DE2056088C2 - Strahlrohr, für den Antrieb von Fahrzeugen <· - Google Patents

Description

\xreits aus zwei oder mehreren gleichzeitig :l_neinander verdrehbaren Rohrteilen bestehende |,°_nhl?hi_env_Vorrichtungen bekannt, um den vom cS triebwerk eines Flugzeuges geförderten GasJS^ST Zwecke des Senkrechtstartes oder der _echtlandung aus einer horizontalen AbströmT senkrecht nach unten zu richten (US-PS ^^^^ ₂20, GB-PS 743874).

bekannten Strahlablenkvorrichtungen kön-Die«^eKannx Horizontal- oder Senk-

£°%^*ν£<^ wobei der Gas-

gfg¹⁵ _vorgeschl_agenen Mitteln in einer verranut.den ν g^J^ _{werden soll Es ist mk}

tikalen ^ _{Vorrichtungen ab}er nicht möglich, *esen °ekannte ^ _{Forderung des wahl}.

™*™^_o^_ntalf_{ugps oder} des Senkrechtnuges weisen Ho'™ , ^j _{üer Forde}rung nach bebzw. f« Senkrechtlan g Triebwerksgase für

g ^SSver de. Flugzeuges zu genügen. liebige ^rm _6gg .^ _{dne Strahlablenk}.

^urch ^die ^. ^l _ines ρ,^^ bekannt,

^,^«Sba, angeordneten Umlenk_v^_ehener rohrförmiger Träger um die

^ ^_{0 naltet}en, fest angeordneten Strahl-Achse emesvorg ^ ^^ _sich ^^.

rohr verdreh™* ^ _{der Strahlablenkun}g und η ch^turn_e^ ^z ^ _{ßUch aus verdrehbar} aneinander Ste^uerung nüssen Strahlrohr, welches

ge^g^fwsSndigkeitsflugzeuge gestellten An- ^^^^SS hinsichüich der zu behohen Abgastemperaturen und

n«oU.

25 37 487 ein aus anpnenten bestehendes, in der |_chlauches« durch Zugseil ^ _verschwenkbares Strahlrohr _bekannt

_ω«_Μ |_{ch nicht um ein} aus veres bestehendie bei dieser be-

des Flugzeuges erzieibar sind.

Ausgehend von einem Strahlrohr dieser Gattunj

besteht die Erfindung zur Lösung der gestellten Auf

gäbe darin, daß ein zum Antrieb des ersten dreh

65 baren Rohrteils vorgesehener erster sowie ein zun

tblenkwinkels über eine Steuereinrichtung betätigbar lind, daß am Umfang des ersten drehbaren Rohrteils _et3 Differentialgetriebe angeordnet ist, welches einen vom zweiten Antriebsmotor antreibbaren, am Umfang des ersten drehbaren Rohrteils relativ zu diesem drehbar gelagerten Zahnkranz aufweht, der als ringförmiger Steg zweier auf einer gemeinsamen Welle drehbarer, miteinander drehfest verbundener Planetenräder ausgebildet ist, von denen das eine in einen Jen ersten drehbaren Rohrteil fest umschließenden Zahnkranz eingreift, während das andere dieser beiden Planetenräder in den ersten Zahnkranz eines weiteren am Umfang des ersten drehbaren Rohrteils relativ zu diesem gelagerten ringförmigen Trägers eingreift, und daß ein in den zweiten Zahnkranz des ringförmigen Trägers eingreifendes Planetenrad über eine Welle, welche in einem mit dem ersten Rohrteil verbundenen Steg drehbar gelagert ist, mit einer Übertragungseinrichtung zum Antrieb des zweiten drehbaren Rohrteils gekuppelt ist, die — als biegsame Welle oder Gelenkwelle ausgebildet — jeweils abtiiebsseitig mit einem Zahnrad in einem im Bereich des einlaßseitigen Endes des zweiten drehbaren Rohrteils angeordneten Zahnkranz eingreift.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der zweite drehbare Rohrteil mit einem eine strömungsdinstige Fortsetzung der Triebwerksverkleidung bildenden Verkleidungsabschnitt fest verbunden sein, welcher bei Strahlablenkung zumindest teilweise in die Triebwerksverkleidung verschwenkbar ist. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht ernes Strahlrohres in zwei verschiedenen Endstellungen, wobei weitere Strahlablenkwinkel schematisch angedeutet sind,

Fig. 2 die Seitenansicht des Strahlrohres nach Fig 1, jedoch vergrößert dargestellt und in einer für den Horizontalflug gestreckten Endstellung unter Zuordnung der Einrichtungen zur Betätigung der drehbaren Rohrteile, und

Fig 3 ein erstes die Wirkungsweise des Strahlrohres nach Fig. 1 und 2 unter Bezug auf ein den Antrieb eines Flugzeuges erläuterndes Schaubild.

