DE2164537C3 - Luftfahrzeug mit im Rumpfbug angeordneten Hubstrahltriebwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Luftfahrzeuge mit im Rumpfbug angeordneten Hubstrahltriebwerken, deren Triebwerksaufnahmeschacht durch obere und untere Klappen abschließbar ist

ίο Bei Luftfahrzeugen die sowohl durch aerodynamisch wirkende Mittel als auch strahlgetragen zu fliegen vermögen, ist es von Vorteil für die Hubbilanz, wenn die Hubstrahltriebwerke in bezug auf den Luftfahrzeugschwerpunkt an möglichst großen Hebelarmen angrei-

fen, d. h. im Rumpfbug bzw. im Rumpfheck untergebracht werden.

Ein wesentliches Kriterium für die Auslegung der oberen Abschlußklappen des Rumpfbuges, die die Lufteinlaufseite des Triebwerksschachtes während des Marschfluges abschließen und während des strahlgetragenen Fluges sowie der Transitionsphase freigeben, stellt die Sicht des Piloten dar. Sowohl bei geöffneten oberen Klappen als auch während des öffnungs- bzw. Schließvorganges muß nach einem festgelegten Sicht diagramm über einen bestimmten Azimutbereich freie Sicht für den Piloten bzw. Kopiloten gewährleistet sein. Bei der Auslegung der unteren Abschlußklappen muß die Freigängigkeit der austretenden Treibgasstrahlen und deren freie Ausbreitungsmöglichkeit beim Auftref fen auf die Bodenfläche berücksichtigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, Abschlußklappen der genannten Art so auszubilden, daß einerseits größtmögliche Sichtfreiheit für den Piloten bei jeder Stellung der oberen Klappen besteht und andererseits die Strahlfreigängigkeit durch die unteren Abschlußklappen .licht beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Freigabe des Triebwerksschachtes die oberen und unteren Abschlußklappen mittels Ver stellgetrieben aus ihrer Abschlußstellung von der Kon tur des Rumpfbuges abhebbar und über die Kontur des Rumpfbuges schiebbar geführt sind.

Damit ist es ermöglicht, die oberen Abschlußklappen innerhalb der öffnungs- bzw. Schließbewegung dicht an der Rumpfkontur entlang zu führen, so daß in jeder Stellung der Klappen freie Sicht für den Piloten gewährleistet ist. Durch die besondere Art der Führung der oberen Klappen wird auch der in der Transitionsflugphase auftretende Luftwiderstand gering gehalten.

Die erfindungsgemäße Führung der unteren Abschlußklappen während des öffnungs- bzw. Schließvorganges und deren Lage zum Rumpfbug in Öffnungsstellung gewährleistet, daß die Treibgasstrahlen ungehindert aus den Triebwerken auszutreten vermögen. Gleichzeitig wird erreicht, daß sich bei am Boden stehenden oder in geringer Höhe über dem Boden schwebenden Luftfahrzeug die auf den Boden auftreffenden Treibgasstrahlen ohne Behinderung durch die Klappen frei ausbreiten können.

Nach einem weiteren Merkmal, der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abschlußklappen in Verschieberichtung frei tragend an Schwenkarmen befestigt sind. Ferner ist vorgesehen, daß die Abhebebewegung der oberen Abschlußklappen über ein Verbindungsglied und

die öffnungs- bzw'. Schließbewegung der unteren Klappen über Koppelgetriebe gemeinsam von einem Antrieb aus erfolgt. Damit ist eine synchrone Verstellung sämtlicher Klappen mittels eines Antriebssystems er-

reicht und der erforderliche Aufwand für die Verstellgetriebe wesentlich vermindert

Es besteht ferner ein Merkmal der Erfindung darin, daß bei in Öffnungsstellung befindlichen unteren Abschlußklappen zwischen dem Rumpfbug und den KJappen je ein Sekundärluftspalt gebildet wird. Über die Sekundärluftspalte kann dabei Sekundärluft in die durch die Treibgasstrahlen der Triebwerke erzeugten Unterdruckgebiete nachströmen, und es lassen sich dadurch die Schubverluste verringern.

