DE2122005A1

DE2122005A1 - Schubumkehrvomchtung fur Gastur binenstrahltnebwerke

Info

Publication number: DE2122005A1
Application number: DE19712122005
Authority: DE
Inventors: spater genannt werden wird
Original assignee: Minister Of Aviation Supply, London
Priority date: 1970-05-06
Filing date: 1971-05-04
Publication date: 1972-02-17
Also published as: FR2088393A1; IT945912B; US3717304A

Description

PATENTANWÄLTE
DlPL-ING. CURT WALLACH

DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, ⁴' ^Mai

UNSER ZEICHEN! IJ) 206 -

Minister of Aviation Supply, London, England.

Schubumkehrvorrichtung für Gasturbinenstrahltriebwerke

Die Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung für Gasturbinenstrahltriebwerke mit Mantelstromgebläse.

Es sind Schubumkehrvorrichtungen bekannt, die. in der Gebläsevetfkleidung von Gebläsegasturbinenstrahltriebwerken angeordnet sind, wobei ein Teil der Gebläseverkleidung so beweglich ist, daß er aus der Betriebsstellung nach hinten verschoben werden kann, um einen Spalt zwischen den verbleibenden beiden Abschnitten zu bilden, durch die die Gebläseluft radial bezüglich der Triebwerksachse nach außen abströmen kann. Die Paßflächen von festem und beweglichem Abschnitt sind so gestaltet, daß der durch den Spalt abströmenden Gebläseluft eine nach vorn gerichtete Schubkomponente aufgeprägt wird, um einen Bremsschub zu erhalten. Diese nach vorn gerichtete Komponente wird gemessen in der.Winkelstellung relativ zur Triebwerksachse wesentlich vergrößert, wenn der Rand des Gebläsegehäuses, der den Spalt stromoberseitig begrenzt, mit einer glatten aerodynamisch wirksamen Oberfläche ausgestattet ist. Wenn der Rand auf diese Weise ausgebildet ist, wird bewirkt, daß die abgelenkte Gebläseluft dort und auf der äußeren Oberfläche der Verkleidung infolge des "Coanda"-Effektes anhaftet, wie dies in der briti-

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sehen Patentschrift 1 I50 012 beschrieben ist. Wenn jedoch .. ein sehr kurzes Gebläsegehäuse gefordert wird, d.h. ein Gebläse-, gehäuse, das einen sehr kurzen Lufteinlaß besitzt, dann wäre .... der "Coanda"-Effekt in der Weise wirksam, daß die nach vorn abgelenkte Gebläseluft an der äußeren Oberfläche der Verkleidung anhaftet und die Gefahr der Wiederansaugung besteht, wodurch die Schubkomponente wiederum umgekehrt würde, wenn.das Flugzeug zur Landung ansetzt. Außerdem ist dann keine Zeit zur Vermischung vorhanden und die nach vorn abgelenkte Luft kann sich nicht von der äußeren Oberfläche ablösen, bevor sie den Lufteinlaß des Triebwerks erreicht hat.

P Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schubumkehrvorrichtung für die Gebläseluft zu schaffen, die unter Benutzung des "Coanda"-Effektes arbeitet, wobei jedoch eine Vermjsshung der abgelenkten Luft mit der ümgebungsluft und ein Ablösen der umgelenkten Luft von der Verkleidung gewährleistet wird, bevor die umgelenkte Luft den Einlaßrand des Lufteinlasses erreicht hat. .

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gebläsetriebwerk,dessen Verkleidung einen ringförmigen Abschnitt besitzt, der zwecks Bildung eines Hngspaltes nach hinten beweglich ist, so daß die Luft radial bezüglich der Trieb- * werksachse ausströmen kann, die Gestalt des Gehäuseabschnittes so gewählt ist, daß das äußere Strömungsprofil der Gebläseluft gewellt ist.

Der stromunterseitige Rand des Ringschlitzes ist vorzugsweise schuppenform!g bzw. gewellt ausgebildet.

Die Wellungen sind dabei vorzugsweise von gleicher Proportion.

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Stattdessen kann die ringförmige öffnung,auch die Gestalt diskreter Düsen aufweisen, die im gleichen Abstand um die Triebwerksachse herum angeordnet sind. -

Gemäß einer weiteren Alternative können mehrere Kaskadenschaufelanordnungen vorgesehen werden, wobei jede zweite Vorrichtung einen spitzeren Auslaßwinkel als die Übrigen besitzt.

Vorzugsweise wird der bewegliche ringförmige Verkleidungsabschnitt in axialer Richtung bewegt, um den Ringschlitz zu bilden.

