DE2809169B2

DE2809169B2 - Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen

Info

Publication number: DE2809169B2
Application number: DE2809169A
Authority: DE
Inventors: Ludwig 8052 Moosburg Schweikl
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1980-03-27
Also published as: IT7948169A0; GB2015950B; US4281795A; IT1115113B; FR2418873A1; GB2015950A; DE2809169A1; FR2418873B1; DE2809169C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen mit einem feststehenden ersten Rohrteil, an welchem ein zweites mit einer Schubdüse versehenes Rohrteil durch eine Verstelleinrichtung räumlich derart verschwenkbar angeordnet ist, daß es entweder um eine vertikale oder um eine horizontale Drehachse oder gleichzeitig um diese beiden Achsen verschwenkbar ist.

Bei einem solchen aus der DE-OS 22 48 480 bekannten Strahlrohr greifen zwecks räumlicher Verschwenkbarkeit des Triebwerksschubstrahls das jeweils stationäre erste sowie das schwenkbare zweite Rohrteil mittels kugelartiger Rohrauswölbungen kardanisch ineinander.

Als nachteilhaft wird es in diesem bekannten Fall zum einen angesehen, daß infolge der kugelförmigen Auswölbung der beiden Rohrteile nicht unerhebliche Strömungsverluste der Triebwerksgase angenommen werden müssen, welche u.a. in der technischen Strömungslehre durch den bekannten Begriff der sogenannten »Camotschen Stoßverluste« definierbar sind.

Würde man in diesem bekannten Fall ferner eine geeignete Verstellbarkeit des zweiten mit der Schubdüse versehenen Rohrteils schaffen wollen, so würde dies im Rahmen der kardanischen Aufhängung, dazu führen, daß die Verstellkräfte über jeweils zwei Punkte eingeleitet werden müssen, was wiederum verhältnismäßig umfangreiche Versteifungen an den kugelförmigen Schalenteilen bzw. an den Rohrteilen erzwingen würde, mit einem daraus resultierenden verhältnismäßig starken Gewichtszuwachs.

Außerdem dürften die kugelförmig ineinandergreifenden Rohrteile technische Schwierigkeiten hinsichtlich der Schaffung einer geeigneten Schubdüsenverstellung erwarten lassen, die u. a. im Hinblick auf den gewünschten Schlankheitsgrad des Flugzeugrumpfhecks sowie hinsichtlich einer paarweisen Triebwerksunterbringung räumlich begründet sind.

Aus der US-PS 37 27 843 ist ferner ein in erster Linie für die Steuerung einer Rakete vorgesehenes Strahlrohr bekannt, bei dem am austrittsseitigen Ende eines «5 feststehenden ersten kohrteils ein mit einer konvergent/divergent ausgebildeten Schubdüse versehenes zweites Rohrteil entweder um eine vertikale oder um eine horizontale Drehachse oder gleichzeitig um diese beiden Drehachsen räumlich verschwenkbar sein soll, wobei das erste und das zweite Rohrteil mittels kugelförmiger, zum Schwenkmittelpunkt konzentrischer Endpartien ineinandergreifen.

Hierbei weist das schwenkbare zweite Rohrteil einen Zentralkörper auf, der zwischen sich und einem angrenzenden äußeren konzentrischen Düsenmantel einen konvergent/divergenten Düsenringkanal bildet, wobei der engste Düsenquerschnitt durch geringfügige Axialverschiebbarkeit des äußeren Düsenmantels gegenüber den angrenzenden Flächen des Zentralkörpers begrenzt variierbar ist.

Die Schwenkung des zweiten Rohrteils soll im vorliegenden bekannten Fall mittels hydraulisch beaufschlagbarer Druckkammern erfolgen, die im wesentlichen von vier in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeter, in die gekrümmte Außenwand der kugelförmigen Endpartie des zweiten Ro';teils eingelassenen Vertiefungen gebildet sind, die von de ■ angrenzenden, dem kugelförmigen Verlauf entsprechend ausgewölbten Innenwand der zum festen Rohrteil gehörenden Endpartie abgedeckt sind. Den Vertiefungen zugeordnete P-menwandteüe sind dabei mittels Dichtleisten an der angrenzenden gewölbten Innenwand der zum festen Rohrteil gehörenden Endpartie zur Anlage gebracht. Diese Vertiefungen sind im vorliegenden bekannten Fall wiederum von einem dieselben mittig durchlaufenden Schaufelkörper in zwei gegeneinander abzudichtende, wechselweise hydraulisch beaufschlagbare Kammern unterteilt, wobei jeder Schaufelkörper an einem Zapfen schwenkbar angeordnet ist, der seinerseits an der kugelförmigen Endpartie des feststehenden Rohrteils befestigt ist. Neben der Schaufelkörperaufhängung sollen die genannten Zapfen gleichzeitig als Schwenkzapfen des zweiten Rohrteils fungieren, indem deren Längsachsen (erstes Zapfenpaar) gleichzeitig mit der horizontalen Drehachse, die Längsachsen eines zweiten Zapfenpaars mit der vertikalen Drehachse zusammenfa.ien sollen.

