DE2310921C3 - Schubumkehrvorrichtung, insbesondere für ein Luftfahrzeug, das mittels eines Strahltriebwerks angetrieben wird - Google Patents
Schubumkehrvorrichtung, insbesondere für ein Luftfahrzeug, das mittels eines Strahltriebwerks angetrieben wirdInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubumkehrvorrichtung, insbesondere für ein Luftfahrzeug, das mittels
eines Strahltriebwerks angetrieben wird, welches einen hinteren Gondelteil aufweist, dessen Außenwand in
Stromabwärtsrichtung konvergiert und im Betrieb von einem äußeren Luftstrom bestrichen wird, wobei die
Schubumkehrvorrichtung zumindest eine in dem hinteren Gondelteil ausgebildete seitliche Hauptöffnung für
die Schubumkehrströmung aufweist und wobei jede dieser seitlichen Hauptöffnungen in Umfangsrichtung
einen Bruchteil des Umfangs der Außenwand des b5
hinteren Gondelteils einnimmt und auf jede dieser Hauptöffnungen in Umfangsrichtung eine Zwischenzone folgt.
Bei einer solchen bekannten Vorrichtung entweicht der durch die seitliche Hauptöffnung bzw. die
Hauptöffnungen hindurchgelenkte Gasstrom in die Atmosphäre mit einer Geschwindigkeitskomponente,
die nach vorn gerichtet ist, so daß ein negativer Schub
oder Gegenschub erzeugt wird.
Bei den ersten Studien bezüglich der Schubumkehrer war zwecks Erzielung eines vollkommen symmetrischen
Gegenschubs, bei dem nicht die Gefahr der Störung der
Stabilität des Luftfahrzeugs besteht, daran gedacht worden, den abgelenkten inneren Gasstrom in die
Atmosphäre durch eine durchgehende Umkehröffnung hindurch entweichen zu lassen, die sich um den ganzen
Umfang der das Triebwerk enthaltenden Gondel erstreckt
Es wurde jedoch später festgestellt, daß am Umfang
dieser Gondel eine gewisse Anzahl von »verbotenen« Bereichen vorhanden ist, die es als unzweckmäßig
erscheinen ließen, einen abgelenkten Gasstrom von großer Menge entweichen zu lassen. Der Grund dafür
ist, daß folgende Wirkungen verhindert werden müssen:
1. Daß heiße Gase auf das Luftfahrzeug (Rumpf, Flügel, Ruder, Fahrgestell, Reifen usw.) auftreffen.
2. Daß heiße Gase nach dem Auftreffen auf den Boden wieder in das Triebwerk eintreten, was
überdies häufig von dem Einführen von Sand, Steinchen oder anderen Feststoffen begleitet ist
3. Dall im Fall eines mit mehreren Strahltriebwerken ausgerüsteten Luftfahrzeugs beim Ausfall eines
Strahltriebwerks Störmomente (insbesondere Giermomente) auftreten, denen schwer entgegengewirkt werden kann (aus diesem Grund wird im
allgemeinen eine Mehrzahl von Umkehröffnungen vorgesehen).
Das Vorsehen einer durchgehenden Umkehröffnung, die sich um den ganzen Umfang der Gondel oder der
Triebwerkzelle herum erstreckt, führt außerdem zu gewissen Schwierigkeiten von mechanischer Art
Dies ist der Grund dafür, daß bekannte Schubumkehrvorrichtungen (US-PS 36 14 037) allgemein von der
oben genannten Art sind, die eine oder mehrere in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegende
Umkehröffnungen aufweist, deren Lage und Ausdehnung in Umfangsrichtung unter Berücksichtigung der
oben erwähnten »verbotenen« Bereiche derart bestimmt sind, daß die Gesamtumfangsausdehnung dieser
Umkehröffnungen nur einen Bruchteil des ganzen Umfangs der Gondel ausmacht
Es wurde gefunden, daß eine solche Begrenzung der Gesamtumfangsausdehnung der Umkehröffnungen für
die Erzielung eines optimalen Bremseffektes nicht günstig ist
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch den Einsatz einfacher Mittel zu
ermöglichen, die Wirksamkeit der von einem Triebwerk im Schubumkehrbetrieb bewirkten Bremsung beträchtlich zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist gemäß der Erfindung eine Schubumkehrvorrichtung von der
eingangs beschriebenen Art in der bzw. den genannten Zwischenzonen vorgesehene Störeinrichtungen auf, die
im Schubumkehrbetrieb eine Ablösung des die Außenwand des hinteren Teils der Gondel bestreichenden
äußeren Luftstromes in der oder den Zwischenzonen hervorzurufen vermögen.
Teiles der Gondel bestreichenden äußeren Luftstromes
wird der sonst in diesem Bereich herrschende Oberdruck beseitigt und ein Unterdruck erzeugt,
wodurch sich im Schubumkehrbetrieb zusätzlicher Widerstand und damit erhöhter Gegenschub ergibt, so
daß optimale Bremswirkung erhalten wird. Die vorliegende Erfindung ist in besonders vorteilhafter
Weise auf Triebwerke anwendbar, bei welchen der vordere Querschnitt in bezug auf den Schub relativ g<-oß
ist, was der Fall ist einerseits bei By-pass-Turbostrahltriebwerken (insbesondere denjenigen mit hohem
By-pass-Verhältnis) und andererseits bei einen hinteren Gondelteil mit zentralem Körper aufweisenden Strahltriebwerken, die im Schubumkehrbetrieb eine beträchtliche Ausgangszoiie aufweisen. Der Interferenzwider-
stand solcher Triebwerke ist in der Tat besonders hoch.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtungen aus
Schlitzen bestehen, aus denen im SchubunJcehrbetrieb
in den äußeren Luftstrom ein unter Druck stehendes Medium eingeblasen wird, dessen Gesamtdurchsatz
kleiner als der desjenigen Teils des inneren Gasstroms ist, welcher durch die seitliche Hauptöffnung bzw.