Aus Fig. 1 ist das abgebrochene Ende eines zu einem in den Zeichnungen nicht weiter dargestellten Turbinenstrahltriebwerks gehörigen, feststehenden Rohrteils 1 ersichtlich, an welches sich zwei drehbare Rohrteile 2, 3 anschließen. Das Rohrteil 3 trägt am Austrittsende eine Verstellschubdüse 4. Das Rohrteil 2 ist über ein senkrecht zur verlängerten Triebwerksmittelachse 5 verlaufendes Drehlager 6 am Austrittsende des Rohrteils 1 drehbar angeordnet. Die drehbaren Rohrteile 2, 3 sind über ein zur verlängerten Triebwerksmittelachse 5 geneigtes Drehlager 7 verbunden. Koaxial zur verlängerten Triebwerksmittelachse 5 ist eine zu einem Flugzeugrumpfheck gehörige Triebwerksverkleidung 8 angeordnet, welche ■ sich sinngemäß in ihrer Verjüngung in einem weiteren jedoch von dieser gesonderten Verkleidungsabschnitt9 fortsetzt, welcher über Halteelemente 9 mit dem Rohrteil 3 verbunden ist. In mit ausgezogenen Linien dargestellter Position des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4, also in der meistgebrauchten Endstellung des Reise- oder Hochgeschwindigkeitsfluges, bildet somit der Verkleidungsabschnitt 9 eine stromungsgünstige Fortsetzung der Triebwerksverklei-

Ist beispielsweise der Rohrteil 3 mit der Schubdüse 4 in die gestrichelt dargestellte Endstellung gelangt, um eine nach hinten unten geneigte Austrittsrichtung der Gase zu erzeugen, dann hat sich der mit dem Rohrteil 3 fest verbundene Verkleidungsabschnitt 9 oben von der Triebwerksverkleidung 8 fortbewegt, hingegen unten in den freien Raum, welcher zwischen der Innenwand der Triebwerksverkleidung 8 einerseits und dem feststehenden Rohrteil 1 und dem drehbaren Rohrteil 2 andererseits gebildet ist, geschoben. Die gestrichelt dargestellte Position des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 kennzeichnet hier den größtmöglichen Strahlablenkwinkel α zwischen der verlängerten Triebwerksmittelachse 5 und der Längsmittelachse 10 des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4. Die Positionen 11, 12 und 13 (Fig. 1) geben über weitere mögliche Neigungswinkel ß, ß', <x zwischen der verlängerten Triebwerksmittelachse 5 und der gemeinsamen Längsmittelachse 10 des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 Aufschluß.

Die beispielhaft aufskizzierten Neigungswinkel α, ac oc', β, β' der Längsmittelachse 10 des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 zur verlängerten Triebwerksmittelachse können hierbei als in der Zeichenebene befindlich angenommen werden und somit durch gleichzeitiges und einander entgegengesetzt gerichtetes Verdrehen der Rohrteile 2, 3 um jeweils gleiche Drehwinkel erreicht werden, wodurch gleichsam der Rohrteil 3 mit der Schubdüse 4 und damit der aus dieser austretende Gasstrahl in einer vertikalen, durch die verlängerte Triebwerksmittelachse S hindurchgehenden Ebene verschwenkbar ist.

