DE2323380C3 - Gebläsestrahldüse für Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerke - Google Patents

Description

tem Schub bzw. des Umkehrschubbetriebes optimal angepaßt werden kann. Durch die strömungstechnisch günstige Gestaltung der Begrenzungsflächen der jeweiligen zusätzlichen Düsenöffnung in einer ein Anhaften der Strömung an den jeweils stranabwärtigen Wandungsflächen begünstigenden Weise werden Strömungsverluste minimal gehalten.

Bevorzugte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Mantelgebläsetriebwerk mit Versteilgebläse und einer Gebläsestrahldüse nach der Erfindung, die

F i g. 2 bis 4 jeweils einen Axialhalbschnitt durch die Gebläsestrahldüse in drei verschiedenen Betriebsstellungen,

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Geblc ^strahldüse in der Ebene I-I in F i g. 1,

F i g. 6 einen Querschnitt durch die Gebläsestrahldüse in der Ebene H-II in F i g. 1,

F i g. 7 eine Dichtungsanordnung zwischen festen und beweglichen Düsenteilen, und die

Fig.8 bis 10 eine weitere Ausführungsform einer Gebläsestrahldüse nach der Erfindung in drei verschiedenen Betriebsstellungen.

F i g. 1 zeigt ein Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk 11, das über einen Pylon 12 an der Tragfläche 13 eines nicht dargestellten Flugzeuges aufgehängt ist. Das Triebwerk weist eine das Gebläse 15 umgebende Gebläsestrahldüse 14 auf, die aus einem feststehenden stromaufseitigen Düsenring 24 und einem relativ dazu axial verschiebbaren Düsenendteil 20 besteht. Die Steigung der Gebläseblätter ist mittels einer Blattsteigungs-Verstelleinrichtung 16 veränderbar. Das von einem Basistriebwerk 17 angetriebene Gebläse fördert Luft durch den von der Gebläsestrahldüse umschlossenen Gebläsekanal 18.

Der Austrittsquerschnitt der Gebläsestrahldüse ist durch axiales Verschieben des beweglichen Düsenendteils 20 veränderbar. Das axial nach hinten verschiebbare Düsenendteil 20 ist vorzugsweise als vollständiger Ring ausgebildet, da auf diese Weise mittels einer leichten Konstruktion die zur Aufnahme der Gaskräfte erforderliche Festigkeit erzielbar ist.

Das bewegliche Düsenendteil 20 ist entlang einer Führungsschienelanordnung 19 aus einer ersten, in F i g. 2 gezeigten Betriebsstellung 21 für den Reiseflugzustand in eine zweite, in Fig. 3 gezeigte Betriebsstellung 22 für den Flugzeugstart und in eine dritte, in F i g. 4 gezeigte Betriebsstellung für den Gebläsebetrieb mit umgekehrtem Schub verschiebbar.

In seiner ersten Betriebsstellung 21 gemäß Fig. 2 stößt das ringförmige Düsenendteil 20 am feststehenden Düsenring 24 der Oebläsestrahldüse 14 an, so daß seine Außenfläche 25 um' seine Innenfläche 26 zusammen mit der Außenfläche 27 und der Innenfläche 28 des feststehenden DüNi-'nringes 24 ein kontinuierliches Profil bilden.

Bei den Fig. 2 Pis 4 ist die Schnittebene gegenüber der Fig. 1 etwas vvinkelversetzt, so daß eine von vier Schubspindeln 3) /ur Verschiebung des bewegliehen Düsenendtcils 20 sichtbar ist. Die Innenwandung der Gebläses!rahldüse is! mil schallschluckendem Material 32 ausgekleidet. Eine aufblasbare Dichtung 13 verhindert ein Durchlecken von Lu!'. durch den Zwischenraum zwischen dem feststehenden Düsenring und dem beweglichen Düsenendte.'l in dessen erster, sich bündig an den feststehenden Düsenring anschließenden Betriebsstellung.