Neben den infolge der kugelförmigen Rohraufweitung zu erwartenden Strömungsverlusten (Carnotsche StoQverluste) für die Gasströmung kann das vorliegende bekannte Strahlrohr infolge der beschriebenen Düsenausbildung mit innerem Zentralkörper keinen über den gesamten Strahlrohrquerschnitt im wesentlichen von Strömungshindernissen freien Gasmassendurchsatz gewährleisten, wie er bei Strahlrohren, insbesondere für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge, u. a. unter Zugrundelegung einer wahlweisen zuschaltbaren Nachverbrennung für die Triebwerksabgase gefordert wire'

Die zum vorliegenden bekannten Fall erläuterten Einrichtungen für Jie Erzeugung der Schwenkbewegungen des zweiten Rohrteils führen zu einem verhältnismäßig komplizierten Verstellmechanismus, wobei nicht nur durch die Vielzahl zu verwendender Bauteile sondern auch durch die Vielzahl erforderlicher Dichtungen bei länger anhaltendem Betrieb mit erhöhten Verschleiß- und damit Störanfälligkeiten zu rechnen ist.

Die verhältnismäßig hohe Anzahl miteinander korrespondierender Reibflächen zwischen den ineinandergreifenden, kugelförmig gewölbten Endpartien des ersten und des schwenkbaren zweiten Rohrteils dürften ferner verhältnismäßig hohe Verstellkräfte erwarten lassen und sich im übrigen nicht gerade zu Gunsten einer erwünschten äußerst rasch durchführbaren Schwenkinöglichkeit im Interesse ä-ißerst rasch voll-

ziehbarer Steuermanöver auswirken, die insbesondere bei neuzeitlichen Hochgeschwindigkeitskampfflugzeugen gefordert werden.

Im übrigen dürfte das vorliegende bekannte Strahlrohr nur mit einem relativ hohen Eigengewicht realisierbar sein.

Durch die US-PS 37 76 467 ist weiter eine Einrichtung zur Ablenkung des Schubstrahls für Gasturbinenstrahl triebwerke bekannt, bei der sich an ein ortsfestes Triebwerksstrahlrohr zwei verdrehbar aneinander gelagerte Rohrteile anschließen, wobei die Ebene des Drehlagers bzw. die Schnittebene zwischen diesen beiden drehbaren Rohrteilen zur Strahlrohrlängsachse so geneigt ist, daß infolge gleichzeitigen Verdrehens der beiden Rohrteile um gleiche Drehwinkel gegeneinander oder infolge Verdrehens der beiden Rohrteile um ;„„.„;],. unterschiedliche Drehwip.ke! der Schubstrah! entweder z. B. in der vertikalen Triebwerks- bzw. Strahlrohrlängsmittelebene oder aber im Rahmen eines vorgegebenen maximalen Strahlablenkwinkels räumlich beliebig, d. h. gleichzeitig um eine vertikale oder um eine horizontale Drehachse verschwenkbar ist.

Diese bekannte Lösung mag zwar grundsätzlich für verhältnismäßig langsame Schwenkbewegungen der Schubdüse, bzw. des mit der Schubdüse versehenen Rohrteils geeignet sein, stößt aber auf Schwierigkeiten, wenn verhältnismäßig rasche Richtungsänderungen des Schubvektors erforderlich werden, woraus wiederum verhältnismäßig hohe Drehgeschwindigkeiten und Beschleunigungen der drehbaren Rohrteile sowie schließlich hohe Antriebsleistungen resultieren.

Das im vorliegenden bekannten Fall für den Antrieb der beiden Rohrteile vorgesehene Differentialgetriebe nebst Zahnkränzen an den Rohrteilen läßt im übrigen einen verhältnismäßig hohen Herstellungsaufwand sowie ein verhältnisrräßig hohes Gewicht erwarten.

Aus der DE-AS 20 47 173 ist ein Flugzeug mit zwei im Rumpfheck angeordneten Strahltriebwerken bekannt, deren Düsen schwenkbar sind, und zwar einmal in einer horizontalen Ebene (Steuerbewegung des Flugzeugs um dessen Hochachse) und zum anderen in einer vertikalen Ebene, bzw. parallel dazu (Steuerung des Flugzeugs um seine Q'ierachse), wobei zwischen den Düsen ein mittels eines Hebels und daran angreifender Kolbenstange eines Verstellzylinders schwenkbares Füllstück angeordnet ist. an dem die Düsen zum Zwecke ihrer gemeinsamen Verschwenkung angelenkt sind. Das Füllstück soll hierbei um eine Querachse schwenkbar auf einem Tragarm gelagert sein, welcher seinerseits im Bereich seines vorderen Endes um eine Hochachse schwenkbar am Rumpf zwischen den Triebwerken angeordnet ist, wobei an dem Füllstück im Bereich seines hinteren Endes wenigstens ein quer zur Flugzeuglängsachse sich erstreckender Bügel befestigt ist, dessen Enden jeweils mit einer Düse verbunden sind. Weiter sollen hierbei die Düsen als selbständige, mit den feststehenden Strahlrohren der Triebwerke mittels flexibler Bälge verbundene Bauteile ausgebildet sein, jeweils über einen Ansatz am vorderen Düsenende in mit den Triebwerken verbundenen Führungsschienen geführt und an dem Bügel jeweils um eine Hochachse verschwenkbar angelenkt sein.

