DE2054178A1

DE2054178A1 - Vorrichtung zur Lärmunterdruckung fur Flugzeuge mit Strahlantrieb

Info

Publication number: DE2054178A1
Application number: DE19702054178
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Smith, Cloyd Daniel, Pacific Pah sades, Cahf. (V.St.A.)
Priority date: 1969-11-05
Filing date: 1970-11-04
Publication date: 1971-07-08
Also published as: FR2066995B3; US3630313A; CA924201A; FR2066995A7; GB1318766A; ES385210A1

Description

PATENTANWÄLTE

I
DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Cloyd Daniel Smith 14928 La Cumbre Drive
PACIFIC PALISADES/California (USA)

"Vorrichtung zur Lärmunterdrückung für Flugzeuge mit

Strahlantrieb"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lärmunfcerdrückung für Flugzeuge mit Strahlantrieb, bei denen die Außenhaut einen nach hinten weisenden, als Triebwerksverkleidung ausgebildeten Teil aufweist, der wenigstens den hinteren Teil eines Strahltriebwerkes umschließt.

Die Erfindung erstreckt sich, generell gesehen, auf Einrichtungen, die zur schnellen Absorption der Schallenergie dienen, die in einem mit hoher Geschwindigkeit aus einem Strahltriebwerk eines. Flugzeuges austretenden Gasstrahl enthalten ist. Auf diese Weise soll der von dem Triebwerk erzeugte Lärm unterdrückt werden. Ea handelt nich dabei insbesondere um Vorrichtungen, die den Lärm und die Energie absorbLeren, die

1 0 9 i!'? 8 / 0 2 0 3

im Treibstrahl eines Strahltriebwerkes einec Plugzeuges enthalten ist, während' sich das Triebwerk in dem Flugzeug in eingebautem Zustande befindet und das Flugzeug am 'Boden steht.

Der Lärm, den ein arbeitendes Strahltriebwerk erzeugt, kann durch Absorption der Schallenergie bis auf tolerierbare Werte gesenkt werden. Im besonderen wird dies dadurch erreicht, daß der Energiegehalt des Treibstrahles des Strahltriebwerkes so schnell wie irgend möglich gesenkt wird, ao daß die Gase in dem Augenblick, in dem sie in die Atmosphäre abgeleitet" werden, mit sehr wesentlich verminderter Geschwindigkeit und erheblich verringertem Energiegehait strömen. Eine erste. Kühlung des Abgasstrahles wird teilweise durch das Zuführen von Sekundärluft in den ,Gasstrahl erreicht. Eine zusätzliche Kühlung und Energieabsorption wird dadurch erreicht, daß Wasser unmittelbar in den Strahl der Abgase eingesprüht wird. Eine Vorrichtung, die diese Kühlung ermöglicht, weist eine Kammer auf, in welche der AbgaBstrahl nine ingeleitet wird. Bisher war es üblich, daß daB Abgasrohr oder die Heckdüse des Strahltriebwerkes bis zu dieser kammer gebracht wurde, so daß das Triebwerk selbst außerhalb der Umkleidung verblieb, (siehe hierzu Patent No. 2 940 53Ί) Es wurde gefunden, daß eine erhebliche Verminderung des· Lärmpegels erreicht werden kann, wenn der Hecklaereich bzw. das hintere Teil dos Triebwerkes

-3-1098 2 8/0203

20S4178

selbst innerhalb der Kammer angeordnet wird. Das wiederum bedeutet, daß auch ein Teil des Plugzeuges selbst in der Kammer aufgenommen werden mußi Dies ist besonders leicht und günstig, wenn sich die Triebwerke selbst am hinteren Rumpfende befinden. Durchführbar ist dieses Vorgehen aber auch dann, lind zwar durch geeignete Modifikation der Wände der Kammer, wenn die Triebwerke in eigenen Triebwerksgondeln oder anderen Stellen angeordnet sind, die ein Umschließen von wenigstens einem Teil des Flugzeuges und des Triebwerkes in der Lärmunterdrückungskammer erlauben.

Aufgrund dieser Erkenntnisse besteht das Hauptziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine wesentlich wirksamere Unterdrückung des Lärmes ermöglicht, der von dem Treibstrahl eines Düsentriebwerkes oder dergl. erzeugt wird.

Im besonderen besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Lärmunterdrückung zu schaffen, die wenigstens einen hinteren Bereich des Strahltriebwerkes selbst und angrenzende Teile des Flugzeuges umfaßt, so daß die Wände der Lärmunterdrückungskammer in Berührung mit dem Flugzeugrumpf oder den Tragflächen gebracht werden können. Dieser Kontakt des Rumpfes des Flugzeuges mit den Kammerwänden erfolgt in einem Bereich, der vor den Strahltriebwerkes liegt, wenn diese

109828/0203

in hinteren Bereichen liegen.

