DE2535511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit feststehenden Tragflächen und mit Hub­ düsen, die unter Abgabe von Triebwerkabgasen für den Start und die Landung einen vektoriellen Schub erzeugen, wobei die Düsen in eine Lage schwenkbar sind, in der sie den Schub für den Vorwärts­ flug erzeugen, mit einer an der Unterseite des Flugzeugrumpfes schwenkbar so angeordneten Tür, daß sie aus einer eingefahrenen Lage, in der sie mit dem Profil des Flugzeugrumpfes fluchtet, in eine ausgefahrene Lage ausschwenkbar ist, in der sie nach vorn und nach unten weist.

Wenn zwei oder mehr Düsen etwa vertikal nach unten ge­ richtet sind, so daß die Düsenströme auf den Boden treffen, werden die ausgestoßenen Gase in der Nähe des Bodens in alle horizontalen Richtungen verteilt. Wenn zwei oder mehr solcher Düsen beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Flugzeug­ rumpfes angeordnet sind, trifft sich ein Teil der Gase in einem mittleren Bereich und steigt in Richtung zum Rumpf nach oben, bis die Gase schließlich nach außen, oben, nach vorn und hinten ent­ weichen. Eine der Gefahren dieses "Fontäneneffektes" besteht darin, daß die Gase den freien Luftstrom in die Triebwerkeinlaß­ öffnungen stören und selbst vom Triebwerk wieder angesaugt werden können.

Dieses Phänomen wird noch bei für Überschallflug be­ stimmten Flugzeugen verstärkt. Bei bekannten Flugzeugen mit vektorieller Schuberzeugung, die für Unterschallgeschwindigkeiten bemessen sind, sind die Abgase des vorderen Düsenpaares verhält­ nismäßig kühl, da es sich hier um vom Kompressor der Gasturbine abgeleitete Luft handelt, während ein hinteres Düsenpaar Abgase von der Turbine abgibt. Überschallflug erfordert ein gewisses Maß an Aufheizung, um die Arbeitsweise des Triebwerkes bemerkenswert zu verbessern. Das bevorzugte Verfahren besteht in der sogenann­ ten Plenumkammer-Verbrennung, bei der Brennstoff unmittelbar stromaufwärts von den normalerweise kühlen Vorderdüsen verbrannt wird, so daß dort eine Strömung mit hoher Temperatur auftritt. Hierdurch wird eine beträchtliche Erhöhung der externen Abgas­ rezirkulation erzeugt, wodurch das Einströmen heißer Gase in die Lufteinlaßöffnungen weiter gefördert wird.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um diesen Zustand zu verbessern. So ist es beispielsweise aus der US-PS 34 47 764 bekannt, ein zusätzliches fünftes Düsentriebwerk, das gegen den Boden gerichtet ist, vor dem vorderen Paar der vier Schwenkdüsen anzuordnen, um so mit dem Gas von dieser fünften Düse eine Art Barriere zu bilden, die verhindert, daß Abgase von den Hubdüsen die Triebwerk-Lufteinlässe erreichen. Die feste Düse wird dabei mit vom Triebwerkkompressor abgezapfter Luft versorgt. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Luftmenge, die von dem Triebwerkkompressor abgezapft werden muß, um ein brauchbares Er­ gebnis zu erzielen, viel zu groß ist und daher eine solche Maß­ nahme wirtschaftlich nicht durchführbar ist.

Aus der US-PS 30 73 548 ist es ferner bei einem Senk­ rechtstarter bekannt, Ablenkplatten an der Unterseite des Flug­ zeugs vorzusehen. Diese Ablenkplatten verhindern jedoch ebenfalls nicht, daß die auf den Boden auftreffenden Abgase sich nach vorn ausbreiten, wo sie in einem Bereich aufsteigen, in dem sie in die Lufteinlässe eingesaugt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde auf einfache und wirtschaftliche Weise das Einströmen heißer Gase in die Luft­ einlaßöffnungen zu verhindern.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Flugzeug der ein­ gangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Tür Mittel zum Ausblasen von Luft an ihrem Rand derart aufweist, daß die ausgeblasene Luft in Verbindung mit der Orientierung der ausgefahrenen Tür einen Heißgas-Deflektor bildet.