Bei dieser bekannten Lösung müssen die hydraulischen oder mechanischen Verstelleinrichtungen umfangsseitig an mehreren Stellen der Triebwerksstrahlrohr/Schwenkdüsenkombination angeordnet sein und für die Schubvektorsteuerung unterschiedlich gesteuerte Verstellwege zurücklegen.

Ferner müssen bei dieser bekannten Lösung die durch den im Sinne eines im Querschnitt aufgeschnittenen Druckbehälter hervorgerufenen Kräfte von den Betätigungs- und Verstellelementen aufgenommen werden, was zu verhältnismäßig hohen Verstellkräften und demzufolge groß dimensionierten Bauteilen dieser Betätigungseinrichtungen führt.

Außerdem führt der bei dieser bekannten Lösung zugrunde gelegte Düsenverstell- und schwenkmechanis

ίο mus zu einer jeweilig verhältnismäßig lang bauenden Strahlrohr/Schwenkdüsenkombination mit iiaraus resultierenden gewichtlichen Nachteilen. Ferner bereiten die bei dieser bekannten Lösung vorgesehenen flexiblen Bälge Schwierigkeiten bezüglich der Temperaturbeherrschung, insbesondere mit Rücksicht auf die Hindurchleitung einer infolge eingeschalteter Nachverhrpnnnnp hr>rhtpmnpriprlpn Ahuatttrnn.iinp durch die

Triebwerksstrahlrohrkombination.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekannten vorgebrachten Nachteile zu beseitigen und ein Strahlrohr nach der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auf verhältnismäßig einfache Weise rasche Änderungen des Schubvektors ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung durch die im Patentanspruch I angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen 2 bis 14 hervor.

Das erfindungsgemäße Strahlrohr eignet sich bevorzugt für verhältnismäßig rasch vollziehbare Steuermanöver eines Flugzeugs, also z. B. für dessen Steuerbewegungen um die Hoch- oder Querachse. Das Strahlrohr nebst Schubdüse kann vorteilhafter Weise einem oder mehreren im Rumpfheck eines Flugzeugs angeordneten Turbinenstrahltriebwerken zugeordnet sein, wobei der verhältnismäßig kompakt ausführbare Verstellmechanismus für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils sich günstig auf den Schlankheitsgrad des Flugzeugrumpfhecks, bzw. auf dessen aerodynamisch günstige Gestaltbarkeit auswirkt.

Infolge des in allen Schwenkstellungen von Strömungshindernissen freien Gasdurchflusses eignet sich das erfindungsgemäße Strahlrohr weiter für die Anordnung einer Nachverbrennungseinrichtung für die Triebwerksabgase innerhalb des Strahlrohrs, bzw. für einen einwandfreien, d. h. insbesondere mit verhältnismäßig geringe zu erwartenden Strömungsverlusten verbundenen Durchsatz des infolge Nachverbrennung hochtemperierten Abgasstromes.

so Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße Strahlrohr nebst Verstellmechanismus durch ein verhältnismäßig niedrig zu haltendes Eigengewicht aus.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert, es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Strahlrohrs in Blickrichtung A derFig.2,

F i g. 2 die seitliche Ansicht des teilweise aufgeschnitten dargestellten Strahlrohrs nebst Verstelleinrichtungen, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-IIl der F i g. 2,

Fig.4 einen Strahlrohrabschnitt gemäß Blickrichtung B der F ig. 2,

F i g. 5 einen vergrößert wiedergegebenen seitlichen

Abschnitt des Strahlrohrs, wobei hier jedoch der zweite drehbare Rohrteil die Winkelhebel teilweise ummantelt

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-VI der F i g. 5, Fig.7 ein Schnittbild eines unteren Winkelhebels

nebst zugeordnetem Kompensationsschlitten zwischen

dem ersten und zweiten Strahlrohr,

Fig. 8 eine Ansicht gemäß Blickrichtung C der F i g. 7.

Fig. 9 die seitliche Ansicht einer Ersatzgetriebean ordnung zwecks Betätigung eines Winkelhebels,

Fiji IO die seitliche Ansicht eines Strahlrohrabschnitts unter Zuordnung einer weiteren Variante für die Verstellmittel.

Fig. 11 die seitliche Ansicht eines S.rahlrohrabschnitts unter Zuordnung einer weiteren Variante für to die Verstellmittel und

Fig. 12 eine schematisch sowie in die Zeichenebene projiziert dargestellte weitere Verstellantriebsvariante,

Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine schematische Darstellung de Strahlrohrs mit einem feststehenden ersten Rohrteil I, an welchem ein zweites mit einer

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schwenkbar angeordnet ist. Hierzu sind am ersten Rohrteil I als kraftübertragende Elemente zwei z. B. mittels Elektromotoren 4,5 antreibbare Ringkörper 6, 7 in Umfangsrichtung verdrehbar gelagert, die über Winkelhebel 8, 9, 10, 11 in der Weise gelenkig mit dem zweiten Rohrteil 2 gekoppelt sind, daß es entweder um eine vertikale Drehachse 12 oder um eine horizontale Drehachse 13 oder gleichzeitig um diese beiden Achsen 12, 13 verschwenkbar sein soll. Die Elektromotoren 4, 5 greifen mittels auf deren verlängerten Motorwellen angeordneten Zahnritzeln 14, 15 in Zahnkränze 16, 17 der bi iden Ringkörper 6,7 ein.

