DE2063342B2 - Einrichtung zur Ablenkung des Treibgasstrahls von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abdekkung des Treibgasstrahls von Strahltriebwerken für LuIJan.zeuge mit einen krümmungsveränderlichen Strahlrohr, bestehend aus in Rohrlängsrichtung hintereinander angeordneten, gegeneinander beweglichen, zylinderförmigen Rohrabschnitten.

Bei bestimmten Flugzeugkonfigurationen wird gefordert, Treibgasstrahlen von Marschtriebwerken zur Verbesserung der Kurzstart- und Kurzlandeeigenschaften <>o aus ihrer Austrittsrichtung in Richtung auf die Spaltklappen an der Tragflügelhinterkante abzulenken. Damit läßt sich sowohl eine Auftrieb liefernde Strahlkomponente als auch eine Erhöhung des Auftriebs auf aerodynamischem Wege im Langsamflug, d. h. bei Start und ⁶S Landung, erzielen.

Bei Luftfahrzeugen, die Vertikalflugeigenschaften mit Hilfe von Hubstrahltriebwerken besitzen, ist es üblich, den aus den Hubstrahltriebwerken austretenden Treibgasstrahl um einen bestimmten Winkelbetrag aus der Austrittsrichtung abzulenken und damit Bremshub zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Ablenkschaufeln im Bereich der Austrittsdüse anzuordnen, die in den Treibgasstrahl einschwenkbar vorgesehen sind.

Bei einer bekannten Anordnung ist an das feststehende Strahlrohr eines Strahltriebwerks ein kriimmungsveränderiiches Rohrteil angeschlossen. Dieses Rohrteil setzt sich zusammen aus in einem Abstand voneinander gehaltenen zylindrischen Ringteilen, die über parallele Achsen und entsprechende Lagerungen gegeneinander schwenkbar vorgesehen sind. Jedes dieser Ringteile besteht aus zwei zueinander konzentrischen Ringen, wobei in den dadurch gebildeten Zwischenraum mit Ringwülsten versehene Ringe beweglich eingreifen. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß durch die ringförmigen Vertiefungen die Strömung erheblich gestört wird und damit hohe Strömungswiderstände hervorgerufen werden. Ferner bringt der abdichtende Eingriff der Ringglieder und Mantelringe ineinander die Gefahr des Verklemmens mit sich, insbesondere im Hinblick auf eine Wärmebelastung des Rohrteils durch die heißen Treibgasctrahlen eines Strahltriebwerkes.

