DE2109205A1 - Vorrichtung zur Betätigung einer aus Rohrabschnitten gebildeten Strahlablenkvorrichtung - Google Patents

Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH.

München, den 9. Februar 1971

Vorrichtung zur Betätigung einer aus Rohrabschnitten gebildeten Strahlablenkvorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung einer aus mindestens zwei durch ein Drehlager miteinander verbundenen Rohrabschnitten bestehenden, sich an ein festes Zuleitungsrohr anschließenden Strahlablenkvorrichtung zur Erzielung eines räumlich beliebig veränderlichen Strahlablenkwinkels, wobei zur Erzeugung der Drehbewegung eines ersten und eines zweiten Rohrabschnittes diesen jeweils ein Antriebsmotor zugeordnet ist, von denen der eine den ersten Rohrabschnitt antreibt, während der andere über ein am Umfang des ersten Rohrabschnittes angeordnetes Differentialgetriebe und eine mit diesem gekuppelte und mit dem ersten Rohrabschnitt verbundene Übertragungseinrichtung den zweiten Rohrabschnitt antreibt.

Es sind bereits aus zwei oder mehreren gleichzeitig gegeneinander verdrehbaren Rohrabschnitten bestehende Strahlablenkvorrichtungen vorgeschlagen worden, um den vom Triebwerk eines

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Plugzeuges geförderten Gasstrahl beispielsweise zum Zwecke des Kurzstartes oder des Senkrechtstartes nach hinten unten oder senkrecht nach unten zu richten (US-Patentschriften 2 886 262 oder 3 441 22o).

Die diesen bekannten Lösungen zugehörigen Strahlablenkvorrichtungen können somit einem Plugzeug nur Horizontal- oder Senkrechtflugeigenschaften vermitteln, wobei der Gasstrahl mit den vorgeschlagenen Mitteln in einer vertikalen Ebene verschwenkt werden soll. Es ist also mit diesen bekannten Vorrichtungen nicht möglich, zusätzlich zu der genannten Forderung des wahlweisen Horizontalfluges oder des Senkrechtfluges bzw, der Senkrechtlandung der Forderung nach beliebigen Abströmrichtungen der Triebwerksgase für beliebige Steuermanöver des Flugzeuges zu genügen.

Zum Zwecke einer für beliebige Steuermanöver eines Plugzeuges beliebigen Abströmrichtung der Gase eines Triebwerkes wurde bereits eine sogenannte schwenkbare Kugeldüse vorgeschlagen, bei der in einem axsyrometrlseh ausgewölbten Abschnitt eines festen Strahlrohres ein mit einem entsprechend ausgewölbten Ende, Jedoch kleineren Durchmessers ausgerüstetes und stromabwärts mit einer Schubdüse ausgerüstetes Rohr nur in stark begrenztem Umfang beliebige Schwenkwinkel und damit nur in stark begrenztem Umfang beliebige Abströmrichtungen des vom Triebwerk geförderten Gasstrahles zulassen kann.

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Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird es weiter als nachteilig angesehen, daß durch die zwangsläufig vorhandene, von dem axsymmetrisch ausgewölbten Abschnitt des Strahlrohres gebildete Erweiterung nicht unerhebliche Strömungsverluste der Triebwerksgase angenommen werden müssen, welche u.a. auch in der technischen Strömungslehre durch den bekannten Begriff der sogenannten "Carnot¹sehen Stoßverluste" definierbar sind. Aus den genannten Gründen wird sich diese vorgeschlagene Anordnung nicht für die Hindurchführung und Ablenkung gegebenenfalls nachverbrannter und somit stark aufgeheizter Gase eines Turbinenstrahltriebwerkes eignen können, da gerade für diesen Fall eine von Strömungshindernissen freie Gestaltung der Durchströmquerschnitte bei einer Strahlablenkvorrichtung gewährleistet sein sollte.

Darüber hinaus dürften nicht unerhebliche konstruktive Schwierigkeiten darin zu sehen sein, den kugelförmig ausgewölbten Abschnitt des schwenkbaren Teiles der Vorrichtung zusätzlich mit einem gegebenenfalls zu Kühlzwecken von Luft umspülten Hitzeschild auszukleiden, dessen Vorhandensein ein mehr oder weniger unabdingbares Erfordernis insbesondere dann darstellt, wenn im Interesse einer relativ kurzen Baulänge der Vorrichtung die durch die Nachverbrennung verursachte Brennstrecke sich bis in den kugelförmig ausgewölbten Bereich der Vorrichtung herein erstrecken sollte.

