DE2811962A1

DE2811962A1 - Einrichtung zur ablenkung des treibgasstrahles von strahltriebwerken fuer luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2811962A1
Application number: DE19782811962
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl Ing Oberdoerffer
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB2016391A

Description

DORNIER GMBH

7990 Friedrichshafen

Reg. 2435

Einrichtung zur Ablenkung des Treibgasstrahles von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen zur Ablenkung des Treibgasstrahles von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge, mittels einer oder mehrerer, in den Treibgasstrahl einschwenkbarer Ablenkklappen, wobei der Strahlaustritt rechteckigen Querschnitt besitzt.

Eine bekannte Triebwerksbauart mit Ablenkklappen für die Ablenkung eines Treibgasstrahles verwendet sogenannte Schaufelkaskaden bzw. Schaufelgitter. Diese Schaufelgitter sind vor dem Strahlaustritt der Triebwerke bzw. deren Strahlführungsrohre in einer Ebene liegend angeordnet, wobei die einzelnen Schaufeln schwenkbar sind und gemeinsam verschwenkt werden. Es sind auch solche Schaufelgitter bekannt, die jalousieartig in den Treibgasstrahl eingefahren werden, wenn eine Strahlablenkung z.B. zur Erzielung von Vertikalschub verlangt wird. Bei der zuerst aufgeführten Ausführung von Strahlablenkklappen bestehen Schwierigkeiten darin, daß die Strahlablenkklappen auch in

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ihrer Neutralstellung im Treibgasstrahl liegen und den freien Austritt des Strahles nach hinten zur Erzeugung von Horizontalschub beeinträchtigen. Für den zweiten Fall muß für das jalousieähnliche Einfahren der Ablenkschaufeln ein entsprechend großer Aufnahmeraum vorgesehen werden.

Es sind ferner symmetrisch profilierte Ablenkschaufeln für Schaufelgitter bekannt geworden, bei denen die Schaufeln sowohl in ihrer Profildicke als auch in Bezug auf ihre Krümmungsformen veränderbar sind« Diese bekannten Schaufelgitter beeinträchtigen durch ihre Lage im Treibgasstrahl ebenfalls einen freien Strahlaustritt nach hinten für den Marschflug. Darüber hinaus ist einerseits das für die Änderung der Krümmung bzw. der Profildicke erforderliche Getriebe aufwendig und schwer und andererseits die erzielbare Ablenkkrümmung strömungsmäßig ungünstig.

Es sind außerdem Schaufeln für Schaufelgitter bekannt, die aus biegeelastischen Platten mit einem oder mehreren Paaren von Anlenkungen für den Angriff von Verstellgliedern zur Wölbungsänderung bestehen. Derartige Schaufeln können bei Anströmung ungewollte Verformungen erfahren, was einerseits zu Schubverlusten bzw, Strömungswiderständen führt und andererseits die Schaufeln unzulässig hoch belastet. Eine andere bekannte Ausführung für die Ablenkung von Treibgasstrahlen verwendet sogenannte Spaltklappen an der Hinterkante von Tragflügeln. Durch Einströmen von Luft von der Seite in die Unterdruck-

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gebiete der Klappen an deren Oberseite ergeben sich Strömungsbeeinflussungen, die zur Ablösung der Strömung führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlablenkung zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermeidet und eine wesentliche Verringerung der durch die Strahlablenkung bewirkten Strömungsverluste bei gleichzeitig ungestörter Führung des Treibgasstrahles im Marschflug ermöglicht und wobei in Verbindung mit dem Tragflügel die Hochauftriebswirkung der ausgefahrenen Spaltklappen ausgenutzt ist. Ferner ist es Aufgabe, die Strömungsverluste nicht nur in der maximalen Ablenkstellung der Ablenkklappen, sondern auch in allen Zwischenstellungen äußerst gering zu halten.

Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) zur Strahlablenkung an sich bekannte, profilierte und in Ablenkstellung zwischen sich Strömungsspalte bildende Spaltklappen vorgesehen sind, daß

b) zur Verlängerung des Strahlführungskanals der Triebwerke zu beiden Seiten der Spaltklappen senkrechte Strahlführungsseitenwände angeordnet sind, daß

c) die senkrechten Strahlführungsseitenwände die Spaltklappen in sämtlichen möglichen Stellungen zumindest auf einem überwiegenden Teil stirnseitig überdecken und vollständig oder teilweise mit einem Wandabschnitt deren Profiloberseiten überragen.

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Bei erfindungsgemäß ausgebildeten Strahlablenkungen ist der bekannte Hochauftriebseffekt der Spaltklappen in Ablenkstellung, insbesondere bei Anordnung an der Tragflügelhinterkante zusätzlich zur Strahlablenkung für die Erzeugung von Vertikalschub ausgenutzt. Die Anordnung und Ausbildung der Strahlführungsseitenwände in Verbindung mit den Spaltklappen ermöglicht mittels der Spaltklappenunterseiten in Ablenkstellung die Bildung einer jeder Ablenkstellung angepaßten, strömungsgünstigen Krümmung für die Strahlführung bis zur Strahlaustrittsöffnung. Die Strömungsverluste lassen sich damit äußerst gering halten. Von besonderem Vorteil ist, daß durch die Strahlführungsseitenwände ein Zuströmen von Umgebungsluft in die Unterdruckgebiete über den Spaltklappen mittels der die Klappenoberseiten überragenden Abschnitte der Seitenwände verhindert ist. Der durch die Spalte zwischen den Spaltklappen bzw. zwischen den Spaltklappen und dem Tragflügel von der Tragflügelunterseite bzw. den Schaufelunterseiten zu deren Oberseiten geführte Strömungsanteil wird so durch die Umgebungsströmung nicht gestört und eine Ablösung der Strömung an den Klappenoberseiten bzw. an der Hinterkante des Tragflügels mit Sicherheit vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens eine der Strahlführungsseitenwände doppelwandig zur Bildung eines Zwischenraumes für die Aufnahme des Spaltklappenverstellgetriebes ausgeführt ist. Damit ist die Strahlführung in Strahlführungsrohren frei von Teilen des Schwenkgetriebes und die Strömung nicht gestört. 9098?'⁵/Ώ5ΐ9

Dadurch, daß zumindest eine der Strahlführungsseitenwände durch die Beplankung des Flugzeugrumpfes gebildet ist, kann jeweils zu beiden Seiten des Flugzeuges eine der gesonderten Strahlführungsseitenwände eingespart werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, daß die Spaltklappen mit den Strahlführungsseitenwänden in Einschnitte an der Tragflügelhinterkante eingesetzt sind und in bekannter Weise die Ergänzung des Tragflügelprofils in Neutralstellung (gestreckte Stellung) bilden. Damit ist im Marschflug eine einwandfreie Strömung an der Tragflügeloberseite im Bereich der Strahltriebwerke bzw. deren Strahlführungsrohre in Verbindung mit den Strahlführungsseitenwänden erzielt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist ferner vorgesehen, daß die Spaltklappen um voneinander getrennt angeordnete Lagerungen mit unterschiedlichen Radien schwenkbar angeordnet sind. Diese Anordnung bzw. Ausbildung ermöglicht auf besonders einfache Weise die Erzeugung eines äußerst günstigen Krümmungsverlaufes mittels der Unterseiten der Spaltklappen in jeder der möglichen Ablenkstellungen.

Es ist darüber hinaus eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch erreicht, daß die untere Strahlführungswand des Strahlführungsrohres eine in den Abgasstrahl des Triebwerkes einschwenkbare Steuerklappe für die Rollsteuerung trägt, wobei die Steuerklappe seitlich durch

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die Strahlführungsseitenwände überdeckt wird» Mittels einer solchen Steuerklappe ist mittels der geschlossenen, zwischen den Strahlführungsseitenwänden, den Spaltklappen und der Unterseite geführten Abgasstrahlen, eine Steuerung um die Längsachse des Flugzeuges (Rollsteuerung) ermöglicht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Darstellung ein Fluggerät, das zwei Strahlaustritte besitzt, wobei die Spaltklappen hier dem Tragflügel zugeordnet sind,

