DE2152031B2 - Flugzeug-mantelstrom-gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Flugzeug-Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Schubumkehrvorrichtung mit Schwenkklappen, die aus einer Stellung für den Reiseflug, in welcher sie in der Triebwerksgehäusewand befindliche Durchlaßöffnungen absperren, in eine Bremsschubstellung zur seitlichen Ablenkung der Schubgase verschwenkbar sind, wobei jede Schwenkklappe etwa in ihrer Mitte über einen Lenker mit dem Triebwerksgehäuse verbunden ist.

Ein Flugzeug-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Schubumkehrvorrichtung mit Schwenkklappen ist durch die US-PS 32 89 945 bekannt. Hierbei ist die Schubumkehrvorrichtung derart ausgebildet, daß bei Ausfall des Kraftantriebs eine Zurückführung der Klappen in ihre Verstaustellung gewährleistet wird, in der der Triebwerksabgasstrom unbehindert austreten kann. Diese Rückführung erfolgt aus jeder Zwischenstellung, die die Klappen einnehmen. Die Konstruktion ist dabei so getroffen, daß der Strahldruck die Schwenkklappen auch dann in die Verstaustellung zurückzuführen trachlet, wenn diese in der Schubumkehrstellung befindlich sind. Es sollen dadurch gefährliche Zustände vermieden werden, die dann eintreten können, wenn beim Landeanflug mit bereits ausgeschwenkten oder im Ausschwenken begriffenen Schubumkehrklappen deren Antrieb ausfällt und ein Durchstarten des Flugzeuges erforderlich ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Schwenkklappen bei Ausfall ihres Kraftantriebes je nach der Betriebsstellung, die sie im Augenblick des Ausfalles einnehmen, entweder in die Verstaustellung oder in die Stellung mit maximalem Bremsschub zu überführen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß da durch, daß das hintere Ende jeder Schwenkklappe je weils in einer Nockenbahn, die am Triebwerksgehäusi stromabwärts der Durchlaßöffnung angebracht is: durch einen Antrieb verstellbar geführt ist, wobei die Nockenbahn eine derartige Form aufweist, daß be Ausfall des Schwenkklappenverstellantriebs dii Schwenkklappen durch die Schubgase in dem Berticl zwischen Reiseflugstellung und Nullschubstellung (Vor wärtsschub gleich Bremsschub) in die Rei§eflugstellunj und in dem Bereich zwischen Nullschubstellung unc maximaler Bremsschubstellung in letztere Stellunj überführt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dal zum Erfassen aller möglichen gefährlichen Flugzustän de eine Rückführung der Schwenkklappen in die Aus gangsstellung nicht ausreichend ist. Wenn nämlich be einer normal durchzuführenden Landung, sei es bei dei Überführung der Klappen in die Bremsstellung odei auch schon bei in Bremsstellung befindlichen Klappen der Antrieb ausfällt und die Bremsklappen in ihre Rei seflugstellung zurückkehren, dann kann mangel; Bremsschubes das Flugzeug über die Landebahn hin auEschießen. Nach der Erfindung wird jedoch dafür ge sorgt, daß von einem vorbestimmten Zeitpunkt an, be d.-;m nämlich der Vorwärtsschub gleich dem Rückschut ist, ein Rückführen der Klappen in die Reiseflugstellun^ verhindert wird, so daß der volle Bremsschub für die Landung zur Verfügung steht. Der Erfindung liegt fer ner die Erkenntnis zugrunde, daß dieser Umkehrpunki so gewählt werden kann, daß ein Durchstarten nach diesem Umkehrpunkt nicht mehr zu erwarten ist, wäh rend vor Erreichen des Umkehrpunktes der Flugzeug führer noch entscheiden könnte, ob er durch den hier durch bewirkten Ausfall der Bremsklappen zur Lan dung ansetzen kann oder gegebenenfalls auf eine län gere Landebahn ausweichen muß. Es wird aber bewußi die für die Landung erforderliche Bremsung herbeigeführt, wenn der Landeanflug bereits so weit fortgeschritten ist, daß die Landung auch unbedingt durchgeführt werden muß.