Vorzugsweise findet dabei die Bewegung nach hinten statt, wenn der Schlitz erzeugt werden soll.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematisch, teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gebläse-Gasturbinenstrahltriebwerks,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des stromunterseitigen Randes der im Gebläsegehäuse ausgebildeten Ringschlitzöffnung,

Fig. 3 einen Axialschnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.4, Fig. 4 eine Axialansicht in Richtung des Pfeiles 4 nach Fig.?,

Fig. 5 bis 7 sowie 8 und 9 abgewandelte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schubumkehrvorrichtungen.

Das Triebwerk weist ein Kerntriebwerk 12 mit Kompressor, Verbrennungseinrichtung, Expansionsturbine und Abgasdüse 14 auf, das von einer Gebläsegehäuseverkleidung 16 umgeben ist. Eine Stufe von Gebläseschaufeln 18 ist drehbar koaxial zum Kerntriebwerk 12 an dessen stromoberseitigen Ende gelagert und

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diese Gebläsestufe wird durch die Gehäuseverkieldung 16 umgeben, die einen Lufteinlaß 20 für das Gebläse bildet. Wie aus FIg. 1 ersichtlich, ist der Lufteinlaßabschnitt sehr kurz und der Vorderrand liegt nur etwa eine Gebläseschaufel-Sehnenlänge vom Vorderrand der Gebläsestufe entfernt. Es ist jedoch klar, daß dies bezüglich der Erfindung nicht beschränkend ist.

Die Gebläseverkleidung 16 besteht aus zwei Abschnitten, nämlich einem stromoberseitigen Abschnitt 22, der durch radiale Streben 24 fest im Abstand zum Triebwerk 12 gehalten wird, wobei mehrere derartige Streben im gleichen Winkelabstand um das Kerntriebwerk 12 herum angeordnet sind,una außerdem-ist ein verschlebba-P rer stromunter sei tiger Abschnitt 26 vorgesehen.¹'Dieser Abschnitt 26 ist über eine Kugelschrauben- und Muttervorrichtung verschiebbar. Jedoch kann anstelle dieses Mechanismus auch jeder andere bekannte Verschiebemechanismus vorgesehen werden und die-■ ser Abschnitt ist zwischen der in Pig.l voll ausgezeichnet dargestellten Stellung in die strichliert dargestellte Stellung überführbar. Durch eine Verschiebung dieses Teils nach hinten wird eine ringförmige öffnung 28 gebildet.

Die Innenwand 30 3er Verkleidung 16 ist mit mehreren, den Gebläsekanal blockierenden Klappen 32 in an sich bekannter Weise versehen und diese Klappen sind in den Gebläsekanal 34 hinein k schwenkbar, so daß die Luft nicht mehr gerade durch den Kanal nach der Gebläsedüse J>6 abströmen kann. Gleichzeitig mit der Blockierung des Gebläsekanals 34 wird die öffnung 28 hiergestellt und die Gebläseluft wird durch die Klappen 32 nach der Atmosphäre hin abgelenkt.

Der Aufbau, der den stromoberseitigen Rand 38 des Ringspaltes- 28 bildet, ist sehr glatt und hat eine solche Gestalt, daß im Betrieb abgelenkte Gebläseluft, die darüber abströmt, dicht anhaf-

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tet und so dem "Coanda"-Effekt unterworfen wird. Dies ist in der britischen Patentschrift 1 I50 012 im einzelnen beschrieben. Infolge dieses"Coanda"-Effektes wird ein wesentlicher Umkehrschub erhalten.

Um zu gewährleisten, daß die Umgebungsluft sich zunächst mit der Gebläseluft der äußeren Oberfläche des Verkleidungsabschnit~ tes 22 mischt und dann von der Verkleidung freikommt, bevor der Vorderrand erreicht ist, weist, wie aus-Fig.2 ersichtlich, der Rand des stromunterseitigen Verkleidungsabschnitts 26, der den stromunterseitigen Rand der Schlitzringöffnung 28 begrenzt, eine Wellengestalt auf. Die umgelenkte Gebläseluft strömt über die Wellungen und infolgedessen werden Luftströme mit gewelltem Profil in den äußeren Schichten der umgekehrten Luftströmung erzeugt. Das gewellte Profil erstreckt sich bezüglich der umgelenkten Gebläseluft in einer Tiefe nach innen, die nicht ganz die äußere Oberfläche des stromoberseitigen Verkleidungsabschnitts erreicht. Es wird jedoch die Vermischung verbessert und die Umgebungsluft kühlt die umgelenkte Gebläseluft ab und vermindert deren Geschwindigkeit auf einen Wert, der gleich ist oder geringer als die scheinbare Geschwindigkeit der Umgebungsluft, worauf die Umgebungsluft die umgelenkte Luft von der ..Verkleidung abschält, bevor der Lufteinlaßrand erreicht ist. Hierdurch wird ein Wiederansaugen und der hieraus resultierende unerwünschte Druckanstieg verhindert und es wird gleichzeitig eine ungünstige Druckverteilung am Gebläseeinlauf und ein Temperaturanstieg der Einlaßluft wenigstens unter jenen Be- . triebsbedingungen vermieden, unter denen ein Umkehrschub erforderlich ist.