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Ferner bedingt die bei dieser Vorrichtung vorgeschlagene kugelförmige Auswölbung ein relativ großes Einbauvolumen, so. daß sich deren Einbau im Flugzeugrumpfheck nicht gerade zu Gunsten eines schlanken Rumpfhecks mit einem nur relativ geringe Strömungsverluste verursachenden, kleinen Heckwinkel auswirken dürfte.

Einem älteren Vorschlag nach der eingangs genannten Gattung (Patentanmeldung P 2o 56 088.7) liegt bereits die Aufgabe zugrunde, die den vorstehend beschriebenen Lösungen nachgesagten Nachteile zu beseitigen, wobei insbesondere unter Beanspruchung eines relativ geringen Einbauvolumens eine einwandfreie Ablenkung auch der gegebenenfalls nachverbrannten Gase eines Turbinenstrahltriebwerkes in beliebige Richtungen und für beliebige Steuerzwecke eines Flugzeuges gewährleistet sein soll. Weiter soll die Vorrichtung nach dem älteren Vorschlag relativ einfach, robust und betriebssicher ausgeführt sein und zusammen mit einem Flugzeugrumpfheck eine strömungsgünstige Außenkontur mit kleinem Heckwinkel gewährleisten.

Bei der Vorriehtung-naeh dem älteren Vorschlag erfordert das am Umfang des ersten drehbaren Rohrabsohnittes angeordnete und zur Übertragung einer Drehbewegung des zweiten Rohrabschnittes dienende Differentialgetriebe eine relativ große Anzahl von Zahnkränzen mit in diesen in Eingriff befindlichen Zahnrädern. Hierdurch ergibt sich ein relativ hoher Herstel-

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lungsaufwand für das Differentialgetriebe. Ferner dürfte sich die relativ große Anzahl von Zahnrädern und Zahnkränzen des Differentialgetriebes nicht gerade günstig auf die geforderte hohe Betriebssicherheit der gesamten Strahlablenkvorrichtung auswirken, zumal insbesondere bei Hindurchführung nachverbrannter und demzufolge stark aufgeheizter Gase durch die Strahlablenkvorrichtung relativ hohe Temperaturen und damit Wärmedehnungen und -Spannungen der Rohrabschnitte" sowie der in deren Nachbarschaft angeordneten Getriebe zu berücksichtigen sind.

Ein weiterer Nachteil bei der Vorrichtung nach dem älteren Vorschlag wird darin gesehen, daß z.B. ein lediglich erwünschtes Verdrehen des ersten Rohrabschnittes mittels des zugeordneten

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ersten Antriebsmötors auch ein Verdrehen/Motor- bzw. Abtriebswelle des zweiten Antriebsmotors zur Folge haben kann.

Es kehren bei diesem älteren Vorschlag also beispielsweise bei einer Rückverstellung des ersten und des zweiten Rohrabschnittes in ihre ursprüngliche Ausgangsstellung die Motor- bzw. Abtriebswellen der Antriebsmotoren nicht in gleichem Maße in ihre ursprüngliche Ausgangslage bzw. Nullstellung zurück.

Dies ist insbesondere dann nachteilhaft, wenn eine als "BefehlsempfSnger¹¹ des Piloten eingesetzte elektronische

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Steuereinrichtung - Je nach dem gewünschten Strahlablenkwinkel - dem ersten oder zweiten Rohrabschnitt durch an die Antriebsmotoren weitergegebene Signale eine voneinander unabhängige Drehbewegung vermitteln soll, da die elektronische Steuereinrichtung nicht von der jeweils ursprünglichen Nullstellung der Antriebsmotoren ausgehend ihre Signale an die Verstellglieder für die Antriebsmotoren abgeben kann.

Der. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den vorstehend erwähnten Lösungen entnehmbaren Nachteile zu beseitigen.

Ausgehend von einer Vorrichtung nach der eingangs genannten Gattung ist die Erfindung aur Lösung der gestellten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des ersten Rohrabschnittes lediglich ein ringförmiger Träger verdrehbar gelagert ist, welcher zwei Zafcakränze aufweist, von denen der eine für den Eingriff eines mit dem zweiten Antriebsmotor kraftschlüssig verbundenen Zahnrades vorgesehen ist, während der andere für den Eingriff eines mit der Übertragungseinrichtung kraftschlüssig verbundenen ersten Zahnrades vorgesehen ist, wobei ein zweites, auf der dem Differentialgetriebe abgewandten Seite mit der Übertragungseinrichtung verbundenes Zahnrad in einen am Umfang des einlaßseitigen arides des zweiten Rohrabschnitt es angeordneten Zahnkranz, eingreift, und wobei weiter gleiche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem mit dem

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zweiten Antriebsmotor kraftschlüssig verbundenen Zahnrad und dem ersten und zweiten Zahnrad der Übertragungseinrichtung einerseits und den Zahnkränzen des Differentialgetriebes und demjenigen des zweiten Rohrabschnittes andererseits vorgesehen sind.