-öffnungen austritt Die Schlitze verlaufen vorzugsweise in Umfangsrichtung des hinteren Gondelteiles.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die bei einem Gasturbinenstrahltriebwerk angewendet wird, ist gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das in den äußeren Luftstrom eingeblasene, unter Druck stehende Medium aus dem
Kompressor des Triebwerks unmittelbar entnommener Frischluft besteht
Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Störeinrichtungen
ein oder mehrere mechanische Hindernisse auf, die im jr,
Schubumkehrbetrieb den äußeren Luftstrom am Ort der genannten Zwischenzone oder -zonen des hinteren
Gondelteiles eindringen gelassen werden können, wenn das Fahrzeug abgebremst werden soll.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert
Fig. 1 und la sind schaubildliche Ansichten, die eine
erste Ausführungsform einer Schubumkehrvorrichtung in zwei verschiedenen Betriebszuständen wiedergeben;
F i g. 2 und 2a sind schaubildliche Ansichten, die eine 4 -zweite Ausführungsform einer Schubumkehrvorrichtung in zwei verschiedenen Betriebszuständen wiedergeben;
Fig.3 ist eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Schubumkehrvorrich- r>o
tung;
Fig.4 ist eine schematische Seitenansicht einer
vierten Ausführungsform einer Schubumkehrvorrichtung;
F i g. 5 ist eine Querschnittansicht nach der Linie V-V von F i g. 4;
F i g. 6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des zu lösenden Problems.
Es sei zu Beginn auf F i g. 6 Bezug genommen, die in
schematischer Weise ein Turbostrahltriebwerk 1 bo wiedergibt, das normalerweise dazu bestimmt ist, ein
nicht dargestelltes Fahrzeug vorzutreiben. Dieses Fahrzeug ist beispielsweise ein Luftfahrzeug während
der Landung, das in einem gegebenen Augenblick mit einer Geschwindigkeit Vfliegt (oder rollt). b5
Das Triebwerk 1 weist insbesondere, von vorn nach hinten betrachtet, einen Lufteinlauf 2, einen Kompressor 3, eine Brennkammer 4, eine Entspannungsturbine 5
und einen Ausstoßkanal 6 auf, der in einer Vortriebsdüse 7 endet
Das gesamte Triebwerk ist in einer profilierten Zelle bzw. einer profilierten Gondel 8 enthalten, dessen
hinterer Teil 9 eine »Verjüngung«, d. h. ein nach hinten
konvergierendes Profil, aufweist
Im Betrieb wird das Triebwerk 1 von einem inneren Gasstrom F, durchströmt der normalerweise nach
hinten durch die Vortriebsdüse 7 entweicht Gleichzeitig bestreicht ein äußerer Luftstrom Fedie Außenwand der
Gondel 8 einschließlich in der Zone des hinteren Gondelteils 9.
Das Triebwerk 1 ist mit einer Schubumkehrvorrichtung von an sich bekannter Art versehen. Diese
Schubumkehrvorrichtung weist insbesondere in dem hinteren Gondelteil 9 ausgebildete seitliche Hauptöffnungen 10 (die auch mit Umkehröffnungen bezeichnet
werden) auf, durch welche hindurch, wenn das Luftfahrzeug abgebremst werden soll, wenigstens der
größere Teil des inneren Gasstroms F1 mit einer Geschwindigkeitskomponente entweicht, die nach vorn
gerichtet ist Jede dieser öffnungen 10 nimmt in Umfangsrichtung gesehen, einen Bruchteil des Umfangs
der Außenwand des hinteren Gondelteils 9 ein, und auf jede öffnung 10 folgt in Umfangsrichtung gesehen, eine
Zwischenzone 11, die einen weiteren Bruchteil des Umfangs der Außenwand des hinteren Gondelteils 9
einnimmt
Einstellbare Ablenkeinrichtungen, wie z. B. Klappen
oder ähnliche Hindernisse (nicht dargestellt), gestatten, den Ausstoßkanal 6 wenigstens teilweise zu versperren
und, wenn das Luftfahrzeug abgebremst werden soll, wenigstens einen Teil des inneren Gasstroms F, durch
die Umkehröffnungen 10 hindurchzulenken.