Es ist zwar durch die US-PS 35 11 055 ein Triebwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekanntge worden, bei dem bei Ausfall des Kraftantriebes der Klappen diese entweder in ihrer Verstaustellung oder in ihrer Bremsstellung verbleiben. Mit einem Ausfall des Antriebs beim Übergang von einer Stellung in die andere wird hierbei jedoch nicht gerechnet. Es soll vielmehr nur erreicht werden, daß im Reiseflug die Schubumkehrklappen in Verstauslellung verbleiben und aus der einmal eingenommenen Bremsstellung nicht wieder zurückgeführt werden. Wenn aber die Klappen bereits um einen geringen Betrag aus der Verstaustellung ausgeschwenkt sind, dann werden sie vom Mantelstrom erfaßt und sofort in ihre Bremsstellung überführt, wenn der Antrieb ausfallen sollte. Allein in der Verstaustellung ist die Klappe auch bei Ausfall des Antriebs gegen Herausfallen gesichert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an dem hinteren Ende jeder Schwenkklappe ein Stift befestigt, der an einer motorgetriebenen Kette angeordnet ist und in der Nockenbahn läuft.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerks,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch die Gebläseverklei-

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dung des Gasturbinenstrahltriebwerks nach F i g. 1,

ρ j g. 3 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß F i g. 5.

ρ ig. 4 eine perspektivische Teilansicht des Gebläseverkleidungsaufbaus,

Fig.5 eine Teilschnittansichi, geschnitten nach der Linie 5-5 gemäß F i g. 3,

Fig.6 in größerem Maßstab eine Teilansicht eines Kettenrades,

Fig 7 eine abgewickelte Teilansicht eines Paares benachbarter Schwenkklappen,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht einer Kette und des ihr zugeordneten Antriebsmechanismus.

Das in F i g. 1 dargestellte Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk 10 weist eine Gebläsestufe 12 auf, die in einem Gebläsekanal 14 umläuft, der vom Triebwerksgehäuse und einer ihn mit Abstand umgebenden Gebläseverkleidung 18 gebildet wird.

Die Gebläseverkleidung 18 weist eine Schubumkehreinrichtung 20 auf, durch welche während des Betriebes durch den Kanal 14 strömende Luft teilweise oder vollständig durch eine öffnung in der Verkleidung 18 abgelenkt werden kann, anstatt aus der Düse 22 auszutreten. Die Schubumlenkvorrichtung besteht aus mehreren Schwenkklappen 24, die in Umfangsrichtung der Außenwand des Kanals 14 im Abstand zueinander derart angeordnet sind, daß in Ruhestellung die Schwenkklappen eine glatte Fortsetzung der Außenwand des Kanals bilden, wie aus F i g. 3 ersichtlich.

Benachbarte Schwenkklappen werden durch eine starre Strebe 26 getrennt, die hohl ausgebildet ist und den Betätigungsmechanismus 28 (F i g. 5) enthält. Dieser Betätigungsmechanismus erstreckt sich nach hinten in den fest« η Aufbau, der einen Teil des Mromabwärtigen Abschnitts der Verkleidung 18 bildet, und dieser Betätigungsmechanismus besteht zweckmäßigerweise aus zwei Ketten 30, wie am besten auf den F i g. 6, 7 und 8 ersichtlich, die jeweils durch vier Doppelkettenräder 32, 33, 34 und 35 getragen werden, die drehbar um feste Achsen im festen Aufbau gelagert sind. Die Doppelkettenräder mit der dazwischen befindlichen Kette werden benutzt, um die Zugbelastungen zu zentralisieren, die von den Ketten, während sich der Mechanismus in Tätigkeit befindet, ausgeübt werden. Die Schwenkk'appen 24 sind an ihren stromunterseitigen Enden durch einen in einem Ansatz gelagerten Stift 36, der durch eine feste Nockenführung 40 hindurchsteht, verbunden, wobei dieser Stift gleichzeitig einen Stift der jeweiligen Kette bildet. Dies ist am besten aus F i g. 6 ersichtlich. Der jeweilige Stift 36 ist auf dem dem Ansatz der Schwenkklappe entgegengesetzten Ende weiter verlängert und liegt wenigstens während eines gewissen Teils des Arbeitsvorgangs des Mechanismus in einer weiteren Nockenführung 42, die in ihrer Gestalt der Nockenführung 40 gleicht. Die Nockenführungen sind aufeinander ausgerichtet. Eine Gruppe von vier Kettenrädern 32,33,34 und 35 liegt in einer Ebene in der Mitte zwischen den beiden Nockenführungen. Einige der Stifte 44, die die Kettenglieder jeder Kett» verbinden, sind ebenfalls verlängert, so daß sie während eines gewissen Teils der Betätigung in der Nokkenführung 42 laufen; der Grund hierfür liegt darin, daß die oberen Teile der Nockenführungen gekrümmt sind und die Kette dieser Kurve folgen muß und nicht einer geraden Linie zwischen den Rädern 34 und 35. Jegliche Seitenbelastungen, die durch die Stifte 44 ausgeübt werden, während sie dieser Kurve folgen, werden durch die Nockenführungen und den Aufbau aufgenommen, an dem die Nockenführungen fixiert sind. Jedes Kettenpaar wird von einem Gewindespindei-

