DE2352484A1

DE2352484A1 - Drehfluegel mit rueckstossantrieb

Info

Publication number: DE2352484A1
Application number: DE19732352484
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Eick
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1975-04-30

Description

Drehflügel mit Rückstoßantrieb

Die Erfindung betrifft einen. Drehflügel mit Ruckstoßantrieb, z« B. den Flügel eines Drehflügelflugzeuges, der mit Hilfe aus dem Flügel austretender Gase durch Rückstoß angetrieben ist.

Bei bekannten DrefaXlüglern, (franz. Patent 931 296) der bezeichneten Art wird mittels eines im Nabeisbereich des Drehflügeis assge ordne ten. Antriebsaggregates Druckgas erzeugt _s das durch. Kanäle des Flügels zu den vorzugsweise am äußearen. Fiügelende angeordneten Auatrittsdüsen geleitet wird_o Hierzu- sind Kanäle relativ großen Querschnittes erforderlich und gasdichte bewegliche Verbindiaageis, der Kanüle zwischen Triebwerk und Rotor einerseits und/ödes* zwischen RotoCTtf©i2e uad

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andererseits. Derartige Verbindungen haben ein relativ hohes Gewicht und sind insbesondere für heiße Druckgase schwer realisierbar. Im letztgenannten Falle treten zudem hohe Wärmeverluste auf, die durch Anwendung von Kanälen mit Wärmedämmung, insbesondere im Drehflügelbereich nur unwesentlich verringert werden können. Ein technisch schwer lösbares Problem stellt die Verarbeitung des hohen Druckgefälles von der Nabe bis zur Blattspitze dar.

Bei einer anderen bekannten Luftschraube mit Rückstoßantrieb (DBP 1 214 5¹O) werden die abseits der Luftschraubenblätter erzeugten heißen Brenngase in Brennkammern eingeführt, die am Flügelende angeordnet sind und denen zusätzlicher Treibstoff zugeführt ist. Hierbei ist also der relativ hohe Aufwand eines mehrstufigen und mit räumlich getrennt voneinander angeordneten Stufen ausgebildeten Antriebsaggregates erforderlich, wobei die im vorhergehend beschriebenen Beispiel aufgezeigten Mängel nur zum Teil behoben sind.

Ferner sind Drehflügel mit Strahlantrieb (DOS 1 450 077) bekannt, bei denen am äußeren Flügelende angeordnete Strahltriebwerke vorgesehen sind« Anordnungen dieser Art haben den Nachteil,, daß der Drehflügel und dessen Lager für die hohe usechanisehe Belastung durch die Triebwerke auszulegen sind und folglieh ein relativ hohes Gewicht aufweisen» Di© Lärmentwicklung der bei diesen Anordnungen irerweiKieteEi Triebwerke ist relativ hoch·

Dar Erfindung liegt die Apfgalb® zugrunde, einen Drehflügel mit Rückstoßantrieb so aussubi!den_fi daß die im

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νorhergehenden beschriebenen Nachteile bekannter Ausl'ührungsformen weitgehend behoben sind.

Für einen Drehflügel mit Rückstoßantrieb ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Drehflügel im Bereich seines größten '-iuerschnittes ein sich mit seiner Durchströniungsrichtung in Richtung der Flügellängsachse erstreckendes intermittierend arbeitendes Niederdruck-Strahltriebwerk eingebaut ist, dessen Ansaugöffnung im Nabenbereich des Drehflügels liegt. Hierzu geeignete Triebwerke sind beispielsweise in den deutschen Patentschriften 1 262 6'0'J, 1.526 aa4 und 2 0^5 0?y beschrieben. Diese Niederdruck-Triebwerke intermittiereiider Arbeitsweise sind relativ einfach in ihrer Bauform und lassen sich im Gegensatz zu Ilochdrucktriebwerlcen oder Triebwerken mit rotierenden Teilen in ihrem querschnitt an den eines Flügelprofiles anpassen, ohne daß eine erhebliche Leistungsminderung durch Verluste im Triebwerk auftritt. Das Gesamtgewicht eines derartigen Triebwerkes und des Flügels ist im Gegensatz zu ähnlichen Anordnungen mit Ilochdrucktriebwerken wesentlich geringer. Durch die vorgeschlagene Niederdruck-BamveisQ tritt das Problem der Umsetzung eines hohen Druckverhältnisses nicht auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich der Brennkammer und des Auslasses die Querschnittausdehnung in Richtung der Flügeltiefe größer als in Richtung der Flügeldicke, während der Einlauf und die Beschleunigungsstrecke sowohl kreissymmetrisch als auch elliptisch ausgebildet sein können. Untersuchungen haben gezeigt, daß Triebwerke der bezeichneten Art mit einem Ellipsenachsen—Verhältnis (von z.B. 1:2) in Profilen z. B. des Typs NACA 23020 unterzubringen sind,