Im Zustand des Bremsens durch Schubumkehrung
bildet die Düse 7 dann einen Heckunterdruck (in F i g. 6 gestrichelt markierter Bereich), der einen beträchtlichen
Heckwiderstand entstehen läßt
Der umgelenkte innere Gasstrom F1 erzeugt einen
Gegenschub Ti, der als das Integral von auf die Achse
des Triebwerks 1 projizierten Einzelgegenschüben bestimmt werden kann, die von jedem der durch die
Umkehröffnungen 10 hindurchgelenkten Gasstromfäden erzeugt werden. Hinsichtlich des äußeren Luft
Stroms Fr ergibt sich, daß gewisse seiner Stromfäden,
welche am Ort der Umkehröffnungen 10 auf den umgelenkten inneren Gasstrom F/ treffen, die hinter
diesen Umkehröffnungen liegenden Zonen des hinteren Gondelteils 9 nicht länger bestreichen können, so daß in
diesen Zonen ein Ablösen dieser Stromfäden auftritt, was darin zum Ausdruck kommt daß auf der
Außenwand des hinteren Gondelteils 9 Unterdruckbereiche entstehen, die in F i g. 6 jeweils durch Reihen von
Strichen (—) angedeutet sind.
Dagegen bleiben die Stromfäden des äußeren Luftstroms Fa die nicht auf den umgelenkten inneren
Gasstrom F1 getroffen sind, an der Außenwand des hinteren Gondelteils 9 haften. Es entsteht daher (unter
der Annahme, daß der Strom Fe im Unterschallbereich
liegt) aufgrund der nach hinten konvergierenden Form (Verjüngung) des hinteren Gondelteils 9 ein örtliches
Wiederkomprimieren dieses Teils des äußeren Luftstroms. Dieses Wiederkomprimieren kommt darin zum
Ausdruck, daß auf der Außenwand de* hinteren
Gondelteils 9 stromab der Zwischenzonen 11 dieses hinteren Teils Überdruckzonen auftreten, die in F i g. 6
jeweils durch Reihen von Kreuzen (+) angedeutet sind, wobei diese Überdrucke aligemein naqh hinten zuneh-
Insgesamt wird der hintere Gondelteil 9 des Triebwerks im Schubumkehrbetrieb aufgrund des
Vorhandenseins der vorgenannten Unterdruckbereiche und des vorgenannten Unterdruckausgangs einem
beträchtlichen Widerstand unterworfen, der sich dem Widerstand oder Gegenschub Γι hinzufügt, welcher von
dem umgelenkten Gasstrom f/erzeugt wird.
Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß der Gesamtwiderstand Feines Triebwerks im Schubumkehrbetrieb durch
die Summe von zwei Ausdrücken 71 und T2 dargestellt
werden kann, welche diesen Zustand charakterisieren. Zum Zwecke der Vereinfachung sind weitere Widerstände, denen das Triebwerk in irgendeiner Weise
unterworfen wird, gleichgültig, ob es sich im Schubumkehrbetrieb befindet oder nicht, beispielsweise der
Widerstand der stromaufseitigen Bewegungsgröße, nicht berücksichtigt
DerWiderstand T\ ist der bereits oben definierte Gegenschub.
Der Widerstand T2, der nachfolgend mit »Interferenzwiderstand« bezeichnet wird, kann definiert werden als
die algebraische Differenz zwischen einerseits dem Widerstand T, des hinteren Gondelteils (und insbesondere desjenigen Abschnittes dieses hinteren Teils, der
hinter den Umkehröffnungen liegt), wenn sich das Triebwerk im Schubumkehrbetrieb befindet, und andererseits dem Widerstand Tb des hinteren Gondelteils,
wenn sich das Triebwerk im Zustand des direkten Strahls befindet
Die Widerstände T. und 7i hängen offensichtlich von den Strömungsbedingungen des die Außenwand des
hinteren Gondelteils 9 bestreichenden äußeren Luftstroms Fc und den Strömungsbedingungen des das
Triebwerk durchlaufenden inneren Gasstroms F1 ab.
Diese Widerstände können dadurch berechnet werden, daß das Integral der Einzelwiderstände gebildet wird,
die von sämtlichen Einzelflächen des hinteren Gondelteils einschließlich denjenigen erzeugt werden, die sich
in der Zone befinden, durch welche der innere Gasstrom F: hindurchgeht und welche, wenn sich das Triebwerk im
Schubumkehrbetrieb befindet am Heck einen Unterdruck entstehen lassen.
Wenn insbesondere der Widerstand Tb des hinteren
Gondelteils 9 des im Zustand des direkten Strahls befindlichen Triebwerks betrachtet wird, dann ist
ersichtlich, daß dieser Widerstand im allgemeinen gering oder negativ ist In der Tat tritt aufgrund der
nach hinten konvergierenden Profilierung oder Verjüngung des hinteren Gondelteils längs dieser Verjüngung,
wenn sich das Luftfahrzeug im Unterschallflug befindet (was für ein Luftfahrzeug während des Landens zutrifft),
eine Wiederkomprimierung des äußeren Luftstroms auf, was durch einen Schub (negativer Widerstand) zum
Ausdruck kommt, der auf das stromabseitige Ende des hinteren Gondelteils ausgeübt wird. In dem Fall, in
welchem der Widerstand 7i des hinteren Gondelteils negativ ist, ist dann der Interferenzwiderstand T2 gleich
der Summe der absoluten Werte der Ausdrücke T1 und
Aus F i g. 6 ist somit erkennbar, daß der Interferenzwiderstand T2, dem das Triebwerk 1 im Schubumkehrbetrieb unterworfen wird, sich in der Hauptsache aus
dem Vorhandensein des Heckunterdrucks der Düse 7 und der hinter den Umkehröffnungen 10 liegenden
Unterdruckbereiche ergibt
Es ist gefunden worden, daß der Interferenzwiderstand T2 und demzufolge der Gesamtbremswiderstand T
eines solchen Strahltriebwerks weit davon entfernt ist, den optimalen Wert darzustellen, der erwünscht ist, um
ein rasches Abbremsen des mit diesem Triebwerk ausgerüsteten Fahrzeuges zu ermöglichen. Dieser
Mangel kann dem Vorhandensein der Oberdruckbereiche zugeschrieben werden, die stromab der Zwischenzonen 11 des hinteren Gondelteils 9 liegen. Das
Vorhandensein dieser Überdruckbereiche bringt zwei nachteilige Konsequenzen mit sich.