mechanismus 46 angetrieben, der zwischen den Ketten

liegt. Ein Joch 48 ist an der Spindelmutter festgelegt und jedes Ende 50, 52 des Jochs wirkt wiederum auf

einen Gelenkzapfen der jeweiligen Kette ein. Jede Schwenkklappe 24 ist außerdem mit dem festen

Aufbau durch einen Lenker 54 verbunden, dessen von

der Schwenkklappe abgewandtes Ende schwenkbar in ίο einem starren Ring 56 am stromoberseitigen Ende der

öffnung in der Verkleidung 18 angelenkt ist.

Arbeitsweise

Das Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk ist an J₅ einem Flugzeug aufgehängt und während des normalen Reisefiuges liegen die Schwenkklappen 24 in üblicher Weise innerhalb der Außenwand des Kanals 14. Wenn das Flugzeug seinen Landeanflug beginnt, steuert der Pilot das Flugzeug in üblicher Weise, d. h., obgleich er niedergeht, stellt er das Triebwerk auf Startschub ein. Dann betätigt er jedoch die Schubumkehrvornchtung, so daß in üblicher Weise die Schwenkklappen 24 die öffnungen bzw. den Kanal öffnen bzw. schließen, ο daß der Gasstrahl abgelenkt wird. Das Ergebnis ist eine Abbremsung des Flugzeuges bei weiterem Sinken. Während des Niedergehens brauchen die Schwenkklappen sich nicht mehr voll über den Kanal 14 zu erstrecken, denn wenn dies geschieht, würde der gesagte Gasstrahl abgelenkt und die Flugzeuggeschwindigkeit würde gefährlich schnell absinken. Dies könnte geschehen, wenn der Betätigungsmechanismus der Schwenkklappen ausfällt und die Folge davon ware, dab die Schwenkklappen durch den Luftdruck im Kanal in eine Stellung gedrückt würden, in der der Kanal voll abgesperrt ist. Durch die Gestalt der Nockenführung 40 wird jedoch gewährleistet, daß jede Schwenkklappe in der Weise bewegt wird, daß bis zum Erreichen einer Stellung, wo der vom Triebwerk erzeugte Schub Null ist (d. h. Rückwärtsschub 3 Vorwärtsschub), die resultierenden Strömungsmittelbelastungen auf der Schwenkklappe eine Kraft auf den Betätigungsmechanismus in einer Richtung ausüben, die die Schwenkklappe in die Ruhestellung, d.h. in die Vorwärtsschubstellung, zu überführen trachtet. Der volle Umkehrschub wird nicht absichtlich gewählt, bevor das Flugzeug aufgesetzt hat oder kurz vor dessen Aufsetzen und erst danach bewegen sich die Schwenkklappen in eine Stellung jenseits der Stellung »Vorwärtsschub 3 Rückwärtsschub« und nunmehr kann sich die so Schubrichtung umkehren, wobei die Schwenkklappen in ihrer vollen Absperrstellung gehalten werden so daß dann, wenn der Betätigungsmechanismus in diesem Zeitpunkt ausfällt, die Bremswirkung erhalten bleibt, wie dies erwünscht ist.