Ein weiteres Merkmal nach der Erfindung ist, daß ein den unteren Klappen zugeordnetes, in Flugrichtung gesehen vor den Klappen liegendes und um eine zur Luftfahrzeugquerachse parallele Achse aus der Schließsteilung schwenkbares Klappenteil vorgesehen ist. Dieses '5 Klappenteii öffnet gegen den Staudruck und schließt auf der Unterseite des Rumpfbuges Hie sich nach vorn verjüngende Öffnung des Triebwerksschachtes ab. In geöffnetem Zustand wird beim Anlassen der Hubstrahltriebwerke vor einer Landetransition hinter dem Klappenteil ein Unterdruckgebiet erzeugt, durch welches das Anlassen der Hubstrahltriebwerke begünstigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet *5

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt

F i g. 1 zeigt in einer Seitenansicht den vor der Pilotenkanzel befindlichen Rumpfbug eines Luftfahrzeuges bei geöffneten Abschlußklappen für den Hubtriebwerksschacht;

F i g. 2 zeigt in einer Draufsicht gemäß F i g. 1 die eine Hälfte des Rumpfbuges bei geöffneter oberer Abschlußklappe;

F i g. 2a zeigt in einer Ansicht von unten gemäß F i g. 1 die zweite Hälfte des Rumpfbuges bei geöffneter unterer Abschlußklappe;

F i g. 3 zeigt in einem Querschnitt nach der Linie HI-HI der Fig.2 die eine Hälfte des Rumpfbuges bei geöffneter oberer und unterer Abschlußklappe;

F i g. 3a zeigt in einem Querschnitt nach der Linie IH-III der F i g. 2 die andere Hälfte des Rumpfbuges bei geschlossener oberer und unterer Abv hlußklappe.

In der Zeichnung ist der Rumpfbuj eines Luftfahrzeuges dargestellt. Für den Marschflug sind hier nicht dargestellte Tragflügel und für die Start- und Landephase Hubstrahltriebwerke vorgesehen, wobei eine Anzahl von Hubtriebwerken innerhalb des Rumpfbuges und des Rumpfhecks des Luftfahrzeuges untergebracht sind. Der Vereinfachung halber ist h?er nur der Rumpfbug des Luftfahrzeuges dargestellt. In der Zeichnung sind einander entsprechenden Teile zu beiden Seiten der senkrechten Flugzeuglängsmittelebene mit gleichen Bezugsziffern versehen. Zur Unterscheidung der Teile der linken bzw. rechten Flugzeugseite sind die Bezugsziffern der einen Seite mit Indices versehen.

In F i g. 1, 2 und 2a ist mit 1 der Rumpfbug des Luftfahrzeuges bezeichnet Die Hubstrahltriebwerke 2 und 3 sind innerhalb des Rumpfbuges 1 in einem senkrecht verlaufenden Triebwerksschacht 4 hintereinanderliegend angeordnet und um Achsen 5 bzw. 6 parallel zur Flugzeugquerachse schwenkbar gelagert Oberhalb bzw. unterhalb sind am Rumpfbug 1 Klappenpaare 7, T bzw. 8, 8' angeordnet, die den Triebwerksschacht 4 während des Marschfluges des Luftfahrzeuges ?bschließen bzw. während der Senkrechtstart- bzw. Senkrechtlandephase freigeben. Die oberen Abschlußklappen 7, T werden je durch drei Schwenkarme 12 bzw. 12* getragen. Diese Schwenkairme 12 bzw. 12' erstrekken sich innerhalb des Rumpfbuges 1 etwa in radialer Richtung. Die oberen Abschlußldaippen 7 bzw. T schließen im Bereich ihrer einander zugekehrten Längskanten 14 bzw. 14' (F i g. 3 bzw. 3ai) ari die Schwenkarme 12 bzw. 12" an, so daß die Klappen 7 bzw. T von der senkrechten Flugzeuglängsmittelebfcne E-E weg in Umfangsrichtung des Rumpfbuges 1 frei tragend an den Schwenkarmen 12 bzw. 12* angeordnet sind. Die unteren Abschlußklappen 8 bzw. 8' lagern sich je mittels zweier Paare von Schwingen 18, 19 bzw. 18', 19* über Schwenklageningen 20,21 bzw. 2O¹,2Γ (F i g. 3 bzw 3a) am Rumpfbug 1, wobei die beiden Schwingen 18 und 19 bzw. 18' und 19* eines jeden Paares in ihrer Länge unterschiedlich bemessen sind. Mit 9 ist ferner noch das Cockpit bezeichnet

Für die Verstellung der oberen und unteren Abschlußklappen 7, T bzw. 8,8' sind zwei Antriebssysteme vorgesehen. Das eine dieser Antriebssysteme wirkt dabei sowohl auf die oberen und unteren Abschlußklappen 7, T bzw. 8,8' ein, während das zweite Antriebssystem zusätzlich an den oberen Anschlußklappen 7, T angreift, was nachfolgend noch näher erläutert ist

Gemäß F i g. 2, 2a und 3, 3a enthält das erste Antriebssystem einen hydraulisch doppeltwirkenden Stellzylinder 25, Verteilerstangen 27 und Übertragungshebel 29 sowie Kurbeltriebe 32, die den Antrieb vom Stellzylinder 25 auf die Schwenkarme 12' der oberen Abschlußklappe T für deren Abhebe- bzw. Absenkbewegung in bezug auf die Rumpfbugkomtur übertragen.

