DE2939186A1 - Schwenkduese fuer strahltriebwerke - Google Patents

Schwenkduese fuer strahltriebwerke

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE
CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION (S.N.E.C.M.A.) 2060 2, Boulevard Victor, Paris /Frankreich
Schwenkdüse für Strahltriebwerke
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Schwenkdüsen für Strahltriebwerke.
Um den neuen Forderungen der Benutzer zu entsprechen, ist man dazu übergegangen, Strahltriebwerke mit Schwenkdüsen auszurüsten. Diese Forderungen betreffen die Lenkbarkeit bestimmter Flugzeuge und die Notwendigkeit, schnelle Änderungen der Trimmlage durchzuführen, ohne auf die klassischen Steuerungseinrichtungen zurückzugreifen, die im allgemeinen den Nachteil mit sich bringen, den Luftwiderstand des Flugzeugs zu erhöhen, und zwar zu einem Zeitpunkt, in dem die verlangten Leistungen das Maximum der Feinheit der Zelle erfordern.
Die Schwenkdüsen weisen ein fest mit dem Triebwerk verbundenes
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stationäres Element auf, das insbesondere von dem hinteren Abschnitt des Nachverbrennungskanals des Triebwerks gebildet wird, von dem aus das Fluid in ein bewegbares Element ausgestoßen wird, welches hinten auf dem stationären Element angeordnet ist, und zwar schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur Längsachse des stationären Elements verläuft, wobei diese Elemente gegeneinander abgedichtet unter Verwendung sphärischer Abschnitte montiert sind.
Die Erfindung richtet sich auf eine Verbesserung in der Steuerung der Schwenkdüsen, wobei die doppelt wirkenden Steuer-Winden in Schub-Zug-Anordnung auf dem bewegbaren Element montiert sind.
Erfindungsgemäß sind beidseitig der Schwenkachse zwei Paare von doppelt wirkenden Steuer-Winden angeordnet, deren Körper gelenkig am bewegbaren Element befestigt ist und deren verschiebbare Stange an einem Mittelabschnitt eines Hebels angelenkt ist, welcher mit seinem einen Ende an dem bewegbaren Element stromauf des Anlenkpunktes der Winde angelenkt ist und mit seinem anderen Ende gelenkig mit dem einen Ende einer Stange in Verbindung steht, deren anderes Ende an dem stationären Element angelenkt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Schwenkdüse, die erfindungsgemäß verbessert ist;
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Figur 2 einen in Längsrichtung verlaufenden Teilschnitt einer Ausführungsform der Schwenkdüse sowie einer Einrichtung zum Steuern des bewegbaren Elements;
Figur 3 einen Schnitt durch den Dreipunkthebel entlang der Linie III-III in Figur 4;
Figur 4 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil F in Figur 3;
Figur 5 eine Vorderansicht des mit dem stationären Element verbundenen Steuerhebels;
Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Figur 5; Figur 7 eine Vorderansicht einer der Steuer-Winden;
Figur 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Figur 7;
Figur 9 eine Seitenansicht des Schwenkpunkts des bewegbaren Elements bezüglich des stationären Elements der Düse;
Figur 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Figur 9.
Figur 1 zeigt eine Schwenkdüse, die ein stationäres Element umfaßt j welches insbesondere von dem rückwärtigen Abschnitt des Nachverbrennungskanals des Triebwerks gebildet wird und auf welchem ein bewegbares Element 3 montiert ist, und zwar schwenkbar um eine Achse 2, die senkrecht zur Längsachse XX. des stationären Elements verläuft. Das bewegbare Element 3 ist in der Lage, um einen Winkel y- bezüglich der Achse XX. des stationären Elements 1 zu verschwenken und dementsprechend die Richtung des Fluids zu modifizieren, welches in das bewegbare Element 3 ausgestoßen wird. Zu beiden Seiten der
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Achse 2 sind zwei Paare von doppelt wirkenden Winden 4,4a (lediglich eine Winde pro Paar ist in Figur 1 dargestellt) angeordnet, deren Körper 5,5a verschwenkbar um eine Achse 6,6a mit dem bewegbaren Element 3 verbunden ist und deren Stange 7, 7a eines zugehörigen Kolbens 8,8a verschwenkbar um eine Achse 9,9a mit dem Mittelabschnitt eines Hebels 10, 10a in Verbindung steht. Letzterer ist mit einem seiner Enden verschwenkbar um eine Achse 11,11a, die stromauf der Achse 6,6a liegt, mit dem bewegbaren Element 3 verbunden. An seinem anderen Ende steht der Hebel 10,10a verschwenkbar um eine Achse 12,12a mit dem einen Ende einer Stange 13,13a in Verbindung, die mit ihrem anderen Ende an einer Achse 14, 14a auf dem stationären Element 1 angelenkt ist.