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wobei die Leistungsverluste durch die flache Bauform relativ niedrig sind. Letzteres gilt auch für die Umlenkverluste durch die Anwendung an sich bekannter Umlenkeinrichtungen an der Austrittsdüse des Triebwerkes.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird dem Triebwerk zusätzlich zu der im Nabenbereich des Drehflügels angesaugten Luft weitere Luft zugeführt, wozu im Bereich der äußeren Flügelhälfte zusätzliche Lufteintrittsöffnungen an der Flügelnase vorgesehen sind, die mit dem Ejektor (Auslaß) des Triebwerkes durch Kanäle verbunden sind. Mit dieser Einrichtung, die auch mit an sich bekannten Regeleinrichtungen für den zusätzlichen Lufteinlaß versehen sein kann, ist eine Wärmedämmung der auslaßseitigen Triebwerksabschnitte nicht oder nur in geringem Umfange erforderlich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das im Flügel angeordnete Niederdruck—Strahltriebwerk für vorwiegenden Teillastbetrieb zu dimensionieren, weil bei normalem Flugbetrieb infolge der maximal zulässigen Umfangsgeschwindigkeit eine Begrenzung des Drehmomentes erforderlich ist. Als Folge der Teillast ergibt sich einerseits eine tiefere Temperatur des ganzen Triebwerkes, wodurch das Problem der Werkstoff—Festigkeit und Isolierung vereinfacht wird, und andererseits auch eine geringere Druckschwankung, wodurch ein niedrigerer Lärmpegel eingehalten werden kann. Letzteres ist vornehmlich deshalb möglich, weil durch die Anwendung des vorgeschlagenen Triebwerkes eine erheblich bessere Ausnutzung des in einem Flügel zur Verfügung stehenden Raumes möglich ist als bei der Anwendung von Triebwerken der bisher benutzten Bauart.

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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 - einen Längsschnitt durch einen Drehflügel und das eingebaute Niederdruck—Triebwerk mit elliptischen Querschnitten;

Figur 2 - einen Querschnitt H-II durch den Flügel und die Brennkammer des Triebwerkes in vergrößertem Maßstab für elliptische Trieb— werksquerschnitte;

Figur 3 - einen Querschnitt durch einen anderen Flügel und die Brennkammer eines Triebwerkes bei lere is symmetrie ehern Einlauf sowie kreissymmetrischer Beschleunigungsstrecke¹.

Der in der Zeichnung dargestellte Drehflügel 1 für beispielsweise einen Lasthubschrauber zeigt ein vollstandiges, in den Drehflügel 1 eingebautes Niederdruck-Strahltriebwerk 2 intermittierender Arbeitsweise, dessen Ansaugüffnung 3 im Nabenbereich h des Drehflügels 1 liegt. Die Brennkammer 5 dieses Triebwerkes 2 ist ebenfalls nahe der zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellten Nabe angeordnet. Die Brennkammer 5 weist · - wie das gesamte Triebwerk 2 - elliptische Querschnitte auf, die aus der Figur 2 ersichtlich sind. Die Querschnitte für den Triebwerkseinlaß 6, die Brennkammer 5 und das auslaßseitige Ende 7 eier Brennkammer können bei dem in beispielsweise ein Flügelprofil des Typs NACA 23O2O eingebautem intermittierend arbeitendem Niederdruck-Strahltriebwerk eis Bllipsen-Achsenverhältnis von ca. 1s2 aufweisen^ ohne daß der Wirkungsgrad des Triebwerkes untragbar absinkt,,

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Beim Einbau eines derartigen Triebwerkes, in dem nur relativ niedrige Drücke und Temperaturen auftreten, werden im Drehflügel 1 auch nur relativ leichte Wärmeisolierungen υ und 9 benötigt, von denen eine das Triebwerk 2 umhüllende innere Isolation 6, z. D. aus Stoffen bestehen kann, die unter der Bezeichnung Teflon, Firecrete oder Microquartz im Handel sind und eine weitere äußere Isolation 9 aus einer 1/abenstruktur, beispielsweise aus warmfestem Stahl 1,hbki.

