DE2058861A1

DE2058861A1 - Flugzeugstrahltriebwerk mit verstellbaren Schubstrahlablenkmitteln

Info

Publication number: DE2058861A1
Application number: DE19702058861
Authority: DE
Inventors: Broom Charles Ian; Hall John Matthew
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1969-12-09
Filing date: 1970-11-30
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR2073455A7; GB1327385A; FR2073455B3

Description

. ing. E. HOI^EB "9 A ÜG S if UHG

R. 790

Augsburg, den 27· November 1970

Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England

Flugzeugstrahltriebwerk mit verstellbaren Schubstrahlablenk-

mitteln

Die Erfindung betrifft ein Flugzeugstrahltriebwerk mit verstellbaren Schubstrahlablenkmittein.

Es sind bereits Strahltriebwerke mit sogenannter "Schubumkehr" bekannt, bei welchen die Schubstrahlströmung aus ihrer normalerweise nach rückwärts weisenden Richtung in eine Vorwärtsrichtung oder in eine vorwärts und gleichzeitig seitlich nach außen gerichtete Richtung derart umgelenkt werden kann, daß auf das landende Flugzeug eine

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Bremswirkung ausgeübt wird. Die erwähnte Schubstrahlablenkung erfolgt mit Bezug auf die normale Strömungsachse des Schubstrahles symmetrisch und es ist nicht erforderlich, auf das Plugzeug eine mit Bezug auf die normale Schubstrahlst römungsrichtung seitliche Kraft auszuüben. Tatsächlich darf eine solche seitliche Kraft auf das Flugzeug gar nicht ausgeübt werden, da hierdurch das normale Fluggleichgewicht des Flugzeugs gestört werden würde.

Andererseits ist es allgemein bekannt, den Schubstrahl von Flugzeugstrahltriebwerken aus seiner normalerweise nach hinten weisenden Strömungsrichtung in eine Richtung abzulenken, welche eine nach abwärts gerichtete Komponente aufweist. Man nennt dieses Manöver "Schubvektorisierung" und es dient dazu, eine Auftriebskomponente mit Bezug auf das Flugzeug zu erzeugen, welche für den Senkrechtstart bzw. die Senkrechtlandung (VTOL) bzw. für den Kurzstreckenstart und die Kurzstreckenlandung (STOL) benötigt wird.

Manchmal ist es wünschenswert, bei ein und demselben Flugzeug Vorkehrungen zu treffen, welche sowohl eine Schubumkehr als auch eine Schubvektorisierung gestatten. Es ist zwar auch schon bekannt, bei Flugzeugstrahltriebwerken einen vektoriaierten Schubstrahl in Vorwärtsrichtung

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zu drehen, um eine Bremswirkung zu erzielen, doch lassen bestimmte Triebwerksarten und.bestimmte Einbaubedingungen bezüglich der Triebwerke in Plugzeugen in vielen Fällen ein solches Manöver nicht zu.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Plugzeugstrahltriebwerke der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart so zu verbessern, daß unter allen denkbaren Betriebsbedingungen sowohl eine Schubvektorisierung als auch eine Schubumkehr möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch zwei mittels eines Antriebes relativ zum Triebwerkstrahlrohr in drei verschiedene Stellungen einstellbare Schubstrahlablenker gelöst, die in einer dieser drei Stellungen außerhalb der Strömung des aus dem Strahlrohr des in Betrieb befindlichen Triebwerkes austretenden Schubstrahlee liegen, in einer anderen dieser drei Stellungen im wesentlichen symmetrisch derart an diese Schubstrahlströmung angestellt sind, daß diese mit Bezug auf das Flugzeug eine Abbremsung bewirkt, und die in einer dritten Stellung derart asymmetrisch an die Schubstrahlströmung angestellt sind, daß diese mit Bezug auf das Flugzeug eine Auftriebskomponente erhält.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die an-

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liegenden Zeichnungen anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenan

sicht des Ausstoßendes eines Strahltriebwerkes gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen Schnitt längs der

Ebene II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 3 einen Schnitt längs der

Ebene III-III in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht

eines mit einem erfindungsgemäßen Strahltriebwerk ausgestatteten Flugzeuges,

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht,

welche jedoch die Anordnung

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in einer anderen Betriebsstellung sseigt, und

die Fig. 6, 7 und 8 jeweils schematische Seitenansichten einer abgewandelten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Strahltriebwerkes jeweils in drei verschiedenen Betriebsstellungen.