In ihrer geöffneten Lage beeinflußt die Ablenktür die nach vorn gerichtete Komponente der von den Abgasen erzeugten Fontänenströmung, die nach unten umgelenkt wird, so daß sie sich mit der nach vorne gerichteten horizontalen, am Boden verlaufen­ den Strömung wieder vereinigt, die von dem Auftreffen des Düsen­ stromes am Boden ausgeht. Diese Wirkung wird durch die flächen­ förmige Luftströmung begünstigt, die vom unteren Rand der Tür ausgestoßen wird, die zusätzlich eine klare Strömungstrennung am Rand der Tür gewährleistet und eine Wirbelbildung wie bei ei­ ner Tür ohne Ausblasung von Luft vermeidet, die dazu führen kann, daß in der Nähe der Lufteinlaßöffnung heißes Gas mit niedriger Energie vorhanden ist. Die ausgeblasene Luft wird vorzugsweise vom Triebwerk abgezapft. Es wurde zwar oben erwähnt, daß diese Art der Zuführung unwirtschaftlich ist und möglicherweise der Wirkungsweise des Triebwerks schadet, jedoch wird die Strömungs­ geschwindigkeit im vorliegenden Beispiel aufgrund der Nähe des Ausblasrandes zum Boden verringert. Vorzugsweise wird hinsicht­ lich der Intensität und/oder der Richtung der Strömung entlang den Rändern der Tür eine Abstufung vorgenommen, um eine Anpassung an eine bestimmte Einrichtung dahingehend zu erzielen, daß das Anzapfen der Strömung wirtschaftlich ist. Die Richtung der von der Tür ausgeblasenen Luft kann innerhalb der Ebene der Tür oder in einer Ebene senkrecht zur Tür verlaufen. Die Tür kann anstelle der in der Zeichnung dargestellten ebenen Form auch eine andere Form aufweisen, die an eine vorgegebene Konstruktion angepaßt ist und die heiße Luftströmung aus der Nähe der Lufteinlässe ablenkt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient die Tür zugleich als Ablenktür und als Bremsklappe, wo­ bei die Tür um auswählbare Beträge je nach den Bremserforder­ nissen geöffnet werden kann, wobei vorzugsweise Mittel vorge­ sehen sind, die sicherstellen, daß der Tür die Druckluft auto­ matisch nur dann zugeführt wird, wenn die Triebwerkdüsen um 60° oder mehr aus der Horizontalen nach abwärts geschwenkt sind und die Ablenktür ihre voll geöffnete Position einnimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Flugzeuges mit den erfindungsgemäßen Ablenkmitteln;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Flugzeuges;

Fig. 3 eine Draufsicht;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Bereichs in der Nähe der Ablenktür mit der Ablenktür in ihrer voll geöffneten Lage;

Fig. 5 eine Vorderansicht in Richtung des Pfeiles 5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Unteransicht in Richtung des Pfeiles 6 in Fig. 4, die die Türkonstruktion und ihre Beziehung zum Flugzeugrumpf im ge­ schlossenen Zustand veranschaulicht;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 4, die die Luftzuführung zur Tür­ konstruktion veranschaulicht und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 6, die den Auslaßschlitz der Tür zeigt.

Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen ein Flugzeug mit einem vorderen Paar 1 und einem hinteren Paar 2 von Antriebsdüsen, die nach unten schwenkbar sind, um einen Schub zum Anheben des Flug­ zeuges zu erzeugen. Den vorderen und größeren Düsen 1, die mit Abluft von dem Triebwerk-Kompressor gespeist werden, ist in der zuvor beschriebenen Weise eine Plenum-Verbrennungskammer zuge­ ordnet, während die hintere Düse Abgase von der Triebwerks­ turbine ausstößt. Der Gasstrom und dessen Auftreffen auf den Boden mit den verschiedenen resultierenden Strömungskomponenten ist durch die Pfeile 3 in Fig. 1 und 3 dargestellt, wobei ersicht­ lich ist, daß sich ein Teil des sich verbreitenden Gases in ei­ nem mittleren Bereich zwischen den Düsen trifft, sich zum Rumpf erhebt und sich dann verteilt. Hierbei handelt es sich um die schon zuvor erwähnte Fontänenströmung. Die nach vorn gerichtete Komponente 4 des aufsteigenden Gasstromes wird schräg nach unten und nach vorn durch eine kombinierte Bremsklappen/Ablenktür 5 um­ geleitet, die am Flugzeugrumpf bei 6 drehbar gelagert ist und mittels einer Kolben/Zylindereinheit 10 (Fig. 4) von einer ein­ gefahrenen Lage 8, in der sie mit dem Rumpfprofil fluchtet und einen Teil desselben bildet, in die dargestellte offene Lage be­ wegbar ist.

Die Tür 5 enthält Blasmittel, wobei die nach vorn ge­ richtete Bewegung der Fontänenströmung weiter durch die Emission von Druckluft 9 (Fig. 1 und 5) beeinflußt wird, die aus am Rand angeordneten Schlitten 7 ausströmt und über eine Leitung 11 von dem Triebwerk-Kompressor zugeführt wird.