Fig. la zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Triebwerke über einen Stiel am Tragflügel des Flugzeuges angebracht und die Spaltklappen der Triebwerksverkleidung zugeordnet sind,

Fig. 2 zeigt gemäß Fig. 1 in einem Ausschnitt, längsgeschnitten dargestellt, die Strahlführung bzw. den Strahlaustritt eines Strahltriebwerks in Verbindung mit den Spaltklappen in maximaler Ablenkstellung,

Fig. 3 zeigt in einer Ansicht von hinten eines der Spaltklappensysteme in Verbindung mit dem Tragflügel, wobei die Spaltklappen in Ausfahrstellung stehen,

Fig. 4 zeigt in einem Ausschnitt quergeschnitten den Strahlaustritt eines der Triebwerke in Verbindung mit einem Teil des Spalt-

klappenverstellgetriebes bzw. der Spaltklappen. 909^p- ?r· /0519

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Wie die Fig. 1 erkennen läßt, ist eine Ausführung gewählt, bei der zu beiden Seiten der senkrechten Längsmittelebene des Flugzeuges je ein - hier nicht dargestelltes - Strahltriebwerk an Tragflügeln 4 bzw. 5 angeordnet ist. Die Tragflügel 4 bzw. 5 sind in Fon eines Hochdeckers am Flugzeugrumpf 2 angebracht. Jeder der Strahlaustritte besteht aus einem Strahlführungsrohr 8 und eines daran anschließenden Spaltklappensystem 12, das in Neutralstellung eine Fortsetzung der Tragflügel 4 bzw. 5 bildet. Mit S ist ferner in Fig. 1 der abgelenkte Treibgasstrahl der Strahltriebwerke angegeben. Die Tragflügel 4 bzw. 5 besitzen im Bereich der.Spaltklappensysteme 12 Einschnitte 30, in die die profilierten Spaltklappen 31, 32, 33 eingesetzt sind. Wie Fig. la erkennen läßt, ist auch eine Anordnung der Spaltklappensysteme möglich, wenn hier mit 6 bezeichnete Strahltriebwerke über einen Stiel 10 an den Tragflügeln 4 bzw. 5 angeordnet sind. Die Spaltklappensysteme 12 schließen dabei an den hinteren Bereich des Strahlführungsrohres 8 der Triebwerke 6 an und bilden in Neutralstellung einen Teil der Oberseite der Verkleidung der Triebwerke 6 und gleichzeitig die obere Wand des Strahlführungskanals 16.

Wie die Fig. 2 bis 4 im einzelnen erkennen lassen, bildet bei dieser Ausführung die Tragflügelunterseite 41 die obere Strahlführungswand des Strahlführungsrohres 8 bzw. des Strahlführungskanals 16. Seitlich wird das Strahlführungsrohr 8 durch Doppelwände 20, 20" bzw. 21, 21' begrenzt, zwischen denen ein Aufnahmeraum 26, 26" für die Aufnahme

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des Spaltklappenverstellgetriebes 14 bzw. 15 gebildet ist. Die Seitenwände grenzen an eine untere Strahlführungswand 23 an, die einen Teil des Strahlführungsrohres 8 darstellt. Die Seitenwände 21, 21' bilden gemeinsam mit der Tragflügelunterseite 41 und der unteren Strahlführungswand 23 den Anschluß an den hier nicht dargestellten Austritt des Strahltriebwerkes. Das gezeigte Spaltklappensystem 12 ist geeignet, in maximaler Ablenkstellung den Treibgasstrahl über 90 hinaus aus seiner Austrittsrichtung aus dem Strahltriebwerk abzulenken. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Bereich der Hinterkante der Tragflügel 4 bzw. 5 drei verschwenkbare profilierte Spaltklappen 31, 32, 33 bekannter Ausbildung angeordnet, die das Hinterkantenteil der Tragflügel 4 bzw. 5 innerhalb der Strahlführungsseitenwände 20, 20' bzw. 21, 21' bilden. Zwischen den Tragflügeln 4 bzw. 5 und der benachbarten Strahlablenkklappe 31 bzw. zwischen den Strahlablenkklappen 31 und 32 bzw. 32 und 33 sind - wie allgemein bekannt - in Strahlablenkstellung Strömungsspalte 36, 37 bzw. 38 vorgesehen. Durch diese Klappenspalte wird in Ablenkstellung der Spaltklappensysteme 12 ein Teil des durch den Strahlführungskanal 8 zugeführten Treibgasstrahles von der Unterseite 41 der Tragflügel 4, 5 bzw. der Spaltklappenunterseite 43 zur Spaltklappenoberseite 42 geführt. Die Einfahrstellung der Spaltklappen ist in Fig. la und 2 strichpunktiert angedeutet. Die den seitlichen Abschluß des Strahlführungskanals 8 bildenden Seitenwände 21, 21' sind über die Hinterkante der Tragflügel 4, 5 bzw. der unteren Strahlführungswand 23 nach hinten vorspringend angeordnet,