Weiter sind hierbei sämtliche Winkelhebel 8,9, 10, 11 mit ihren jeweils knieseitigen Drehpunkten a. a' am ersten Rohrteil 1 schwenkbar angeordnet, wobei alle Drehpunkte a, a' in einer gemeinsamen Ebene 18 (F i g. 2) liegen, die die verlängerte Triebwerks- bzw. die .Strahlrohrlängsachse 19 im rechten Winkel schneidet; hierbei liegen zwei am Umfang des ersten Rohrteils einander gegenüberliegende knieseitigc Drehpunkte a' eines ersten Winkelhebelpaars 8, 9 in einer parallel zur vertikalen Drehachse 12 des zweiten RohrteiK 2 verlaufenden Ebene 20. während zwei am Umfang des ersten Rohrteils 1 einander gegenüberliegende knieseitige Drehpunkte a eines zweiten Winkelhebelpaars 10, 11 in einer parallel zur horizontalen Drehachse 13 des zweiten Rohrteils 2 verlaufenden Ebene 21 üegen.

Wie aus F i g. 1, 2 und 4 zur besseren Verdeutlichung der grundsätzlichen geometrischen Zuordnung der Verstellkinematik zum Strahlrohr ersichtlich, liegen hier die an den Enden der jeweils einen freien Schenkel 22' angeordneten Anlenkpunkte 6'des ersten Winkelhebelpaars 8, 9 auf der vertikalen Drehachse 12 des zweiten Rohrteils 2, während die an den jeweils einen freien Enden 22 liegenden Anlenkpunkte b des zweite Winkelhebelpaars 10, 11 hier auf der horizontalen Drehachse 13 liegen; mit den übrigen freien Enden 23' ist das erste Winkelhebelpaar 8,9 in den Punkten c'mit dem ersten Ringkörper 6 gekoppelt, während das zweite Winkelhebelpaar 10, 11 in den Punkten c mit dem zweiten Ringkörper 7 gekoppelt ist

Unter Anwendung der im letzten Absatz angegebenen unmittelbaren Koppelung der betreffenden Bauteile an den Punkten b, b' bzw. c, c' der Verstellkinematik wäre allerdings eine in der Praxis brauchbare Verschwenkbarkeit des zweiten Rohrteils 2 noch nicht realisierbar.

Hierüber gibt dann F i g. 3 weiteren Aufschluß, indem für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils 2 gegenüber dem ersten Rohrteil 1 am zweiten Rohrteil 2 vier gleichmäßig über seinen Umfang versetzt angeordnete, sich in Rohrradialrichtung erstreckende, zapfenartige Führungsglieder 25 befestigt sind, deren jeweilige Längsachsen mit der vertikalen, IZ bzw. horizontalen Drehachse 13 zusammenfallen und welche am ersten Rohrteil I in einer Führung 28 mit Radialspiel sowie in Rohrachsrichtung axial verschiebbar geführt angeordnet sind. Wie hierzu beispielsweise für den Winkelhebel 11 in Fig. 3 verdeutlicht, weist dieser einen langlochartigen Führungsschlitz 24 auf. in dem hier das eine der genannten zapfenartigen Führungsglieder 25 mit einer Kugelfläche 26 verschiebbar angeordnet ist. Eine am gegenüberliegenden Ende des zapfenartigen Führungsgliedes 25 angeordnete Kugelfläche 27 greift in die Führung 28 am ersten Rohrteil I ein. Der Winkelhcbel 11 ist ferner an einem Bolzen 29 schwenkbar angeordnet, der über eine seitliche Aussparung 30

In sinngemäßer Funktionsweise der F i g. 3 können dann auch die übrigen Winkelhebel 8, 9 und 10 mit den zapfenartigen Führungsgliedern 25 gekoppelt sowie die letzteren am ersten Rohrteil 1 in den Führungen 28 axial verschiebbar angeordnet sein.

Um auch bezüglich der Anlenkpunkte c, c' eine praxisgerechte Koppelung der Winkelhebel 8, 9, 10, 11 mit den z. B. als Ringkörper 6, 7 ausgebildeten kraftüberlragenden Elementen zu erzielen, weist der z. B. gemäß F i g. 5 herausgegriffene Winkelhebel 11 an seinem übrigen freien Ende 23 einen langlochartigen Führungsschlitz 31 auf, in welchen hier z. B. ein mit dem zweiten Ringkörper 7 verbundener Zapfen 33 eingreift. Mit entsprechenden Führungsschlitzen können alle übrigen Winkelhebel 8. 9 und 10 ausgestattet sein.

