DE2719439A1

DE2719439A1 - Schwenkbare schubduese zur vektorsteuerung

Info

Publication number: DE2719439A1
Application number: DE19772719439
Authority: DE
Inventors: Hans Schwaerzler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-04-30
Filing date: 1977-04-30
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2719439C2; US4219156A; GB1603152A

Description

Schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung mit einem ballig oder kugelförmig ausgebildeten Schubrohrende und einem dieses koaxial verschiebbar umgebenden Ringteils zur Verstellung des Schubvektors.

Schwenkbare Schubdüsen sind an sich in zahlreichen Ausfüh— rAingsformen bekannt, die alle ziemlich aufwendige Konzeptionen aufweisen, die sich in ihrer Komplexität noch erhöhen, wenn sie eine Verstellung des Schubvektors um die z- und y-Achse aufweisen. So ist eine Konzeption bekannt, die sich aus gegeneinander verdrehbaren Rohrsegmenten zusammensetzt

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oder eine andere, bei der schaufeiartig ausgebildete Strahlumlerikteile in den Düsenausgang eingeschwenkt werden. Wieder eine andere bekannte Ausführungsform sieht vor, daß eine mechanisch, kardanisch aufgehängte Düse, die mit geeigneten Verstellgetrieben, wie z.B. ein Kegelradgetriebe mit Gelenkwellen oder Verstellzylindern kombiniert, verschweiget wird.

Alle diese bekannten Ausiührungsformen sind vorwiegend i'ür relativ große Schubvektorwinkel geeignet, wobei die Winkel zwischen 3o und 9o liegen. Zwar ist es möglich, auch kleinere Schubvektorwinkel damit zu erzielen, aber dann erfordert die notwendige präzise Steuerung einen nicht mehr tragbaren Aztwand. Hit den bekannten Geräten ist diese Präzision jedoch ohne den vorerwähnten Aufwand nicht zu erreichen. Auch ist der Aufwand an Einzelteilen und an Gewicht viel zu groß. Zum

:'5 vorerwähnten Stand der Technik sei die DT-OS 1 964 716 und die DT-AS 1 ·99 6 24 und 1 0Ü6 562 genannt.

Durch die DT-GS ', 964 716 ist eine verschwenkbare Schubdüse bekannt geworden, die durch einen Ring das Strahlrohr mit einer an sich bekannten Einrichtung zur Querschnittsverstellung gekennzeichnet ist und die in einem Abstand mit koaxial umgebenden, allseitig verschieb- und verschwenkbar gelagerten Ring mit drei oder mehr an der Ringhinterkante gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnete, um jeweils tangential zum Umfang des Ringes verlaufende Achsen schwenkbare Rohrwandsegmente ausgestattet ist. Auch diese bekannte Ausführungsform ist sowohl vom Gewicht, wie auch von den erforderlichen Einzelbauelementen her noch viel zu aufwendig. Außerdem treten hier erhebliche Abdichtprobleme des Gasstrahls auf, die einen hohen Aufwand erfordern, wenn die strömungstechnische Führung des Gasstrahls günstig gestaltet werden soll.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubdüse zu schaffen, die ohne großen Aufwand eine Verstellung aes Schubvektors um kleine Winkel zwischen 0 und ';0 erlaubt, um so die Düse für Steuerzwecke des Flugzeugs zu verwenden.

Diese Aufgabe wird bei einer schwenkbaren Schubdüse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hittelpunkt des kugelförmigen axial zum Drehmittelpunkt des das Schubrohr umgebenden Ringteils versetzt ist, wobei der Drehmittelpunkt 'Lo des Kingteils hinter dem Krümmungsmittelpunkt des Schubrohrendes liegt und zur Aufnahme der Querkräfte in der y- und z-Richtung mit einem Gleitringelement versehen ist.

Durch diese Maßnahme wird einmal eine strömungstechnisch günstige Gasstrahlführung erreicht, die keine Drehgelenke mehr erfordert und zum zweiten kann die Innenauskleidung des Schubrohres unverändert bleiben. Die Abdichtung der Schwenkdüse gegenüber dem Schubrohr kann sehr einfach gestaltet werden und es gibt keine Einschnürungen des Schubrohres bei voll ausgefahrenem Schwenkwinkel. Insgesamt gesehen erlauben die erfinderischen Maßnahmen eine leichte und einfache Schwenkdüsenausführung, die eine schnelle und genaue Steuerung erlaubt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Schubrohrende des Strahlantriebes zylindrisch und kugel- oder kegelförmig ausgebildet ist. Dies führt zu dem Vorteil, daß bei voll ausgefahrenem Schwenkwinkel das Ringteil nicht in das Schubrohr selbst schlägt, bzw. das Schubrohr nicht mit sogenannten Einschnürungen versehen werden muß, um den einzelnen Bauelementen Platz für ihre Funktionsfähigkeit zu schaffen.