Um bei Hindurehleitung heißer Gase durch die Strahlablenkvorrichtung sich ergebende Temperatureinflüsse von den Getrieben für die Drehbewegung des ersten und zweiten Rohrabschnittes möglichst fernzuhalten, ist es erfindungsgemäß weiter vorgesehen, den ersten drehbaren Rohrabschnitt stromauf wSrts in Form eines im wesentlichen zylindrischen Mantels zu verlängern, welcher mittels Kugellagern um das feste Zuleitungsrohr herum rotierbar angeordnet ist, wobei an -eat dem zylindrischen Mantel der Zahnkranz für die Drehbewegung des ersten drehbaren Rohrfebschnittes sowie ferner das Differentialgetriebe und zumindest ein Teil der Übertragungseinrichtung für die Erzeugung der Drehbewegung des zweiten drehbaren Rohrabschnittes angeordnet sind.

Unter Zugrundelegung einer Anpassung der Rohrlänge des ersten und des zweiten drehbaren Rohrabschnittes an die bei Vorhandensein einer Nachverbrennungseinrichtung sich ergebende Brennstrecke ist auf diese Weise weiter eine vorteilhafte Lösung dadurch gegeben, daß die wesentlichen zur Übertragung der Drehbewegung des ersten und zweiten Rohrabschnittes

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dienenden Getriebe im Bereich der sogenannten "kalten Zone", also an dem von einer Nachverbrennung im wesentlichen unbeeinflußten, festen Zuleitungsrohr für die Gase angeordnet sein können.

In Ausgestaltung der Erfindung können weiter an Stelle des Direkteingriffs der Zahnräder in die Zahnkränze zur Erzeugung einer Drehbewegung des ersten und des zweiten Rohrabschnittes Kettenrädertriebe vorgesehen sein.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielhaft weiter erläutert; in den Zeichnungen ist

Fig. 1 die seitliche Ansicht einer aus zwei Rohrabschnitten gebildeten Strahlablenkvorrichtung, verschiedene Strahlablenkwinkel erläuternd,

Fig. 2 die Strahlablenkvorrichtung nach Fig. 1 unter Zuordnung einer Vorrichtung zur Betätigung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 5 die Strahlablenkvorrichtung nach Fig. 1 unter Zuordnung einer Vorrichtung zur Betätigung in einer zweiten Ausführungsform,

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Fig. 4 die Strahlablenkvorriohtung nach Pig. I unter Zuordnung einer Vorrichtung zur Betätigung in einer dritten Ausführungsform,

Fig. 5 ein die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Fig. 2, 3 und 4 erläuterndes Schaubild und

Fig. 6 eine weitere die Wirkungsweise der Vorrichtung erläuternde Darstellung einer Strahlablenkvorrichtung.

Aus der Darstellung nach Fig. 1 ist das abgebrochene Ende eines zu einem in Zeichnungen nicht weiter dargestelltes Turbinenstrahltriebwerk gehörigen Zuleitungsrohres 1 ersichtlich, an welches sich zwei gegeneinander verdrehbare Rohrabschnitte und 3 anschließen. Der Rohrabschnitt 5 trägt am Austrittsende eine Verstellschubdüse 4. Der Rohrabschnitt 2 ist über ein senkrecht zur verlängerten Triebwerksmittelachse 5 verlaufendes Drehlager β am Austrittsende des Zuleitungsrohres 1 verdrehbar angeordnet. Die Rohrabschnitte 2 und 3 sind über ein zur verlängerten Triebwerksmittelachse 5 geneigtes Drehlager miteinander 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 Verkleidungsabschnitt 9 fortsetzt, welcher über