Aus F i g. 5 und 6 ist ferner eines von zwei mit seiner Längsachse auf der horizontalen Drehachse 13 liegenden zapfenartigen Führungsgliedern 34 entnehmbar, welches hier unmittelbar in einen langlochartigen Führungsschlitz 32 am einen freien Schenkel 22 des Winkelhebel 11 eingreift.

Das zapfenartige Führungsglied 34 ist ferner parallel zur Strahlrohrlängsachse 19, seitlich außen am ersten Rohrteil 1 in der Führung 28 verschiebbar angeordnet, wobei es gleichzeitig als Schwenkzapfen des zweiten Rohrteils 2 dient, wenn dieses um die horizontale Drehachse 13 verdreht werden soll. Gemäß Fig. 6 ist der Winkelhebel 11 weiter an einem mit dem ersten Rohrteil 1 verbundenen Zapfen 35 um den Punkt a schwenkbar angelenkt.

Die in Fig. 5 und 6 wiedergegebenen Bauteile der Verstellkinematik gelten sinngemäß für den auf der gegenüberliegenden Seite am ersten Rohrteil 1 um den Punkt a schwenkbaren Winkelhebel 10.

Das Winkelhebelpaar 10,11 wird verwendet, um das zweite Rohrteil 2 um die vertikale Drehachse 12 (F i g. 1) zu schwenken. Infolge Verdrehens des Ringkörpers 7 in Pfeilrichtung Vi wird somit gleichzeitig der Winkelhebel 11 um den Punkt a in Richtung V₂, der auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Winkelhebel 10 gleichzeitig um den Punkt a in entgegengesetzter Richtung in Pfeilrichtung Vj verschwenkt, und zwar gegebenenfalls in die strich-punktiert wiedergegebene Endstellung, wobei die ursprünglich in der vertikalen sowie rechtwinkelig zur Strahlrohrlängsachse 19 verlaufender Ebene 18 gelegenen Punkte b der beiden Winkelhebe! 10, 11 infolge gleichzeitig einander entgegengerichteten Wanderns in der horizontalen Ebene die Punkte ft'(zu Hebel 10) und f>"(zu Hebel 11) einnehmen.

Im übrigen kann das zweite Rohrteil 2 zumindest

teilweise sämtliche Winkelhebel ummanteln, wie dies in F i g. 5 z. B. für den Winkelhebel 11 und in F i g. 7 für den Winkelhebel 9 verdeutlich ist.

Zwecks kinematisch absolut einwandfreier räumlicher Verschwenkbarkeit des Rohrteils 2 können anstelle des zuvor erwähnten unmittelbaren Eingriffs der zapfenartigen Führungsglieder in langlochartige Führungsschlitze der Winkelhebel z. B. zwischen das erste Winkelhebelpaar 8, 9 und das zweite Rohrteil 2 am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar angeordnete Schlitten, /. B. 36 (F i g. 7 und 8), geschaltet sein. Hierbei weist der Schlitten 36 jeweils eine Führungsnut 37 für den Fingriff eines am /weiten Rohrteil 2 befestigten, sich in Rohrradialrichtung erstreckenden /apfenartigen Führungsgliedes 38 auf und greift ferner in einer gegenüber dieser Führungsnut 37 versetzten Ebene mit einem Zapfen 39 in den jeweils langlochartigen Hihrungsschlit/ 40 eines Winkelhebels 8 bzw. 9 ein. Zwei derartige /apfenartige Führungsglieder 38, deren jeweilige Längsachsen hier /. B. mit der vertikalen Drehachse 12 zusammenfallen, bilden somit gleichzeitig die Schwenkzapfen zum Verschwenken des Rohrteils 2 i.m diese vertikale Drehachse 12.

Die vorstehend erwähnten Kompensationsmitlel wie Führungsschlitze in den Winkelhebeln oder Schlitten sind u. a. erforderlich, weil je nach gewünschtem Ablenkwinkel die horizontale Drehachse 13 in der horizontalen Ebene um den Mittelpunkt M (Fig. I) verdreht und hierbei gleichzeitig oder für sich die ursprünglich vertikale Drehachse 12 in der vertikalen F'bene um diesen Mittelpunkt M verdreht wird.

Wie im übrigen aus F i g. 2 ersichtlich, kann das zweite Rohrteil 2 mittels einer kugelartigcn Innenmantelfläche 41 entlang einer rotationssymmetrisch am äußeren Ende des ersten Rohrteils 1 angeordneten Dichtung 42 verschiebbar angeordnet sein.

Fs können weiter Ersatzgetriebe vorgesehen sein, mit denen die Rotationsbewegung der Ringkörper 6,7 in die gewünschte Verste'lhebelbewegung umwandelbar ist. Hierzu wäre auf F i g. 9 zu verweisen, wonach z. B. der Ringkörper 7 mit einem stirnseitigen Zahnkranz 43 versehen ist, der mit einem Zahnkranz 44 am entsprechend seitlich aufgeweitet ausgebildeten äußeren Ende des Winkelhebels 11 korrespondiert.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für im wesentlichen gegenüber den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen unveränderten Bauteilen veranschaulicht Fig. 10 die Möglichkeiten, den Winkelhebel U an seinem übrigen freien Ende 23 über einen Lenker 50 mit dem Ringkörper 7 und an seinem freien Schenkel 22 über einen weiteren Lenker 51 mit einem seitlich am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar geführten Schlitten 52 zu koppeln. Hierbei greift das am zweiten Rohrtei! 2 befestigte zapfenartige Führungsglied 34 in eine Nut 53 dieses Schlittens 52 ein.