Es ist ferner noch ein krümmungsveränderliches Rohrteil bekannt, das eine Anzahl ineinander eingreifender Mantelringe bzw. Ringglieder besitzt. Die Ringglieder sind dabei ebenfalls über Gelenke miteinander verbunden und gegeneinander schwenkbar gelagert. Auch bei dieser bekannten Ausführung sind abgesehen von einer erheblichen Anzahl ineinander eingreifender Bauteile zur Bildung des krümmungsveränderlichen Rohrteils, quer zur Strömungsrichtung der Treibgasstrahlen verlaufende, ringförmige Vertiefungen zwischen den einzelnen Gliedern vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Ablenkung von Treibgasstrahlen von Strahltriebwerken zu schaffen, bei der in jeder Stellung des krümmungsveränderlichen Rohrteils eine stetige Führung des aus dem Triebwerk austretenden Treibgasstrahles sowie eine einwandfreie Abdichtung der Strahlführung erreicht wird und mittels der die Sfömungswiderstände möglichst gering gehalten werden können.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen jeweils zwei benachbarten zylinderförmigen Rohrabschnitten ein sich nach außen erstreckender, im Rohrlängsschnitt lyraähnlich ausgebildeter Ringprofilabschnitt mit zum Rohrinneren offenem Ringspalt angeordnet und an seinen radial inneren Enden jeweils mit einem der benachbarten zylinderförmigen Rohrabschnitte fest verbunden ist und daß jeweils auf einer Seite des Ringspaltes an dem zugehörigen zylindrischen Rohrabschnitt befestigte·, den Ringspalt in jeder Stellung des krümmungsveränderlichen Strahlrohrs von innen überdeckende zylinderförmige Verlängerungsabschnitte vorgesehen sind. Eine so ausgebildete Einrichtung zur Ablenkung von Treibgasstrahlen ist in ihrem Aufbau äußerst einfach. Die Ausbildung gestattet außerdem daß das Rohrteil allseitig beweglich ist und somit eine an das Rohrteil anschließende Strahlaustrittsdüse in jede Austrittsrichtung verstellt werden kann. Darüber hinaus ist ein stetiger Verlauf der Strahlführungsfläche erzielt und eine Behinderung des geführten Treibgasstrahls durch in die Strömung hineinragende Vorsprünge oder die Strahlführungsfläche unterbrechende Verliefungen weitgehend vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeweils der eine zylinderförmige Rohrabschnitt einen zylinderförmigen Verlängerungsabschnitt Ober die Verbindung mit dem benachbarten lyraförmigen Ringprofilabschnitt hinaus aufweist, der dessen Ringspalt überdeckt. Damit wird erreicht, daß auf einfache Weise die Ringspalte, die durch die !yraähnlich profilierten Abschnitte entstehen, strömungsgünstig abgedeckt sind, ohne daß die Beweglichkeit des krümmungsveränderlichen Rohrteils beeinträchtigt wird.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ferner bei einer Strahlablenkeinrichtung mit einer Strahldüse, die mit ihrem äußeren kugelkalottenförmigen Teil in einer Ausnehmung am feststehenden Strahlführungsrohr schwenkbar gelagert ist vorgesehen, daß das krümmungsveränderliche Strahlrohr in eine ringförmige Aussparung an der feststehenden Strahlführung bzw. der Strahlaustrittsdüse zur Bildung einer Übergangsstrahlführungsfläche eingesetzt ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Außenkontur des feststehenden Strahlführungsrohres und der Strahlaustrittsdüse einen strömunggünstigen Verlauf aufweist. Zugleich wird durch das in die Ausnehmungen an der Strahlaustrittsdüse bzw. des feststehenden Strahlführungsrohres eingesetzte krümmungsveränderliche Rohrteil eine einwandfreie Führung des abzulenkenden Treibgasstrahles bewirkt. Die sich nach außen erstreckenden lyraähnlichen Profilierungen werden somit durch das feststehende Strahlführungsrohr in Verbindung mit der Strahlaustrittsdüse nach außen abgedeckt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt in einer Übersicht ein unterhalb des Tragflügels angeordnetes Strahltriebwerk in Seitenansicht;

F i g. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 die Schwenkdüse in Normalstellung, längsgeschnitten dargestellt;

F i g. 3 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 die Schwenkdüse in einer Schwenkstellung, längsgeschnitten dargestellt;

Γ j g. 4 bis 6 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt ai^ F i g. 2 bzw. 3 Einzelheiten der Schwenkdüse;

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Faltbzw. Wellrohrtei)? in einem Längsschnitt, schematisiert dargestellt.

In der Zeichnung ist der Tragflügel eines Luftfahrzeuges mit zu beiden Seiten des Flugzeugrumpfes angeordneten, unterhalb des Tragflügels an Stielen befestigten Mantelstromtriebwerken dargestellt.

In F i g. 1 ist mit 2 eines der Mantelstromtriebwerke und mit 3 der Flugzeugtragflügel bezeichnet. Die Mantelstromtriebwerke 2 sind unterhalb des Tragflügels im Bereich der Tragflügelvorderkante mit Hilfe von Befestigungsstielen 4 angebracht. An der Hinterkante des Tragflügels 3 sind Doppelspaltklappen 6 bzw. 7 angeordnet, die zur Auftriebserhöhung bei Start und Landung herangezogen werden. Mit 10 ist ferner die die Triebwerksgondeln bildende Verkleidung bezeichnet. Innerhalb des vorderen Teils der Verkleidung 10 befindet sich die Lufteinlauföffnung 11, der die Verdichterschaufeln 12 des einstufigen Niederdruckverdichters nachgeordnet sind. Mittels der äußeren Triebwerksummantelung 14 und der inneren Triebwerksummanlelung 16 ist der Mantelstromkanal 17 gebildet. Der koaxial zum Mantelstromkanal 17 liegende Luftzuführungskanal 19 leitet einen vom Niederdruckverdichter gelieferten Teil der angesaugten Luft zum Hochdruckverdichter und den Brennkammern bzw. zur Turbine, von der aus die Treibgasstrahlen der Strahlaustrittsdüse 20 zugeleitet werden, wobei hier die vorstehend aufgeführten Triebwerkselemente nicht dargestellt sind.