·"· In F i g. 3 sind die Schubspindeln 31 ausgefahren und halten den verschiebbaren Düsenendteil 20 mit axialem Abstand vom feststehenden Düsenring 24, so daß zwischen ihnen eine zusätzliche Düsenöffnung 40 gebildet ist, durch welche ein Teil der durch den

ίο Gebläsekanal 18 geförderten Luft in Richtung des Pfeiles 42 ausströmt, während der übrige Teil in Richtung des Pfeiles 41 durch den Düsenendteil hindurch weiterströmt Die Begrenzungsflächen 34 der zusätzlichen Düsenöffnung 40 sind so ausgebildet, daß die durch die zusätzliche Düsenöffnung austretende Luftströmung an der Außenfläche 35 des verschiebbaren Düsenendtcils 20 anhaftet und folglich kein vergrößerter Luftwiderstand infolge eines Abreißens der Strömung an der Außenfläche der Gebläsestrahldüse auftritt.

In der Betriebsstellung nach F i g. 4 sind die Schubspindeln 31 noch weiter ausgefahren, so daß das bewegliche Düsenendteil einen vergrößerten Axialabstand vom feststehenden Düsenring hat Diese Betriebsstellung ist dem Schubumkehrbetrieb zugeordnet, in welchem die Strömungsrichtung durch den Gebläsekanal 18 umgekehrt ist und die Düsenaustrittsöffnung als Lufteinlauf wirkt. Die zwischen dem feststehenden Düsenring und dem verschiebbaren Düsenendteil

JO gebildete zusätzliche Düsenöffnung wirkt also als zusätzlicher Lufteinlauf, durch welchen Luft in Richtung des Pfeiles 43 in den Gebläsekanal einströmt.

Die vier Schubspindeln 31 weisen jeweils ein Kugelumlaufgetriebe auf und werden durch einen

ü biegsamen Antrieb angetrieben, der in Fig.5 dargestellt ist. Ein Luftmotor 51 treibt die Schubspindeln 31 über eine nicht dargestellte biegsame Welle an, die in einer Führung 52 im feststehenden Düsenring 24 verläuft. Die Schubspindeln 31 selbst sind vorzugsweise

■»o hydraulische Schraubspindeln, da diese leicht miteinander in Gleichlauf zu bringen sind und im Falle des Ausfalls einer Schubspindel die übrigen Schubspindeln noch wirksam arbeiten.
F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die Führungsschienenanordnung 19, welche das verschiebbare Düsenendteil 20 führt. Der Pylon 12 und die zugehörigen Verkleidungen 53 umschließen die Führungsschienenanordnung 19, die zwei parallel zur Achse des Gebläsekanals 18 verlaufende Führungsschienen 54 und

w 55 aufweist, die mittels mit gegenseitigen Abstanden angeordneten Befestigungsstücken 56 aneinander und am Pylon 12 befestigt sind.

Zusätzlich zu der in Umfangsrichtung verlaufenden Dichtung 33, die in der ersten, axial nicht verschobenen

i"» Betriebsstellung des verschiebbaren Düsenendteils ein Auslecken von Luft durch die Stoßstelle zwischen dem beweglichen Düsenendteil und dem feststehenden Düsenring verhindert, ist es auch notwendig, eine Dichtung zwischen dem Düsenring und der Führungs-

iti Schienenanordnung 19 anzuordnen. Dazu ist ein« federnde Dichtung 63 zwischen einer Nase 61 der Führungsschiene 55 und einer Nase 62 eines Pylonteils 59 eingelegt, die beispielsweise als Gummischlauch ausgebildet ist, und außerdem isi /wischen einem in der

'" Führungsschiene 55 geführten T-Stück 58 und der Führungsschiene eine federnde Auskleidung 64, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, vorgesehen. Da die Führungsschienen das verschiebbare Düsenendteil

nicht nur führen, sondern auch dessen Gewicht tragen, neigt das T-Stück 58 etwas zum Verkanten, so daß sich zwischen ihm und der federnden Auskleidung zwei Dichtungslinien 65 und 66 ausbilden.

Eine andere Ausführungsform der Gebläsestrahldüse ist in den Fig. ¹I 9 und 10 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das verschiebbare Düsenendteil zweiteilig ausgebildet und weist ein Endglied 71 und ein zwischen diesem und dem feststehenden Düsenring 72 befindliches Zwischenglied 70 auf. In der in Fig.8 dargestellten ersten Betriebsstellung schließen der feststehende Düsenring 72, das Zwischenglied 70 und das Endglied 71 bündig aneinander an.

