DE2158625A1

DE2158625A1 - THROTTLE NOZZLE FOR JET ENGINES

Info

Publication number: DE2158625A1
Application number: DE19712158625
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Broll; Ulrich Dipl Ing Rieger
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1973-05-30

Description

Schubdüse fur Strahltriebwerke Die Erfindung betrifft eine Schubdüse für Strahltriebwerke, welche die Form eines Vierkantrohres mit rechteckiger Austrittsöffnung hat, mit verstellbarem Düsenquerschnitt sowie mit Einrichtungen zur Ablenkung des Gass-trahls.Jet engine thruster The invention relates to a jet engine for jet engines, which have the shape of a square tube with a rectangular outlet opening has, with adjustable nozzle cross-section and with facilities for deflecting the Gass-trahls.

bei einer bekannten Schubdüse dieser Art ist jede der vier Seitenwände der Weise hydraulisch um eine quer zur Strahlrichtung verlaufende Achse verschwenkbar. Die Seitenwände der Weise haben sich nach hinten verjüngende Trapezform. Der zwischen den Kanten der SeitenwAnde bestehende Zwischenraum, dessen Größe sich beim Verschwenken der Düse ändert, wird durch besondere Winkelplatten abgedeckt, die sich an die Außenseiten der Düsenwände anlegen und den Düsenmantel abschließen. Die genannten Winkelplatten ermögliciicn jedocll nur eine geringe Überdeckung der Seitenwände der Ddse, so daß lediglicii kleine Strahlablenkungen erreicht werden können.in a known thrust nozzle of this type, each of the four side walls is the way hydraulically pivotable about an axis extending transversely to the jet direction. The side walls of the way have a trapezoidal shape which tapers towards the rear. The between the edges of the side walls existing space, the size of which changes when pivoting the nozzle changes is covered by special angle plates that are attached to the outside of the nozzle walls and close off the nozzle jacket. The aforementioned angle plates however, allow only a slight overlap of the side walls of the nozzle, so that only small beam deflections can be achieved.

bei einer anderen bekannten Anordnung zur Ablenkung des D5senstrahls sind innerllalb der i)dse schwenkbare Platten angeordnet, deren Schwenkachsen parallel zu den Vorderkanten zweier gegenAberliegender Seitenwände liegen. die Breite der schwenkbaren Platten ist gleiel der Breite der Seitenwände, so daß es möglich ist, durch Verscllwenken der Platten den Abgasstrom in eine bestimmte Richtung bzw. in die Gegenrichtung abzulenken. Die Anordnung Iiat aber den siacilteil, daß eine Ablenkung des Strahls rechtwinkelig zu dieser Richtung nicht möglich ist. Außerdem können mit der bekannten Anordnung nur geringe Strahlablenkungen erreicht werden.in another known arrangement for deflecting the jet are arranged inside the i) dse pivotable plates, the pivot axes of which are parallel to the front edges of two opposite side walls. the width of the swiveling plates is equal to the width of the side walls, so that it is possible By swiveling the plates, the exhaust gas flow in a certain direction or in to divert the opposite direction. The arrangement Iiat but the siacilteil that a diversion of the beam perpendicular to this direction is not possible. Also can with the known Arrangement achieved only low beam deflections will.