Der maximal erzielbare Strahlablenkwinkel α bzw. α', den die verlängerte Triebwerksmittelachse 5 mit der Längsmittelachse 10 des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 jeweils einschließt, hängt unter anderem ab von dem gewählten Neigungswinkel γ, welchen die geneigte Ebene 14 des Drehlagers 7 mit einer durch den Mittelpunkt 5 des Drehlagers 7 und die verlängerte Triebwerksmittelachse 5 hindurchgehenden senkrechten Querebene 16 einschließt, so daß der Wert des Winkels

ist. Bei einem angenommenen Neigungswinkel von j» = 15° kann somit der Winkel α mit einem Wert von 30° angenommen werden, und bei einem angenommenen Neigungswinkel von γ = 45° kann der Winkel α mit 90° angenommen werden, wozu, von

der gestreckten Reiseflugstellung nach Fig. 1 ausgehend, die Rohrteile 2, 3 jeweils um 180° gleichzeitig gegeneinander verdreht werden müßten.

Das in F i g. 1 dargestellte Strahlrohr soll weiter die Forderung eines in beliebige Richtungen, also räum-

lieh verschwenkbaren Gasstrahles erfüllen können, um gegebenenfalls bei einer vorgesehenen Anordnung im Flugzeugrumpfheck das bei Flugzeugen in herkömmlicher Weise vorhandene Höhen- und Seitenleitwerk zu ersetzen. Da diese Forderung einhergeht

60 nut der Bedingung, den vom Strahltriebwerk geförderten Gasstrahl nicht nur in der Zeichenebene (Fig. 1) zu verschwenken, sondern auch zusätzlich z. B. seitlich von dieser Zeichenebene bzw. von der verlängerten Triebwerksmittelachse 5 weg schräg 65 nach hinten unten oder oben zu verschwenken, ist es vorgesehen, die Rohrteile 2, 3 mit unterschiedlichen Verdrehwinkeln zu verdrehen und hiertür eine Antriebsvorrichtung der Rohrteile 2,3(Fi g. 2) vorzu-

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sehen, welche mit relativ einfachen Mitteln vonein- zogenen Linien dargestellten Endstellung für den ander gesonderte Verdrehungen bzw. Verdrehwinkel Reiseflug befinden. Durch sinngemäße Verdrehung der Rohrteile 2, 3 ermöglicht. der Rohrteile 2, 3 wird dabei die Längsmittelachse

Hierzu sind außen am feststehenden Rohrteil 1 ein 10 des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 (F i g. 1 und erster und ein zweiter Antriebsmotor 17,18' befestigt. 5 2) so gegenüber dem Mittelpunkt 15 des Drehlagers 7 Bei diesen kann es sich um Luftmotoren, Hydraulik- geneigt, daß der vom Strahltriebwerk geförderte Gasmotoren oder Elektromotoren handeln. Der erste strahl von der Triebwerksmittelachse S weg seitlich Antriebsmotor 17 treibt über ein Getriebe 18 den nach hinten unten gerichtet werden soll. Die hieraus ersten drehbaren Rohrteil 2 an, und zwar durch Ein- resultierende Schubkomponente ist mit 43 bezeichgriff eines Zahnrades 19 in eine am äußeren Umfang io net. Die Lage der gemeinsamen Längsmittelachse 10 des Rohrteils 2 im Bereich dessen einlaßseitigen En- des Rohrteils 3 und der Schubdüse 4 hängt also ab des angeordneten Zahnkranz 20. Der zweite Antriebs- von dem Winkel Ψ einerseits zwischen der Quermitmotor 18' treibt über ein Differentialgetriebe 21 und telebene 40 und der aus verlängerter Triebwerkseine mit diesem gekuppelte und über das Drehlager 7 mittelachse 5 und der Längsmittelachse 10 gebildeten zwischen den beiden drehbaren Rohrteilen 2, 3 hin- 15 Ebene 44 sowie andererseits vom wahren Ablenkweggeführte Übertragungseinrichtung 22 den zweiten winkel ξ zwischen der Längsmittelachse 10 und der Rohrteil 3 an. verlängerten Triebwerksmittelachse 5.