Wie insbesondere die F i g. 2 und 3 erkennen lassen, ist hierbei die Strahlaustrittsdüse 20 getrennt von der feststehenden, durch die innere Triebwerksummanteiung 16 gebildeten Strahlführung angeordnet Die Strahlaustrittsdüse 20 greift auf einem Teil ihrer Längserstreckung in eine ringförmige Aussparung 24 im Bereich des freien Endes der inneren Triebwerksummantelung 16 ein. Der in die Aussparung 24 eingreifende Abschnitt der Strahlaustrittsdüse 20 besitzt eine kugelkalottenförmige Umfangsfläche 27, mittels der eine Schwenkbewegung der Düse 20 innerhalb der Ausnehmung 24 der Strahlführung ermöglicht ist In die zur Strahlaustrittsöffnung 26 (F i g. 1) der Düse 20 führende Strahlführungsfläche 32 ist eine ringförmige Aussparung 28 eingearbeitet. Die Strahlaustrittsdüse 20 weist ferner Gabelteile 37 auf, in die entsprechende Schwenklagerteile 35 an der inneren Triebwerksummantelung 16 eingreifen. Die Gabelteile 37 der Strahlaustrittsdüse 20 und die Schwenklagerteile 35 der feststehenden Strahlrühirng 16 sind über zueinander koaxiale Schwenklagerbolzen 38 aneinander gelenkig angeschlossen, so daß die Strahlaustrittsdüse 20 eine Schwenkbewegung um die parallel zur Flugzeugquerachse liegenden Achsen auszuführen vermag. Mit den Schwenkbolzen 38 sind Schwenkhebel 39 verbunden, die über ein Gestänge 40 zu beiden Seiten der inneren Triebwerksummantelung 16 an einen hier nicht dargestellten Antrieb angeschlossen sind. Innerhalb der ringförmigen Aussparung 24 der inneren Triebwerksummantelung 16 bzw. der ringförmigen Aussparung 28 an der Strahlaustrittsdüse 20 ist ein als FaIt- bzw. Wellrohr ausgebildetes krümmungsveränderliches Strahlrohr 45 eingesetzt, das als Gelenkdehnungsausgleich dient.

Wie im einzelnen aus den F i g. 4 bis 6 ersichtlich, besteht das krümmungsveränderliche Strahlrohr 45 bei dieser Ausführung aus einzelnen Profilelementen 44, die sich je hus einem im Rohrlängsschnitt lyraähnlichen Ringprofilabschnitt 46 und daran anschließenden zylindrischen Rohrabschnitten 48 bzw. 49 zusammenset zen. Der zylinderförmige Rohrabschnitt 48 der Profilelemente 44 überlappt in jeder Schwenkstellung der Strahlaustrittsdüse 20 den zylindrischen Rohrabschnitt 49 und den Rohrabschnitt 48 des benachbarten Profilelements 44 und deckt dabei gleichzeitig den durch den lyraähnlichen Ringprofilabschnitt 46 gebildeten und zui Strahlführung weisenden Ringspalt ab. Je zwei benachbarte Profilelemente 44 sind mit ihren zylindrischen Rohrabschnitten 48 und 49 über eine Verbindung 50, die als Punktschweißung ausgeführt sein kann, aneinander angeschlossen. Die zylindrischen Rohrabschnitte 48 weisen auf einem Teil ihrer Längserstreckung einen Absatz 52 auf, wobei der abgesetzte zylindrische Verlängerungsabschnitt mit 48' bezeichnet ist. Die zylindrischen Abschnitte 48' liegen somit auf einem gleichen Durchmesser. Die zylindrischen Abschnitte 48, 48' der Profilelemente 44 bilden damit eine Übergangs-Strahlführungsfläche 33 zwischen der Strahlführungsfläche 31 der inneren Triebwerksummanlelung 16 und der Strahlführungsfläche 32 der Strahlaustrittsdüse 20 (Fi g. 2 und 3).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführung gemäß F i g. 1 bis 6 ist wie folgt:

Soll eine Ablenkung des durch die Strahlaustrittsdüse 20 geführten Primärstrahls aus der Austrittsrichtung