Es ist ferner eine Schubdüse für Strahltriebwerke mit verdnderlichem Querschnitt bekannt geworden, deren kegelstumpfförmiger aus Federstahl bestehender ;mantel Längseinschnitte aufweist. Durch diese Finscnnitte werden.elastische Finger gebildet, die ein Aufspreizen des iIantels im Bereich der Einsciinitte zulassen. Für die Querschnittsveränderung der Dase sind peripheral angeordnete Verstellspindeln vorgesehen, die mit Düsenverstelimitteln zusammenarbeiten. Diese bekannte Dusenanordnung ermöglicht jedoch keine Strahlablenkung.It is also a nozzle for jet engines with a voidable Cross-section has become known, the frustoconical of which is made of spring steel ; jacket has longitudinal incisions. These finishes create elastic fingers which allow the jacket to be spread open in the area of the entrance. Adjusting spindles arranged peripherally are used to change the cross-section of the Dase provided, which work together with nozzle adjusters. This known nozzle arrangement however, does not allow beam deflection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubdüse für Strahltriebwerke mit verstellbarem Düsenquerschnitt zu schaffen, deren Gas stahl um einen Winkel beträchtlicher Größe ablenkbar sein soll, wobei für beide Funktionen ein einziger Mechanismus verwendet werien soll. Die Düse soll einfach im Aufbau sein und eine kurze Ansprechzeit für Strahlrichtungsänderungen haben.The invention is based on the object of a thrust nozzle for jet engines with adjustable nozzle cross-section, whose gas stole at an angle of considerable size should be deflectable, with a single one for both functions Mechanism should be used. The nozzle should be simple in construction and one have a short response time for changes in the direction of the beam.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß am Ddsenansatz vier ein Quadrat bildende Torsionsrohre angeordnet sind, an denen die Seitenwände der Schubdüse bildende Finger schwenkbar um ellen angelenkt sind, die senkrecht zur Achse des zugehörigen Torsionsrohres verlaufen. Bei der Drehung der Torsionsronre werden die Finger, die in Bezug auf die Drehrichtung der Torsionsronre nicht gelenkig sind, mitgenommen und beschreiben eine kreisförmige Bewegung um die Wachse des Torsionsrohres. Um beliebig viele 3;lsenstellungen herstellen zu können, sollen die Torsionsrohre gemäß der Erfindung mit Linzelantrieb ausgestattet werden, der die Rohre einzeln um ihr Achse drehen kann .According to the invention, this object is achieved in that at the nozzle attachment four torsion tubes forming a square are arranged on which the side walls the fingers forming the nozzle are pivotably articulated around ellen that are perpendicular run to the axis of the associated torsion tube. When rotating the torsion arm the fingers that are not articulated in relation to the direction of rotation of the torsion arm are taken along and describe a circular movement around the waxes of the torsion tube. In order to be able to produce as many 3; looseness positions as desired, the torsion tubes be equipped according to the invention with Linzelantrieb, which the tubes individually can rotate around its axis.

Bei der Verscliwenkung der Seitenwände mindert sich der in der Ausgangsstellung vorhandene Winkel zwischen zwei benachbarten Seitenwänden. Um diese an den Ecken der Düse auftretenden Winkelveränderungen aufneiimen zu können, sollen nach einem weiteren l-lerkmal der Erfindung die an den Ecken der dosen befindlichen Finger als Scharnierachsen ausgebildet sein, auf welc.len an den angrenzeta den Fingern befestigte Scharnierringe gleitend gelagert sind, so daß die Seitenwände beim Verschwenken verschiedene Winkel miteinander bilden können.When the side walls are folded away, the amount in the starting position is reduced existing angles between two adjacent side walls. To these on the corners to be able to absorb angle changes occurring in the nozzle, should after a Another feature of the invention is the fingers located at the corners of the cans as Hinge axes be formed on welc.len attached to the adjacent fingers Hinge rings are slidably mounted so that the side walls when pivoting can form different angles with each other.

Um die Linzelfinger in ihrer Lage zu stabilisieren und gleichzeitig die Abstände zwiscnen den verschiedenen Fingern einer Seitenwand gleich groß zu halten, ist erfindungsgemäß an den an den Ecken der Duse befindlichen Fingern ein Scherensystem angelenkt, wobei die mittelachse eines jeden Scherengliedes am zugehörigen Finger befestigt ist.To stabilize the Linzelfinger in their position and at the same time the distances between the different fingers on a side wall become the same hold, is according to the invention on the fingers located at the corners of the nozzle Articulated scissor system, the central axis of each scissor link on the associated Finger is attached.