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und zwar so, daß die Seitenwände 21, 21' die Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 sowohl in Einfahrstellung als auch in Ausfahrstellung zumindest zu einem großen Teil überragen, und zwar so, daß die Oberseiten 42 der Spaltklappen innerhalb der Seitenwände 21, 21' liegen. Der überspringende Wandabschnitt 24, 24' der Seitenwände 21, 21' verhindert ein Einströmen von Luft von der Seite in die Unterdruckgebiete der Spaltklappen an der Oberseite 42, so daß ein Ablösen der Strömung an der Oberseite 42 der Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 verhindert wird. Ferner wird durch die vorspringenden Seitenwände 21, 21* und durch die Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 seitlich und nach oben eine einwandfreie Strahlführung des Treibgasstrahles bewirkt.

Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind zur Verstellung der Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 außerhalb des Strahführungskanals 8 in den Aufnahmeräumen 26, 26' Trägerplatten 48 angeordnet, die zur Aufnahme von Schwenklagerachsen 50, 51 bzw. 52 dienen. An der Unterseite der Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 ist jeweils ein Trägerhebel 45, 46 bzw. 47 befestigt, der die Lagerbohrung für die frei schwenkbare Lagerung auf der zugehörigen Schwenklagerachse 50, 51 bzw. 52 aufweist. Es sind an der hinteren und mittleren Spaltklappe 33 bzw. 32, sowie an der mittleren und an der den Tragflügeln 4 bzw. 5 zugeordneten Spaltklappe angreifende, eine triebliche Verbindung zwischen diesen Spaltklappen herstellende Lenkerhebel 55 bzw. 56 angebracht. Mit der hinteren Spaltklappe 33 steht ein hydraulisch wirkender Stellmotor

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in trieblicher Verbindung, der sich über einen Anlenkbolzen schwenkbar am Strahlführungsrohr 8 abstützt. Der Stellmotor 60 greift über einen Anlenkbolzen 59 gelenkig am Hebelarm 58 des Trägerhebels 47 an. Die zugehörige Steuereinrichtung für den Stellmotor 60 ist der Vereinfachung halber hier nicht dargestellt» An der Hinterkante der unteren Strahlführungswand 23 des Strahlrohres 8 ist eine verstellbare Steuerklappe 64 angeordnet, mit deren Hilfe die Querschnittsfläche des Strahlaustrittes zum Zwecke der Rollsteuerung bei Anordnung von je einem Triebwerk zu beiden Seiten der senkrechten Fluggerätelängsmittelebene verändert werden kann.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie nachfolgend beschrieben. Über das Strahlführungsrohr 8 des Strahltriebwerkes 6 treten die Treibgasstrahlen S in Neutralstellung der Spaltklappensysteme 12 für den Marschflug frei nach hinten aus. Die Neutralstellung der Spaltklappen ist in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet. In dieser Stellung bilden die Unterseiten 43 der Spaltklappensysteme 12 eine Fortsetzung der Tragflügelunterseite bzw. -oberseite 41 bzw. 40, so so daß die Spaltklappen in dieser Stellung nicht in den Strahlführungsquerschnitt hineinragen.