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Halteelemente 9¹ mit dem Rohrabschnitt 'J> verbunden ist. In mit ausgezogenen Linien dargestellten Positionen des Rohrabschnittes J5 und der Schubdüse 4, also in der meistgebrauchten Endstellung des Reise- oder Hochgeschwindigkeitsfluges bildet somit der Verkleidungsabschnitt 9 eine strömungsgünstige Fortsetzung der Triebwerksverkleidung 8. Ist beispielsweise der Rohrabschnitt J 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 Rohrabschnitt 3 fest verbundene Verkleidungsabschnitt 9 oben von der Triebwerksverkleidung 8 fortbewegt, hingegen unten in den freien Raum zwischen der Innenwand der Triebwerksverkleidung 8 einerseits, sowie dem Strahlrohr 1 und dem Rohrabschnitt 2 andererseits, verschoben. Die gestrichelt dargestellte Position des Rohrabschnittes J> und der Schubdüse 4 kennzeichnet weiter einen größtmöglichen Strahlablenkwinkel zwischen der verlängerten Triebwerksachse 5 und der Längsmittelachse Io des Rohrabschnittes 3 und der Schubdüse 4. Die Position 11, 12 und 13 (Fig. l) geben über weitere mögliche Neigungswinkel zwischen der verlängerten Triebwerksmittelachse 5 und der gemeinsamen Längsmittelachse Io des Rohrabschnittes 3 und der Schubdüse 4 Aufschluß.

Die beispielhaft auf skizzierten Neigungswinkel P9 , ft' sowie ß , ß¹ der Längsmittelachse Io können hierbei als in der Zeichenebene befindlich angenommen werden und somit durch

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gleichzeitiges und einander entgegengesetzt gerichtetes Verdrehen der Rohrabsehnitte 2, 5 um jeweils gleiche Drehwinkel erreicht werden, wodurch gleichsam der Rohrabschnitt J5 mit der Schubdüse 4 und damit der aus dieser austretende Gasstrahl in einer vertikalen, durch die verlängerte Triebwerksmittelachse 5 hindurchgehenden Ebene verschwenkbar wäre.

Der maximal erzielbare Strahlablenkwinkel Pf bzw. (Q , den die verlängerte Triebwerksachse 5 mit der gemeinsamen Längsmittelachse Io des Rohrabschnittes 5 und der Schubdüse 4 jeweils einschließt, hängt u.a. ab von dem gewählten Neigungswinkel Jf, welchen die geneigte Ebene 14 des Drehlagers 7 mit einer durch den Mittelpunkt15 des Drehlagers 7 und die verlängerte Triebwerksachse 5 hindurchgehenden senkrechten Querebene 16 einsehließt, so daß der Wert des Winkels f = -£ ist.
Bei einem angenommenen Neigungswinkel von Jf « 15° kann somit der Winkel 0^ mit einem Wert von ~5o° angenommen werden und bei einem angenommenen Neigungswinkel von Ϋ = 45 kann der Winkel j£ mit 9o° angenommen werden, wozu von der gestreckten Reiseflugstellung der Vorrichtung (Fig. l) ausgehend z.B. der Rohrabsennitte 2, 5 jeweils um 9o° gleichzeitig gegeneinander verdreht werden müßten.

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Die Vorrichtung nach der Erfindung soll weiter die Forderung eines in beliebige Richtungen räumlich verschwenkbaren Gasstrahles erfüllen können, um gegebenenfalls bei einer vorgesehenen Anordnung im Plugzeugrumpfheck das bei Plugzeugen in herkömmlicher Weise vorhandene Höhen- und Seitenleitwerk zu ersetzen. Da diese Forderung einhergeht mit der Bedingung, den vom Triebwerk geförderten Gasstrahl nicht nur in der Zeichenebene (Fig, l) zu verschwenken, sondern auch zusätzlich z.B. seitlich von dieser Zeichenebene bzw. von der verlängerten Triebwerksachse 5 weg schräg nach hinten unten oder oben zu verschwenken, ist es vorgesehen, die Rohrabschnitte 2, 3 fflit unterschiedlichen Verdrehwinkeln gegeneinander zu verdrehen und eine Antriebsvorrichtung für die Rohrabschnitte 2, 3 (Fig· 2) vorzusehen, welche mit relativ einfachen Mitteln voneinander gesonderte Verdrehungen bzw. Verdrehwinkel der Rohrabschnitte 2, 3 ermöglicht. Hierzu sind außen am Nachbrennerstrahlrohr 1 Antriebsmotoren 17 und l8 befestigt. Bei diesen kann es sich um Luftmotoren, Hydraulikmotoren oder Elektromotoren handeln. Der Antriebsmotor 17 treibt über ein Getriebe I9 den ersten Rohrabschnitt 2 an, und zwar durch Eingriff eines Zahnrades in eine am äußeren Umfang des Rohrabschnittes 2 im Bereich dessen einlaßseitigen Endes angeordneten Zahnkranz 21. Der zweite Antriebsmotor l8 treibt im wesentlichen über ein Differentialgetriebe 22 und eine mit diesem gekuppelte und über das Drehlager 7 hinweggeführte Übertragungseinrichtung 23 den