Um einen sollen Düsenwirkungsgrad zu erhalten, ist es nötig, die Düse so zu gestalten, daß ein Ausbrechen des Strahles zur Seite hin vermieden wird. Dieser Zweck wird nach einem weiteren erkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß die Finger Seitenbördel besitzen, die so ineinander greifen, daß bei allen durch Drehung der Torsionsrohre erreichten Düsenstellungen eine Überlappung der Finger vorianden ist. Gleichzeitig kann im Rahmen der Erfindung bei Verwendung dieser Anordnung auf der Düseninnenseite ein Kühlluftkanal dadurch geschaffen werden, daß die Finger auf der DAseninnenseite sich überlappende VerkleidungsblecIie besitzen.In order to achieve a desired nozzle efficiency, it is necessary to use the nozzle to be designed so that a breakout of the beam to the side is avoided. This The purpose is achieved according to a further feature of the invention in that the fingers Have side flanges that interlock so that by rotating the Torsion tubes reached nozzle positions and there is an overlap of the fingers. At the same time, in the context of the invention when using this arrangement on the On the inside of the nozzle, a cooling air duct can be created by placing the fingers on have overlapping cladding sheets on the inside.

In den beigefügten Abbildungen ist die Erfindung zeichnerisch erläutern. Es zeigen: Fig. 1 die Seitenansicllt der Düse; Fig. 2 die Rückansicilt der Düse gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer iDusenecke; Fig. 4 den nangsschnitt durch einen Finger der Düsenwand; Fig. 5 die Draufsicht auf drei Finger der Düsenwand; Fig. 6 eine perpektivische Darstellung dreier Finger der Düsenwand, welche die Überlappung der Finger und der Verkleidungsbleche zeigt.The invention is illustrated graphically in the accompanying figures. 1 shows the side view of the nozzle; Fig. 2 shows the rear view of the nozzle according to FIGS. 1 and 3, a perspective illustration of a shower corner; Fig. 4 den longitudinal section through a finger of the nozzle wall; Fig. 5 is a top view of three fingers the nozzle wall; 6 shows a perspective view of three fingers of the nozzle wall, which shows the overlap of the fingers and the trim panels.

Die in Fig. 1 und 2 mit 1 bezeichnete Schubdüse ist am Ende des Nachbrenners 2 angeordnet. Am ilacllbrenner 2 ist ein Übergangsstück 3 angeflanscht, das von der Kreisform des Nachbrenners 2 zu einer quadratischen Form der Schubdüse 1 überleitet. Dieses Übergangs stück 3 trägt gleichzeitig die Lagerung 15 für vier Torsionsrohre 4, 5, 6, 7, die den Ansatz zur konvergenten Schubdüse 1 in Form eines Quadrats umschließen.The nozzle designated 1 in FIGS. 1 and 2 is at the end of the afterburner 2 arranged. There is a transition piece on the ilacll burner 2 3 flanged, that from the circular shape of the afterburner 2 to a square shape of the exhaust nozzle 1 transferred. This transition piece 3 also carries the storage 15 for four Torsion tubes 4, 5, 6, 7, the approach to the convergent nozzle 1 in the form of a Enclose square.

An jedem Torsionsrohr 4, 5, 6, 7 sind Finger 8, 8a angelenkt.Fingers 8, 8a are hinged to each torsion tube 4, 5, 6, 7.

Die Finger 8 und 8a sind nebeneinander angeordnet und überlappen sich, wie später anhand der Fig. 6 beschrieben werden wird. Die Finger bilden zusammen die vier Düsenwande 4', 5', 6', 7', wobei die Bezeichnung so gewählt ist, daß. zum Torsionsrohr 4 die Düsenwand 4', zum Torsionsrohr 5 die Düsenwand 5' usw. gehört.The fingers 8 and 8a are arranged next to each other and overlap, as will be described later with reference to FIG. The fingers form together the four nozzle walls 4 ', 5', 6 ', 7', the designation being chosen so that. to the Torsion tube 4, the nozzle wall 4 ', the torsion tube 5, the nozzle wall 5', and so on.