Wie insbesondere die F i g. 3 und 3a erkennen lassen, schließt die Kurbelstange 28 der Kurbeltriebe 32 an den Arm 35 eines dreiarmigen, am Rumpfbug 1 mittels eines I^agers 38 frei schwenkbar gelagerten Hubhebels 36' an. Am Hebelarm 40 des Hubhebels 36' ist in einem Abstand von der Schwenklagerung 38 eine weitere Lagerstelle 42 zur Aufnahme der Schwenkarme 12' vorgesehen. Außer seiner Funktion als Hubhebel stellt der Hebel 36' über seinen Hebelarm 40 eine Verbindung 2'.u einem dreiarmigen Hubhebel 36 für die Verstellung der Schwenkarme 12 der oberen Abschlußklappe 7 der anderen Flugzeugseite mit dem Stellzylinder 25 her. Die Verbindung zwischen den Hebelgetrieben beider Flugzeugseiten erfolgt über einen am Rumpfbug 1 schwenkbaren doppelarmigen Hebel, dessen einer Hebelarm 44 an den Hubhebel 36' und dessen zweiter Hebelarm 45 an den Hulbhebel 36 angeschlossen ist Der Hubhebel 36 ist um eine Lagerung 48 am Rumpfbug 1 schwenkbar und weist zur Aufnahme des Schwenkarmes 12 eine Lagerung 50 in einem Abstand von der Schwenklagerung 48 auf.

Die beiden Hubhebel 36' bzw. 36 sind ferner dafür vorgesehen, eine triebliche Verbindung zwischen dem Antriebssystem mit dem Stellzylinder 25 und den unteren Abschlußklappen 8' bzw. 8 herzustellen. Zu diesem Zweck stehen die Hubhebel 316' bzw. 36 über Hebelgetriebe 52' bzw. 52 mit den am Rumpfbug 1 schwenkbar gelagerten Schwingen 19' bzw. 19 in Verbindung, die an den unteren Abschlußklappen 8' bzw. 8 angreifen. Die Lagerungen für die Schwingen 18', 19' bzw. 18, 19 am Rumpfbug 1 sind hierbei mit 20' und 21' bzw. 20 und 21 bezeichnet. Die Schwingenlagerung bzw. die Schwingen selbst sind dabei so ausgeführt, daß die unteren Abschlußklappen 8 bzw. 8' in Öffnungsstellung zum Rumpfbug 1 eine etwa konzentrische Lage einnehmen und zwischen dem Rumpfbug 1 und den Klappen 8 bzw. 8' Sekundärluftspalte 73 gebildet werden (F i g. 3). Über diese Sekundärluftspalte 73 füllen sich die durch

die austretenden Treibgasstrahlen unterhalb des Rumpfbuges 1 entstehenden Unterdruckgebiete mit Sekundärluft auf, wodurch sich eine Herabsetzung der Schubverluste erreichen läßt.

Wie bereits erwähnt, ist außer dem Antriebssystem mit dem Stellzylinder 25 ein zweites Antriebssystem vorgesehen, mittels dem die Verschiebung der oberen Abschlußklappen T bzw. 7 über die Kontur des Rumpfbuges 1 bewirkt wird.

Dazu sind am Rumpfbug 1 um zur Luftfahrzeuglängsachse parallele Achsen 56' bzw. 56 schwenkbare Stellspindeln 58' bzw. 58 gelagert, deren Gewindeteil 59' bzw. 59 in ein Mutterteil 60' bzw. 60 mit entsprechendem Gegengewinde an den Schwenkarmen 12' bzw. 12 eingreift Die Mutterteile 60' bzw. 60 sind dabei um Achsen quer zur Spindelachse frei drehbar an den Schwenkarmen 12' bzw. 12 gelagert Ihren Antrieb erhalten die Stellspindeln 58' bzw. 58 von einem hier nicht dargestellten Antriebsmotor. Der Antriebsmotor schließt an ein Verteilergetriebe 65 an, das über Verbindungswellen 66' bzw. 66 und Winkelgetriebe 67' bzw. 67 den Antrieb auf die Stellspindeln 58' bzw. 58 mit den Abschlußklappen T bzw. 7 vermittelt (F i g. 2).