Um das bewegbare Element 3 aus der Grenzstellung nach Figur in eine andere Position zu bringen, genügt es, eine Kammer der Winde 4 derart zu beaufschlagen, daß die Wirkung auf den Kolben 8 eine Verschiebung der Achse 9, die mit der Spitze der Stange 7 der Winde verbunden ist, sowie des Hebels 10 hervorruft. Es ergibt sich also eine Verkürzung des Abstandes W zwischen den Achsen 9 und 6, was dazu führt, daß die Achse 6 um die Achse 2 gedreht wird und daß sich dementsprechend der Winkel <jL vergrößert. Gleichzeitig kommt es zu einer Drehung der Achse 11 um die Achse 2, und zwar um den gleichen Winkelbetrag, wobei die Stange 13 diese Verschiebung auf die Achse 12 überträgt.
Die Verschiebung der Achse 12 ruft eine Drehung der Stange 13 um die Achse 14 hervor, und zwar derart, daß sich der von den Achsen 14,2 und 6 gebildete Winkel um einen gleichen Betrag vermindert.
Die Bewegungen der beiden Paare von Winden 4,4a, die zu beiden Seiten der Achse 2 angeordnet sind, besitzen den gleichen
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Wert, und die Versorgung der Paare der Winden 4 und 4a mit
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hydraulischem Druckfluid sind derart gekreuzt, daß die Kammern 15 und 16a oder 16 und 15a gleichzeitig beaufschlagt werden, um auf diese Weise eine zugeordnete Wirkung der Winden zu erzielen.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Schwenkdüse, bei der das stationäre Element 1 der Düse an seinem rückwärtigen Ende einen sphärischen Abschnitt 17 aufweist, gegenüber dem sich ein entsprechender sphärischer Abschnitt 18 eines Rings 19 verstellen kann, welcher das bewegbare Element 3 der Düse bildet. Dabei besitzt der sphärische Abschnitt 17 einen Radius, der geringfügig kleiner ist als der des sphärischen Abschnitts 18. Die Abdichtung zwischen den sphärischen Abschnitten der Elemente 1 und 3 wird von einem waffelförmigen Belag 20 gebildet. Es handelt sich um feine Waffelformen, die auf die sphärischen Abschnitte 17 oder 18 aufgelötet sind. Der Belag kann gleichermaßen aus einer Materialverbindung auf der Basis von Graphit bestehen. Das bewegbare Element 3 wird von dem sphärischen Ring 19 gebildet, auf dem Versteifungselemente befestigt sind, die aus zwei ringförmigen Rahmen 21 und 22 aus Profilstahl bestehen. Die Rahmen werden von Gehäusen 23 miteinander verbunden, in denen die Winden H3 4a befestigt sind. Auf dem stromauf gelegenen Rahmen 21 sind die Achsen 2 und 11 befestigt, und der stromab gelegene Rahmen 22 bildet die Achse 6 für die Anlenkung der Winden H3Ha.
Die Figuren 2,7 und 8 zeigen die Montage einer der Winden H in einem der Gehäuse 23. Letzteres trägt an einem seiner Enden eine Nut 2H, in die ein Steg 25 des ringförmigen Rahmens 22 eingreift, während er an seinem anderen Ende mit Gewindelöchern versehen ist, in die Schrauben 26 zur Befestigung gegenüber dem ringförmigen Rahmen 21 eingedreht sind.
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An dem einen seiner Enden trägt der Körper 5 der Winde 4 einen Gabelkopf 27 für seine Anlenkung an die Achse 6. In den Gabelkopf greift ein Schwenkstift 28 ein, der fest mit einem Kreuzstück 29 verbunden ist. Letzteres weist eine Gewindebohrung auf, in die Zapfen 30 und 31 eingeschraubt sind. Diese greifen in Bohrungen 32,33 des Gehäuses 23 ein.