Bei einer bevorzugten Aueführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung, welche anwendbar ist, wenn sich ¹ das Strahltriebwerk am hinteren Ende eines Flugzeugrumpf es befindet, wird von einem Gehäuse eine Kammer umschlossen, die zur Aufnahme der Abgase des Strahltriebwerkes dient, wobei die Kammerwände Torelemente besitzen, die an einer Kammerwand bewegbar angeordnet sind und eine derartige Wand verschließen und dabei Dichtungen tragen, die in ihrer Gestalt der Form des Flugzeugrumpfes angepaßt sind, so daß sie in dichtschliessende Berührung mit dem Flugzeugrumpf im Bereich zwischen Heck und Tragflächen überführt werden können. Diese Anordnung erlaubt es, daß wenigstens der hintere Teil des oder der Triebwerke und der angrenzende Teil des Flugzeuges in der Lärmunterdrückungskammer aufgenommen werden können. Die Torelemente, welche das Flugzeugheck und Teile seines Rumpfes aufnehmen, besitzen symmetrische Torblätter, die gleitend angeordnet sind, so daß sie zur Aufnahme der Flugzeugteile in der Lärmunterdrückungskammer auseinandergespreizt werden können, und sie sind mit Zusatzblättern ausgerüstet, die relativ zu den Torblättern bewegbar sind und deren Aufgabe darin

die
besteht, die Torelemente an/mehr oder weniger unregelmäßige

Gestalt des Flugzeugrumpfes anzupassen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die

10 9 8 2 8/0203 ~⁵~

Zeichnungen in einer Beschreibung erläutert.

Pig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausf ührungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in Anwendung zur Lärmunterdrückung bei einem typischen Flugzeug.

Pig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Pig. 3 zeigt eine kombinierte Seiten- und Lot-Schnitt-Ansicht durch die Vorrichtung in einem vergrößerten Maßs tabe.

Pig. 4 zeigt eine Frontansicht der Lärmunterdrückungskammer mit Zusatzblättern an den Torblättern, die in auseinandergespreizter Lage gezeigt sind.

Pig. 5 zeigt einen in Lotrichtung verlaufenden querschnitt bei längs der Linie 5-5 in Fig. 3 verlaufender Schnittebene.

Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung bei län^s der Linie 6-6 in Fig. 3 verlaufender Schnittebene.
Fig. 6A zeigt eine im Maßstab vergrößerte Teil-Draufsicht

auf einen Abschnitt der Seitenwand der Einlaßleitung. Fig. 7 zeigt eine Frontansicht, die der Darstellung in Pig.4 entspricht, bei der jedoch die Tore und Zu«atztorblätter in geachloasener Stellung wiedergegeben sind.

109828/0203 ~⁶-

Fig. 8 zeigt eine Teil-Seitenansicht eines Teiles eines Zusatzblattes.

Pig. 9 zeigt eine Teil-Schnittansicht bei lotrecht längs der Linie 9-9 in Fig. 7 verlaufender Schnittebene. Fig. 10 zeigt eine Teil-Schnittansicht bei in Lotrichtung längs der Linie 10-10 in Fig. 7 verlaufender Schnittebene.

Fig.11 zeigt eine Teil-Drauf- und Horizontal-Schnittansicht bei längs der Linie 11-11 in Fig. 10 verlaufender Schnittebene.
Fig. 12 zeigt eine Teil-Frontansicht gemäß einer Linie 12-12

in Fig. 10.
Fig. 13 zeigt eine Teil-Schnittansicht durch einen Bereich

der Schallabsorptionsplatten. Fig. 14 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Hauptbestandteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Lärmunterdrückung .

Wenn auf die Figuren Bezug genommen wird, dann ist, beginnend mit den Figuren 1 und 2, ein Flugzeug A zu erkennen, das ein Strahltriebwerk aufweist und das mit seinem hinteren Bereich, in dem die Strahltriebwerke angeordnet sind, teil-

109828/0203

weise in einer Lärmunt er drückvingskaimner aufgenommen ist. Im erläuterten und dargestellten Fall befinden sich die Strahltriebwerke im Rumpfe im Bereich hinter den Tragflächen, und zwar ist auf jeder Seite ein Strahltriebwerk vorgesehen und der Strahlaustritt erfolgt längs eines entsprechend verringerten Rumpfbereiches, der sich zum Heck hin erstreckt.

Generell gesehen, besitzt die Vorrichtung zwei Haupteinheiten, nämlich einen Einlaßdämpfer, dör sich an den Ansaugöffnungen der Strahltriebwerke befindet und einen Abgasdämpfer, welcher Treibgasstrahlen aufnimmt und die in ihnen enthaltene Energie absorbiert. Der Ansaug- oder Einlaßdämpfer ist lediglich in Umrissen in den Zeichnungen dargestellt, weil er in bekannter Weise ausgebildet sein kann.

