DE2360442A1

DE2360442A1 - Muschelschalen-schubumkehrer mit rampe zur aenderung der duesenaustrittsflaeche

Info

Publication number: DE2360442A1
Application number: DE2360442A
Authority: DE
Inventors: James R Moorehead
Original assignee: Aeritalia SpA; Boeing Co
Current assignee: Leonardo SpA; Boeing Co
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1974-07-11
Also published as: US3791586A; DE2360442C3; JPS5419930B2; DE2360442B2; FR2211595A1; IT994347B; FR2211595B1; JPS49100799A; GB1448245A

Description

2360U2

B 1946

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. HANS RUSCHKE Dipl.-In₃. CLT F.USCMKE DlpI.-lng.K/Ns £. KLSJHKE 1 BERLIN 33

The Boeing Company, Seattle, Viashington, V.St.A. und Aeritalia S.P.A., Neapel, Italien

Muschelschalen-Schubumkehrer mit Rampe zur Änderung der Düsen-

austrittsfläche

Die vorliegende Erfindung betrifft den störungssicheren Betrieb eines Schubumkehrers durch Zusammenwirken mit einer Düsenanordnung veränderbarer Austrittsfläche und insbesondere einen Schubumkehrer zur Verwendung in einem D-förmigen oder zweidimensionalen Austrittsdüsenkanal, an dessen flachem Boden sich eine Rampenfläche befindet. Der Schubumkehrer besteht aus einem Paar von muschelschalenförmigen Sperrtüren, die um eine senkrechte Achse nach innen und heokwär'ts schwenkbar angeordnet sind, um den Düsenstrahl seitlich durch Kaskadenplatten zu lenken, die normalerweise von den Sperrtüren in deren rückgezogener Stellung abgedeckt werden. Wenn die Rampe sich in ihrer angehobenen Lage für den Reiseflug mit hoher Geschwindigkeit befindet, sorgt sie für die Störungesicherheit des Systems; indiesem Zustand werden, die Sperrtüren durch die Rampe mechanisch blockiert und lassen sich nicht mehr aus der rückgezogenen oder Ruhelage in der Düsen-

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»AD ORIGINAL

I wand herausbewegen.

_i Einer der Nachteile bekannter Schuburakehrsysteme ist, daß sie ! "verdächtig" sind, d.h. die Qebläseumkehrer und insbesondere ι die Kaskadenuekehrer sind in dem Sinne "verdächtig", daß deren j Teile, wenn sie nicht einwandfrei befestigt sind oder die Ver-I bindungen sich durch Schwingungen usw. gelockert haben, nach

einiger Zeit nicht mehr einwandfrei aneinanderpassen. Infolge-I dessen kann es passieren, daß die Schubumkehrer im Reiseflug ! oder beim Steigeflug mit höchster Schubleistung rückklappen

und die Sperrtüren in den Düsenstrahl gedrückt werden, wodurch , der Sohubvektor bei hoher Masohinenleistung umgekehrt wird. i Wenn jedoch die Rampe sich nach der vorliegenden Erfindung in ;

der obersten Stellung (minimale Austrittsfläche für den Reise-, flug) befindet, sichert sie das System der vorliegenden Erfindung gegen eine Schubumkehr, indem sie die Sperrtüren mechanisch ¹ gegen eine Bewegung in die Umkehrlage blockiert.

Beim Flug mit hoher Geschwindigkeit befindet sich die Rampe 40 I in ihrer hochliegenden Stellung, um die Querschnittsfläche des ; Düsenhalses auf ihr Minimum zu bringen. Falls der Pilot nach ! '■ dem Abheben merkt, daß er die Rampe 40 nicht in die obere- Lage ι bringen kann, kann die Sicherheitsvorrichtung nicht arbeiten. ■ Da der normale Betriebsxyklus versagt hat, weiß der Pilot von seinen Instrumenen und infolge der Tatsache, daß sein Brenn- j stoffverbrauoh zu hoch ißt, daß die Rampe in der Unterlage : festliegt. Obgleich das Flugzeug bei grusserem Düsenhalsquerschnitt infolge dee geringen Motorwirkungsgrades mehr Brennstoff verbraucht, kann «8 dennoch sicher manövriert werden· Die Düse ' mit veränderbarer Austrittsfläohe führt erstens zu einem wirkungs-i voller arbeitenden Antriebssystem und zweitens zu geringerem I Lärm, wenn die Austrittsfläche ihr Maximum hat. Bei normalem j Betrieb wird die Düse auf geringste Hals fläche, um beim Hoch-ί geschwindigkeitsreiseflug einen hohen.Wirkungsgrad zu erreichen, ! und bei erforderlicher Lärmunterdrückung auf grösste Halsfläche ΐ eingestellt.
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Wenn nun andererseits das Flugzeug sich im Reiseflug befindet und die Rampe in der Oberlage blockiert ist, würde dies bedeuten, daß der Pilot nach dem Landen keine Schubumkehr durchführen kann. Wenn er die Fluggeschwindigkeit jedoch herabsetzt und in den Landeanflug übergeht, wird er während der normalen Instrumentenprüfung festsfeilen, daß die Au^trittsdüse nicht auf die maximale Austrittsfläche für niedrige Geschwindigkeit und maximale Lärmunterdrückung eingestellt ist und daß der Schub sich nicht umkehren lässt. Er wird also seinen Landeanflug entsprechend einrichten und die Bremsen zum Anhalten des Flugzeuges verwenden. Obgleich auch dies eine Änderung der normalen Flugverfahren darstellt, ~wäre sie nicht so gefährlich wie ein plötzlich auf Umkeiu'Schub ■- springender Strahlantrieb.