Am Ende der Stange 7 des Kolbens 8 der Winde ist ein Gabelkopf 34 vorgesehen, der (Figur 3,4 und 7) bezüglich der Achse 9 um einen Schwenkstift 35 schwenkbar ist, welcher fest mit einem Kreuzstück 36 verbunden ist. Dessen Zapfen 37, 37a sind schwenkbar in Bohrungen 38, 38a von zwei Abschnitten oder Flügeln 39,39a (Figur 3 und 4) angeordnet. Die Flügel bilden den Hebel 10, und sie sind an dem einen ihrer Enden über einen mit Keilnuten versehenen Abschnitt 40 verbunden. Dieses Ende weist eine Bohrung 41 auf, in die ein Bolzen 42 eingreift, der in einem Gabelkopf sitzt, welcher gebildet wird von einem Ansatz 43 auf dem bewegbaren Element 3 und einem Schenkel eines Winkelarms 44, der durch Schrauben 45 an dem bewegbaren Element 3 befestigt ist. Der Bolzen 42 ist mit einem Gewindeabschnitt 46 in den Ansatz 43 eingeschraubt und trägt auf seinem anderen Ende einen weiteren Gewindeabschnitt,auf welchen eine Befestigungsmutter 47 aufgeschraubt ist, die von einem Stift 48 gesichert wird.
An demjenigen Ende des Hebels 10, das der Achse 12 entspricht, ist das eine Ende der Stange 13 (Figur 2,3,4 und 5) befestigt. Letztere trägt einen Gabelkopf 49, der um einen Schwenkstift 50 schwenkbar ist, wobei letzterer in fester Verbindung mit einem Kreuzstück 51 steht, dessen Zapfen 52,52a in Bohrungen 53,53a der Flügel 39,39a des Hebels 10 eingreifen. Die Zapfen werden von Befestigungsscheiben 54,54a gehalten, welche von Stiften gesichert sind. An ihrem anderen Ende ist die Stange 13 um die Achse 14 schwenkbar, und zwar mittels eines Gabelkopfes 55, in den ein Schwenkstift 56 ( Figur 2,5,6) eingreift, der in fester Verbindung mit einem
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Kreuzstück 57 steht. Dessen Zapfen 58,58a greifen in Bohrungen 59,59a eines zweiteiligen Gabelkopfes 60 ein, der auf einem Ansatz 61 des stationären Elements 1 montiert ist.
Die Figuren 9 und 10 zeigen die Achse 2, um die sich das bewegbare Element 3 bezüglich des stationären Elements 1 verschwenkt. Es ist ein Gabelkopf 62 vorgesehen, der in fester Verbindung mit dem stationären Element 1 steht, und zwar über einen mit Rippen versehenen Abschnitt 63s64. Der Gabelkopf nimmt zwischen seinen Schenkeln ein Auge 65 auf, das in fester Verbindung mit dem bewegbaren Element 3 steht und an den ringförmigen Rahmen 21 dieses Elements über einen mit Rippen versehenen Abschnitt 66 angeschlossen ist.
In die Bohrungen des Gabelkopfes 62 und des Auges 65 greift ein Hohlzapfen 67 ein, der an einer Seite eine Schulter 67a, die an dem einen der Schenkel des Gabelkopfes 62 anliegt, während er auf der anderen Seite mit einem Gewindeabschnitt 6 8 versehen ist, auf den ein Gewindering 69 aufgeschraubt ist. Dieser liegt am anderen Schenkel des Gabelkopfes 62 an und wird von einem Stift 70 gesichert.
Es sei darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungsmöglichkeiten bezüglich der vorstehend als Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmale gegeben sind.
Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Verbesserung von Schwenkdüsen für Strahltriebwerke mit einem fest mit dem Triebwerk verbundenen stationären Element, von dem aus das Fluid in ein bewegbares Element ausgestoßen wird, welches hinten auf dem stationären Element angeordnet ist, und zwar schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur Längsachse des stationären Elements verläuft.
Beidseitig der Schwenkachse 2 sind zwei Paare von doppelwirkenden Steuer-Winden 4,4a angeordnet, deren Körper 5,5a gelenkig am bewegbaren Element 3 befestigt ist und deren
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verschiebbare Stange 7,7a an einem Mittelabschnitt eines Hebels 10,1Oa angelenkt ist, welcher mit seinem einen Ende an dem bewegbaren Element 3 stromauf des Anlenkpunktes der Winde 4,4a angelenkt ist und mit seinem anderen Ende gelenkig mit dem einen Ende einer Stange 13,13a in Verbindung steht, deren anderes Ende an dem stationären Element 1 angelenkt ist.
Die Erfindung ist anwendbar auf die Herstellung von Schwenkdüsen für Turbinenstrahltriebwerke.