Zumindest im Bereich des Triebwerkes 2 ist der Drehflügel 1 in seinen zwischen seinem Nasenholm 10, seinen Deckblechen 12 und 13 und seiner Endleiste 11 liegenden Hohlräumen mit weiterem wabenförmigem Material 14 gefüllt, das zur weiteren Wärmedämmung, Lärmdümmung und zur Erhöhung der Festigkeit des Drehflügels 1 beitrügt. Das Triebwerk 2 weist ferner einen Ejektor 15 auf, der sich durch den restlichen Drehflügel erstreckt und der an seiner Austrittsstelle mit einer Strahlumlenkeinrichtung 16 versehen ist. Im Bereich der äußeren Flügelhälfte, dj h. im Bereich des Ejektors 1j, weist der Drehflügel 1 zusätzliche Lufteintrittsöffnungen in der Flügelnase 18 auf, von denen durch Kanäle 19 Zusatzluft in'den Ejektor I5 einströmt, wodurch dessen Arbeitstemperatür soweit erniedrigt ist, daß sich die Anwendung einer zusätzlichen Wärmedämmung im äußeren Flügelboreich erübrigt.

Der in der Figur 2 dargestellte Querschnitt durch den in der Figur 1 gezeigten Flügel und dessen Triebwerk zeigt für den Triebwerkseinlaß 6, die Brennkammer 5» -das auslaßseitige Triebwerks®ade 7 und den Ejektor 15 die Querschnitte, d«r©ia Durchmesser in Richtung der Flügeltiefe größer als in Richtung der Flügeldicke sind.

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Dies ist bei relativ dünnen Flügeln erforderlich. Da aber in der Regel für den Triebwerkseinlaß 6 und das im Bereich des auslaßseitigen Endes'der Brennkammer liegenden Trxebwerksabschnittes kleinere Querschnitte als bei der Brennkammer 5 und beim Auslaß des Ejektors erforderlich sind, ist es möglich, zur Vereinfachung der baulichen Form diese Teile mit kleineren Querschnittsflächen rotationssymmetrisch oder angenähert rotationssymmetrisch auszubilden, insbesondere dann, wenn die Flügeldicke die Unterbringung ausreichender Querschnitte dieser günstigeren Form zuläßt'. Für eine solche Ausführungsform zeigt die Figur 3 einen der Figur 2 entsprechenden Querschnitt durch einen anderen Flügel, bei dem nur die größten Triebwerksquerschnitte, ζ. Β. der Brennkammer 35 und des nicht aus der Figur ersichtlichen auslaßseitigen Endes des Ejektors von der rotationssymmetrischen Form abweichen;, während dio kleineren Querschnitte für den Triebwerkseinlaß Jb und die auf die Brennkammer folgende Beschleunxgungsstrecke 37 kreisförmig oder annähernd kreisförmig begrenzt sind.

- Patentansprüche —

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Claims

Messerschmitt-Bülkow-Blohm Ottobrunn, 1 _). 10. 1973

Gesellschaft mit BS 65 Rd/hl

beschränkter Haftung, 7015 München

Patentansprüche

Drehflügel mit Rückstoßantrieb, dadurch g e kennzeichne t , daß im Drehflügel (1) im Bereich seines größten Querschnittes ein sich mit seiner Durchströmungsrichtung (a) in Richtung der Flügellängsachse erstreckendes intermittierend arbeitendes Niederdruck-Strahltriebwerk (2) eingebaut ist, dessen Ansaugöffnung (3) im Nabenbereich (h) des Drehflügels (1) liegt.
2. Drehflügel mit Rückstoßantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß der Durchmesser der Triebwerksquerschnitte (_>, ό, 7> ¹^) in Richtung der Flügeltiefe größer als in Richtung der Flügeldicke ist.
3. Drehflügel mit Rückstoßantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die vor der Brennkammer (35) des Triebwerkes angeordnete Einlaufstrecke (36) und/oder die auf die Brennkammer (35) folgende Beschleunigungsstrecke (37) kreisförmige oder angenähert kreisförmige '.querschnitte aufweisen, während der größere Querschnitt der Brennkammer (33) und die größeren Querschnitte des Ejektors in Richtung der Flügeltiefe größere Durchmesser als in Richtung der Flügeldicke aufweisen.

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4. Drehflügel mit Rückstoßantrieb nach Anspruch 2 oder 3 j dadurch g e■-- k e η η ζ e i c h η e t ■, daß dem Triebwerk (~) zusätzlich zu der im Nabenbereich (h) des Drehflügels (1) angesaugten Luft weitere Luft zugeführt ist, wozu im Bereich der äußeren Flügelhälfte zusätzliche Lufteintrittsöffnungen (17) an der Flügelnase (K¹') vorgesehen sind, die mit dem Ejektor (13) des Triebwerkes durch Kanäle (iy) verbunden sind.
5. Drehflügel mit Rückstoßantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Flügel angeordnete Niederdruck-Strahltriebwerk (2) für vorwiegenden Teillastbetrieb dimensioniert ist.

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BAD ORHStNAL

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