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zweiten Rohrabschnitt 3 an. ·

Bei dieser ÜbertragtingseinriGhtung 23 kann es sich um eine biegsame Welle handeln (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Gemäß Fig. 2 ist an Stelle der biegsamen Welle eine Gelenkwelle vorgesehen mit einem parallel zur Triebwerksachse 5 geführten ersten Wellenstrang 24 und einem der Neigung der Ebene 14 (Pig. l) des Drehlagers 7 zugeordneten zweiten Wellenstrang 25. Zur kraftschlüssigen Verbindung beider Wellenstränge 24, 25 dient ein die geschilderte Neigung des zweiten Wellenstranges 25 überbrückendes Kugelgelenk 26. Zur Halterung und Lagerung beider Wellenstränge 24, 25 dient weiter ein außen am Rohrabschnitt 2 befestigter Lagerbock Der Zahnkranz 31 des ringförmigen Trägers 3° ist für den Eingriff eines mit dem zweiten Antriebsmotors 18 kraftschlüssig verbundenen Zahnrades 33 vorgesehen. Der Zahnkranz 32 ist für den Eingriff eines mit dem ersten Wellenstrang 24 der übertragungseinrichtung 23 verbundenen Zahnrades 3^ vorgesehen. Den Zahnrädern 33, 34 einerseits und den Zahnkränzen 31, 32 andererseits sind jeweils gleiche Durchmesser und Zähnezahlen zugeordnet, bzw. sind die Übersetzungsverhältnisse von Zahnrad 33 zu Zahnkranz 31 oder Zahnrad 34 zu Zahnkranz 32 gleich groß gewählt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem am Wellenstrang 25 befindlichen Zahnrad 28 und dem am einlaßseitigen Ende des zweiten Rohrabschnittes 3 angeordneten Zahnkranz 29 entspricht dom jenigen der Zthnrüder 33, zu den Zahnkränzen 31, 32. Zur Erzielung eines kreijf"i-migen

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Drehlagers 7 bei den zu Fig. 1 beispielhaft beschriebenen Neigungswinkeln Jf der Ebene 14 dieses Drehlagers 7 sind die Querschnitte der Rohrabschnitte 2, 3 zumindest in diesem Lagerbereich leicht elliptisch ausgebildet. Aus diesem Grunde kann der am einlaßseitigen Ende des Rohrabschnittes befindliche Zahnkranz 29 einen etwas größeren Durchmesser aufweisen als der Zahnkranz 21 im Bereich des einlaßseitigen Endes des Rohrabschnittes 2 bzw. als die Zahnkränze 31, J>2 des Differentialgetriebes 22, welche zweckmäßig im kreisförmigen Querschnittsbereich am Rohrabschnitt 2 gelagert sind. Ein aus den genannten Gründen mit größerem Durchmesser ausgestatteter Zahnkranz 29 wird somit einschließlich des Zahnrades 28 der übertragungseinrichtung 23 eine dementsprechend erhöhte Zähnezahl bedingen, und zwar so, daß das Übersetzungsverhältnis mit demjenigen der Zahnräder 33j 34 zu den Zahnkränzen 31> J>2 übereinstimmt.

Durch die in Pig. 2 beschriebene Anordnung und den Aufbau des Differentialgetriebes 22- und der Übertragungseinrichtimg 23 sind die Rohrabschnitte 2 und 3 gleichzeitig gemeinsam um gleiche oder unterschiedliche Verdrehwinkel verstellbar. Weiter sind die Rohrabschnitte 2, 3 vollkommen unabhängig voneinander verstellbarι und war wird hei lediglich gewünschter Verdrehung fies Roirmbuchnittc-s J- und et ill st eilendem

hioünitt 2 keine Zwari^sbewegurig de.; ernten Antriebsmo- ■:-rs 1? hervorgfvruiVn, ebenso wie auch bei stillstehendem