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Weiterhin ist vorgesehen, daß den Schubstangen für die Schwenkverstellung der Düse und lür die Einstellung der Düsenöffnung eine gemeinsame Steuereinheit zugeordnet ist. Hierdurch fallen die erforderlichen Synchronesierungseinrichtungen weg samt deren Übersetzungsgetrieben.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und in der einzigen ir'igur der Zeichnung schematisch dargestellt. Weitere l-ierkmale der Erfindung sind den Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Ig Um für Steuerzwecke eine Vers tellurig des Schubvektors um relativ kleine Winkel von 0 bis etwa 10 zu erhalten, sieht die Erfindung vor, die Düse Io mittels eines Ringteiles 11 über das triebwerkfeste Schubrohr 12 zu verschieben und in der x-Richtung mittels Stangen 13 zu halten. Hierbei genügen

"i 5 drei oder vier solcher Stangen 13. Das Ringteil 11 ist mit einem Gleitelement 14 versehen, welches sich gegen das Schubrohr 12 abstützt und die Querkräfte in der y- und z-Richtung aufnimmt. Die Schwenkverstellung der Düse Io greift in die Stangen 13 ein und errolgt beispielsweise über Spindeln, Kraftzylinder oder Ähnlichem.

^■ur Verstellung der büsenöffnung sind weitere Stangen 15 angeordnet, die den Düsenring '(6 verschieben, der seinerseits die Düsenklappen 17 bewegt.

Die Stangen 13 und 15 werden von einer Steuereinheit 13 betätigt und zwar zum Verschwenken der Düse Io ohne eine Verstellung des Düsenquerschnitts gemeinsam, während zum Verschwenken und Verstellen oder nur zum Verstellen des Düsenquerschnitts der Düse Jo der bzw. den Stangen 15 die erforliche Bewegung relativ zu den Stangen 13 aufaddiert werden. Dies wird, wie schon erwähnt, von der Steuereinheit 18 bewirkt.

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Das Ende aes Schubrohres 2 ist kugelförmig oaer ballig ausgebildet, wooei als Charakteris tilcuiu anzusehen ist, daß der 1-UtLeIpUIi]:t K.. des kugelförmigen Abschnitts nicht mittig ist, sondern in i-'lugrichtung verschoben ist. In der Zeichnung liegt er dementsprechend in der eingezeichneten Schnittebene A-A. Dagegen erfolgt die Verdrehung des Hingteiles 11 um den effektiven Mittelpunkt M.

Die Formgebung kann auch zwischen den Schnittebenen A-A und B-B zylindrisch und zwischen den Schnittebeneri B-B und C-C kugel- oder kegelförmig sein. Diese Maßnahmen erbringen den Vorteil, daß bei vollem Schwenkwinkel das Ringteil 11 nicht in das Schubrohr ;2 schlägt oder daß dieses Schubrohr 12 nicht mit Einschnürungen versehen werden muß.

Durch die vorerwähnten Maßnahmen ist nun eine gegenüber dem Stand der Technik sehr leichte und einfache Ausführung geschaffen worden, die eine schnelle und vor allem genaue Steuerung ermöglicht, was besonders für schnelle und weiftge Flugzeuge von Vorteil ist, weil die Ansprechzeiten kurz sind. Es versteht sich von selbst, daß durch diese einfache Ausführungsform eine Optimierung der bisherigen Gewichtsverhältnisse erreicht wird, ohne daß anderweitig in der Konzeption Zugeständnisse gemacht werden mußten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgernäßen Maßnahmen ergibt sich aus der Tatsache, daß die vom Triebwerkshersteller serienmäßig gelieferten Triebwerke in ihrer Innenauskleidung unverändert bleiben können, weil in diese Struktur nicht eingegriffen wird. Auch bei vollem Schwenkwinkel wird das Schubrohr nicht berührt und erfordert daher keine Konstruktionsänderung. Wesentlich ist außerdem, daß die vorgeschlagene Konzeption keine der bisher so zahlreich erforderlichen Drehgelenke mehr benötigt.

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Claims

Patentansprüche

Schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung mit einem ballig oder kugelförmig ausgebildeten Schubrohrende und einem dieses koaxial verschiebbar umgebenden Ringteils zur Verstellung des Schubvektors, dadurch gekennzeichnet , daß der Mittelpunkt (H„) des kugelförmigen Schubrohrendes (12) axial zum Drehmittelpunkt des das Schubrohr umgebenden Ringteils (11) versetzt ist, wobei der Drehmittelpunkt (M) des Ringteils hinter dem Krümmungsmittelpunkt des Schubrohrendes liegt und zur Aufnahme der Querkräfte in der y- und z-Richtung mit einem Gleitringelement (14) versehen ist

Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß das Schubrohrende (12) zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet ist.

Schubdüse nach den Ansprüchen j und 2, dadurch gekennzeichnet , daß den Schubstangen (13,': 5) für die Düseriverschwenkung eine gemeinsame Steuereinheit (18) zugeordnet ist.

Schubdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinheit (18) für die Schubstangen (13,15) sowohl die DüsenverSchwenkung als auch die Düsenquerschnittsveränderungen steuert.

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