In den Zeichnungen nicht weiter dargestellt, können sämtliche übrigen Winkelhebel 8, 9 und 10 in sinngemäßer Funktionsweise mit dem jeweils zugeordneten Ringkörper bzw. Schlitten gekoppelt sein.

Wie aus F i g. 10 und 11 weiter ersichtlich ist, liegt der Drehpunkt a des Winkelhebels 11 außerhalb der durch den Mittelpunkt M(Fig. 1) hindurchgehenden vertikalen Ebene 18, was dann selbstverständlich auch für die übrigen Drehpunkte a des Winkelhebels 10 sowie a'der Winkelhebel 8,9 gilt

Bezüglich F i g. 11 wird davon ausgegangen, daß die Verstellung bzw. Schwenkung des zweiten Rohrteils 2 nicht — wie bisher veranschaulicht — über die beiden motorisch angetriebenen Ringkörper 6, 7 erfolgen soll, sondern beispielsweise mittels am ersten Rohrteil 1 befestigter, hydraulisch betätigter Verstellzylinder 54.
Anstelle hydraulisch betätigter Verstellzylinder könnte der Antrieb auch mittels pneumatisch betätigter Verstellzylinder oder mittels motorisch angetriebener Kugelrollspindeln erfolgen.

Gemäß F i g. 11 greift die aus dem Verstellzylinder 54 herausgeführte Kolbenstange 55 an einem mittels Rollen 56 am ersten Rohrteil I axial verschiebbar geführten Wagen 57 an, der eine Nut 53 aufweist, in die das am /weiten Rohrteil 2 befestigte in Rohrraclialrich-Hing vorstehende zapfenartige Führungsglied 34 eingreift.

Der Winkelhebel 11 wiederum ist einerseits über cien Lenker 50 mit dem Ringkörper 7 sowie andererseits über den weiten Lenker 51 mit dem Wagen 57 gelenkig gekoppelt.

Führungsbahnen 59 für die Rollen 56 des Wagens 57 am ersten Rohrteil I können entweder gerade — wie dargestellt — oder bogenförmig verlaufend ausgebildet sein.

In sinngemäßer Funktionsweise der F i g. 11 kann ein in den Zeichnungen nicht weiter dargestellter weiterer Vcrstellzylinder gegenüber dem Verstellzylinder 54 um 90' versetzt am Rohrteil 1 angeordnet sein, wo dessen Kolbenstange mit einem »Wagen« oder »Schlitten« zu koppeln wäre, der seinerseits wiederum über einen Lenker mit dem zugeordneten Winkelhebel 9 zu koppeln wäre.

Hierbei ist selbstverständlich zugrundegelegt, daß die noch verbleibenden Winkelliebel 8 und 10 ebenfalls über Lenker mit »Wagen« oder »Schlitten« einerseits sowie über den Ringkörpern 6 bzw. 7 andererseits gekoppelt sind.

Mit den erwähnten, um etwa 90° zueinander versetzten Verstellzylindern kann somit das Rohrteil 2 gleichzeitig oder unabhängig voneinander um die beiden Drehachsen 12, 13(FIg. 1) verschwenkt werden, ohne auf einen motorischen Antrieb übe. die beiden Ringkörper 6, 7 angewiesen zu sein, denen lediglich nur noch eine Führungsaufgabe zukommt, sowie die Aufgabe der gegensinnigen Bewegungssteuerung der Winkelhebel.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach Fig. Il kann somit anhand der erwähnten Verstellkinematik — mit Verstellkrafteinleitung an ρ·_ί zwei Punkten — ohne weiteres zusätzliche Hilfseinrichtungen eine räumliche Verschwenkbarkeit des Rohrteils 2 erzielt werden, wobei durch den im Strahlrohr herrschenden Innendruck hervorgerufene Kräfte über die dargestellte Kinematik aufgenommen werden und die Antriebselemente im wesentlichen nur Reib- und Beschleunigungskräfte zu überwinden haben.

Ferner besteht die Möglichkeit, mit den um 90° bzw. um etwa 90° am ersten Rohrteil 1 versetzt angeordneten hydraulisch oder pneumatisch betätigten Verstellzylindern oder motorisch angetriebene Kugelrollspindeln die Verstellkraft unmittelbar in das zweite Rohrteil 2

eo einzuleiten.

Im Rahmen des vorerwähnten Ausführungsbeispiels nach F i g. 11 — wonach den Ringkörpern 6,7 nur noch eine Führungs- und Bewegungssteuerungsaufgabe zukommt —, bietet es sich an, diese Ringkörper 6,7 durch andere kraftübertragende Elemente, wie gelenkige Bänder, Ketten- oder Seilzüge oder — wie in F i g. 12 mit 60 bezeichnet — durch biegsame Wellen zu ersetzen.