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Rohrabschnitt 3 und lediglich gewünschtem Verdrehen des Rohrabschnittes 2 keine Zwangsbewegung des zweiten Antriebsmotors 18 hervorgerufen wird. Trotz individueller, jedoch gleichzeitig erfolgender Verdrehung der beiden Rohrabschnitte 2, 3 wird erreicht, daß die Bewegungen des ersten Antriebsmotors 17 die Bewegung des zweiten Antriebsmotors 18 - oder umgekehrt - nicht beeinflussen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weicht von demjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen dahingehend ab, daß der erste Antriebsmotor 17 und der zweite Antriebsmotor l8 um jeweils I8o°. versetzt am festen Zuleitungsrohr 1 angeordnet sind sowie weiter dadurch, daß im Interesse einer geringen Baulänge der Übertragungseinrichtung 23 diese seitlich am Rohrabschnitt 2 im Bereich dessen kürzester Seitenflanke zwischen den beiden Drehlagern 6 und J angeordnet ist. Weiter befindet sich im vorliegenden Falle der Rohrabschnitt in einer nach hinten oben abgewinkelten Stellung. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 identisch.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weicht von demjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen dahingehend ab, daß der erste drehbare Rohrabschnitt 2 stromaufwärts in Form eines zylindrischen Mantels 36 verlängert ist, welcher mittels Kugellagern 37,

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um einen Endabschnitt 39 des festen Zuleitungsrohres 1 herum rotierbar angeordnet ist. In Pig. 4 ist der zylindrische Mantel 36 entsprechend der Formgebung des Endabschnittes 39 in Richtung der Strömung sich leicht kegelförmig erweiternd ausgebildet.

Am zylindrischen Mantel 36 sind der zur Erzeugung einer Drehbewegung des Rohrabschnittes 2 dienende Zahnkranz 21, der ringförmige Träger 3o mit den Zahnkränzen 31> 32 sowie ein Lagerbock 4o für die Führung und Halterung des ersten Wellenstranges 24 der Übertragungseinrichtung 23 angeordnet. Ein weiterer Lagerbock 4l für die Halterung und Führung des zweiten Wellenstranges 25 der Übertragungseinrichtung 23 ist am Rohrabschnitt 2 direkt befestigt. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 4 bezüglich der beliebigen Verdrehbarkeit der Rohrabschnitte 2 und 3 ist mit derjenigen nach den Figuren 1 und 2 identisch.

Der Vorteil der Vorrichtung nach Fig. 4 besteht darin, daß die wesentlichen Teile des Differentialgetriebes 22 und der Übertragungseinrichtung 23 nicht direkt am Rohrabschnitt bzw. am Endabschnitt 39 angeordnet sind, wodurch infolge der Hindurchführung hochtemperierter Gase durch die Strahlablenkvorrichtung verursachte Temperatureinflüsse weitestgehend von den Getrieben ferngehalten werden können. Insbesondere für den Fall einer Nachverbrennung der durch

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die Strahlablenkvorrichtung hindurchzuführenden Triebwerksgase wirkt sich die Ausführung nach Pig. 4 weiter dadurch günstig aus, daß die wesentlichen Getriebelemente im Bereich der sogenannten "kalten Zone" stromaufwärtig vor der Verbrennungszone angeordnet sind, die etwas hinter den hier beispielhaft eingezeichneten Flanunhaltern 42 beginnt.

Weiter ist es bei der Ausführung nach Fig. 4 vorteilhaft, daß der mit Einzelheiten des Getriebes 19 (Fig. 2), des Differentialgetriebes 22 und der übertragungseinrichtung 23 ä bestückte zylindrische Mantel 36 gesondert von der Strahlablenkvorrichtung gefertigt und im Interesse einer erleichterten Montage und Wartung über Verbindungsstellen 43, 44 vom Rohrabschnitt 2 gelöst werden kann.

In den Zeichnungen nicht weiter dargestellt, kann bei den Ausführungen nach den Fig. 2 bis 4 an Stelle des Direkteingriffes der Zahnräder 2o, 33, 34, 28 in die Zahnkränze 21, 31, 32, 29 die Antriebsleistung des ersten Antriebsmotors YJ und des zweiten Antriebsmotors l8 über Kettenrädergetriebe auf den ersten und zweiten Rohrabschnitt 2, 3 übertragen werden. Eine Leistungsübertragung durch Kettenrädergetriebe bedingt eine nicht so hohe Fertigungspräzision der zur Leistungsübertragung vorgesehenen Getriebe imü gegebenenfalls durch Wärme-7«--rzug verursachte leichte Deformationen cu-r Rnhrabsehriitte

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werden die Vorrichtung nicht in dem Maße funktionsuntüchtig werden lassen, wie das durch eine Anordnung des Direkteingriffes der Zahnräder in die an den Rohrabschnitten befestigten Zahnkränze erwartet werden kann.