Die tatsächlichen Bewegungen der Schwenkklappen werden durch den Flugzeugführer eingestellt, der die Gewindespindel 46 durch einen flexiblen Antrieb derart dreht, daß jedes Joch 48 axial innerhalb des Kanals in Richtung des Pfeiles A verschoben wird. Jede 6o Kette 30 wird so veranlaßt, sich um die Kettenrader 32, 33 Λ4 und 35 herumzugewegen und hierbei wird der Stift" 36 bewegt, der, da er in der Nockenführung läuft an der Stelle 65 zuerst zur Kanalachse bewegt wird Diese Bewegung hat zur Folge, daß die Dichtung 65 um die Schwenkklappenräder gelöst wird und Luft unter dem Kanaldruck in die Öffnung austrat. Hierdurch wird die Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Schwenkklappen vermindert, es Hn

det jedoch kein Druckausgleich statt. Auf diese Weise werden die Betätigungskräfte des Einstellmechanismus vermindert, aber nicht völlig überflüssig. Die Schwenkklappen befinden sich zu diesem Zeitpunkt etwa an einer Stelle, die in F i g. 2 mit 64 bezeichnet ist und die jeweiligen Stifte 36 befinden sich in den Nockenführungen an der mit 66 bezeichneten Stelle. Wenn die Schwenkklappen in der Stellung 57 befindlich sind, dann liegen ihre Stifte in der Nockenführung bei 68 und, wie bereits obenerwähnt, drückt der im Kanal herrschende Luftdruck, während die Stifte 36 in irgendeiner Stellung zwischen d«:r Ruhestellung 65 und der Stellung 68 befindlich sind, die Schwenkklappen in die Ruhestellung zurück, wenn der Antrieb ausfällt, was einen beträchtlichen Sicherheitsfaktor darstellt, wenn das Flugzeug zur Landung ansetzt.

Der Pfeil B in F i g. 8 verdeutlicht, daß die Stifte 36 gezwungen sind, den Nockenführungen 40 und 42 zu folgen, wie dies auch jede Kette tut.

Anstatt die Kette über eine Gewindespindel anzutreiben, könnte die Kette natürlich auch über Kettenräder angetrieben werden, wie dies bei 72 und 74 dargestellt ist. Die Räder 72 könnten über eine flexible Welle angetrieben werden, um die Antriebskraft über Zwischenräder 74 auf die Kettenräder 32 und somit die Kette 30 zu übertragen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: 21

1. Flugzeug-Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Schubumkehrvorrichtung mit Schwenkklappen, die aus einer Stellung für den Reiseflug, in welcher sie in der Triebwerksgehäusewand befindliche Durchlaßöffnungen absperren, in eine Bremsschubstellung zur seitlichen Ablenkung der Schubgase verschwenkbar sind, wobei jede Schwenkklappe etwa in ihrer Mitte über einen Lenker mit dem Triebwerksgehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende jeder Schwenkklappe (24) jeweils in einer Nockenbahn (40), die am Triebwerksgehäuse stromabwärts der Durchlaßörfr.ung angebracht ist, durch einen Antrieb verstellbar geführt ist, wobei die Nokkenbahn eine derartige Form aufweist, daß bei Ausfall des Schwenkklappenversteitantriebs die Schwenkklappen durch die Schubgase in dem Bereich zwischen Reiseflugstellung und Nullschubstellung (Vorwärtsschub gleich Bremsschub) in die Reiseflugstellung und in dem Bereich zwischen Nullschubstellung und maximaler Bremsschubstellung in letztere Stellung überführt werden.

2. Flugzeug-Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem hinteren Ende jeder Schwenkklappe (24) ein Stift (36) befestigt ist, der an einer motorgetriebenen Kette (30) angeordnet ist und in der Nokkenbahn (40) läuft.