Wie in Fi g. 2 dargestellt, kann es sich bei dieser Für räumlich beliebig veränderliche Positionen der

Übertragungseinrichtung 22 um eine biegsame Welle Längsmittelachse 10 und damit räumlich beliebig ver-23 handeln. An Stelle der biegsamen Welle 23 kann ao änderbare Strahlaustrittsrichtungen aus der Schubauch eine Gelenkwelle vorgesehen sein. Die Über- düse 4 sind also die Winkel ψ und f beliebig veräntragungseinrichtung 22 ist auf der dem Differential- derliche Bezugsgrößen, was beispielsweise durch die getriebe 21 abgewandten Seite mit einem Zahnrad 24 Positionen 10', 42', 44' und die Winkel y', ξ' erverbunden, welches in einen am äußeren Umfang läutert sein soll.

und Bereich des einlaßseitigen Endes des zweiten »5 Die sich aus der Position 10 der gemeinsamen Rohrteils 3 angeordneten Zahnkranz 25 eingreift Längsmittelachse des Rohrteils 3 und der Schub-

Das Differentialgetriebe 21 weist einen vom zwei- düse 4 ergebende resultierende Schubkomponente 43 ten Antriebsmotor 18' über ein Zahnrad 26 angetrie- zerfallt dabei nach den aufgezeigten Kräftedreiecken benen, um den ersten drehbaren Rohrteil 2 rotierbar in die aus horizontalen und vertikalen, am Flugzeugangeordneten Zahnkranz 27 auf. Dieser ist als ring- 30 rumpfheck angreifenden Steuerkräften 45, 46 gebilförmiger Steg 28 zweier auf einer gemeinsamen Welle dete resultierende Steuerkraft 47 und den verbleiben-29 drehbarer, miteinander verbundener Planetenräder den Triebwerksrestschub 48, parallel zur verlängerten 30, 31 ausgebildet. Von diesen greift das größere Triebwerksmittelachse 5. Der Winkel ψ läßt sich also Planetenrad 30 in einen den ersten Rohrteil 2 fest auch definieren als Winkel zwischen der aus horizonumschließenden Zahnkranz 32 ein. Das kleinere 35 talen und vertikalen Steuerkräften 45, 46 gebildeten Planetenrad 31 greift in den ersten Zahnkranz 33 resultierenden Steuerkraft 47 und der Quermitteleines um den ersten Rohrteil 2 rotierbaren ringför- ebene 40 des Flugzeugs, während der Winkel ξ auch migen Trägers 34 ein. In einen zweiten Zahnkranz 35 als der zwischen den vom Triebwerksrestschub 48 des ringförmigen Trägers 34 greift ein Planetenrad 36 und dem resultierenden Triebwerksschub 43 gebildeein, welches mit einer Welle 37 in einem Steg 38 40 ten Komponenten eingeschlossene Winkel definiert drehbar gelagert ist, wobei dieser Steg 38 mit dem werden kann.

ersten Rohrteil 2 verbunden ist. Die Welle 37 über- Die Winkel ψ und f können durch Signale als

trägt die Drehbewegung des Planetenrades 36 über Funktion des verlangten Strahlablenkwinkels der geein Verbindungsglied 39 auf die Übertragungsein- meinsamen Längsmittelachse 10 des Rohrteils 3 und richtung 22, welche dem Rohrteil 3 über das Zahn- 45 der Schubdüse 4 und gegebenenfalls resultierend aus rad 24 und den Zahnkranz 25 die Drehbewegung den an das Flugzeugheck angreifenden Steuerkräften vermittelt Die ringförmigen Teile 38, 34 können mit- als vorgegebene Werte in einen elektronischen Rechteis Lagern 28', 34' am Umfang des Rohrteüs2 ab- ner48 (Fig. 2) eingespeist werden, welcher daraus rollbar angeordnet sein. die Sollwerte für die Verdrehwinkel a und b und die

Eine weitere Halterung für die biegsame Welle23 50 DrehrichtungenF, G (Fig. 4) der Rohrteile2, 3 eram Rohrteil 2 ist mit 41 bezeichnet. mittelt, welche als Impulse über die Leitungen 49, 5C

Fig. 3 veranschaulicht an Hand einer perspekti- und an sich bekannte Verstellgueder 49', 50' bzw vischen Darstellung die Wirkungsweise des Strahl- Rückführungsglieder an die Antriebsmotoren 17, 18 rohres nach Fi g. 1 und 2 zur Steuerung eines Flug- weitergegeben werden.