ίο Tatsächlich ergibt sich, daß diese ÜberdrucRbereiche
einerseits fortfahren, an dem stromabseitigen Ende des hinteren Gondelteils einen Schub und keinen Widerstand zu erzeugen, und daß sie andererseits den am
Heck gebildeten Unterdruck »speisen«, so daß sich an
dieser Stelle eine Druckerhöhung ergibt Der Heckwiderstand des Triebwerks ist daher weniger stark, als
wenn diese Überdruckbereiche nicht vorhanden wären. Die vorliegende Anordnung bezweckt, mit Hilfe von
nachstehend näher beschriebenen einfachen Einrichtun-
V) gen den Interferenzwiderstand T2 und damit den
Gesamtwiderstand T des Strahltriebwerks 1 im Schubumkehrbetrieb zu erhöhen.
F i g. 1 und la zeigen die Zelle oder die Gondel 8, den
hinteren Gondelteil 9, die Düse 7 und die seitlichen
Haupt- oder Umkehröffnungen 10 (von denen beispielsweise vier vorhanden sind), die durch die Zwischenzonen 11 voneinander getrennt sind. Die Umkehröffnungen 10 sind mit (nicht im einzelnen dargestellten)
Ablenkschaufelgittern versehen, die dazu bestimmt sind,
dem durch die Umkehröffnungen hindurchgelenkten
inneren Gasstrom Fi(F i g. la) eine nach vorn gerichtete Geschwindigkeitskomponente zu erteilen.
Zwei einstellbare lidartige Hindernisse 12, die mit
Hilfe von Druckvorrichtungen 13 betätigbar sind,
können die eine oder die andere von zwei Stellungen
einnehmen, die in F i g. 1 bzw. in F i g. la wiedergegeben
sind.
Wenn sich das Triebwerk 1 im Zustand des direkten Strahls befindet (Fig. 1), sperren die Hindernisse 12 die
Umkehröffnungen 10 ab und legen den Durchgang durch die Düse 7 frei. Der innere Gasstrom /^entweicht
dann durch die Düse 7 hindurch nach hinten.
Wenn sich das Triebwerk 1 im Schubumkehrbetrieb befindet (Fig. la), sperren die Hindernisse 12 den
entweicht dann seitlich durch die Öffnungen 10 hindurch
nach vorn und erzeugt so einen Bremsschub.
so mit Hilfe von miteinander im Eingriff stehenden Zahnsektoren 14 synchronisiert
In der Wandung des hinteren Teils 9 der Gondel 8 sind in den obengenannten Zwischenzonen 11 seitliche
HilfsÖffnungen ausgebildet Diese seitlichen Hilfsöff
nungen haben vorteilhaft die Form von schmalen
Schlitzen 15a, 156,15c; 154 deren große Abmessung in
Umf angsrichtung des hinteren Gondelteils 9 verläuft
Die beiden Schlitze 156 und 15rf werden von den
Hindernissen 12 verschlossen, wenn diese sich in der
sie werden freigelegt, wenn die Hindernisse 12 sich in
der Stellung für die Schubumkehrung befinden
(Fig. la).
es Verschlußkappen 16 versehen, die an den stromabseitigen Kanten der Schlitze angelenkt und so betätigbai
sind, daß sie geöffnet sind, wenn die Hindernisse 12 ihre
Stellung für den Umkehrschub einnehmen (Fig. la). Zu
diesem Zweck sind die Klappen 16 mit Winkelhebeln 17
versehen, die durch Scharniere 18 mit dem einen Ende von Verbindungsstangen 19 verbunden sind. Das andere
Ende jeder dieser Stangen 19 ist durch ein Gelenk 20 mit einem der Zahnsektoren 14 verbunden.
Im Betrieb werden die vier Schlitze 15a, 156,15c; 15c/
gleichzeitig geöffnet, wenn die Hindernisse 12 sich in ihre Stellung für die Schubumkehrung bewegen. Durch
diese geöffneten Schlitze hindurch werden dann Strahlen eines unier Druck siehenden Mediums in den in
äußeren Luftstrom Fc quer zu diesem injiziert. Dieses
unter Druck stehende Medium wird bei dem dargestellten Beispiel von einem Teil /, des inneren Gasstroms F,
gebildet (Fig. la). Die Weite der genannten Schlitze
wird derart gewählt, daß die Gesamtmenge (oder die ι Γ>
Gesamtstärke) dieses Stromteils £ von einer Größenordnung ist, die sehr viel kleiner als diejenigen der
Gesamtmenge (oder der Gesamtstärke) des inneren Gasstroms ist der durch die Umkehröffnungen 10
hindurchgelenkt wird.