Im FnIIe einer Verwendung von Bändern, Kotten- oder Seilzügen wären die Winkelhebel 8, 9 an den Anlenkpunkten c', die Winkelhebel 10, JI an den Punkten c mit den betreffenden Bändern, Ketten- oder Seilzügen zu koppeln.

Fig. 12 verkörpert ein schematisch dargestelltes, in die Zeichenebene projiziertes Ausführungsbeispiel, bei dem ein am Umfang des Rohrteils 1 angeordneter Verstellzylinder 61 vorgesehen ist, dessen Kolbenstange 62 mit einem am ersten Rohrteil 1 axial verschiebbar geführten Wagen 63 verbunden ist, der über einen Lenker 64 im Punkte 6'ani einen freien Schenkel 22' des Winkelhebe's 9 angelenkt ist. Die Winkelhebel 9 und 8 sind über sogenannte »Schraubgetriebe« 65, 66 mit der biegsamen Welle 60 im Eingriff. Diese Schraubgetriebe 65, 66 umfassen Zylinderschrauben 67, 68. die mit ihren /ahnartigen Gewinden in Zahnkranze 69, 70 an den übrigen Ireiei Schenkeln 23' der Winkelhebel 9 bzw. 8 eingreifen

Weiter ist in Fig. 12 der Winkelhebel 8 im Punkte b' mit einem Lenker 71 gekoppelt, der seinerseits mit einem am ersten Rohrteil I axial verschiebbar geführten Wagen 72 verbunden ist. Dieser Wagen 72 ist dem Wagen 63 gegenüberliegend am ersten Rohrteil 1 angeordnet und entspricht ausführungsgemäß prinzi piell dem Wagen 57 in F i g. 11.

Auf diese Weise können die Winkelhebel 8, 9 gleichzeitig einander entgegengerichtet um deren jeweilige Drehpunkte a', und damit das zweite Röhrte¹¹ 2 um die Drehachse 13 verschwenkt werden.

In sinngemäßer Weise kann die Verstellkinematik /um Verschwenken c!;s zweiten Rohrteils 2 um die Drehachse 12 ausgeführt werden, wobei dann u. a. die Winkelhebel 10, Il über Schraubgetriebe mit einer weiteren biegsamen Welle /u koppeln waren.

Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nach den Fig. 7.8. U). 11 und 12 führen zu einwandfreien kinematischen Verhältnissen, während bezüglich der ausschließlich langlochartigcn Kompensationsmittel, d. h. Führungssehlitzc und darin eingreifende Zapfen bzw. zapfenartige Führungsglieder, z. B. bei den Winkelhebeln Il nach F i g. 5 und 6. kleinere aber tolerierbare kinematische Fehlbewegungen zu berücksichtigen wären.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlrohr zum Antrieb und zur Steuerung von Flugzeugen mit einem feststehenden ersten Rohrteil, an welchem ein zweites mit einer Schubdüse versehenes Rohrteil durch eine Verstelleinrichtung räumlich derart verschwenkbar angeordnet ist, daß es entweder um eine vertikale oder um eine horizontale Drehachse oder gleichzeitig um diese beiden Achsen verschwenkbar ist, g e k e η η zeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Verstelleinrichtung weist vier mit ihren knieseitigen Drehpunkten (a, a') am ersten Rohrteil schwenkbar sowie am Umfang des ersten (1) oder zweiten Rohrteils (2) versetzt angeordnete Winkelhebel (8 bis 11) auf, wobei alle Drehpunkte (a, a') in einer gemeinsamen Ebene (18) liegen, die die verlängerte Triebweres- bzw. die Strahlrohrlängsachse (19) im rechten Winkel schneidet; ^⁰

b) sich jeweils am Umfang des ersten Rohrteils (1) einander gegenüberliegende knieseitige Drehpunkte (a'bzw. a) eines ersten (8, 9) bzw. eines zweiten Winkelhebelpaars (10, 11) liegen in einer parallel zur vertikalen Drehachse (12) verlaufenden Ebene (20) bzw. in einer parallel zur horizontalen Drehachse (13) verlaufenden Ebene (21);

c) für seine Verschwenkung gegenüber dem erste: Rohrteil (1) sind am zweiten Rohrteil (2) vier gleichmäßig übe^r seinen Umfang versetzt angeordnete, sich in Rohrradialrichiung erstreckende, zapfer;artig<- Führungsglieder (25, 34 bzw. 38) befestigt, deren jeweilige Längsachsen mit der vertikalen (12) bzw. horizontalen Drehachse (13) zusammenfallen und welche am ersten Rohrteil (1) mit Radialspiel sowie in Rohrachsrichtung axial verschiebbar geführt angeordnet sind;

d) die zapfenartigen Führungsglieder, z. B. (34), sind entweder unmittelbar durch Eingrif in Ungleichartige Führungsschlitze (32) an den jeweils einen freien Schenkeln (22) der Winkelhebel (10, 11) mit diesen gekoppelt — oder mittelbar — wozu die zapfenartigen Führungs- « glieder (34 bzw. 38) in axial am ersten Rohrteil (1) verschiebbare Schlitten (52 bzw. 36) oder Wagen (57 bzw. 63) eingreifen, die ihrerseits