Die Vorrichtung 10, welche zur Lärmunterdrückung dient, definiert eine Lärmunterdrückungskammer, welche den Treibgasstrahl der Strahltriebwerke des Plugzeuges A aufnimmt. Anstelle einer vergleichsweise kleinen Öffnung in der Lärmunterdrückungskammer, welche lediglich das Heck oder die Austrittsdüse des Strahltriebwerkes aufzunehmen gestattet, ist die erfindungsgemäß ausgebildete Kammer so gestaltet, daß sie den nach hinten weisenden Teil der Außenwandung des Flugzeuges einschließlich des darin enthaltenen einzelnen oder der darin eingebauten mehreren Triebwerke aufnimmt. Im vor-

10 9 8 2 8/0203 -^ö~

205/, 178

liegenden dargestellten Fall handelt es sich bei den so in der Lärmunterdrückungskammer aufgenommenen Teilen um Teile des Rumpfes, die sich von einem unmittelbar hinter den Tragflächen befindlichen Punkte aus bis zum Heck erstrecken. Um diesen Teil des Flugzeuges in der Lärmunterdrückungskammer aufnehmen zu können, ist diese mit beweglichen '-L'orelementen ausgerüstet, die an einer Lärmunterdrücltungskammerwand 12 vorgesehen sind. Es handelt sich >abei um diejenige Wand, die im folgenden der Einfachheit halber als Frontwand bezeichnet wird.

Wie deutlich aus der Fig. 4 zu erkennen ist, besitzt die Frontwand 12 eine feste Wand mit einer darin befindlichen Öffnung, deren Form durch Größe und Profil des Flugzeuges bestimmt wird. Diese Öffnung 14 in der Frontwand ist so ausgelegt, daß sie das Heckende des Flugzeuges mit einem gewissen Spiel aufnehmen kann, damit keine Gefährdung der Außenhaut des Flugzeuges entstehen kann, wenn dieses in die Lärraunterdrückungskarnmer hinein und wieder durch die öffnung

14 hinausgefahren wird.

Zum Verschließen der öffnung 14 sind an der Frontwand 12 ein Paar symmetriBisher Torblätter 15 gleitend angeordnet. Wie aus den Figuren 7 und 10 ersichtlich ist, ist jedes Torblatt

15 auf einem Paar Rollen 16 abgestützt,welche vorzugsweise

-9-1 09828/0203

2054173

eine Umfangsnut aufweisen. Die Rollen 16 laufen mit ihrer Umfangsnut auf Winkel schienen 14, die nicht nur das Gewicht des Torblattes 15 tragen, sondern auch für deren Führung dienen, wenn das Torblatt längs der Schienen verschoben wird. Das obere Ende eines jeden Torblattes 15 ist in einer kanalförmigen Führung 20 (Fig. 9) aufgenommen und trägt eine Rolle 21, die gegen die Außenfläche der Frontwand 12 gedrückt wird. Obwohl die Torblätter 15 von Hand längs der Schiene 17 verschoben werden können, ist es vor allem auch aus Sicherheitsgründen vorzuziehen, für jedes Tor blatt ein Paar luf tzylindder 23 vorzusehen, die in irgendeiner geeigneten Weise an einem Basiselement 24 befestigt werden. Ein Kolben innerhalb dieser Luftzylinder wird ein- und ausgefahren, jenachdem, wie den Zylindern übor geeignete Verbindungen Druckluft zugeführt vf!τα. Die dazu dienenden Leitungen sind/n den Zeichnungen nicht eingetragen, denn es handelt dabei um beliebige und bekannte Ausführun sformen, die angewendet werden können. Die Bewegung des Kolbens wird auf das Torblatt über eine Kolbenstange 25 übertragen, die sich vom offenen Zylinderende aus nach außen erstreckt und mit dem Torblatt verbunden ist. Die Torblätter 15 umschließen, wenn nie die Geschlossonstellung gemäß Fig. 7 einnehmen, eine zentrale Öffnung, in welcher der Flugzeugrumpf mit Spiel aufgenommen ist.

Wie die Fig. 7 zeigt, ist an jedem Torblatt 15 ein Zusatzblatt ?'{ angeordnet. Die einander gegenübe rs tehenddn Lnnen-

