahlkanalaustrittsöffnun.n auch nur ein Schaufelgitn-r vorgesehen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. SchubEebläse für Luftfahrzeuge mit einem annähernd "horizontalen Strahlkanalaustritt und mit zumindest einem an einer Drehwelle gelagerten und von außerhalb des Strahlkanals vor die StrahlkanalaustrittsöSnung schwenkbaren Schaufelgitter, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle (2, 3, 9, 10, 16, 17) mit ihrer Längsachse in einer Strahlkanallängsvertikalebene unter einem Winkel von annähernd 45° zur Strahlkanalachse an einer seitlichen Strahlkanalhinterkante oder an einem Mittelsteg der Strahlkanalaustrittsöffnung (4) angeordnet ist und daß die Schaufeln (5a, 6a, 11a, 12a) mit ihren »5 einen Enden an der Drehwelle gestaffelt unter einem annähernd rechten Winkel zur Drehwellenachse befestigt sind.

2. Schubgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der zugehörigen Drehwelle (2,3,9,10) abgekehrten Schaufelenden (23, 24) miteinander verbunden sind.

3. Schubgebläse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelgitter (ti, 12, 14^, 15) an der seitlichen Hinterkante von Strahlkanalwänden (18, 19, 21, 22) gelagert ist, die zur Veränderung der Strahlkanalaustrittsöffnung beweglich angeordnet sind.

4. Schubgebläse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelgitter (14, 15 bzw. 11, 12) in die Strahlkanalwand (18, 19) oder in einen im Strahlkanal (27) befindlichen Mittelsteg einfahrbar ist.