Diese aus den Schlitzen austretenden Strahlen des unter Druck stehenden Mediums rufen in dem äußeren
Luftstrom Fe in jeder der genannten Zwischenzonen 11
des hinteren Gondelteils 9 eine Störung hervor, die darin zum Ausdruck kommt, daß der äußere Luftstrom 2>
sich von der Außenwand des hinteren Gondelteils ablöst. Dieses Ablösen hat seinerseits zur Folge, daß
stromab der genannten Schlitze Unterdruckwirbelzonen entstehen, wie sie in F i g. la bei 21 angedeutet sind.
Es sei in dieser Hinsicht bemerkt, daß der hintere i»
Gondelteil 9, der theoretisch eine ziemlich langgestreckte Gestalt (und daher einen geringen Verjüngungswinkel)
aufweiser soll, um im Zustand des direkten Strahls in optimaler Weise zu arbeiten, in der Praxis aus
Gründen der Herabsetzung der Masse eine verminderte ir>
Länge (und damit einen erhöhten Verjüngungswinkel) aufweist, und zwar bis zu einer annehmbaren Grenze,
damit im Zustand des direkten Strahls nicht die Gefahr des Ablösens des äußeren Luftstroms Fc besteht. Dies
bedingt offensichtlich, daß der hintere Gondelteil beim Starten unter Bedingungen arbeitet, die den Bedingungen
des Ablösens nahekommen, so daß eine sehr kleine Störung genügt um dieses Ablösen hervorzurufen und
aufrechtzuerhalten, wenn es gewünscht wird. Dies erklärt daß Strahlen von sehr geringer Energie, wie die
Strahlen fh die durch die genannten schmalen Schlitze
hindurch entweichen, ausreichend sind, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß, wenn sich das Triebwerk im Schubumkehrbetrieb befindet der
äußere Luftstrom F1. im wesentlichen auf dem ganzen
Umfang des hinteren Gondelteils 9 abgelöst wird. Die in Fig. 6 durch Reihen von Kreuzen angedeuteten
Überdruckbereiche verschwinden dann, und mit ihnen die Nachteile, welche sie nach sich ziehen.
Ein vervollkommnetes Strahltriebwerk weist daher einen Iriterferenzwiderstand T2 und einen Gesamtbremswiderstand
T auf, die beträchtlich erhöht sind (F ig. 6).
Von diesem Gesichtspunkt aus geht daher alles so vor feo
sich, als ob das Entweichen des abgelenkten Gasstroms durch eine durchgehende Umkehröffnung hindurch
erfolgt, die sich um den ganzen Umfang des hinteren Gondelteils 9 erstreckt Es ist jedoch wichtig, zu
bemerken, daß dieser Vorteil nicht von den Nachteilen, b5
die sich aus der Verwendung einer wirklichen durchgehenden Umkehröffnung ergeben wurden, aufgehoben
wird, und zwar aufgrund der sehr geringen Stärke der Strahlen h die durch die Schlitze 15a, 156,
15c, 15c/ hindurch entweichen. Diese Strahlen, die lediglich die Aufgabe haben, eine relativ sehr geringe
Störung in dem äußeren Luftstrom Fe hervorzurufen,
verdünnen sich rasch in der Atmosphäre, so daß ihr eventuelles Auftreten auf den Boden oder auf das
Luftfahrzeug ohne schädliche Folge ist. Außerdem ist ihre Bewegungsgröße genügend klein, um im Fall des
plötzlichen Ausfalls eines symmetrischen Triebwerks kein unüberwindbares Ungleichgewicht hervorzurufen.
In Fig. 2 und 2a ist eine zweite Ausführungsform
wiedergegeben, die insbesondere bei einem Strahltriebwerk, das eine Düse mit zentralem Körper aufweist,
anwendbar ist.
F i g. 2 und 2a zeigen die Zelle oder die Gondel 8, den hinteren Gondelteil 9, die Düse 7 und die seitlichen
Haupt- oder Umkehröffnungen 10 (von denen beispielsweise vier vorhanden sind), die durch die Zwischenzonen
11 voneinander getrennt sind. Die Düse 7 ist hier von der Art mit zentralem Körper 30, und sie kann
mittels Klappen (nicht dargestellt) vollständig abgesperrt werden, die sich in der Absperrstellung an den
zentralen Körper 30 anlegen.
Der hintere Gondelteil 9 weist eine Haube 109 auf, welche zwischen zwei Endstellungen, die in F i g. 2 bzw.
in Fig.2a wiedergegeben sind, axial verschiebbar ist.
Die axiale Verschiebung dieser Haube 109 wird mit Hilfe von Spindelantrieben 31 bewirkt, deren jeder eine
Gewindespindel 32 aufweist die mittels eines Vorgeleges 33 in Drehung versetzt wird. Die Gewindespindel 32
dreht sich in einer Gewindebuchse 34, die mit einem hohlen Rohr 35 verbunden ist das seinerseits über eine
Gelenkeinrichtung 36, 37 mit einem an der Haube 109 befestigten Teil 38 verbunden ist. Wie aus Fig.2a
ersichtlich ist, ist das Rohr 35 durch einen Durchgang 39 hindurchgeführt, der in einem Ring 40 ausgebildet ist
welcher mit einem feststehenden Teil der Gondel 8 verbunden ist. Wenn die Gewindespindeln 32 in
Drehung versetzt werden, wird damit der Haube 109 eine Verschiebungsbewegung nach vorn oder nach
hinten erteilt. Die verschiedenen Vorgelege 33 sind miteinander durch biegsame Synchronisierelemente 41
verbunden, und sie werden von einem Motor 42, beispielsweise einem pneumatischen Motor, in Drehung
versetzt
In dem hinteren Gondelteil 9 sind in den genannten Zwischenzonen 11 seitliche HilfsÖffnungen ausgebildet
die hier ebenfalls die Form von schmalen Schlitzen 115 haben, deren große Abmessung in Umfangsrichtung des
hinteren Gondelteils 9 verläuft Wie aus Fig.2a ersichtlich ist sind diese Schlitze 115 nur von Stegen 116
unterbrochen, welche die mechanische Kontinuität der Gondel 8 gewährleisten und welche derart profiliert
sind, daß sie die Kontinuität der durch die Schlitze 115 hindurch entweichenden Strahlen so wenig wie möglich
stören.