109828/0203

-10-

- ίο -

kanten der Zusatzblätter sind so geformt, daß sie sich der Kontur des Plugzeugrumpfes am Punkte der normalen Berührung eng anschmiegen. Dieser Berührungspunkt liegt hinter den Tragflächen und hat zur Folge, daß ein beträchtlicher Teil der Strahltriebwerke, oder zumindest des hinteren Bereiches derselben, sowie der angrenzenden Bereiche des Flugzeuges in der Lärmunterdrückungskammer eingeschlossen v/erden können. Die Zusatzblätter besitzen daher eine konturierte Kante 28, die mit einer dichtung 30 ausgerüstet ist. Diese hat die Aufgabe, auf die Außenhaut des Flugzeuges luftdicht schliessend zu drücken, wenn die beiden Zusatzblätter, wie Fig. 7 zeigt, zusammengeschoben werden, um den Rumpf des Flugzeuges zu umschließen. Die Nachgiebigkeit der Dichtungen 30 erlaubt nicht nur gewisse Variationen in der Gestalt und im Format der Flugzeuge am Berührungspunkt, sondern sie bewirkt auch einen Abschluß und einen Einschluß des Flugzeugrumpfes, welcher das Austreten von Schallenergie und Lärm an diesem Punkte der Vorrichtung vermeidet.

Es ist vorteilhaft, wenn eine nachgiebige Dichtung 31 den sich treffenden vertikalen Kanten der Torblätter 15 ^ugeordne; t werden. Auch diese Dichtungen 31 erfüllen den gleichen Zweck.

Die Zusatzblätter 2'J sind jeweils an den zugehörigen Tor-

109828/0203

blättern 15 durch Federaufhängungen 34 befestigt, welche geringe Schiebebewegungen der Zusatzblätter in allen Richtungen ermöglichen, um die Zusatzblätter in ihrer Lage dor gegebenen Lagernd Form des Flugzeuges anzupassen. Dadurch erspart man sich die Notwendigkeit, Einstellbewegungen der Zu.-ntzblätter vorzunehmen, wie sie von den Torblättern 15 ausgeführt werden müssen. Wie die Fig. 9 zeigt, ist ,jeci^ Zusatzblatt vorzugsweise zwischen einem Paar Platten aufgenommen, welche die Seiten des Torblattes 15 defilieren, vaVei ein Spielraum zwischen diesen beiden Platten und dem ^uea^ι;ιτ-blatt herrscht, der durch Führungsschienen 35 im wesentlichen geschlossen wird. Diese Schienen 35 sind zweckmäßigej weis? aus Kunststoff hergestellt, welcher einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt, damit die Notwendigkeit zur Schmierung der aufeinander unter Berührung bewegten Teile entlalit.

Wie die Fig. 7 zeigt, ist bei einigen Flugzeugen eine Rumpfform vorhanden, bei welcher ein zentraler Teil der Unterseite eine größere Höhe einnimmt, als Teile, die ir einem Abstand von der Mitte liegen. Damit die Zusatsbläiter 27 dieser Situation angepaßt werden können, ist jedes Zusatzblatt mit einem unteren, reüafciv bewegten Abschnitt 27 a ausgerüstet, der im einzelnen aua Fig. 8 erkennbar ist. Obwohl andere Arten einer Verbindung zwischen einem

109828/0 203

205/, 178

oberen und unteren Abschnitt des Zusatzblattes möglich sind, besteht eine typische Ausführung darin, daß der untere Abschnitt 27 a mit dem oberen Abschnitt über ein Gelenk 38 verbunden wird, so daß der untere Abschnitt nach unten schwingen kann und sich damit von der Mitte des Flugzeuges wegbewegt.

Es hat infolgedessen jeder untere Abschnitt 27a einea Zusatzblattes eine nach oben weisende, konkav gekrümmte / Oberkante 39, deren Kontur so gewählt ist, daß sie einem Teilbereich der Unter-Oberfläche des Plugzeugrumpfes angepaßt ist, wenn sie bis in Berührung mit dem Rumpf angehoben wurde, wie Fig. 7 zeigt. Wenn das Blatt, wie Fig. B zeigt, abgesenkt wird, dann können sich die Zusatzblätter seitlich mit den Torblättern 15 in die Offenstellung bewegen (Fig. 4), ohne mit den unteren Seitenteilen des Flugzeugrumpfes zu kollidieren.

Obgleich beliebige geeignete Einrichtungen angewendet werden können, um den unteren Abschnitt 27a auf den Flugzeugrumpf hin und wieder von ihm weg zu bewegen, ist eine sehr einfache und wirksame Lösung des Problemes dann gegeben, wenn das Gelenk 38 mit einer von Hand betätigten Hubstange 40 kombiniert wird. Diese Stange ist an ihrem

-13-109 828/0203

oberen Ende über ein Gelenk 41 mit dem Zusatz "blatt verbunden, während das untere Ende durch, einen Schlitz in einer Führung 42 ragt. Wenn die Hubstange die Vertikalstellung gem. Pig. 7 einnimmt, dann ist der untere Abschnitt des ZusatzLlattes in angehobener Stellung, während das Versen .enken der Hubstange von Hand in die Winkellage gem. Pig. 8 zur Folge hat, daß der untere Abschnitt des Zusatzblattes nach unten und zu den genannten Zwecken vom Plugzeug wegfallen kann.Ein Abschnitt der Stange 40 kann mit Gewinde ausgerüstet sein, auf das eine Mutter 43 geschraubt ist, damit eine Einstellung der nach oben gerichteten Bewegung möglich ist, die dem unteren Abschnitt 27a bei einer gegebenen Bewegung der Hubstange erteilt wird.