z. B. über Zapfen (39) im Führungsschlitz (40) oder über Lenker (51 bzw. 64) mit den einen freien Schenkeln (22 bzw. 22') der Winkelhebel (11 bzw. 9) gekoppelt sind;

e) mit zwei am äußeren Umfang des ersten Rohrteils (1) unabhängig voneinander verdrehbaren kraftübertragenden Elementen, von denen über das eine die übrigen freien Schenkel (23') des ersten Winkelhebelpaars (8, 9) und über das andere die übrigen freien Schenkel (23) des zweiten Winkelhebelpaars (10, 11) kraftschlüssig untereinander gekoppelt sind, ist das erste Winkelhebelpaar (8, 9) jeweils um die knieseitigen Drehpunkte (a')'m einander entgegengesetzter Drehrichtung, das zweite Winkelhebelpaar (10, 11) jeweils um die knieseitigen Drehpunkte (a) in einander entgegengesetzter Drehrichtung verschwenkbar;

f) die für die Verschwenkung des zweiten Rohrteils (2) erforderliche Verstellkraft wird entweder motorisch auf die unabhängig voneinander oder gemeinsam antreibbaren kraftübertragenden Elemente übertragen oder sie wird mittels am ersten Rohrteil (1) etwa um 90° zueinander versetzt angeordneter, hydraulisch oder pneumatisch betätigter Verstellzylinder oder Kugelrollspindeln unmittelbar in das zweite Rohrteil bzw. über einen der jeweils beidseitig einander gegenüberliegenden Schlitten oder Wagen (63) in das Verstellsystem eingeleitet

2. Strahlrohr nnch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zapfenartigen Führungsglieder (34, 38) des zweiten Rohrteils (2) jeweils in einer die Strahlrohrlängsachse (19) schneidenden Ebene seitlich außen am ersten Rohrteil (1) verschiebbar geführt sind.

3. Strahlrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am ersten Rohrteil angeordneten Führungen, in weiche die zapfenartigen Führungsglieder des zweiten Rohrteils eingreifen, mit Rücksicht auf den Schwenkradius des zweiten Rohrteils kurvenförmig ausgebildet sind.

4. Strahlrohr nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zapfenartigen Führungsglieder (25) mit balligen Führungsflächen (26, 27) versehen sind.

5. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekonnzeichnet, daß die Schlitten (36) oder Wagen (63, 72) mit jeweils einer quer zu deren Verschieberichtung verlaufenden Führungsnut (37 oder 58) für das jeweils darin eingreifende zapfenartige Führungsglied (38) des zweiten Rohrteils (2) ausgestattet sind, wobei ferner die Schlitten (36) mit jeweils einem für die Hebelverbindung vorgesehenen Zapfen (39) ausgestattet sind, der in einer gegenüber dieser Führungsnut versetzten Ebene angeordnet ist.

6. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als kraftübertragende Elemente am ersten Rohrteil (1) zwei unabhängig voneinander um dieses Rohrteil verdrehbar gelagert angeordnete Ringkörper (6,7) vorgesehen sind.

7. Strahlrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsbewegung der Ringkörper (6, 7) mittels Ersatzgetrieben in die gewünschte Verstellhebelbewegung umwandelbar ist.

8. Strahlrohr nach den Ansprüchen 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (7) mit stirnseitigen Zahnkränzen (43) versehen sind, welche mit Zahnkränzen (44) an den entsprechend seitlich aufgeweitet ausgebildeten äußeren Enden der Winkelhebel (11) korrespondieren.

9. Strahlrohr nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (7) mittels Zapfen (33) in an den übrigen freien Schenkein (23) der Winkelhebel (11) angeordnete Führungsschlitze (31) eingreifen oder durch Lenker (50) mit den übrigen freien Schenkeln (23) der Winkelhebel (11) gekoppelt sind.

10. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als kraftübertragende Elemente gelenkige Bänder, Ketten- oder Seilzüge oder biegsame Wellen (60) vorgesehen sind, wobei die Bänder, Ketten- oder Seilzüge mittels Rollen oder dergleichen am Umfang des ersten Rohrteils (1) verdrehbar angeordnet sind.

It. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Wellen (60) über Schraubgetriebe (65, 66) mit den Winkelhebeln (9,8) im Eingriff sind.
12. Strahlrohr nach den Ansprüchen! bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen (57, 58) mittels Rollen (56), Laufrädern oder dergleichen am ersten Rohrteil (1) verschiebbar geführt sind, wobei die zugehörigen Rollbahnen (59) gerade oder bogenförmig ausgeführt sind.

13. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohrteil (2) die Winkelhebel bzw. die Verstelleinrichtungen zumindest teilweise ummantelt.

14. Strahlrohr nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohrteil (2) mittels einer kugelartigen Innenmantelfläche (41) entlang einer rotationssymmetrisch am äußeren Ende des ersten Rohrteils (1) angeordneten Dichtung (42) verschiebbar ist.

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