nach hinten auf die Doppelspaltklappen 6 und 7 erfolgen, so wird die Strahlaustrittsdüse 20 über das Gestänge 40 und die Schwenkhebel 39 um die Schwenklagerbolzen 38 bewegt. Dabei erfolgt durch die Verbindung des krümmungsveränderlichen Strahlrohres 45 einerseits mit der feststehenden Strahlführung 16 und andererseits mit der Strahlaustrittsdüse 20 eine entsprechende Krümmung des Strahlrohrs 45, wobei die Längenverkürzung des Strahlrohrs 45 oberhalb der Schwenklagerbolzen 38 und die Längung unterhalb der Bolzen 38 gegenüber der Normalstellung durch die lyraähnlichen Ringprofilabschnitte 46 aufgenommen wird. Es ergibt sich somit zwischen je zwei Ringprofilelementen eine Abstandsänderung V bzw. x" gegenüber dem Normalabstand von x. Dadurch, daß der zylinderförmige Rohr- bzw. Verlängerungsabschnitt 48, 48' eines jeden Profilelements 44 den Ringspalt des lyraähnlichen Ringprofilabschnitts 46 und den zylinderförmigen Rohrabschnitt 48 des benachbarten Ringprofilelements 44 überlappt, ist eine Übergangsstrahlführungsfläche 33 gebildet, durch die der Treibgasstrahl auch in Schwenkstellung der Strahlaustrittsdüse 20 stetig von der feststehenden Strahlführung 16 zur Strahldüse 20 geführt wird. Die Anpassung der zylinderförmigen Abschnitte 48, 48' an die Krümmung der Profilelemente 44 wird dabei durch die einseitige Verbindung dieser Abschnitte 48, 48' mit dem benachharten zylindcrförmigen Abschnitt 49 der Ringprofilelemente 44 bewirkt.

In F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines krümmungsveränderlichen Strahlrohrs 45 dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die Verbindung zwischen der feststehenden Strahlführung 16 und der Strahlaustrittsdüse 20 über ein aus einem Teil bestehendes Wellrohr mit lyraähnlichem Ringprofilabschnitt 53 und zylinderförmigen Rohrabschnitten 54 bzw. 54' hergestellt. Mit dem Abschnitt 54' eines jeden lyraähnlichen Ringprofilabschnitts 53 ist über eine Verbindung 56 ein zylinderförmiger Verlängerungsabschnitt 55 fest verbunden, der jeweils dem Ringspalt des lyraähnlichen Ringprofilabschnitts 53 und den nachfolgenden zylinderförmigen Rohrabschnitt 54 in jeder Schwenkstellung der Strahlaustrittsdüse 20 überlappt. Die zylinderförmigen Verlängerungsabschnitte bilden dabei die Übergangsstrahl· führungsfläche 33 von der feststehenden Strahlführung 16 zur Strahlaustrittsdüse 20.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ablenkung des Treibgasstrahls von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge mit einem krümmungsveränderlichen Strahlrohr, bestehend aus in Rohrlängsrichtung hintereinander angeordneten, gegeneinander beweglichen, zylinderförmigen Rohrabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei benachbarten zylinderförmigen Rohrabschnitten (48) ein sich nach außen erstreckender, im Rohrlängsschnitt lyraähnlich ausgebildeter Ringprofilabschnitt (46, 53) mit zum Rohrinneren offenem Ringspalt angeordnet und an seinen radial inneren Enden jeweils mit einem der benachbarten zylinderförmigen Rohrabschnitte fest verbunden ist und daß jeweils auf einer Seite des Ringspalts an dem zugehörigen zylindrischen Rohrabschnitt befestigte, den Ringspalt in jeder Stellung des krümmungsveränderlichen Strahlrohrs (45) von innen überdeckende zylinderförmige Verlängerungsabschnitte (48', 55) vorgesehen sind.

2. Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der eine zy-

. linderförmige Rohrabschnitt (48) einen zylinderförmigen Verlängerungsabschnitt (48') über die Verbindung (50) mit dem benachbarten lyraförmigen Ringprofilabschnitt (46) hinaus aufweist, der dessen Ringspalt überdeckt.

3. Strahlablenkeinrichtung iiach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine zylinderförmige Rohrabschnitt (48) an der Stelle seiner Verbindung (50) mit dem zylinderförmigen Verlängerungsabschnitt (48') einen Absatz (52) aufweist, so daß die zylinderförmigen Rohrabschnitte und die zylinderförmigen Verlängerungsabschnitte ,jeweils auf einem gemeinsamen Durchmesser liegen.

4. Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3 mit einer Strahldüse, die mit ihrem äußeren kugelkalottenförmigen Teil in einer Ausnehmung am feststehenden Strahlführungsrohr schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das krümmungsveränderliche Strahlrohr (45) in eine ringförmige Aussparung (24 bzw. 28) an der feststehenden Strahlführung (16) bzw. der Strahlaustrittsdüse (20) zur Bildung einer Übergangsstrahlführungsfläche (33) eingesetzt ist.