Der Teil des Plugzeugen, der innerhalb des Torblattes 15 steht, befindet sich in einer Sekundär-Luftleitung. Die Frontwand 12 der Schallunterdrückungskammer bildet eine Seitenwand der Sekundär-Luftleitung, so daß die Torelemente an der (/and die Öffnungen in dieser Wand .schließen. Die anderen Wandungen, weiche die Sekundär-Lufbleitungen definieren, sind Teile Ab auf gegenüberliegenden Seitenwänden der Kammer und eine Innenwand 46, welche die Rückwand der Sekundarluftleiüung wird. Wie die Pig. b und b zeigen, ist die uekuriflärluf tie i tung am oberen Ende offen, und zwar innerhalb der LängskanLe von Platten 47, und bildet damit

-14-109P2B/0203

2 O 5 /ι 1 7 8 ■

-H-

eine -^intrittsöffnung für Sekundärluft, die oberhalb der Leitwerkskonstruktion am Heck des Flugzeuges liegt.

Um eine Reduzierung der durch diese öffnung austretenden Energie zu erreichen, ist die Sekundärluftleitung mit Leitelementen 48 und 49 ausgerüstet, die sich innerhalb der Leitung in gestufter Lage befinden und deren Aufgabe darin besteht, die eintretende Luft in einen Zick-Zackförmigen Strömungsweg zu zwingen. Es kann jedoch Schallenergie nicht in ansteigender Richtung durch diese Luftleitung austreten, denn solche Energie wird zum größten Teil dadurch absorbiert, daß die Schallwellen gegen die Strömungsleitelemente treffen. Am unteren Ende der Sekundärluftleiturig wird die eintretende Luft unmittelbar in den Abgasstrahl, der aus der Düse der i'lu^zeugtriebwerke austritt, eingelassen. Diese Sekundärluft vermischt sich mit dem T reibgas und kühlt den Treibgasstrahl.

In einem kurzen Abstand hinter den Düsen befinden sich erste WasserSprüheinrichtungen 50. Wenn angenommen wird, daß im Heck des !''lu^zeuges zwei Triebwerke vorgesehen, dann sind zwei Wassersprüheinrichtungen 530 vorgesehen, von denen jede einzelne dazu dient, unmittelbar in den Abgastreibstrahl der Triebwerke Waaaer einzuspritzen, um eine Kühlung der dünn durch die Verdampfung des Wassers

109828/0203

205/.178

zu erreichen. Obwohl eine Begrenzung auf diese Form nicht vorgesehen ist, kann die Wasser zuführleitung zu den Sprimeinrichtimgen diese vorzugsweise in bogenförmiger Lage, wie in Fig. 5 gezeigt, unmittelbar außerhalb des Hauptabgasstromes halten.

Nach Passieren der Wassersprüheinrichtungen 50 gelangt der Treibgasstrahl in ein Aufnahmerohr 52. Um die Doppeltriebwerke zu schützen, sind ein Paar gleichartiger Aufnahmeröhre 52 in der in Fig. 6 gezeigten Ausführung vorgesehen. Die Aufnähme rohre sind dabei im Querschnitt nicht gleichförmig, sondern haben vielmehr einen in der Strömungsrichtung des Gasstrahles zunehmenden Querschnitt, damit die Gasgeschwindigkeit vermindert wird. Das Aufnahmerohr 52 kann eine vollständige einstückige Rohrform mit ein oder zwei Kanälen für ein oder zwei Triebwerke bilden (zwei sind gezeigt), jedoch in der gezeigten Ausführungsform besitzt das -^uf nahmer ohr einen flachen Boden 53 unter den beiden Kanälen, der ein getrenntes Bauteil sein kann, dieser Boden wirkt als Isolator sowie auch als austauschbare Verschleißplatte am oberen Bereich der Fundamente.

Innerhalb eines jeden Aufnahmerohres 52 ist eine Rohranordnung 54 vorgesehen, welche eine zweite Wassersprüh--

109828/0203

205/.178

einrichtung bildet, um zusätzliches Kühlwasser in den Abgasstrom einzubringen. Obgleich die Rohranordnung 54 andere Formen und Ausbildungen aufweisen kann, ist bei der gezeigten Ausführung eine Anzahl von Kopfstücken 55 vorgesehen, welche einer Anzahl ringförmiger oder rechteckförmiger Strahl- oder Sprührohre 56 Wasser zuführen. Im ^Augenblick des Erreichens dieser Sprüheinrichtungen sind die Abgase bereits hinreichend weit abgekühlt, so daß der Gasstrahl unmittelbar über die Rohranordnung 54 dieser zweiten Sprüheinrichtung strömen kann.