Die Anlenkung der Finger 8, 8a an die Torsionsrohre 4, 5, 6, 7 geschieht über Gelenke 9 in der Weise, daß sich die Finger in einer Ebene liegend seitlich bewegen lassen (vgl. Fig. 3, 4, und 5).The fingers 8, 8a are articulated to the torsion tubes 4, 5, 6, 7 on joints 9 in such a way that the fingers are lying in a plane to the side let move (see. Fig. 3, 4, and 5).

hierbei sind die Finger, die jeweils den Innendruck der Schubdüse aufnehmen, als Biegeträger ausgebildet. Sie leiten die auf die Düsenwände 4' bis 7' wirkenden Innendruckkräfte in die Torsionsrohre 4 bis 7 ein, von denen sie über die Betätigungsarme 10 zu den Antriebselementen 10T weitergeleitet werden.here are the fingers, each of the internal pressure of the nozzle record, designed as a bending beam. They direct the onto the nozzle walls 4 'to 7 'acting internal pressure forces in the torsion tubes 4 to 7, of which they are about the actuating arms 10 are forwarded to the drive elements 10T.

In Fig. 3 ist die Ecke einer Düse, die durch die nur gestrichelt angedeuteten Seitenwände 7' und 4' gebildet wird, in perspektivischer Sicht dargestellt. An den Torsionsrohren 7 und 4 sind die Finger 8, 8a mittels Gelenklagern 9 angelenkt, welche den Fingern eine Schwenkbewegung in der Seitenwandebene gestatten. In der Fig. 3 sind nur die die Ecke der Seitenwände 7' und 4' bildenden Finger 8 dargestellt; sie tragen Scharnierringe 16, die auf dem als gemeinschaftliche Scharnierachse ausgebildeten Eckfinger 14 gleitend gelagert sind. Die Scharnierringe 16 enthalten mit Bohrungen 18 versehene Lappen 17, die zur Befestigung der Scharnierringe an den Fingern 8 dienen. Der Eckfinger 14 hat am hinteren Ende einen gabelförmigen, mit einer Bohrung 19 versehenen Ansatz 20, der zur gelenkigen Befestigung des Eckfingers auf dem Torsionsrohr 7 dient. In gleicher Weise sind die Eckfinger 11, 12, 13, deren Anordnung aus Fig. 2 ersichtlich ist, ausgebildet.In Fig. 3 the corner of a nozzle is indicated by the dashed lines Side walls 7 'and 4' is formed, shown in a perspective view. To the Torsion tubes 7 and 4 are hinged to the fingers 8, 8a by means of pivot bearings 9, which allow the fingers to pivot in the plane of the side wall. In Fig. 3 only the fingers 8 forming the corner of the side walls 7 'and 4' are shown; they wear hinge rings 16, which are designed as a common hinge axis Corner fingers 14 are slidably mounted. The hinge rings 16 contain bores 18 provided tabs 17, which are used to attach the hinge rings to the fingers 8 to serve. The corner finger 14 has a fork-shaped, with a bore at the rear end 19 provided approach 20, for the articulated attachment of the corner finger on the torsion tube 7 serves. In the same way, the corner fingers 11, 12, 13, the arrangement of which is shown in FIG. 2 can be seen, formed.

Die Fig. 4 zeigt einen Finger 8 einer Düsenwand im Schnitt, während Fig. 5 drei nebeneinander liegende Finger 8, 8a und 8 in Draufsicht darstellt. Das Gelenk 9 der Finger 8 und 8a enthält eine Gelenkwelle 21, die in einer Querbohrung des Torsionsrohres 4 fest eingelassen ist und als Schwenkachse für die mit entsprechenden Bohrungen versehenen Finger 8 und 8a dient. Die stitnallme der Finger 8 und 8a untereinander erfolgt über ein Scherensystem 22, das aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Endglieder dieses Scherensystems sind jeweils an den Eckfingern 11, 12, 13, 14 gelenkig befestigt, während die mittelachse eines jeden Scherengliedes je an einem zugehörigen Finger angelenkt ist. Das Scherensystem sichert einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Fingern 8 und 8a.Fig. 4 shows a finger 8 of a nozzle wall in section, while Fig. 5 shows three fingers 8, 8a and 8 lying next to one another in a plan view. That Joint 9 of the fingers 8 and 8a contains a cardan shaft 21 which is in a transverse bore of the torsion tube 4 is firmly embedded and as a pivot axis for the corresponding Bores provided fingers 8 and 8a is used. The stitnallme of fingers 8 and 8a with each other takes place via a scissors system 22, which can be seen from FIG. The end links this scissor system are each hinged to the corner fingers 11, 12, 13, 14, while the central axis of each scissor link is on an associated finger is hinged. The scissor system ensures an even distance between the Fingers 8 and 8a.