Ferner kann beim Vorhandensein von Ketten zur Leistungsübertragung ein gegebenenfalls sich einstellendes Spiel in der Übertragung relativ leicht durch Nachspannen der Ketten ausgeglichen werden.

Pig. 5 veranschaulicht anhand einer perspektivischen Darstellung die Auswirkung der erfindungsgeraäßen Vorrichtung nach den Pig. 1 bis 4 in der Praxis. Hierzu sind eine senkrechte Ebene 139 und eine waagerechte Ebene l4o aufgezeichnet, welche beide sich in der Achse χ - χ schneiden. Die Achse χ - χ sei die Plugzeuglängsmittelachse und falle dabei gleichzeitig auch mit der verlängerten Triebwerksachse 5 (Pig. I bis 4) zusammen.

Der gemeinsame Schnittpunkt J. 42 eines uen Ebenen Ip9, l4o zugeordneten Achskreuzes ζ - z, y - y in der Flugzeuglängsmittelachse χ - χ sei gleichzeitig der Mittelpunkt der Schubdüse 4 (Piß. 1 bis 4), wenn die aus den Rohrabsclmitten Λ 3 und ücv Schubdüse 4 gebildete Strahlat-l^nkvorrichtung sich Ln Cif.'r in ausgezogenen Linien dargestellten Endstellung für* dort Kei^efiug befindet.

7 0 S 6 j 1 / 0 0 k 4

BAD ORfQtNAL

Durch sinngemäße Verdrehung der Rohrabschnitte 2, 3 gegeneinander wird dabei die Längsmittelaohse Io des Rohrabschnittes 3 so vom Mittelpunkte 15 (Fig. 1) des Drehlagers J abgewinkelt, daß der vom Triebwerk geförderte Gasstrahl von der Achse 5 weg, seitlich nach hinten unten gerichtet werden soll. Die hieraus resultierende Schubkomponente ist mit l4j bezeichnet. Die Lage der gemeinsamen Längsmittelachse Io des Strahlrohres 3 und der Schubdüse 4 hängt also ab von dem Winkel Jf einerseits, zwischen der Quermittelebene und der aus verlängerter Triebwerksmittelachse 5 und der Längsmittelachse Io gebildeten Ebene 144, sowie andererseits vom wahren Ablenkwinkel C zwischen der Längsmittelachse Io und der verlängerten Triebwerksachse 5· Für räumlich beliebig veränderliche Positionen der Längsachse Io und damit räumlich beliebig veränderbare Strahlaustrittsrichtungen aus der Schubdüse 4 sind also die Winkel V* und J beliebig veränderliche Bezugsgrößen, was beispielsweise durch die Positionen Ιο¹, 142¹, 144* und die Winkel y'_f /'erläutert sein soll. Die sich aus der Position Io der gemeinsamen Längsachse des Strahlrohres 3 und der Schubdüse 4 ergebende resultierende Sctoubkomponente 143 zerfällt dabei nach den aufgezeigten Kräftedreiecken in die aus horizontalen und vertikalen am Flugzeugrumpfheck angreifenden Steuerkräften 45, 46 gebildete resultierende Steuerkraft 4γ und den verbleibenden Triebwerksrestschub 48, parallel zur verlängerten Achse 5 des Triebwerkes.

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Der Winkel V*läßt sich also auch definieren als Winkel zwischen der aus horizontalen und vertikalen Steuerkräften 45, 46 gebildeten resultierenden Steuerkraft 47 und der Quermittelebene l4o des Plugzeuges, während der Winkel J auch als der zwischen den vom Triebwerksrestschub 48 und dem resultierenden Triebwerksschub 143 gebildeten Komponenten eingeschlossene Winkel definiert werden kann.

Die Winkel ^" und j können durch Signale als Punktion des verlangten Ablenkwinkels der gemeinsamen Längsmittelachse des Rohrabschnittes 3 und der Schubdüse 4 und gegebenenfalls resultierend aus den an das Plugzeugheck angreifenden Steuerkräften als vorgegebene Werte in einen elektronischen Rechner 48 (Pig. 2) eingespeist werden, welcher daraus die Sollwerte für die Verdrehwinkel a und b (Pig. 6) und die Drehrichtungen F, G, (Pig. 6) der Rohrabschnitte 2 und 3 ermittelt, welche als Impulse über die Leitungen 49, 5o und an sich bekannte Verstellglieder 49¹, 5o' (Fig. 2) bzw. Rückführungsglieder an die Antriebsmotoren 17> l8 (Pig. 2 bis 4) weitergegeben werden.