Nach Verlassen des Auf nähme rohr es 52 trifft der Abgasstrahl auf ein Strömungsleitelement 60, welches eine Richtungsänderung um 180° bewirkt. Dieses LeiteLement 60 wird von einer Bodenplatte 53 überlappt. Der Gasstrom fliei3t dann in ansteigender, nach vorn weisender Richtung über einen Teil des Aufnahmerohres 52 und unter einen geneigten Dachabschnitt 58 der Vorrichtung zur Basis eines Schornsteines 62. Die gekühlten Gase verlassen schließlich die Vorrichtung, indem sie in ansteigender Richtung durch den Schornstein 62 fließen.

Der Abgas- oder Austrittsachornstein 62 ist in typischer Gestalt im Querschnitt rechteekförmig ausgebildet und besitzt in seinem Inneren eine Anzahl vertikal verlaufender

-17-109828/0203

Leitelemente 64. Zwischen Paarenderartiger Leitelemente 64 sind Leitstücke 65 in Stufenanordnung eingebaut, so daß der ansteigende Gasstrom in eine zick-zack-förmige Strömungsrichtung gezwungen wird, während die einzelnen Leitelemente als Einrichtungen wirken, die die unmittelbare Schallenergie aus dem Gasstrahl absorbieren und infolgedessen die Lärmmenge vermindern, die mit den Gasen in ansteigender Richtung aus dem oberen Ende des Schornsteines 62 austreten kann.

Da der Abgasstrahl von wenigstens einem und manchmal auch zwei Strahltriebwerken in die Vorrichtung 10 an der Basis des Sekundärluft-Einlasses eingeleitet wird, ergibt sich der Fall, daß in dieser Kammer eine enorme Energiemenge frei wird und daß infolgedessen die Wände I2, 45 und 46 der LärmunterdrUckungskammer sehr schweren Vibrationsbelastungen ausgesetzt; werden. Eine vorteilhaf te Konstruktion für diene Vvandun^en ist in den Pig. 6A und 13 erläutert, welche renpektive Schnitte der Wände und einzelner Platten, die die Winde bilden, erkennen lassen.

Es wird y.unnchu \, auf die -k'ig. bA Bezug gfiriommen, aus welcher '/,\x errehen int, wie die Sei tenwände 45 der Larmunlordriickuri/'jfjkarnmer, Vielehe auch für die Krön twrnid 12 und die

109828/0203

2 O 5 /; 1 7 8

Hinterwand 46 typisch ist, ausgebildet sind. Eine Anzahl in einem Abstand angeordneter Säulen 68, die in beliebiger Weise aus Profilmaterial, wie Winkeleisen, Hohlträgern, T-Schienen und dergl., konstruiert werden können, bilden Stützelemente. An der Außenseite der Säulen 68 sind flache Platten 69 befestigt, bei denen es sich um schwere Metallplatten handelt. In einem Abstand innerhalb einer jeden Platte 69 sind Energieabsorptionsplatten 70 vorgesehen, die jedoch abnehmbar gehalten sind. Die Säulen 68 können mit Winkeln 71 ausgeiüstet werden, welche mit anderen Flanschen an den Säulen zusammenwirken, um vertikale Führungswege zu bilden, in die die einzelnen Lärmunterdrückungsplatten 70 gleitend eingeschoben werden können, wenn die einzelnen Platten eine gleiche, horizontale Breite besitzen, wie der Abstand zweier benachbarter Säulen 68.

Die Konstruktion der Lärmunterdrückungsplatte 70 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 3 erläutert. Jede Platte besitzt einen Rahmen 72, der sich über den Umfang der betreffenden Platte erstreckt. Im Bereich der Sei tonwände 45 und der Rückwand 46 sind diese Rahmen im Umriß rechteckförmig gestaltet, während sie bei der Frontwand 12

109828/0203

- IQ -

notwendigerweise andere als rechteckige -Formen besitzen. An der Rück- oder Außenseite des Rahmens 62 befindet sich ein festes Metallblech 73· An der gegenüberliegenden oder Frontseite der Platte ist am Rahmen 72 längs der Kanten eine metallische Wellblechplatte 74 befestigt, welche perforiert ist, damit die Schallwellen durch diese Blechplatte in den Innenraum der Platte 70 eindringen und dort vernichtet werden können. Unmittelbar hinter der WeIlblechplatte 74 befindet sich eine Lage aus Fiberglasgewebe, wobei Material gewählt wird, das in der Lage ist, hohen Temperaturen zu widerstehen. Der Innenraum des Plattenkörpers, der zwischen der Platte 75 und der Platte 73 liegt, ist mit einem Körper gefüllt, bei dem es sich am eine Masse 76 aus lockerem Fasermaterial, wie Steinwolle, Faserglas oder kräftigen Fasern anderer Materialien handelt, welche in der Lage sind, den auftretenden Temperaturen zu widerstehen. Dieses Fasermaterial wird mit einer Dichte von etwa 0,06 bis 0,09 kg/cdm gepackt und bildet das Hauptenergie-Absorptionselement der Platte.