Es ist ferner ein den unteren Abschlußklappen 8' bzw. 8 zugeordnetes Klappenteil 70 vorgesehen, das die Form der unteren Rumpfbugkontur aufweist und um eine zur Luftfahrzeugquerachse parallele Achse 72 aus der Schließstellung nach vorn in Öffnungsstellung klappbar ist Dieses Klappenteil dient zum Abschluß des sich zur Bugnase hin verjüngenden Triebwerks-Schachtes 4 im Anschluß an die beiden unteren Abschlußklappen 8' bzw. 8 (Fig. 1, 2, 2a). Außerdem kommt diesem Klappenteil 70 in geöffnetem Zustand die Aufgabe zu, bei Einleitung einer Landetransition ein Unterdruckgebiet im Bereich der Strahlaustrittseite der Hubtriebwerke zu erzeugen und damit das Anlassen der Hubstrahltriebwerke zu begünstigen. Die Verstellung des Klappenteils 70 wird mittels eines seperaten hydraulisch wirkenden SteHzylinders 71 üblicher Bauart bewerkstelligt (F i g. 1 und 2).

Wie die F i g. 2,3 und 3a erkennen lassen, ist von den drei Schwenkarmen 12* bzw. 12 jeder der beiden oberen Abschlußklappen T bzw. 7 je der mittlere Schwenkarm starr ausgeführt Demgegenüber bestehen die vorderen und hinteren Schwenkarme 12' bzw. 12 aus je zwei Teilen, die Ober Gelenke 68' bzw. 68 miteinander verbunden sind. Die Gelenke 68' bzw. 68 lassen eine begrenzte Bewegung der Teile der Schwenkarme 12' bzw. 12 in Richtung der Luftfahrzeuglängsachse zu. so daß auftretende Dehnung und Fluchtungsungenauigkeiten der sämtlichen Schwenkarmen 12' bzw. 12 gemeinsame!!, nicht ortsfesten Schwenkachsen 42 bzw. 50 (F i g. 3,3a) aufgefangen werden können.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführung ist wie folgt: Sollen die oberen und unteren Abschlußklappen T,7 und 8', 8 aus der in F i g. 3a dargestellten Schließstellung in die in F i g. 3 gezeigte Öffnungsstellung für den freien Austritt der Treibgasstrahlen der Hubstrahltriebwerke 2 und 3 bewegt werden, so wird den Klappen einerseits eine Abhebebewegung und andererseits eine Verschiebebewegung über die Kontur des Rumpfbuges 1 erteilt.

Mittels des SteHzylinders 25 werden dabei über die Verteilerstangen 27 und die Übertragungshebel 29 sowie die Kurbelstangen 28 und die Kurbeltriebe 32 die Hubhebel 36' entgegen der Uhrzeigerdrehung um die Lagerstelle 38 bewegt. Damit verlagert sich die Lagerstelle 42 für die Schwenkarme 12' nach außen. Diese Verlagerungsbewegung bewirk.tr daß die oberen Abschlußklappen T eine Abhebebewegung von der Rumpfkontur weg nach außen ausführen. Diese Verstellbewegung wird über den Doppelhebel 44, 45 gleichzeitig auf die Hubhebel 36 und auf die Lagerstelle 50 für die Schwenkarme 12 und damit auf die oberen Abschlußklappen 7 der anderen Seite des Luftfahrzeuges übertragen. Die Hubbewegung ist abgeschlossen, wenn die oberen Abschlußklappen 7' bzw. 7 um einen bestimmten Betrag über die Kontur des Rumpfbuges 1 hinausstehen.

Ebenfalls ausgehend vom Stellzylinder 25 werden über die Hubhebel 36' und 36 mittels der Hebelgetriebe 52' bzw. 52 die Schwingen 19' bzw. 19 um ihre Lagerstellen 20' bzw. 20 geschwenkt und die unteren Abschlußklappen 8' bzw. 8 sowohl von der Rumpfbugkontur abgehoben als auch über die Kontur des Rumpfbuges 1 geschoben. Diese Verschiebebewegung wird bewirkt durch die unterschiedliche Länge der beiden an den unteren Abschlußklappen 8 bzw. 8' angreifenden Schwingen 18' und 19' bzw. 18 und 19. In Öffnungsstellung ist zwischen den unteren Abschlußklappen 8 bzw. 8' und der Außenkontur des Rumpfbuges 1 ein Spalt 73 gebildet, durch den Sekundärluft in die durch die Treibgasstrahlen der Hubstrahltriebwerke 2 und 3 erzeugten Unterdruckgebiete nachströmen kann. Damit lassen sich Schubverluste abmindern.