Ein in seinen Einzelheiten nicht dargestelltes Strahltriebwerk ist, wie au3 den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, in einer Triebwerksgondel IO untergebracht und mit einem Schubstrahlauslaßrohr 11 versehen. Die Anordnung weist einen Schubumkehrer auf, welcher gemäß der Erfindung auch zur Ablenkung des Schubstrahles für STOL-Zwecke geeignet ist. Der allgemein mit der Bezugsziffer 12 bezeichnete Schubstrahlumkehrer weist zwei Schubstrahlablenker 13 und Ik auf, welche sich normalerweise in einer weggeklappten Stellung A befinden und in eine Schubstrahlurakehrstellung B und außerdem in eine STOL-Stellung C verschwenkt werden können.

Die beiden Schubstrahlablenker 13 und Xk sind in Halteelementen bzw. Halteschlitten 15 gelagert, welche

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in am Strahlrohr 11 beiderseits angeordneten Führungen verschiebbar sind, wie dies aus Pig. 2 ersichtlich ist. Die Verbindung zwischen den beiden Schubstrahlablenkern und 14 und den Halteschlitten 15 wird jeweils durch eine Welle 17 hergestellt, wobei diese beiden Wellen 17 wiederum beiderseits des Strahlrohres in Lagern 17A gelagert sind, welche ihrerseits jeweils an den beiden Halteschlitten 15 befestigt sind. Auf diesen beiden Wellen 17 ist jeweils ein Kegelrad 18 befestigt. Das an der einen Seite des Strahlrohres befindliche Kegelrad 18 ist an einem Ansatz 19 des Schubstrahlablenkers befestigt, während das an der anderen Seite des Strahlrohres befindliche Kegelrad 18 an einem Ansatz 19 des Schubstrahlablenkers 14 befestigt ist. Die beiden Schubst rahlab lenker 13 und 14 sind jeweils an den von ihren Ansätzen 19 abgelegenen Seiten mit weiteren Ansätzen 20 versehen, welche jeweils ein Lager 2OA halten, mittels welchem sie drehbar auf der jeweils zugehörigen Welle gelagert sind.

Die beiden Halteschlitten 15 sind jeweils unter der Wirkung von Druckluftantrieben 21 längs ihrer Führungen 16 verschiebbar und diese beiden Druckluftantriebe werden jeweils gemeinsam betätigt, so daß die Halteschlitten und die von ihnen gehaltenen Wellen 17

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jeweils gemeinsam aus einer Stellung D in eine Stellung E verschoben werden können.

Auf den beiden Halteschlitten 15 ist jeweils ein Druckluft*-Drehmotor 22 angeordnet, welcher jeweils über eine Welle 23 auf ein Kegelrad 24 arbeitet, welch letzteres in Eingriff mit dem jeweils ihm zugeordneten Kegelrad 18 steht, wobei die Gesamtanordnung so getroffen ist, daß jeweils die Betätigung der betreffenden Druckluft-Drehmotoren 22 eine Verschwenkung des jeweiligen Schubstrahl-

ablenkers 13 bzw. 14 um die Mittelachse der Welle 17 bewirkt.