Wenn sich das Triebwerk im Zustand für den direkten Strahl befindet (Fig.2), verschließt die Haube 109
sowohl die Umkehröffnungen 10 als auch die Schlitze 115. Der innere Gasstrom /7 entweicht dann durch die
Düse 7 hindurch nach hinten.
Wenn sich das Triebwerk im Schubumkehrbetrieb befindet (Fig.2a), legt die Haube 1OS die Umkehröffnung
10 und die Schlitze 115 gleichzeitig frei Der innere
Gasstrom Fi entweicht dann seitlich durch die öffnungen
10 hindurch nach vorn und erzeugt einen Bnemsgegenschub. Außerdem entweichen dünne Strahlen
fi von unter Druck stehendem Medium durch die
Schlitze 115 hindurch und rufen ein Ablösen des äußeren Luftstroms Fe hervor, und zwar unter
Bedingungen und mit einem Ergebnis, die den oben in Verbindung mit Fig. 1 und la erläuterten analog sind.
Es sei bemerkt, daß hier ebenfalls die Weite der Schlitze 115 derart gewählt wird, daß die Gesamtmenge (oder
die Gesamtstärke) der Störstrahlen f, von einer Größenordnung ist, die sehr viel kleiner als diejenige
der Gesamtmenge (oder der Gesamtstärke) des durch die Umkehröffnungen 10 hindurchgelenkten Gasstronis
ist.
In F i g. 3 ist eine dritte Ausführungsform wiedergegeben, bei der sich die bereits oben beschriebenen
Hauptelemente wiederfinden, insbesondere die Umkehröffnungen 10, die durch die Zwischenzonen 11
voneinander getrennt sind.
Es sind Einrichtungen vorgesehen, um bei einem im Schubumkehrbetrieb befindlichen Strahltriebwerk 1 in
den Zwischenzonen 11 des hinteren Gondelteils 9 in den äußeren Luftstrom Fequer zu diesem Strahlen von unter
Druck stehender Frischluft zu injizieren, deren Gesamtstärke von einer Größenordnung ist, die sehr viel kleiner
als diejenige der Gesamtstärke des durch die Umkehröffnungen 10 hindurchgelenkten inneren Gasstroms ist.
Zu diesem Zweck sind in dem hinteren Gondelteil 9 zwischen den Umkehröffnungen 10 schmale Injektionscchlitze
215 ausgebildet, die mit unter Druck stehender Frischlutt über Leitungen 216 gespeist werden, welche
mit einem ringförmigen Sammelraum 217 verbunden sind, der seinerseits mit dem Kompressor 3 entnommener
Luft gespeist wird. Eine Absperreinrichtung 218 gestattet, die Speisung des Sammelraums 217 (und damit
der Schlitze 215) mit Luft zu unterbrechen, wenn das Triebwerk 1 sich im Zustand des direkten Strahls
befindet.
Die von den durch die Schlitze 215 hindurch entweichenden Luftstrahlen auf den äußeren Luftstrom
Fe ausgeübte Wirkung ist analog derjenigen, welche von den Gasstrahlen ausgeübt wird, die durch die Schlitze
15a, 15Z>, 15c; \5d (Fig. la) oder die Schlitze 115
(F i g. 2a) hindurch entweichen.
F i g. 4 und 5 zeigen eine vierte Ausführungsform, bei welcher die bereits oben beschriebenen Hauptelemente,
insbesondere die Umkehröffnungen 10, die durch die Zwischenzonen 11 voneinander getrennt sind, ebenfalls
wiederzufinden sind.
Der hintere Gondelteil 9 in den genannten Zwischenzonen 11 ist mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden
mechanischen Hindernissen 315 versehen, die in ihrer Lage mittels einer Steuereinrichtung 316 einstellbar
sind, deren Arbeitsweise vorteilhafterweise mit derjenigen des Schubumkeh-rers synchronisiert ist
Bei dem dargestellten Beispiel sind diese Hindernisse 315 von vier wirbelerzeugenden Platten gebildet Drei
von ihnen sind in »ausgefahrener« Stellung dargestellt, in welcher sie in den genannten Zwischenzonen 11 sich
in den äußeren Luftstrom Fr hineinerstrecken; die vierte
Platte ist in der »eingezogenen« Stellung wiedergegeben, in welcher sie in der Dicke der Wandung des
hinteren Gondelteils 9 zum Verschwinden gebracht ist
Wenn das Triebwerk t sich im Zustand des direkten Strahls befindet, sind alle vier wirbelerzeugenden
Platten 315 in der Dicke der Wandung des hinteren Gehäuseteils 9 zum Verschwinden gebracht
Wenn das Triebwerk 1 sich im Schubumkehrbetrieb befindet, ragen die wirbelerzeugenden Platten 315 in
den äußeren Luftstrom Fe hinein und üben auf diesen
eine Störwirkung aus, die wie in den vorhergehenden Fällen ein Ablösen des äußeren Luftstroms von der
Außenwand des hinteren Gondelteils 9 und damit eine Erhöhung des Interferenzwiderstandes T2 des Triebwerks
erzeugt.