zeuges. Hierzu sind eine senkrechte Ebene 39 und 55 An Stelle einer elektronischen Steuereinrichtuni waagerechte Ebene 40 aufgezeichnet, welche beide kann auch eine mechanische Steuereinrichtung vor sich in der Achse x-x schneiden. Die Achse x-x sei gesehen sein, bei der als Funktion eines verlangtei die Flugzeuglängsmittelachse und falle dabei gleich- Strahlablenkwinkels vorgegebene Verstellgrößen, z.B zeitig auch mit der verlängerten Triebwerksmittel- ψ und f, über Hebelgestänge und räumliche Nockei achse5 (Fig. 1 und 2) zusammen. 60 in solche Bewegungsrichtungen umgeformt werder

Der gemeinsame Schnittpunkt 42 eines den Ebenen daß an Hand der Verstellglieder 49', 50' bzw. Rücli 39, 4β zugeordneten Achsenkreuzes z-z, y-y mit der führungsglieder die Antriebsmotoren 17, 18' zur Be Flugzeuglängsmittelachse x-x sei gleichzeitig der Mit- tätigung der Rohrteile 2, 3 mit den gewünschten Vei telpunkt der Schubdüse4 (Fig. 1), wenn die Rohr- drehwinkeln und Drehrichtungen veranlaßt werde teile 2, 3 mit der Schubdüse 4 sich in der in ausge- 65 können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Strahlrohr für den Antrieb von Flugzeugen, mit einem feststehenden Rohrteil, einem über em erstes Drehlager sich daran anschließenden ersten, um seine Längsachse drehbaren Rohrteil, an welchen sich ein zweiter drehbarer Konrteu über ein zweites Drehlager anschließt, weiches in einer zu den Längsachsen des ersten und des « zweiten drehbaren Rohrteils geneigten bbene liegt, wobei der motorische Antrieb des ersten und des zweiten drehbaren Rohrteils vom teststehenden Rohrteil aus mittels Z^^nräder^^tne- · ben erfolgt, denen am Umfang beider drehbarer Rohrteib angeordnete Zahnkränze und in diese eingreifende Zahnräder zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet daß ein zum Antrieb des ersten drehbaren Rohrteils (Z) vorgesehener erster (17) sowie ein zum Antrieb des « fweiten drehbaren Rohrteils (3) vorgesehen« zweiter Antriebsmotor (18') am feststehenden Rohrteil (1) angeordnet und als Funktion des verlangten Strahlablenkwinkels über eine Steuereinrichtung betätigbar sind, daß am Umfang des *5 ersten drehbaren Rohrteils (2) ein Differentialgetriebe (21) angeordnet ist, welches einen vom iweiten Antriebsmotor (18') antreibbaren am Umfang des ersten drehbaren Rohrteiis (2) relativ zu diesem drehbar gelagerten Zahnkranz (27) aufweist, der als ringförmiger Steg (28) zweier auf einer gemeinsamen Welle (29) drehbarer rmtemander drehfest verbundener Planetenrader₍₃0 31) ausgebildet ist, von denen das eine (30) in einen den ersten drehbaren Rohrteil 2) fest umschheßenden Zahnkranz (32) eingreift, wahrend das andere (31) dieser beiden Planetenrader in den ersten Zahnkranz (33) eines weiteren am Umfang des ersten drehbaren Rohrteils (2) relativ zu diesem gelagerten ringförmigen Trägers (34) des Differentialgetriebes eingreift, und daß ein in den zweiten Zahnkranz (35) des ringförmigen Trägers (34) eingreifendes Planetenrad (36) über erne Welle (37), welche in einem mit dem ersten Rohrteil (2) verbundenen Steg (38) drehbar gelagert ist, mit einer übertragungsemnchtung 22) zum Antrieb des zweiten drehbaren Röhrte,Is; (3) gekuppelt ist, die - als biegsame Welle (23) oder Gelenkwelle ausgebildet - jeweils abtnebsseitig mit einem Zahnrad (24) in einen im Bereich des einlaßseitigen Endes des zweiten drehbaren Rohr-

3HHSS anschließenden ersten, um seine Längsachse drehbaren Rohrteil, an welchen sich em zweiter drehbarer Rohrteil über ein zweites Drehlager anschließt, welches in einer zu den Längsachsen des ersten und des cn« _{drehbaren Ro}hrteils geneigten Ebene liegt, zwc _motorische Antrieb des ersten und des

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