Wie man sieht, tritt bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel die Druckluft 9 zusätzlich zu ihrem Austritt am unteren Rand 21 der Tür 5 auch noch an leicht konvergierenden Teilen 22 der Seitenwände aus, so daß eine etwa fächerförmige Ausdehnung erzielt wird. Hierdurch ist nicht nur die nach vorn gerichtete Komponente des Heißgasstromes 4 mit der Tür so in Wirkverbindung, daß der Strom sich wieder mit der Strömung 3 a am Boden vereinigt, sondern teilweise seitlich verteilte Strömung, die sich nach vorn bewegt, kann auch unter den Einfluß der Druckluft gelangen. Bei der praktischen Ausgestaltung sollte der untere Rand der Tür jedoch so hoch sein, daß er den Zustand eines geplatzten Reifens oder eines zusammengebrochenen Ölfederbeins zuläßt.

Die Zuführungsleitung 11 für die angezapfte Luft befindet sich auf der longitudinalen Mittelachse des Flugzeuges und endet an ihrem vorderen Ende in einem kurzen Kanal 12, der konzentrisch um die Scharnierachse 6 der Tür angeordnet ist. Der Kanal 12 be­ findet sich in einer Ausnehmung in dem Teil der Tür, durch den die Scharnierachse 6 verläuft, und der Kanal 12 endet in der Nähe von Ausnehmungen in longitudinalen Membranen 13 der Tür, die die Begrenzungen der Ausnehmung bilden. Jeder Membran 13 ist ein Gehäuse 14 zugeordnet, das in einem inneren Lager 15 für die Tür im Rumpf angeordnet ist, wobei das Lager den Kanal 12 um­ gibt. Die Tür enthält ferner äußere, longitudinale Endwände 16, die mit Zapfen 7 versehen sind, die von äußeren Lagern 17 a der Rumpfkonstruktion aufgenommen werden.

Die Enden des Kanals 12 bilden ein Drehlager in den Boh­ rungen des Gehäuses 14 und sind mit Dichtungsringen 18 versehen, die eine relative Bewegung der Tür und des Kanals zulassen, je­ doch ein Entweichen der Abluft verhindern. Die das Ende des Ka­ nals 12 verlassend Luft verläuft durch die Löcher in den Mem­ branen 13 in zwei gekrümmte Leitungen 90 innerhalb der Tür. Diese Leitungen versorgen zwei Kammern 20 in der Tür, von denen die Luft durch die Ausblasschlitze 7 ausgesendet wird.

Claims (6)

1. Senkrecht startendes und landendes Flugzeug mit fest­ stehenden Tragflächen und mit Hubdüsen, die unter Abgabe von Triebwerk-Abgasen für den Start und die Landung einen vektoriel­ len Schub erzeugen, wobei die Düsen in eine Lage schwenkbar sind, in der sie den Schub für den Vorwärtsflug erzeugen, mit einer an der Unterseite des Flugzeugrumpfes schwenkbar so angeordneten Tür, daß sie aus einer eingefahrenen Lage, in der sie mit dem Profil des Flugzeugrumpfes fluchtet, in eine ausgefahrene Lage ausschwenkbar ist, in der sie nach vorn und nach unten weist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Tür (5) Mittel (7) zum Ausblasen von Luft an ihrem Rand (21, 22) derart aufweist, daß die ausge­ blasene Luft in Verbindung mit der Orientierung der ausgefahrenen Tür einen Heißgas-Deflektor bildet.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenktür (5) zugleich eine Bremsklappe bildet und ein Aus­ blasen von Luft vom Türrand nur erfolgt, wenn die Tür etwa voll geöffnet ist.

3. Flugzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität und/oder Richtung der ausgeblasenen Luft über der Länge des Türrandes unterschiedlich ist.

4. Flugzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausblasen von Luft am unteren Rand und an nach un­ ten konvergierenden Teilen am Ende der Seitenwände der Tür er­ folgt, um eine fächerförmige Spreizung der ausgeblasenen Luft zu erzielen.

5. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel der Tür zur Hori­ zontalen in der Betriebsstellung etwa 60° beträgt.

6. Flugzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Tür mit Abluft vom Triebwerk über ein Rohr (12) versorgt wird, das konzentrisch um die Scharnier­ achse (6) der Tür (5) angeordnet ist, wobei drehbare Dichtungen derart vorgesehen sind, daß eine relative Drehbewegung zwischen Tür und Versorgungsrohr möglich ist, ohne daß ein nennenswerter Verlust der zugeführten Luft eintritt.