In der in Fig.9 gezeigten zweiten Betriebsstellung für vergrößerten Durchsatz ist nur das Endglied 7! axial nach hinten verschoben, so daß zwischen ihm und dem Zwischenglied 70 eine zusätzliche Düsenöffnung 78 gebildet ist, durch welche ein Teil des vergrößerten Luftdurchsatzes entsprechend dem Pfeil 74 austritt. Die Begrenzungsflächen dieser zusätzlichen Düsenöffnung 78 sind wiederum so gestaltet, daß die durch diese zusätzliche Düsenöffnung austretende Strömung an der Außenfläche 73 des Endglieds 71 anhaftet.

In der in F i g. 10 dargestellten, dem Schubumkehrbetrieb zugeordneten dritten Betriebsstellung sind das Endglied 71 und das Zwischenglied 70 gemeinsam axial nach hinten verschoben, so daß zwischen dem Zwischenglied 70 und dem feststehenden Düsenring 72 eine zusätzliche Einlauföffnung 76 hergestellt ist, durch welche Luft gemäß den Pfeilen 77 zusätzlich zu der durch das Düsenendteil gemäß dem Pfeil 75 einströmenden Strömung in den Gebläsekanal 18 eintritt. Die

'"> Begrenzungsflächen der zusätzlichen Einlauföffnung 76 sind so gestaltet, daß die zusätzliche Einlaufströmung an der Innenwandung des feststehenden Düsenringes 72 anhaftet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gebläsestrahldüse fur Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerke, mit einem feststehenden Düsenring und einem axial mit Bezug auf diesen verschiebbaren Düsenendteil, das zwischen einer sich an den feststehenden Düsenring anschließenden Betriebsstellung und einer bezüglich des Düsenrings axial nach hinten verschobenen Betriebsstellung verschiebbar ist, in welcher es zwischen sich und dem Düsenring eine zusätzliche Düsenöffnung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Düsenendtei! (20; 70, 71) wahlweise in zwei verschiedene, bezüglich des feststehenden Düsenringes (24; 72) axial verschobene Betriebsstellungen bringbar ist, wobei die zusätzliche Düsenöffnung (40; 78) in der einen (Fig.3; Fig.9) dieser beiden Betriebsstellungen eine zusätzliche Austrittsöffnung — Betrieb mit vergrößertem Gebläsedurchlaß — und in der anderen (F i g. 4; F i g. 10) dieser beiden Betriebssteliungen einen zusätzlichen Lufteinlauf — Schubumkehrbetrieb — bildet, und daß die Konturen der am Düsenring (24; 72) beziehungsweise am Düsenendteil gebildeten Begrenzungsflächen (34) der jeweiligen zusätzlichen Düsenöffnung in einer ein Anhaften der Aus- bzw. Einströmung durch die zusätzliche Düsenöffnung an den jeweils stromabwärtigen Wandungsflächen begünstigenden Weise gestaltet sind.

2. Gebläsestrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Düsenendteil (20) in seiner anderen verschobenen Betriebsstellung — als Lufteinlauf wirkende zusätzliche Düsenöffnung — eine größere Axialdistanz vom Düsenring aufweist als in seiner einen verschobenen Betriebsstellung — als Austrittsöffnung wirkende zusätzliche Düsenöffnung.

3. Gebläsestrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Düsenendteil zweiteilig ausgebildet ist und ein Endglied (71) und ein zwischen diesem und dem feststehenden Düsenring (72) befindliches Zwischenglied (70) aufweist, und daß in der einen verschobenen Betriebsstellung des Düsenendteils nur das Endglied (71) axial nach hinten verschoben ist und zwischen sich und dem Zwischenglied eine Austrittsöffnung (78) bildet und in der anderen verschobenen Betriebsstellung das Endglied zusammen mit dem Zwischenglied (70) axial nach hinten verschoben ist und das Zwischenglied zwischen sich und dem Düsenring (72) einen Lufteinlauf (76) bildet.

4. Gebläsestrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenendteil (20; 70, 71) ringförmig ausgebildet und auf zwei Führungsschienen (19) axial verschiebbar geführt ist.

5. Gebläsestrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Kugelumlaufgetriebe (31) aufweisende Verschiebeantriebe für das Düsenendteil (20; 70, 71).

6. Gebläsestrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Dichtungsmittel (33) zwischen dem verschiebbaren Düsenendteil und dem feststehenden Düsenring zur Verhinderung einer Leckströmung bei in der sich an den Düsenring anschließenden Betriebs.stelhing befindlichem Düsenendteil.

Die Erfindung betrifft eine Geblasestrahldüse fur Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerken mit Verstellgebläse ist es erforderlich, den Austrittsquerschnitt des Gebläsekanals in Anpassung an den unterschiedlichen Gebläsedurchsatz verändern zu können. Während beim Starten die Gebläseblätte·· bei großer Steigungseinstellung den maximalen Durchsatz fördern, ist der Durchsatz beim Reiseflug bei kleinerer Steigungseinstellung geringer. Beim Landen werden die Gebläseblätter auf negative Steigung eingestellt, um die Strömungsrichtung im Gebläsekanal umzukehren und einen Umkehrschub zum Abbremsen des Flugzeuges zu

'■> erzeugen, wobei das Austrittsende des Gebläsekanals als Lufteinlauf wirken muß.

Eine Gebläsestrahldüse mit einem sich an einen feststehenden Düsenring anschließenden, axial mit Bezug auf diesen verschiebbaren Düsenendteil ist, allerdings zu einem anderen Zweck, bereits aus der GB-PS 12 44 292 bekannt.

Diese GB-PS 12 44 292 befaßt sich mit der Herabsetzung des Lärmpegels bei einem Mantelgebläse-Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerk, insbesondere beim Start, wobei nicht das Strahlgeräusch, sondern das durch die Wechselwirkung zwischen feststehenden Leitschaufeln und schnell an diesen vorbei umlaufenden Laufschaufeln verursachte Geräusch reduziert werden soll. Dazu wird um ein Austreten dieses Geräusches

^Jü durch den Lufteinlauf zu verhindern, die Strömungsgeschwindigkeit der in den Lufteinlauf eintretenden Luft durch geeignete Maßnahmen erhöht. Das axial verschiebbare Düsenendteil dient zum Ausgleich dieser Geschwindigkeitserhöhung der einströmenden Luft, indem es bei axialer Verschiebung nach hinten eine zusätzliche Austrittsöffnung freilegt, womit bei dem bekannten Triebwerk durch Herabsetzung der Druckrückwirkung eine Entlastung des Gebläses und somit eine Steigerung der Gebläsedrehzahl und des Gebläsedurchsatzes erreicht wird. Das verschiebbare Düsenendteil ist bei der bekannten Anordnung im Querschnitt etwa dreieckförmig, so daß die durch die zusätzliche Düsenöffmsng bei nach hinten verschobenem Düsenendteil austretende Luft etwa radial nach außen

4*> ausströmt, womit eine Schubvernichtung erreicht wird, denn eine Schuberhöhung soll bei der bekannten Anordnung durch die Vergrößerung des Gebläsedurchsatzes nicht stattfinden.
Der Erfindung liegt im Gegensatz dazu die Aufgabe

"i" zugrunde, die Gebläsestrahldüse eines Mantelgebläsetriebwerks, das mit einem Verstellgebläse ausgestattet ist, an die verschiedenen Betriebszustände des Verstellgebläses anpassen zu können, d. h. bei einer Steigerung des Gebläsedurchsatzes durch entsprechende Verstell-

^r'^r> gebläseeinstellung soll eine möglichst verlustlose Schubsteigerung erzielt werden, und im Schubumkehrbetrieb soll dem Gebläse zur Eirzeugung eines ausreichenden Umkehrschubes genügend Luft durch die Gebläsestrahldüse zugeführt werden können.

^h0 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion mit zwei verschiedenen axial verschobenen lietriebsstellungen

*" des verschiebbaren Düsenendteils bezüglich des feststehenden Düsenringes wird erreicht, daß die jeweils , -bildete zusätzliche Düsenöffnung den jeweiligen besonderen Erfordernissen des netriebes mit Kesteiuer-