DE2248480C3

DE2248480C3 - Turbinenstrahltriebwerk für senkrecht oder kurz startende oder landende Flugzeuge

Info

Publication number: DE2248480C3
Application number: DE2248480A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 8082 Wildenroth Leibach
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2248480B2; DE2248480A1; GB1448694A; US3837578A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinenstrahltriebwerk für senkrecht oder kurz startende oder landende Flugzeuge, dessen Abgusstrom in einer vertikalen Ebene mittels einer Strahlablenkvorrichtung verschwenkbar ist, welche der Reihe nach aus einem feststehenden Rohrabschnitt, mindestens zwei daran anschließenden, verdrehbar aneinander gelagerten Rohrabschnitten, sowie einem bei Betätigung der Strahlablenkvorrichtung unverdrehbaren, mit einer Verstellschubdüse versehenen Rohrabschnitt besteht.

Durch die USPS 3 260 OW ist ein Turbinenstrahltriebwerk mit einer Strahlablenkvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, mit der der Triebwerksschubstrahl aus einer im wesentlichen horizontalen Abströmrichtung bis zu einem Betrag von 180° zur Ab bremsung eines Flugzeuges nnch vorn ablenkbar sein soll.

Bei diesem bekannten Triebwerk weist die Strahlablenkvorrichtung auch einen mit einer Schubdüse versehenen Rohrabschnitt auf, welcher gleichzeitig mit den übngcn verdrehbaren Rohrabschnitt! verschwenkt, hierbei jedoch keinerlei Drehbewegung in Umfangsrichtung unterworfen wird.

Bei zur Abbremsung eines Flugzeuges um 180" abgelenktem Triebwerksschubstrahl wird es bei dieser bekannten Losung als nachteilig angesehen, daß sich der Diiscniniudpunkl relativ weil außerhalb der Triebwerks- b/w. lliigzeuglängsachse befindet, wodurch sich während der Schubumkehiphase stets ein unerwünschtes SteuiTiinimcni ergeben wird, welches anderweitig abgeglichen werden müßte. Bei dieser bekannten Losung ist es dcmn.ich nicht möglich, beim Schuhumkehrvorgang den Triebweiksschiibstrahl /ii gleichen feilen beidseitig der Triebwerks- bzw. Düsenachse schräg

nach vorn abzulenken.

Durch die beschriebene Positionierung der Schubdüse beim Schubumkehrbetrieb ist es bei der bekannten Lösung weiter nachteilig, daß die genannte Strahlablenkvorrichtung einschließlich deren Halterung am Triebwerk sowie die Zahnradgetriebe einem relativ hohen, einseitig wirkenden Biegemoment ausgesetzt sind, aus welchem wiederum unerwünschte Drehmomente der verdrehbaren Rohrabschnitte resultieren können.

ίο Durch die deutsche Offenlegungsschrifl 1 931 747 ist weiter ein Turbinenstrahltriebwerk mit einer zu Steuerzwecken eines Flugzeuges verschwenkbaren sogenannten »Kugeldüse« bekannt.

Der schwenkbare Teil dieser Kugeldüse ist mit einer Verstellschubdüse versehen, deren Düsenklappen sowohl zur Veränderung des Gasmassendurchsatzes als auch zum vollständigen Verschließen der Düse geeignet sind.

Mit einem kugelförmig gewölbten Abschnitt umgreift hierbei weiter der schwenkbare Teil der Kugeldüse einen entsprechend kugelförmig gewölbten Endab:,chnitt eines fest angeordneten Strahlrohrs. Beider seits der Düsenlängsachse weisen die Kugelabschnitte Öffnungen mit darin eingesetzten Strahlablenkgittern auf, die miteinander in der Weise korrespondieren, daß bei miitels der Diisenklappen abgesperrter horizontaler Gasabslrömrichtung ein Verschwenken der Kugel düse zugleich eine Veränderung des Massendurchsatzes der jeweils über die Strahlablenkgitter cntweichenden beiden Tcilgasströme zur Folge hat.

Nur auf die beschriebene Weise ist es also bei dieser bekannten Kugeldüse möglich, ein Flugzeug auch wahrend des Schubumkehrbetriebs an Hand der vornehmlich zur Abbremsung vorgesehenen Schubstrahlen zu steuern.

Abgesehen davon, daß der jeweils unterschiedliche Massendurchsatz für die zur Steuerung eines Flugzeugs beim Schubumkehrbetrieb abzulenkenden Teilgasströme zu einer nicht unerheblichen Verminderung der rcsultkrenden Bremskraft führen muß, besteht ein weiterer Nachteil der bekannten Kugeldüse darin, daß sie nur einen äußerst begrenzten Schwenkwinkel zuläßt, also nicht in der Lage ist, einem Flugzeug einwandfreie Kurzstart- oder Senkrechtstartfähigkeit zu vermitteln.