An Stelle einer elektronischen Steuereinrichtung 48 kann auch eine mechanische Steuereinrichtung vorgesehen sein, bei der als Punktion eines vorgegebenen Strahlablenkwinkels vorgegebene Verstellgrößen, z.B. V" und j über Hebelgestänge und räumliche Nocken in solche Bewegungsrichtungen umgeformt werden,

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daß anhand von Ruokfuhrungsgliedern 49*, 5o^l die Antriebsmotoren 17, 18 zur Betätigung der Rohrabschnitte 2, J mit den gewünschten Verdrehwinkeln und Drehrichtungen veranlaßt werden können.

Fig. 6 zeigt die Strahlablenkvorrichtung in einer Endstellung., bei der durch Verdrehen der Rohrabschnitte 2, 3 in Richtung der Pfeile P, G um unterschiedliche Verdrehwinkel a, b die gemeinsame Längsmittelachse Io des Rohrabschnittes 3 mit der Schubdüse 4 leicht seitlich nach hinten und unten von der verlängerten Triebwerksmittelachse 5 abgewinkelt sein soll. Man erkennt hieraus, daß der vom Rohrabschnitt 2 zurückgelegte Verdrehwinkel a z.B. nahezu doppelt so groß sein kann wie·derjenige b des Rohrabschnittes 5.

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Claims (2)

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MÜNCHEN GMBH. München, den 9· Februar 1971 Patentansprüche

1.JVorrichtung zur Betätigung einer aus mindestens zwei durch ein Drehlager miteinander verbundenen Rohrabschnitten bestehenden, sich an ein festes Zuleitungsrohr anschliessenden Strahlablenkvorrichtung zur Erzielung eines räumlich beliebig veränderlichen Strahlablenkwinkels, wobei zur Erzeugung der Drehbewegung eines ersten und eines zweiten Rohrabschnittes diesen jeweils ein Antriebsmotor zugeordnet ist, von denen der eine den ersten Rohrabschnitt antreibt, während der andere über ein am Umfang des ersten Rohrabschnittes angeordnetes Differentialgetriebe und eine mit diesem gekuppelte und mit dem ersten Rohrabschnitt verbundene Übertragungseinrichtung den zweiten Rohrabschnitt antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des ersten Rohrabschnittes (2) lediglich ein ringförmiger Träger (j5o) verdrehbar gelagert ist, welcher zwei Zahnkränze (31, 32) aufweist, von denen der eine (31) für den Eingriff eines mit dem zweiten Antriebsmotor (l8) kraftschlüssig verbundenen Zahnrades (33) vorgesehen ist,

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während der andere (32) für den Eingriff eines mit der Übertragungseinrichtung (23) kraftschlüssig verbundenen ersten Zahnrades (34) vorgesehen ist, wobei ein zweites, auf der dem Differentialgetriebe (22) abgewandten Seite mit der Übertragungseinrichtung (23) verbundenes Zahnrad (28) in einen am Umfang des einlaßseitigen Endes des zweiten Rohrabschnittes (3) angeordneten Zahnkranz (29) eingreift, und wobei weiter gleiche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem mit dem zweiten Antriebsmotor (18) kraftschlüssig verbundenen Zahnrad (33) und dem ersten und zweiten Zahnrad (?4, 28) der Übertragungseinrichtung (2J) einerseits und den Zahnkränzen (31, 32) des Differentialgetriebes (22) und demjenigen (29) des zweiten Rohrabschnittes (3) andererseits vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste drehbare Rohrabschnitt (2) stromaufwärts in Form eines im wesentlichen zylindrischen Mantels (36) verlängert ist, welcher mittels Kugellagern (37, 38) um das feste Zuleitungsrohr (l) bzw. einem Endabschnitt (39) desselben herum rotierbar angeordnet ist, wobei an dem zylindrischen Mantel der Zahnkranz (21) für die Drehbewegung des ersten drehbaren Rohrabschnittes (2) sowie ferner das Differentialgetriebe (22) und zumindest ein Teil der Übertragungseinrichtung (2?) ^für die Erzeugung der Drehbewegung des zweiten drehbaren Rohrabschnittes (3) angeordnet sind.

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Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Direkteingriffs der Zahnräder (2o, 33, 34, 28) in die Zahnkränze (21, Jl, 32, 29) zur Erzeugung einer Drehbewegung des ersten (2) und des zweiten drehbaren Rohrabschnittes (3) Kettenrädertriebe vorgesehen sind.

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