Die vorliegende Erfindung schafft entsprechend ein Austrittsdüsensystem für Strahlantriebe, das gekennzeichnet ist durch eine verstellbare Rampe zur Einstellung der Größe der Düsenöffnung, durch Mittel, um den Düsenstrahl umzukehren, wobei die verstellbare Rampe eine Bewegung der den.Schub umkehrenden Mittel verhindern kann, wenn öle sich ausserhalb der Stellung für maximale Austrittsöffnung befindet. Bei einem im Leitwerk angeordneten Strahlmotor muss der Umkehrschub zur Mittellinie des Rumpfes symmetrisch b2w. beiderseits derselben*gleich groß sein, damit die Rückströmung nicht aufwärts gegen die Schwanzflächen erfolgt. ' ■-.·.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden¹ Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden Beschreibung zusammen mit der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform.

Fig.l ist eine Draufsicht eines dreistratiligen Düsenflugzeugs mit einer über den Tragflächen liegenden, D-förmigen Düsenanordnung, wobei ein entsprechendes Austrittssystem .mit einem waagerechten Element des Heckleitwerks kombiniert ist;

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Fig. 2 ist ein Seitenriß des dreistrahligen Plugzeuges der Fig. 1, wobei bestimmte Teile entlang der Linie 2-2 geschnitten dargestellt sind;

Fig. 3 ist eine vergrösserte Teildraufsicht des Muschelschalen-Schubumkehrers in einem D-förmigen Austrittskanal;

Fig. 4 , ist eine vergrösserte Seitenansicht der Anordnung nach der Fig. J und zeigt die Sperrtüren im Kombination mit der verstellbaren Rampe, die den Boden des Düsenaustrittskanals bildet; und die

Fig. 5 ist eine vergrösserte Rückansicht der Austrittsdüse entlang der Linie 5-5 der Fig. 3·

Die Fig. 1 und 2 stellen ein dreistrahliges Düsenflugzeug mit ähnlichen D-förmigen Austrittsdüsenanordnungen auf den Tragflächen und im Heck dar; der Düsenaustrittsstrahl wird dabei über die obere Fläche eines waagerechten Elements geleitet, um den Austrittslärm nach oben abzulenken.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen vergrössert einen D-förmigen Düsenabschnitt, in dem die flache Seite auf der waagerechten Oberfläche einer Tragfläche oder der Lärmabschirmflache im Heck eines dreimotorigen Flugzeuges aufliegt. Innerhalb des Düsenabschnitts befinden sich zwei museheIschalenförmige Sperrtüren 22, die mittels eines oberen Armes 26, der schwenkbar bei 27 befestigt ist, und eines unteren Armes 28, der bei 29 schwenkbar befestigt ist, an einer senkrechten Mittelstrebe 24 drehbar gelagert sind.

Zusätzlich dazu, daß die senkrechte Mittelstrebe 24 die Sperrtüren trägt, erteilt sie dem D-förmigen Kanal Steife und eine feststehende Düsenfläche. Die Mittelstrebe 24 ist mit ihrem unteren Ende an der Rumpfkonstruktion befestigt und verläuft aufwärts durch die verstellbare Rampe 40 hindurch bis zur Decke

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des D-Kanals. Die Mittelstrebe. 24 sorgt für eine höhere Festigkeit der Anordnung und verstärkt die Querschnittskontur der Düse in D-Form, wodurch sie dazu beiträgt, daß eine vorbestimrate Düsenaustrittsfläche beibehalten wird.