In der in Fig. 1, la, 2 und 3 dargestellten maximalen Ausschlagstellung der Spaltklappensysteme 12 werden die Treibgasstrahlen S des Strahltriebwerkes 6 aus ihrer Austrittsrichtung nach unten, und zwar über 90 hinaus abgelenkt. Infolge der getrennten Schwenklagerungen

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50, 51, 52 der einzelnen Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 und mittels einer entsprechenden Ausbildung der Trägerhebel 45, 46 bzw. 47 in Bezug auf ihre Länge (Schwenkradius), ist in jeder Ablenkstellung durch die Unterseite 43 der Spaltklappen 31, 32 bzw. 33 eine Strahlführungskrümmung einstellbar, die eine äußerst verlustarme Ablenkung der Treibgasstrahlen des Strahltriebwerkes ermöglicht. Durch die über die Spaltklappen 31, 32 und 33 mit ihrem Abschnitt 24, 24' hinausragend ausgebildeten Strahlführungsseitenwände 21, 21' wird einerseits eine einwandfreie Führung der Treibgasstrahlen im Strahlführungsrohr 8 bis zur Austrittsöffnung erzielt. Ferner wird durch die Ausbildung der Strahlführungsseitenwände das Einströmen von seitlicher Umgebungsluft in die Unterdruckgebiete der Spaltklappen 31, 32, 33 verhindert. Ferner wird damit ein Ablösen der Strömung an der Oberseite 42 der Spaltklappen vermieden.

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Claims

Friedrichshafen

Reg. 2435

Patentansprüche :

1. Einrichtung zur Ablenkung des Treibgasstrahles von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge, mittels einer oder mehrerer, in den Treibgasstrahl einschwenkbaren Ablenkklappen, wobei der Strahlaustritt rechteckigen Querschnitt besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zur Strahlablenkung an sich bekannte, profilierte und in Ablenkstellung zwischen sich Strömungsspalte (36, 37, 38) bildende Spaltklappen (31, 32, 33) vorgesehen sind, daß

b) zur Verlängerung des Strahlführungskanals (16) der Triebwerke (6) zu beiden Seiten der Spaltklappen (31, 32, 33) senkrechte Strahlführüngsseitenwände (20, 20¹ bzw. 21, 21') angeordnet sind, daß

c) die senkrechten Strahlführüngsseitenwände (20, 20' bzw. 21, 21') die Spaltklappen (31, 32, 33) in sämtlichen möglichen Stellungen zumindest auf einem überwiegenden Teil stirnseitig überdecken und vollständig oder teilweise mit einem Wandabschnitt (24, 24') deren Profiloberseiten (42) überragen.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Strahlführungsseitenwände (21, 21') zur Bildung eines Zwischenraumes (26, 26') für die Aufnahme des Spaltklappenverstellgetriebes (14, 15) als Doppelwand (20, 21 bzw. 20", 2T) ausgeführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit je einem Triebwerk auf beiden Seiten des Flugzeugrumpfes, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Strahlführungsseitenwände (20, 20' bzw. 21, 21') durch die Beplankung des Flugzeugrumpfes (2) gebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltklappen (31, 32, 33) mit den Strahlführungsseitenwänden (20, 20" bzw. 21, 21') in Einschnitte (30, 30¹) an der Tragflügelhinterkante eingesetzt sind und in bekannter Weise die Ergänzung des Tragflügelprofils in Neutralstellung (gestreckte Stellung) bilden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Spaltklappen (31, 32, 33) den hinteren oberen Teil des Strahlführungsrohres (8) des Triebwerkes (6) bzw. der Triebwerksverkleidung bilden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Strahlführungswand (23) des Strahlführungsrohres (8) eine in den Abgasstrahl des Triebwerkes (6) einschwenkbare

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Steuerklappe (64) für die Rollsteuerung trägt, wobei die Steuerklappe (64) seitlich durch die Strahlführungsseitenwände (20, 20' bzw. 21, 2T) überdeckt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltklappen (31, 32, 33) um voneinander getrennt angeordnete Lagerungen (50, 51, 52) mit unterschiedlichen Radien (45, 46, 47) schwenkbar angeordnet sind.

13. März 1978 Be/ke

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