DE2040135B2 - Schubduese eines raketenmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubdüse eines Raketenmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Schubdüse ist aus der CH-PS 2 91 000 bekannt. Die bekannte Schubdüse weist zwei symmetrisch zur Schubdüsenachse am Düsenrand angelenkte Staublätter mit konkaven Staukanten auf, wobei die Staublätter für eine gemeinsame Verschwenkung gekoppelt sind und über ein Gestänge an der Schubdüsenaußenseite betätigt werden. Diese Einrichtung kann aufgrund der Anzahl der Staublätter und ihrer gleichzeitig erfolgenden Betätigung nur zur Austrittsquerschnittsveränderung und nicht zur Schubvektorsteuerung verwendet werden. Der Staublattantrieb erfolgt hier linear, so daß die Betätigungsmechanik relativ kompliziert und sperrig ist. Die konkave Form der Staukanten verhindert auch eine wirkungsvolle Stauuung der Austrittsgase.

Es ist eine andere Schubdüse bekannt (US-PS 30 20 714), die ein Schubvektor-Steuerungssystem besitzt, bei dem vier radial um die Schubdüse angeordnete Staublätter konkave Staukanten aufweisen. Die Staublätter sind um eine zur Schubdüsenachse rechtwinklige Achse verschwenkbar auf der Außenseite der Düse angelenkt und können unabhängig voneinander radial in den Austrittsquerschnitt eingebracht werden. Die Betätigungsmechanik ist jedoch für jedes der Staublätter aufwendig, kompliziert und damit störanfällig und beansprucht viel Raum. Die konkave Form der Staukanten ermöglicht keine wirkungsvolle teilweise oder ganze Stauung der Schubgase.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Schubdüse der eingangs genannten Art eine Gestaltung für die Staublätter zu finden, die sie zur Schubvektorsteuerung geeignet macht und ein ausreichend tiefes Eindringen der Staukanten in den Austrittsquerschnitt gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Schubdüse der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung der Staublätter zur Schubvektorsteuerung jedes Staublatt für sich schwenkbar ist und die gekrümmten Staukanten konvex bogenförmig ausgebildet sind.

Durch diese Ausgestaltung ist nahe/u der gesamte Austrittsquerschnitt überdeckbur, wobei gewährleistet bleibt, daß der Druckpunkt der in das Sdnibgas eintauchenden Staublattfläche bei jeder Eintauchtiefe in einer vorbestimmten, festgelegten Radialebeue durch die Schubdüsenachse liegt, d. h„ daß die dem Gas ausgesetzten Staublattflächen symmetrisch zu dieser Radiaiebene sind. Damit ist sichergestelllt, daß der erzeugte Gasstaudruck eines jeden Staublattes bei jeder Eintauchtiefe in ein und derselben Winkelrichtung wirkt. Dabei müssen nur die einzelnen Schwenkachsen der Staubläster verdreht werden, so daß die dazu erforderliehe Betätigungsmechanik relativ einfach ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schaubildliche Teilansicht einer Schubdüse eines Raketenmotors mit zwei Staublättern in Arbeitsstellung;

F i g. 2 zeigt eine Eudansicht der mit vier Staublättern versehenen Schubdüse, wobei ein Staublatt sich in Arbeitsstellung befindet;

F i g. 3 zeigt eine Darstellung des Einschwenkens der Staukante eines Staublattes in den Austrittsquerschnilt der Schubdüse.

Eine Schübdüse 10 eines Raketenmotors besitzt einen Austrittsquerschnitt 11. Auf dem rückwärtigen Ende der Schubdüse 10 sind vier Staublätter 12 angeordnet; jedes Blatt weist einen Leitkörper 13, einen Stützkörper 14 und eine isolierende Zwischenschicht 15 auf.

Der Leitkörper 13 ist mit einer konvexen Staukante 17 versehen. Die Staukante bildet einen Kreisbogen, dessen Radius der gleiche wie der des Austrittsquerschnitts 11 ist.

In einem typischen Anwendungsfall der vorstehend beschriebenen Staublätter sind die vier Staublätter in gleichen Winkelstellungen auf der Schubdüse 10 (Fig. 1) eines Festtreibstoff-Raketenmotors eines Flugkörpers angeordnet.

Die Schwenkachse 26 jedes Staublattes 12 sitzt in einem Lager neben dem Austrittsquerschnitt der Schubdüse. Das durch das Lager ragende Ende jeder Schwenkachse ist mit einer Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die dem Schwenkzapfen und damit dem zugehörigen Staublatt eine gewünschte Schwenkbewegung erteilt. Die vier Staublätter sind gleichmäßig um die Schubdüse 10 herum angeordnet, so daß die konvexe Staukante jedes Staublattes radial zur Schubdüsenachse bewegbar ist. Wie in Fig.2 dargestellt, ragt das mit 12a bezeichnete Staublatt teilweise in den Düsen-Austrittsquerschnitt, während sich die drei anderen Staublätter in ihrer zurückgezogenen Stellung befinden, in der ihre Staukanten radial außerhalb des Querschnitts liegen. Wenn bei gezündetem Raketenmotor ein oder mehrere Staublätter in den Austrittsquerschnitt verschwenkt werden, um einen größeren oder kleineren Eintauchgrad des Staublattes in den Austrittsquerschnitt herbeizuführen, kann damit der aus der Druckwelle sich ergebende Druck auf die Wand der Düse derart geändert werden, daß das sich ergebende Drehmoment die Rakete längs eines bestimmten gekrümmten Weges leitet.

Die Staukanten der Staublätter sind so geformt, daß der Teil jedes Staublattes, der in den Querschnitt hineinragt und in den Schubgasstrom eingetaucht ist, im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer durch das Druckzentrum des eingetauchten Teils gehenden radialen Ebene der Düse ist. Fig. 5 veranschaulicht die Einschweiikbewegung der gekrümmten Kante 17 eines Staublattes in den Ausirittsqucrschniit in Abhängigkeit von (U't Winkdbewegung B des Staublattes über einen

Winkelbereich von 36°. Daraus ist ersichtlich, daß der eingetauchte Teil des Staublattes im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer durch das jeweilige Druckzentrum des eingehauchten TeilF gehenden radialen Ebene 35 der Öffnung ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schubdüse eines Raketenmotors mit mehreren Staublättern am Austrittsquerschnitt der Schubdüse, die jeweils um eine zur Schubdüsenachse parallele Achse mit einer gekrümmten Staukante in den Austrittsquerschnitt der Schubdüse schwenkbar sind, wobei der in den Austrittsquerschnitt eingetauchte Teil jedes Staublattes in jeder Eintauchlage symmetrisch zu einer Radialebene liegt, die durch den Druckpunkt der Fläche des eingetauchten Teils geht, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwendung der Staublätter zur Schubvektorsteuerung jedes Staublatt für sich schwenkbar ist und die gekrümmten Staukanten (17) konvex bogenförmig ausgebildet Lind.