Um - in der Draufsicht des Flugzeuges - für einen symmetrischen Rückschub zu sorgen, werden die Sperrtüren 22 über ihr· Kurbelarme 30 und Stangen 32 durch Betätigungsvorrichtungen 34 in ihre zum Heck hin einwärts geschwenkte Stellung gebracht, wodurch sie die feststehenden Kaskaden 36 in der Wand des Austrittskanals freilegen und den Düsenstrahl unter Bildung eines vorwärts gerichteten Schubvektors durch diese hindurchlenken. Um in ihre Schubumkehrlage schwenken zu können, müssen die Sperrtüren jedoch von der verstellbaren Rampe 40 freiliegen, die den Boden bzw. die flache. Fläche des D-förmigen Austrittskanals bildet. Das rückwärtige Ende der Rampe 40 ist bei 42 schwenkbar an der Rumpfkonstruktion befestigt, während das vordere Ende über eine Schlupfverbindung 44 mit der Rumpfkonstruktion verbunden ist. Die Rampe 40 wird durch eine Betätigungsvorrichtung 50 über ein.Scherengestänge 46, 48 gehoben und gesenkt.

Hat das Flugzeug - bspw. beim Abflug oder Landen - eine niedrige Geschwindigkeit, senkt der Pilot, die Rampe 40 in ihre untere Lage, bei der die untere Lippe qder Kante 23 der Sperrtüren 22 über der oberen Fläche der Rampe 40 und von dieser freiliegt. Die Sperrtüren können nun ungehindert in ihre Schubumkehrlage geschwenkt werden. ■

Bei hoher Geschwindigkeit, für die der Pilot die Austrittsdüse durch Anheben der Rampe 40 in ihre obere Lage die Düse auf ihre minimale Fläche in der Austrittsebene gebracht hat, befinden die Sperrtüren sich in der Ruhestellung, in der sie sich ausserhalb des Strahlweges befinden und den Schub nicht umkehren können. Jeder Versuch, die Kaskaden 36 durch Verschwenken der Sperrtüren 22 freizulegen, würde mechanisch dadurch verhindert werden, daß die untere Kante 23 der Türen sich an die Seitenkante der Rampe 40 anlegt. Die Tatsache, daß die Rampe 40 innerhalb des durch

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die Schwenkbewegung der Sperrtüren beschriebenen Winkels senkrecht verstellbar ist, führt zu der Sicherung nach der vorliegenden Erfindung, die darin besteht, daß, wenn die Rampe nach oben gestellt wird, um für hohe Geschwindigkeit für eine minimale Düsenaustrittsfläche zu sorgen, sie ein Inbetriebtreten
des. Schubumkehrers verhindert.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentans prüche

1. J Austrittsdüsensystem für Strahlmotoren mit einer verstell-

baren Rampe, die die Größe der Austrittsöffnung steuert, und Mitteln, die die Austrittsströmung des Strahlmotors umkehren, wobei die verstellbare Rampe eine Bewegung der den Schub umkehrenden Mittel verhindern kann, wenn sie sich nicht in der der maximalen Austrittsöffnung zugeordneten Lage befindet.

2. Austrittsdüsensystem nach Anspruch 1 mit weiterhin einer ebenen Fläche innerhalb des Austrittskanals, die sich über den Diisenaustritt hinauserstreckt, wobei die Rampe in der ebenen Fläche des Austrittskanals angeordnet und nach innen bewegbar ist, um der Austrittsdüse eine veränderbare Halsfläche zu erteilen, wobei die den Schub umkehrenden Mittel so an die Rampe angrenzend angeordnet sind, daß die Einwärtsbewegung der Rampe in eine Lage, in der die Halsfläche ein Minimum hat, Verhindert, daß der Austrittsstrahl des Strahlmotors umgekehrt werden kann.

J>, Austritts düsensys tem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mittel zur Schubumkehr aus einem den Austrittsstrahl umlenkenden, an der verstellbaren Rampe und innerhalb des Kanals drehbar so angeordneten Glied bestehen, daß das Umlenkglied nicht in die Schubumkehrstellung schwenken kann, wenn die Rampe sich in der gehobenen Lage befindet.

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4. Austrittsdüsensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3 für eine Austrittsdüse mit einem D-förmigen Austrittskanal mit flachen: Boden, wobei die verstellbare Rampe in der ebenen Bodenfläche des Kanals und vertikal bewegbar angeordnet ist, um in der Austrittsdüse eine veränderbare Halsfläche auszubilden, wobei die den Schub umkehrenden Mittel aus einem Paar von muschelschalenformigen Sperrtüren bestehen, die im Kanal um einesenkrechte Achse drehbar angeordnet sind und den Austrittsstrahl des Düsenmotors umlenken, wenn die Rampe sich in der unteren Lage für maximale Halsfläche befindet, und wobei die Rampe weiterhin so innerhalb des Schwenkwinkels der Sperrtüren angeordnet ist, daß, wenn die Rampe aufwärts in die Lage für minimale Halsfläche gehoben wird, die Sperrtüren an der nach oben gehobenen Rampe anliegen und damit

verhindern, daß die Sperrtüren in ihre rückwärtige Lage gelangen können.

5. -Austrittsdüsensys^em, wie hier unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

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