Soll beim Betrieb des erfindungsgemäßen Strahltriebwerkes der Schub des Schubstrahles umgekehrt werden, so werden die beiden Druckluftantriebe 21 so betätigt, daß die Wellen 17 aus der Stellung D in die Stellung E verschoben werden, so daß die Schubstrahlablenker 13 und 14 aus der Stellung A in eine Stellung verschoben werden, aus welcher heraus sie jeweils wahlweise die Stellung B oder C einnehmen können. Danach werden die Druckluft-Drehmotoren 22 so betätigt, daß sie die Schubstrahlablenker 13 und 14 gleichseitig in entgegengesetzten Richtungen so lange verschwenken, bis diese an die Mittelebene 24 gelangen und sodann die dargestellte Stellung B einnehmen. Die aus der Strahldüse 11 austretende Schub- -

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strahlströmung wird sodann in Richtungen abgelenkt, welche durch die beiden Pfeile 26 angedeutet sind. Sollen die beiden Schubstrahlablenker 13 und 14 für STOL-Zwecke verwendet werden, dann wird, nachdem die Druckluftantriebe 21 die Wellen 17 in die Stellung E verschoben haben, der mit dem Schubstrahlablenker 14 verbundene Druckluftdrehmotor so betätigt, daß dieser Schubstrahlablenker eine Stellung einnimmt, in welcher er den Schubstrahlab lenker 13 längs der Ebene 25 berührt, wobei der letztgenannte Schubstrahlablenker festgehalten wird. In dieser Stellung der beiden Schubstrahlablenker 13 und wird die Strömung des Schubstrahles in Richtung des Pfeiles 27 abgelenkt, wie dies bei Ausführung eines STOL-Manövers erforderlich ist.

Es zeigt sich, daß in der Stellung C der Schubst rahlab lenker 13 und 14 der Schubstrahlablenker 13 überhaupt nicht verschwenkt, sondern nur aus der Stellung A heraus verschoben wird, während nach einer entsprechenden Verschiebung nur der Schubstrahlablenker 14 verschwenkt wird. In der Stellung C umhüllt also der Schubstrahlablenker 13 die obere Hälfte der Schubstrahlströmung, während der Schubstrahlablenker 14 tatsächlich diese Strömung schräg nach unten ablenkt, so daß auf den

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Schubstrahlablenker 13 ein schräg nach oben gerichteter Schub ausgeübt wird, welcher sich auf das Flugzeug überträgt, in welches das Triebwerk eingebaut ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Einbau der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anordnung in ein Flugzeug 30, unter dessen Tragflügeln Triebwerksgondeln 10 angeordnet sind. Die Anordnung des Triebwerks ist so, daß in der Stellung C der Schubstrahlablenker 13 und 14 die Reaktionskomponente des Schubstrahles im wesentlichen durch die Auftriebsmittellinie des Tragflügels hindurchgeht.

Bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Schubstrahlablenker und 141 in gleicher Weise angeordnet wie die Schubstrahlablenker 13 und 14 der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung, mit der einzigen Ausnahme, daß bei letzterer die Schubstrahlablenker 13 und 14 in weggeklappter Stellung an jeweils voneinander abgewandten Seiten des Strahlrohres 11 angeordnet sind, während bei der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Anordnung die Schubstrahlablenker und 141 in weggeklappter Stellung beide an der gleichen Seite des Strahlrohres 11 angeordnet sind. Damit dies möglich ist, haben die Schubstrahlablenker 131 und l4l jeweils Kugelsektorenform, während bei der Anordnung nach

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den Pig. 1 bis 3 die Schubstrahlablenker 13 und 14 jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Die letztgenannte Anordnung hat natürlich den Vorteil, daß die Schubstrahlablenker in weggeklappter Stellung mit den übrigen Teilen der Motorgondel 10 bündig verlaufen, so daß deren Stromlinienform nicht allzusehr gestört wird. Die Schubstrahlablenker 131 und l4l der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Anordnung können natürlich nicht in so vorteilhafter Weise weggeklappt werden, doch gibt es Plugzeugkonstruktionen, wo dieser Umstand keine Rolle spielt.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Strahltriebwerks muß der Schubstrahlablenker 14 beim übergang aus der Stellung C in die Stellung A die Schubstrahlströmung überqueren, was eine geringfügige Störung des Pluggleichgewichtes des Flugzeuges zur Folge hat. Eine derartige Störung wirkt sich jedoch kaum aus, da dieser Durchgang des Schubstrahlablenkers lH durch die Schubstrahlatrömung in sehr kurzer Zeit erfolgt. Bei den Schubstrahlablenkern und 141 der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Anordnung ist dieser geringfügige Nachteil nicht vorhanden, da ein übergang der Schubstrahlablenker aus der Stellung C in die Stellung A lediglich eine Veränderung der Vertikalkomponente des Schubes auf den Wert Null zur Folge hat.