Es ist ersichtlich, daß alle oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen, den Interferenzwiderstand
T2 des im Schubumkehrbetrieb befindlichen Triebwerks und demzufolge den Gesamtwiderstand T
des Triebwerks beträchtlich zu vergrößern.
Es ist offensichtlich, daß eine Optimierung des Interferenzwiderstandes im Niveau des vollständigen
Luftfahrzeugs auf Grund des Umstandes bewirkt werden kann, daß das aerodynamische Feld um das
ganze Luftfahrzeug herum durch das Vorhandensein
!ί der Störeinrichtungen mehr oder weniger modifiziert
ist. Unter Berücksichtigung der Anordnung der Motorzellen mit Bezug auf den übrigen Teil des
Luftfahrzeugs und des möglichen zusätzlichen Einflusses des Bodeneffektes können insbesondere die
2» Geschwindigkeiten des äußeren Luftstroms längs gewisser Teile der Außenverkleidung des Luftfahrzeuges
erhöht und dadurch örtliche statische Unterdrücke hervorgerufen werden, die, wenn sie auf sich verjüngenden
Flächen entstehen, den Widerstand des Luftfahr-
2r> zeugs bei hohen Ausroll- oder Fluggeschwindigkeiten
noch weiter erhöhen. Die Optimierung der Weite der Schlitze 15a, i5b, 15ς IiJ oder der Schlitze 115 (bzw.
der Abmessungen d<" wirbelerzeugenden Platten 315)
erfolgt natürlich in diesem Fall, um im Niveau des vollständigen Luftfahrzeugs den maximalen Interferenzwiderstand
zu erhalten.
Es soll jetzt der durch diese Widerstandserhöhung erzielte Vorteil für den Fall des Abbremsens eines
Fahrzeugs, wie z. B. eines Luftfahrzeugs beim Landen
r> untersucht werden.
Wenn der in einem gegebenen Zeitpunkt vorhandene Wert der Fluggeschwindigkeit (oder der Rollgeschwindigkeit
am Boden) dieses Luftfahrzeugs mit V bezeichnet wird, dann ist die Energie, die bei der
Abbremsung des Luftfahrzeugs mittels eines im Schubumkehrbetrieb befindlichen Strahltriebwerks je
Sekunde vernichtet wird, durch die Gleichung W= T ■ V gegeben. Diese Gleichung zeigt bereits, daß
ein und derselbe Widerstand T nicht die gleiche »Qualität« hat, wenn sie auf eine niedrige Geschwindigkeit
angewendet wird, als wenn sie auf eine hohe Geschwindigkeit angewendet wird, und daß es daher
vorteilhaft ist die Abbremsung zu beginnen, während die Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs noch relativ
w hoch ist
Außerdem sind sämtliche Widerstände in dieser Hinsicht nicht genau äquivalent Tatsächlich kann man
in dem Gesamtwiderstand Tdes Luftfahrzeugs, wie dies oben auseinandergesetzt ist, einen Ausdruck Ti des
Brutto-Gegenschubs und einen Ausdruck T2 des
Interferenzwiderstandes erscheinen lassen.
Der Ausdruck Ti kann in erster Annäherung als von V
unabhängig angesehen werden.
Dagegen kann der Ausdruck T2, der sich aus der gegenseitigen Wirkung des äußeren Luftstroms Fe und des im Schubumkehrungszustand befindlichen Triebwerks ergibt, in erster Annäherung als zu V2 proportional angesehen werden.
Es folgt daraus, daß die auf Grund des Interferenz-Widerstandes T2 je Sekunde vernichtete Energie sich im wesentlichen wie V3 ändert Jede Erhöhung des Interferenzwiderstandes ist daher m dieser Hinsicht von besonderer Bedeutung.
Dagegen kann der Ausdruck T2, der sich aus der gegenseitigen Wirkung des äußeren Luftstroms Fe und des im Schubumkehrungszustand befindlichen Triebwerks ergibt, in erster Annäherung als zu V2 proportional angesehen werden.
Es folgt daraus, daß die auf Grund des Interferenz-Widerstandes T2 je Sekunde vernichtete Energie sich im wesentlichen wie V3 ändert Jede Erhöhung des Interferenzwiderstandes ist daher m dieser Hinsicht von besonderer Bedeutung.
Ein weiterer Gesichtspunkt, der herangezogen werden kann, ist die Strecke »e«, die von dem
Luftfahrzeug von seinem Aufsetzen auf den Boden ab durchlaufen wird.
Wenn zunächst angenommen wird, daß das Luftfahrzeug bei seinem Aufsetzen auf den Boden durch
Inwirkungbringen eines konstanten Bremswiderstandes T abgebremst wird, dann wird das Luftfahrzeug einer
T
konstanten Verzögerung γ= unterworfen (wobei M
konstanten Verzögerung γ= unterworfen (wobei M
die Masse des Luftfahrzeugs bedeutet). Die Strecke e ist
unter diesen Bedingungen gegeben durch die Gleichung
+ kot.
worin t die von dem Augpnblick des Aufsetzens gemessene Zeit und V0 die Geschwindigkeit des
ι?