Die Wellen in der Platte 70 verlaufen vorzugsweise horizontal, weil diese dichtung die kürzere Seite einer jeden Platte ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Frontplatte, gegen welche die Schallenergie zuerst au±"~

-2 G-109828/0203

205/1178

trifft, eine höhere Steifigkeit beatitzt. Es wurde gefunden, daß unter dieser sehr schweren Belastung eine flache Platte an der Innenseite der Schallunterdrückungsplatte 70 so schwer vibriert, daß sie in vergleichsweise kurzer Zeit infolge Materialermüdung zu Bruch geht, während eine Wellblechplatte eine größere Steifheit besitzt und daher eine mehrfach größere Lebensdauer als eine ebene Platte zeigt.

Ein weiterer Vorteil einer gewellten Platte besteht darin, daß sie eine größere Gesamtoberfläche besitzt, so daß mehr Perforationen oder eine größere Total-Perforationsfläche als bei einer ebenen Platte verwirklicht werden kann, ohne daß dadurch wiederum eine unnötige Schwächung der Platte eintritt. Es ergibt sich infolgedessen eine bessere Diffusion der reflektierten Schallwellen durch die Wellenoberfläche als bei einer ebenen oder plan ausgebildeten Oberfläche.

Diese Platten sind keine lasttragenden Elemente, denn dac Gewicht des Aufbaues wird von dem Rahmen getragen, sowie von den Säulen 68 und den Platten 69. Die Platten können bei notwendigem Austausch leicht entfernt werden.

109828/0203

Ein Vorteil der beschriebenen Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß sie einen besseren und wirksameren dichten Abschluß gegen den Austritt von Schallenergie mit dem Flugzeug gewährleistet, als wenn lediglich die Austrittsdüse des Strahltriebwerkes in dichte Nähe zum Aufnahmerohr oder einem anderen an dieser Stelle angeordneten Element zur Aufnahme des Treibgasstrahles gebracht wird. Die -dichtung zwischen dem Innenraum der Vorrichtung und der umgebenden Atmosphäre wird durch die nachgiebigen -^ichtungon 30 hervorgerufen, welche das Flugzeug unmittelbar berühren. Arn Berührungspunkt ist das Flugzeug kühler als die Treibdüse, so daß eine nachgiebige Dichtung benutzt werden kann, welche keinesfalls den hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die im Bereich der Strahldüse am Flugzeugheck auftreten. Da wenigstens ein Teilbereich des Triebwerkes ebenfalls innerhalb der Vorrichtung aufgenommen ist, kann auch nur erheblich weniger Schallenergie durch unmittelbare Leitung und körperliche Übertragung über den Rumpf des Flugzeuges an die Atmosphäre abgegeben werden. Au3 dienern Grund ist die Berührungsdichtung zwischen dem Flugzou,,, ob 3ie nun am Rumpf oder irgendeinem anderen Teil desselben stattfindet, vorteilhaft, und es sollte dabei no viel wie mögLich vom Triebwerk eingeschlossen werden. Beim Betrieb der erläuterten Vorrichtung wurde

-22-

109828/0203

205/-178

gefunden, daß die Zunahme an Lärmunterdrückung oder Energieabsorption der neuen Vorrichtung in der Größenordnung von einigen zehn bis fünfzehn Decibel liegt, was eine beträchtliche Steigerung der "irksamkeit der Vorrichtung zur Lärmunterdrückung darstellt.

Die gezeigte Ausführungsform wurde so ausgebildet, daß sie auf einem vorbereiteten Fundament ruht, welches den -Boden unterhalb des Lärmunterdrückers bildet. Der Aufbau wird dann dadurch vorgenommen, daß eine Anzahl von Hauptsegmenten oder Formstücken auf dem vorbereiteten Fundament montiert wird, welche jedoch ihrer Natur nach entnommen und ausgebaut werden können, um beispielsweise andere Formen zu verwirklichen, falls dies notwendig ist.