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1 0 Π 8 2 A / 1 2 3 5

A4

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Anordnung werden die Haiteschlitten 15 in feststehenden Führungen 16 geführt, welche mit Bezug auf das Strahlrohr 11 nach hinten überstehen. Bei der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Anordnung endigen die den Führungen 16 entsprechenden Führungen l6l kurz vor dem.Strahlaustrittsende des Strahlrohres 11 und die diesbezüglichen beiden Halteschlitten 151 der Schubstrahlablenker 131 bzw. 141 sind so bemessen, daß sie über die beiden Führungen I6l hinausragen, wenn die beiden Schubstrahlablenker 131 bzw. l4l aus der Stellung A in eine der beiden Stellungen B bzw. C verschoben werden.

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Claims

Patentansprüche

ί 1. fclugzeugstrahltriebwerk mit verstellbaren Schubstrahlablenkmitteln, gekennzeichnet durch zwei mittels eines Antriebes (z.B. 21, 22) relativ zum Triebwerksstrahlrohr (11) in drei verschiedene Stellungen (A, B, C) einstellbare Schubstrahlablenker (13, 14 bzw. 131, l4l), in deren einer (A) sie außerhalb der Strömung des aus dem Strahlrohr des in Betrieb befindlichen Triebwerkes austretenden Schubstrahles liegen, in deren anderer (B) sie im wesentlichen symmetrisch derart an diese Schubstrahlströmung angestellt sind, daß diese mit Bezug auf das Flugzeug eine Abbremsung bewirkt, und in deren dritter (C) sie derart asymmetrisch an die Schubstrahlströmung angestellt sind, daß diese mit Bezug auf das Flugzeug eine Auftriebskomponente erhält.
2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei beiderseits des Triebwerkstrahlrohres (11) gleichachsig angeordnete Drehlager (17A), welche die beiden Schubstrahlablenker (13, 14 bzw. 131, 1^1) zumindestens während eines Teils der Verstellbewegung lagern.

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3. Strahltriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Hittelachse der beiden Drehlager (17A) die Strahlrohrmittelachse (24) schneidet.
4. Strahltriebwerk nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch zwei beiderseits des Triebwerkstrahlrohres (11) in Längsrichtung desselben angeordnete Geradführungen (16), welche die genannten Drehlager (17A) enthaltende Halteelemente (15) derart führen, daß die Verstellung der beiden Schubstrahlablenker (13, 14 bzw. 131, l4l) teils durch Verschwenkung derselben um die beiden Drehlager und teils durch Verschiebung unter der Führung der beiden Geradführungen erfolgt.
5. Strahltriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlager (17A) und die Geradführungen (16) sowie der Verstellantrieb (21, 22) der beiden Schubstrahlablenker (13, 14 bzw. 131, 141) mit Bezug aufeinander und mit Bezug auf das Strahlrohr (11) so bemessen und angeordnet sind, daß die beiden Schubstrahlablenker in ihrer einen Stellung (A) seitlich des Strahlrohres und im wesentlichen stromauf der Schubstrahlaustrittsöffnung (10) dieses Strahlrohres liegen, und daß die Verstellbewegung der beiden Schubstrahlablenker aus dieser einen Stellung

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in die beiden anderen Stellungen (B, C) dadurch erzielt wird, daß die beiden Drehlager unter der Führung der beiden Qeradführungen aus einer zurückgezogenen Stellung, in welcher die beiden Schubstrahlablenker diese Stromaufstellung einnehmen, in eine vorgeschobene Stellung bewegt werden, in welch letzterer die beiden Schubstrahlablenker eine Stellung im wesentlichen stromab der Schubstrahlaus tritt soff nung des Strahlrohres einnehmen.

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