Luftfahrzeugs im Augenblick des Aufsetzens ist.
Es ist ersichtlich, daß aufgrund des Vorherrschens des Ausdrucks γΡ der größte Teil der Anhaltestrecke (d. h.
die von dem Luftfahrzeug zwischen dem Zeitpunkt seines Aufsetzens auf den Boden und dem Zeitpunkt
seines vollkommenen Stillstandes durchlaufene Strecke) dem Anfang des Abbremsens entspricht, wo die
Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs noch relativ groß ist.
Nun ist gerade während dieser anfänglichen Periode der Interferenzwidersland T2 (der sich wie V2 ändert)
am höchsten.
Die Verzögerung γ ist daher nicht konstant, wie dies
oben angenommen wurde, sondern sie ist vielmehr als Funktion von V2 variabel. Sie ist infolgedessen
besonders hoch während der genannten Anfangsperiode, d. h. genau während der Periode, in welcher ihre
Wirkung am nützlichsten ist.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schubumkehrvorrichtung, insbesondere für ein Luftfahrzeug, das mittels eines Strahltriebwerks
angetrieben wird, welches einen hinteren Gondelteil aufweist, dessen Außenwand in Stromabwärtsrichtung konvergiert und im Betrieb von einem äußeren
Luftstrom bestrichen wird, wobei die Schubumkehrvorrichtung zumindest eine in dem hinteren
Gondelteil ausgebildete seitliche Hauptöffnung für die Schubumkehrströmung aufweist und wobei jede
dieser seitlichen Hauptöffnungen in Umfangsrichtung einen Bruchteil des Umfangs der Außenwand
des hinteren Gondelteils einnimmt und auf jede is dieser Hauptöffnungen in Umfangsrichtung eine
Zwischenzone folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubumkehrvorrichtung in der bzw.
den genannten Zwischenzonen (11) vorgesehene Störeinrichtungen aufweist, die im Schubumkehrbetrieb eine Ablösung des die Außenwand des hinteren
Teils (9) der Gondel (8) bestreichenden äußeren Luftstroms (Fe) in der oder den Zwischenzonen (11)
hervorzurufen vermögen.
2. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtungen
aus Schlitzen (15a, 15Z>, 15c; 154 115; 215) bestehen,
aus denen im Schubumkehrbetrieb in den äußeren Luftstrom (Fe) ein unter Druck stehendes Medium
eingeblasen wird, dessen Gesamtdurchsatz kleiner als der desjenigen Teils des inneren Gasstroms (Fi)
ist, welcher durch die seitliche Hauptöffnung bzw. -öffnungen (10) austritt.
3. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (15a, 15ύ,
15c; 15ct 115) in Umfangsrichtung des hinteren Gondelteils (9) verlaufen.
4. Schubumkehrvorrichtung wach Anspruch 2 bei einem Gasturbinenstrahltriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das in den äußeren Luftstrom
eingeblasene, unter Druck stehende Medium aus dem Kompressor (3) des Triebwerks unmittelbar
entnommener Frischluft besteht
5. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störeinrichtungen
ein oder mehrere mechanische Hindernisse (315) aufweisen, die im Schubumkehrbetrieb den äußeren
Luftstrom (Fe) am Ort der genannten Zwischenzone
oder -zonen (U) des hinteren Gondelteils (9) eindringen gelassen werden können, wenn das
Fahrzeug abgebremst werden soll.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7207726A FR2174672B1 (de) | 1972-03-06 | 1972-03-06 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2310921A1 DE2310921A1 (de) | 1973-09-20 |
DE2310921B2 DE2310921B2 (de) | 1978-11-23 |
DE2310921C3 true DE2310921C3 (de) | 1979-07-19 |
Family
ID=9094694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2310921A Expired DE2310921C3 (de) | 1972-03-06 | 1973-03-05 | Schubumkehrvorrichtung, insbesondere für ein Luftfahrzeug, das mittels eines Strahltriebwerks angetrieben wird |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2310921C3 (de) |
FR (1) | FR2174672B1 (de) |
GB (1) | GB1416464A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1506588A (en) * | 1975-10-11 | 1978-04-05 | Rolls Royce | Gas turbine engine power plants for aircraft |
GB2117720A (en) * | 1981-02-28 | 1983-10-19 | Rolls Royce | Gas turbine engine having a thrust spoiler |
FR2661714B1 (fr) * | 1990-05-03 | 1994-06-17 | Snecma | Dispositif d'alimentation en comburant d'une turbine a gaz. |
GB9425403D0 (en) * | 1994-12-14 | 1995-02-15 | Short Brothers Plc | Aircraft propulsive power unit |
-
1972
- 1972-03-06 FR FR7207726A patent/FR2174672B1/fr not_active Expired
-
1973
- 1973-03-01 GB GB1000273A patent/GB1416464A/en not_active Expired
- 1973-03-05 DE DE2310921A patent/DE2310921C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2174672B1 (de) | 1975-06-13 |
FR2174672A1 (de) | 1973-10-19 |
GB1416464A (en) | 1975-12-03 |
DE2310921B2 (de) | 1978-11-23 |
DE2310921A1 (de) | 1973-09-20 |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
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