1 09828/0203

Claims

Patentansprüche

1) vorrichtung zur Lärmunterdrückung für Flugzeuge mit Strahlantrieb, bei denen die Außenhaut einen nach hinten weisenden, als Triebwerksverkleidung ausgebildeten Teil aufweist, der wenigstens den hinteren Teil eines Strahltriebwerkes umschließt, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lärmunterdrückungskammer (10) vorgesehen ist, um die aus dem Strahltriebwerk austretenden Gase aufzunehmen, die an einer Wand (12) mit beweglichen Torelementen (15) ausgerüstet ist, welche geöffnet werden können, um den nach hinten weisenden, als Triebwerksverkleidung ausgebildeten Teil der Außenhaut des ^'lugzeuges (A) in der Lärmunterdrückungskammer aufzunehmen, und daß die Torelemente Dichtungen (30) aufweisen, deren Kontur dem Verlauf des hinteren Bereiches der Außenhaut des Flugzeuges angepaßt und dicht schließend daran anlegbar ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Torelemente zwei an der Kammerwand (12) aufeinander zu und voneinander weg schiebbar angeordnete Torblätter (15) sowie an je

109828/0^03

Torblatt ein rechtwinklig zu dessen Schieberichtung bewegbares zusätzliches Torblatt (27) vorgesehen ist.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Torelemente ein Paar Torblätter (15) vorgesehen sind, welche an der Wand (12) der Kammer in horizontaler Richtung aufeinander zu und voneinander weg schiebbar angeordnet sind und in geschlossener Stellung mit und in den Blättern eine Öffnung (14) begrenzen, in welcher der hintere als Triebwerksverkleidung ausgebildete Teil der Außenhaut des Plugzeuges (A) mit Spiel aufgenommen ist, und daß an jedem Torblatt bewegliche Zusatzblätter (27) angeordnet sind, welche zusammenwirkend die Öffnung in den beiden Torblättern verschließen, wobei jedes Zusatzblatt eine Dichtung (30) aufweist, deren Verlauf der Kontur des als Triebwerksverkleiang ausgebildeten Teiles der Außenhaut des Flugzeugeβ (A) angepaßt ist und die luftdicht schließend an diesen Außenhautbereich anlegbar ist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torblätter (15) in horizontaler, die Zusatzblätter (27) in vertikaler

109828/0203

Richtung bewegbar sind, und daß die Zusatzblätter zur ■ Ermöglichung begrenzter Einstellbewegungen in bezug auf die Teeblätter über Federelemente (34) an den Torblättern gehalten sind.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Zusatzblatt (27) aus einem unteren Abschnitt (27a) und einem oberen Abschnitt besteht, und daß die beiden Abschnitte gelenkig miteinander verbunden sind.

6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichne t , daß jedes Zusatzblatt zwei relativ zueinander bewegbare Abschnitte (27|27a) aufweist, von denen einer eine obere, längs einer konkav gekrümmten Kurve vorlaufende Kante aufweist, eieren Kontur einem Teilboreich der Außenhaut des Flugzeuges (A) angepaßt ist und daß eine Antriebseinrichtung (40) vorgewehen ist, um diesen Abschnitt relativ zum anderen in Richtung zum Plugzeug (A) hin und vom Flugzeug weg zu bewegen.

7) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der LürmuntordrUckungskarnmer (10) eine Lu:i feurig

109 828/0203 -2fl-

20^r)/_f178

(52) zur Aufnahme des aus dem Strahltriebwerk austretenden Gasstrahles angeordnet ist, deren Dintrittsöffnung in einem Abstand von den Torelementen liegt, und daß ein Strömungsleitelement (60) vorgesehen ist, welchen den auftreffenden Gasstrahl zunächst nach oben und alsdann etwa parallel zur Ursprungsrichtung um insgesamt etwa 180° umlenkt, und daß zur Au inahme des umgelenkten Gasstrahles ein Schornsteinschacht (62) dient, welcher den Gasstrahl nach oben in die Atmosphäre ableitet.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Lärmunterdrückungskammer (10) Kanäle aufweist, durch welche in den Gasstrom, vor seinem Eintritt in die Leitung (52), von außerhalb der Kammer Sekundärluft zuführ bar ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichne t , daß die Lärmunterdrückuni,ska: mer (10) mehrere aneinander befestigte Platten (70) aufweist und daß jede dieser Platten ein flaches metallisches Stützblech (69) und, ein gewelltes, perforiertes Frontblech (74) aufweist, welches die Aurprallflüche der Schnllenergie bildet und gegen das eine Lage (75) aus GIa«fasergewebe gelegt ist und daß der Raum

109828/0203 "^2?~

Z U ¹J ί ι i / 8

zwischen dem Gfesfasergewebe und dem Stützblech von einem aus Fasermaterial bestehenden Körper (76) ausgefüllt ist.

10) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 für Plugzeuge (A) mit Strahlantrieb, die einen Rumpf und Tragflächen sowie am Ende des Rumpfes ein Huckleitwerk besitzen und bei denen im Rumpf an Strahltriebwerk angeordnet ist, dessen Treibstrahl in einem vor dem Heckleitwerk liegenden Bereich austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Torelemente (15) das Heckleitwerk des Plugzeuges aufnehmen und den Rumpf vor der Austrittsstelle des Treibstrahles aus dem Strahltriebwerk dicht schließend umfassen.

109828/0203

Leerseite