Eine nur relativ geringfügige Vergrößerung des Schwenkwinkels der bekannten Kugeldüse würde zwangsläufig mit einer erheblichen Vergrößerung des gewählten Kugeldurchmcssers cinhergehen, damit aber auch zwangsläufig zu nicht unbeachtlichen Strömungs-Verlusten des !gesamten Triebwerksschubstrahles führen, welche in der technischen Strömungslehre durch den bekannten Begriff der sogenannten »Carnotschen Stoßverluste« definiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekanntem vorgebrachten Nachteile zu beseitigen und ein Strahltriebwerk, dem eine für Kurz- bzw. Senkrechtstartzwecke eines Flugzeuges aus verstellbaren Rohrabschnitttüi gebildete Strahlablenkvorrichtung zugeordnet ist, mit einer für die Betriebsstellung in den

fto Triebwerksschubstrahl verfahrbarc Strahlablenkklappen aufweisenden Schubumkehrvorrichtung in der Weise zn kombinieren, daß das Flugzeug auf relativ einfache Weist: auch in der Belriebsstcllung der Schubinnkchrvoi richtung mit ilabei abgelenkten Teilgas.strrtmen steucibar ist.

Ausgehend von einem Tiirbiiiensirahltriebweik nach der eingangs genannten Gattung schlägt die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß eine in an

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■ u u^nnter Weise für deren Betriebsstellung strom- weiter die Strahlablenkklappen mit 13 bezeichnet und

^s:ich.^be _r ^kave_rstellschubdüse in den Abgasstrom ver- aus der Triebwerksverkleidung 15 (F > g. 1) herausfahr-

h enkbare Strahlablenkklappen aufweisende Schub- bar, um z. B. in der gestrichelt dargestellten Lage den

Γ hrvorrichtung vorgesehen ist, mit der der Abgas- gewünschten Bremsschub zu erzeugen.

in zwei gleiche, beiderseits der Sd.ubdüsenachse 5 Wie in Einzelheiten später noch näher erläutert, ist

⁵TJ₁₁₃Ch vorn gerichteten Teilgasströme aufspalt- die Schubumkehrvorrichtung einerseits am festen

f^ist wobei die Strahlablenkklappen an Einrichtun- Rohrabschnitt 5 sowie andererseits andern beim Ver·

u deren Verstellung aufweisenden Geräieträgern drehen der Rohrabschnitte 6. 7 unverd.ehbarcn Rohr

^geLnrdnet sind, die beiderseits der Strahlablenkvor- abschnitt 8 beidseitig gehalten.

^;in£ an mit dem festen Rohrabschnitt verbundenen ,o Beim Verschwenken des Gasstrahles in der Vertikal·

ΐ m eine gemeinsame Drehachse verschwenk- ebene infolge Verdrehens der Rohrabschn.tte 6 7 wird

^cÄÄ.nn.c,„ M dor erlindungsgema- „ klappen 13. ,u_Säu»chc S.euerkrimc «*« ™< J-

B „ Tricbwerksanlage der wcilcrc Vorlcil zu. dall die beim l.andcantliig das rliigmigheik α heben oder^

Xtamkenrvorrichiung auch in allen anderen mh der senken oder bei Abweichung von der hlor„on..,ll_Jge

S,rahlnblenkvorrich_lun8 möglichen EndMell.ingen ein- die« «.r0cko.fu1i«r«t

Betrag teilweise in den Triebwerksschubsirahl richtungen sind folgende:

e,„e_s ab_gebr„cbe„ da,,e.

umkehrvorrichtung, , _f.

_Fig.2 die Seitenansicht des Strahlrohres nach greif« Haupthebel 24 sind die

_F i _g., mit Schubumkehrvomch.ung ,„ einer zweiten ^ An^ I unku^ ^ ^^ ^^

Endstellung. n„_rrh «inm»emäße Hin-und Herbewegung der vom

mit nachgeschahctcr. mehrstufiger Turbine 3 Ein in ""^^^^ _{daß die} strahlablenkklappen 13. im

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eingehüllt. Beide Ströme gelangen in eine mer aus ,_tlsiu„,„_v, _o__