Gernäß dem dargestellten· ÄusführungäEispiel sind die Zahnungen 97-gekrümmt ausgebildet, jedoch könnte auch eine^rechteckige -Zahnausbildung oder eine Sägezahnausbildung vorgesehen werden«

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Das Kriterium besteht in der Umfangslänge der Wellungen relativ zur Umfangslänge der Gebläseverkleidung, gemessen in der gleichen Ebene und bei einer gegebenen Geblasegehäuselängserstreckung.

In den Figo bis 7 ist eine andere Ausbildung der Umlenköffnung dargestellt, wobei der Kanal j5^ von einer Mehrzahl von Rpien 50 umgeben ist. Jeder Rahmen weist eine Schaufelkaskade 52 auf und die Schaufeln 52 eines jeden zweiten Rahmens sind in einem "Winkel 0 gegenüber der Achse der Verkleidung 16 angestellt und die Schaufeln in den Rahmen benachbart hierzu liegen unter einem Win-r kel q£ gegenüber dieser Achse, wobei der Winkel oC weniger spitz ist als der Winkel Θ. So wird der gleiche Effekt in der umgelenkten Luftströmung erzielt wie durch die Wellungen bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel.

In Fig.8 ist eine weitere mögliche Ausbildung dargestellt, wobei diskrete Düsen 5^ die Ausdehnung radialer Säulen der umgelenkten Luft begrenzen und so den Wellungseffekt erzielen.

Einige Triebwerke sind im Einlaß mit Binblastüren ausgestattet, um unter gewissen Betriebsbedingungen die Einlaßfläche zu vergrößern. Die vorliegende Erfindung kann auch bei derartigen Triebwerken

denen

benutzt werden, -we-bei/die stromunterseitigen Ränder der Einblastüren, wenn diese in Betriebsstellung befindlich sind, als Einlaßlippe wirken, (Fig.9).

Wenn sich die Vorwärtsgeschwindigkeit des Plugzeugs unter der Wirkung des Umkehrschubes vermindert, dann vermindert sieh auch die scheinbare Geschwindigkeit der Umgebungsluft, bis ein Wert erreicht ist, der kleiner ist als die Geschwindigkeit der umgelenkten Luft. Wenn dies der Fall ist, wird die umgelenkte Luft nicht mehr abgeschält, aber es findet eine maximale Mischung

•A · BADORtGlNM-

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statt, und zwar infolge des welligen Profils der umgelenkten Luft. Eine Wiederansaugung findet nicht statt, aber die Einläßtemperatur steigt und die Gesehwindigkeitsverteilung wird infolge der Vermischung annehmbar. .

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

ebläse-Gasturbinenstrahl triebwerk mit einem stromoberseitigen

einem stromunterseitigen Verkleidungsabschnitt, die axial relativ zueinander zwecks Bildung eines Ringspaltes beweglich sind, der beim Vorwärtsflug geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, ; daß wenigstens zwei Gruppen von Gebläseluft-Ablenkvorrichtungen (27 oder 50 oder 54) seitlich in Umfangsrichtung der Verkleidung (16) innerhalb des Raumes (28) miteinander abwechseln und zwar wenigstens dann, wenn der Ringabschnitt (26) aus dem Ringspalt wegbewegt ist, und daß eine Gruppe der Luftströmungsablenkvorrichtungen (27 oder 50 oder 54) so angeordnet ist, daß im Betrieb darüber abströmende Gebläseluft in einem ersten spitzen Winkel gegenüber der Längsachse der Verkleidung (16) abgelenkt und die andere Gruppe von Gebläseluft-Abierikvorrichtungen (27 oder 50 oder 54) so angeordnet ist, daß im Betrieb darüber strömende Gebläseluft in einem zweiten spitzen Winkel gegenüber der Längsachse der Verkleidung (16) abgelenkt wird.
2. Triebwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromunterseitlge Rand des Ringspaltes wellenförmig ausgebildet ist, (Pig.2).
3. Triebwerk nach Anspruch 2,

dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß die Wellungen gleiche Proportionen aufweisen.

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4. Triebwerk nach Anspruch'1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt diskrete Düsen (54) aufweist, die über den Umfang gleichmäßig verteilt sind, (-Pig.8).
5. Triebwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt der Verkleidung abwechselnd Schaufelkaskaden (52) mit unterschiedlichem Anstellwinkel (Θ) bzw.( ofy angeordnet sind, (Pig.5 bis 7)·

6» Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der hintere ringförmige Verkleidungsabsohnitt (26) axial gegenüber dem vorderen festen Verkleidungsabschnitt zwecks Bildung des Ringspaltes beweglich ist.

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