Im Anschluß an den Hubvorgang für die oberen Abschlußklappen 7 bzw. T und den gleichzeitig ablaufenden Öffnungsvorgang der unteren Abschlußklappen 8 bzw. 8' erfolgt mittels des zweiten Antriebssystems der zweite Abschnitt der Öffnungsbewegung für die oberen Abschlußklappen 7 bzw. T. Dazu werden über einen hier nicht dargestellten Antriebsmotor und das Verteilergetriebe 65 die Verbindungswellen 66 bzw. 66' sowie die Winkelgetriebe 67 bzw. 67' die Stellspindeln 58 bzw. 58' in Drehung versetzt Diese Bewegung wird durch die Mutterteile 60 bzw. 60' auf die Schwenkarme 12 bzw. 12' und damit auf die oberen Abschlußklappen 7 bzw. T übertragen. Die Klappen bewegen sich dabei von der Längsmittelebene E-E weg in entgegengesetzter Richtung nach außen, und zwar dicht an der Außenkontur des Rumpfbuges 1 entlang. Sowohl durch den öffnungs- als auch den Schließvorgang wird dabei in keiner Stellung der oberen Klappen T bzw. 7 der Sichtbereich des Piloten eingeengt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Luftfahrzeug mit im Rumpfbug angeordneten Hubstrahltriebwerken, deren Triebwerksaufnahmpschacht durch obere und untere Klappen abschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Freigabe des Triebwerksschachtes (4) die oberen und unteren Abschlußklappen (7, T bzw. 8, 8') mittels Verstellgetrieben (25, 27, 28, 29, 32, 36, 36' •nd 65,66,66', 67,67', 58,58', 60,60' bzw. 52,52', 18, 19,18', 19') aus ihrer Abschlußstellung von der Kontur des Rumpfbuges (1) abhebbar und über die Kontur des Rumpfbuges (1) schiebbar geführt sind.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußklappen (7, T bzw. 8, S') in Verschieberichtung frei tragend an Schwenkarmen (12,12') befestigt sind.

3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschlußkiappen (8,8') jeweils eine Viergelenkkette über (18,19,18', 19') am Rumpfbug gelagert sind, wobei die Schwingen der Viergelenkkette unterschiedliche Längen aufweisen.

4. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier in Umfangsrichtung nebeneinander liegender Klappen (7, 7') die Schwenkarme (12,12') an den Klappen (7, T) im Bereich der einander zugekehrten Längskanten (14,14)der Klappen(7,7')angreifen.

5. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abhebebewegung bzw. die Verschiebebewegung der oberen Klappen (7,7') zwei in einer Folgeschaltung wirksam werdende Antriebe vorgsehen sind, von denen der erste (25, 27, 28, 29, 32, 36, 36') zum Abheben und der zweite (65, 66,66', 67, 67', 58, 58', 60, 60') zum Verschieben der oberen Klappen übet den Rumpfbug (1) dient.

6. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebebewegung der oberen Abschlußklappen (7, T) über ein Verbindungsglied (44 und die öffnungs- bzw. Schließbewegung der unteren Klappen (8, 8') über Koppelgetriebe (52, 52') gemeinsam von einem Antrieb (25) aus erfolgt.

7. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verstellung der Schwenkarme (12, 12') in radialer Richtung die Schwenkiagerung (42; 50) der Schwenkarme (12, 12') außerhalb der festen Drehachse (38; 48) eines Hubhebels (36,36') angeordnet ist.

8. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Öffnungsstellung befindlichen unteren Abschlußklappen (8, 8') zwischen dem Rumpfbug (1) und den Klappen (8, 8') je ein Sekundärluftspalt (73,73') gebildet wird.

9. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der oberen Abschlußklappen (7, 7') durch mehrere von Flugzeuglängsrichtung hintereinander liegende Schwenkarme (12,12') getragen wird, von denen einer starr und die übrigen in bezug auf ihre Längenerstreckung mittels Gelenken (68,68') selbsttätig einstellbar sind.

10. Luftfahrzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein den unteren Klappen (8,8') zugeordnetes, in Flugrichtung gesehen vor den Klappen (8,8') liegendes und um eine zur Luftfahrzeugquerachse parallele Achse aus der Schließstel

lung schwenkbares Klappenteil (70) vorgesehen ist