Rohrabschnitten 5, 6, 7 und 8 zusammengesetztes sind Zug- bzw. Druckstangen 27 gekoppelt, welche tnit-Strahlrohr 10. Der Rohrabschnitt 8 trägt am Ende eine S" tels Rollen 28 (F i g. 2) entlang Führungen 29 verfahr-Verstellschubdüse 11, deren Gasaustrittsquersehniu bei bar sind. Diese Führungen 29 weisen jeweils eine geeingeschaltetem Nachbrenner weiter geöffnet werden genüber den Drehpunkten 2Ϊ der Haupthebel 24 exkann. Ein zur Nachverbrennungseinrichtung gehöriger zentrische, flach gekrümmte Form auf. Flammhaltcf ist beispielhaft durch die Position 12 ge- Wenn sich für den Schubumkehrvorgang die jeweils kennzeichnet. Die zwischen den Rohrabschnitten 5 und ss benachbarten Haupthebel 24 an einer Seite des Strahl-8 angeordneten Rohrabschnitte 6 und 7 können so ver- rohres 10 aufeinander zu bewegen oder wenn sie sich drehbar aneinander gelagert sein, daß der aus der für das Einfahren der Strahlablenkklappen 13 vonein-Schubdüse 11 austretende Gasstrahl /..B. horizontal ander fort bewegen, wird die zwischen den Drehpunknach hinten gerichtet ->ein kann (llorizonialflugstellung ten 23 der Haupthebel 24 und den Führungen 29 gege-(I" ig. I) oder senkrecht nach unten (Senkrechtflug) ho bci.e Exzentrizität durch Fiihriingsnuten 30 der Hauptb/w. schräg nach hinten und unten (Kurzstart. F i g. 2). hebel 24 ausgeglichen; innerhalb dieser Führungsnuten

Durch gleichzeitiges, jedoch einander enlgegciige- 30 sind die als Rollen 28 ausgebildeten Enden der Zugsetzt gerichtetes Verdrehen der beiden Rohrahsthniue b/w. Druckstangen 27 somit ebenfalls verfahrbar. 6, 7 um jeweils gleiche Drehwinkel k.inii somit der vom Die beschriebene Mach gekrümmte Bewegungsfüh-Strahltriebwerk geförderte Gasstrahl in der durch die <·> rung der Sirahlablenkklappen 1 $ hat den Vorteil gerin-Friebweikslängsiichse 1 hindurchgehenden Vertikal- ger aerodynamischer Verluste. /H. im Bereich des ebene verschwenkt werden. Flugzeug- oder Gondelhecks, sowie den weiteren Vor-

Bci der Schubutnkchrvnrrichlting nach F i g. 1 sind teil, daß bei Beginn des Schubumkehrvorganges keine

allzu abrupte Öffnungsbewegung der Klappen hervorgerufen wird als Ursache der gegebenen Außenluftströmung.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist auch für zwei im Flugzeugrumpfheck parallel nebeneinander angeordnete Turbinenstrahltriebwerke geeignet.

Fernerhin schließt das Ausführungsbeispiel durchaus die Möglichkeit mit ein, die Strahlablenkklappen 13 nur teilweise in den vom Triebwerk geförderten Gasstrahl zu verschwenken, um z. B. beim Senkrechtstart eines Flugzeuges zur Stabilisierung eine einseitig verminderte Hubkomponente erzeugen zu können (negativer Hubschub). Hierbei wäre davon auszugehen, daß für die Durchführung des Senkrechtstarts weitere Hubtriebwerke im Flugzeugrumpf bzw. in den Tragflächen angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Turbinenstrahltriebwerk für senkrecht oder kurz startende oder landende Flugzeuge, dessen Abgasstrom in einer vertikalen Ebene mittels einer Strahlablenkvorrichtung verschwenkbar ist, welche der Reihe nach aus einem feststehenden Rohrabschnitt, mindestens zwei daran anschließenden, verdrehbar aneinander gelagerten Rohrabschnkten, sowie einem bei Betätigung der Strahlablenkvorrichtung unverdrehbaren, mit einer Verstellschubdüse versehenen Rohrabschnitt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine in an sich bekannter Weise für deren Bclricbssteüung stromab der Versidlschubdüse in den Abgasstrom vcrschwenkbarc Strahlablenkklappen aufweisende Schubumkehrvorrichtung vorgesehen ist, mit der der Abgasstrom in /wci gleiche, beiderseits der Schubdüsenachse schräg nach vorn gerichtete Teilgasströme aufspaltbar ist. wobei die Strahlablenkklappeti (13) an Einrichtungen zu deren Verstellung aufweisenden Geräteträgern (17) angeordnet sind, die beiderseits der -sSlrahlablenkvorrichtung (10) an mit dem festen Rohrabschnitt (5) verbundenen Trägern (16) um eine gemeinsame Drehachse verschwenkbar und so mit dem unverdrehbaren Rohrabschnitt (8) verbunden sind, daß die ausgefahrenen Strahlablenkklappen (1J) Mets symmetrisch zur Schubdüsenachse angeordnet sind.