Fig. 6 zeigt die Uberlappung der Finger und der Verkleidungsbleche der Finger einer Düsenwand in perspektivischer Ansicht.Fig. 6 shows the overlap of the fingers and the cladding panels the finger of a nozzle wall in perspective view.

In der Figur sind drei nebeneinander liegende Finger dargestellt, die mit 8, 8a und 8 bezeichnet sind. Die Finger 8 besitzen nach unten gerichtete Seitenbördel 23, der in der Mitte liegende Finger 8a besitzt nach oben gerichtete Bördel 24. Die Bördel 23 und 24 greifen so ineinander ein, daß eine Oberlappung der Finger 8 und Sa zustande komrnt. Die Finger 8 tragen gleichzeitig an der Düseninnenseite vermittels Stegen 25 und 26 Verkleidungsbleche 27, die zusammen mit den Seitenwänden Hohlräume 28 bilden, die zur Durchleitung von Kühlluft dienen.In the figure three fingers lying next to each other are shown, which are designated by 8, 8a and 8. The fingers 8 have downwardly directed Side bead 23, the finger 8a located in the middle has upwardly directed Flange 24. The flanges 23 and 24 engage one another that an overlap fingers 8 and Sa come about. The fingers 8 simultaneously wear on the inside of the nozzle by means of webs 25 and 26 cladding panels 27, which together with the side walls Form cavities 28 which are used to pass cooling air.

Die folgendes. Druckschriften wurden in Betracht gezogen: Britische Patentschrift 1 184 314 Britische Patentschrift 1 173 851 Deutsche Offenlegungsschrift 1 526 809 - Patentansprüche -The following. Pamphlets considered: British Patent specification 1,184,314 British patent specification 1,173,851 German Offenlegungsschrift 1 526 809 - Claims -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Thrust nozzle for jet engines, which the shape of a square tube with a rectangular outlet opening nat, with adjustable Nozzle cross-section and with devices for deflecting the gas jet, thereby g It is not noted that four torsion tubes forming a square on the nozzle attachment (3) (4, 5, 6, 7) are arranged on which the side walls (4 ', 5', 6 ', 7') of the exhaust nozzle (1) forming fingers (8, 8a) are pivotably articulated about shafts (21) which are perpendicular to the axis of the associated Torsionsroires (4, 5, 6, 7).

2. Thrust nozzle according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that each torsion tube (4, 5, 6, 7) is equipped with an individual drive (10, 10 '), through which the tubes (4, 5, 6, 7) can be rotated about their axis.

3. thrust nozzle-according to one of claims 1 or 2, characterized g e -k e n n, z e i c h n e t that the fingers (11, 12, 13, 14) are designed as hinge axes on which the adjacent Fingers (8) attached hinge rings (16) are slidably mounted so that the side walls (4 ', 5', 6 ', 7') can form different angles with one another when pivoting.

4. Schubdüse'nach one of claims 1 to 3, characterized g e -k e n It should be noted that the fingers (11, 12, 13, 14) each has a scissor system (22) is articulated, the central axis of a each scissor link is attached to the associated finger (8, 8a), so that a more uniform Distance between the movable fingers (8 and 8a) within a side wall (4 ', 5 ', 6', 7 ') is secured.

5. thrust nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the fingers (8, 8a) have side flanges (23 and 24) which interlock in such a way that by turning the torsion tubes (4, 5, 6, 7) When the nozzle positions are reached, there is an overlap of the fingers.

6. thrust nozzle according to claim 5, characterized in that g e k e n n'z e i c h -n e t, that the fingers (8, & a) on the inside of the nozzle with overlapping cladding sheets (27) are provided, which together with the side walls (4 ', 5', 6 ', 7') of the nozzle Form cavities (28) for the passage of cooling air.

L e r s e i t e