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Claims (9)

Dipl.-Ing. H. !.UTSCMERLICH Dipl.-Ing. K. GUNS«.·!.«.AdN *> rt *> rt 1 ft » Dr. rer. rat. Vi.;; 'J R O E Π 2939186 Dlp1.-I.ig. J. SCüf.NüT-EVERS Ll-ΓΪ-ΐΓ Ό, COCO f-.-;Cf;CH£;: 22 27. September 1979 SOCIETE NATIONALE D1ETUDE ET DE 2θ6θ CONSTRUCTION DE MOTEURS D'AVIATION (S.N.E.C.M.A.) 2, Boulevard Victor, Paris /Frankreich PATENTANSPRÜCHE
1. Schwenkdüse für Strahltriebwerke mit einem fest mit dem Triebwerk verbundenen stationären Element, von dem aus das Fluid in ein bewegbares Element ausgestoßen wird, welches hinten auf dem stationären Element angeordnet ist, und zwar schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur Längsachse des stationären Elements verläuft, wobei diese Elemente gegeneinander abgedichtet unter Verwendung sphärischer Abschnitte montiert sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß beidseitig der Schwenkachse (2) zwei Paare von doppelt wirkenden Steuer-Winden (4,4a) angeordnet sind, deren Körper (5,5a) gelenkig am bewegbaren Element (3) befestigt ist und deren verschiebbare Stange (7,7a) an einem Mittelabschnitt eines Hebels (10,10a) angelenkt ist, welcher mit seinem einen Ende an dem bewegbaren Element (3) stromauf des Anlenkpunktes der Winde (4,4a) angelenkt ist und mit seinem anderen
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Ende gelenkig mit dem einen Ende einer Stange (13,13a) in Verbindung steht, deren anderes Ende an dem stationären Element (1) angelenkt ist.
2. Schwenkdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Paare von Steuer-Winden (4,4a), die zur einen und zur anderen Seite der Schwenkachse (2) des bewegbaren Elements (3) angeordnet sind, über Bewegungsstrecken gleicher Länge verfügen und über Kreuz mit Fluid versorgt werden, um einander entsprechende Betätigungen der Winden zu erzielen.
3. Schwenkdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das bewegbare Element (3) von einem sphärischen Ring (19) gebildet wird, auf welchem Versteifungselemente in Form von zwei ringförmigen Rahmen (21,22) befestigt sind, welche über Gehäuse (23) miteinander in Verbindung stehen, in denen die Winden (4,4a) befestigt sind, wobei der stromauf gelegene Rahmen (21) eine Befestigungseinrichtung für die Schwenkachse (2) zwischen dem bewegbaren Element (3) und dem stationären Element (1) sowie für die Schwenkachse (11) zwischen dem Hebel (10) und dem bewegbaren Element (3) darstellt, während der stromab gelegene Rahmen (22) eine Befestigungseinrichtung für die Schwenkachse (6) des Körpers (5,5a) der Winden (4,4a) bildet.
4. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den sphärischen Abschnitten (17,18) der stationären und bewegbaren Elemente (1 bzw. 3) eine wabenförmige Dichtung (20) vorgesehen ist, die an einem der beiden Elemente befestigt ist.
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5. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 35 dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den sphärischen Abschnitten (175l8) der stationären und bewegbaren Elemente (1 bzw. 3) eine Dichtung vorgesehen ist, die aus einem auf der Basis von Graphit zusammengesetzten Belag besteht und an einem der beiden Elemente befestigt ist.
6. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkeinrichtung zwischen dem bewegbaren Element (3) und dem stationären Element (1) einen Gabelkopf (62), der mit dem stationären Element über einen mit Rippen versehenen Abschnitt (63,64) verbunden ist, sowie ein Auge (65) aufweist, das mit dem bewegbaren Element in fester Verbindung steht und an den stromauf gelegenen Rahmen (21) über einen mit Rippen versehenen Abschnitt (66) angeschlossen ist, wobei der Gabelkopf und das Auge durch einen Hohlzapfen (67) verbunden sind, der an einem Ende eine an dem einen Schenkel des Gabelkopfes anliegende Schulter (67a) trägt und am anderen Ende einen Gewindeabschnitt (68) aufweist, auf den ein Gewindering (69) aufgeschraubt ist, der sich an den anderen Schenkel des Gabelkopfes anlegt und eine Sicherung aufweist.
7. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dreipunkt-Hebel (10,10a) zwei Flügel (39,39a) aufweist, die an einem ihrer Enden durch eine Keilnutverbindung (40) miteinander verbunden sind, wobei dieses Ende an dem
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bewegbaren Element (3) über einen Bolzen (42) angelenkt ist, der in einen Gabelkopf eingreift, welcher gebildet wird von einem auf dem bewegbaren Element vorgesehenen Ansatz (43) und dem einen Schenkel eines an diesem Element befestigten Winkelarms (44).
8. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (5,5a) der Winden (4,4a) einen Gabelkopf (27) aufweist, der über einen Schwenkstift (28) mit einem Kreuzstück (29) verbunden ist, wobei letzteres eine Gewindebohrung aufweist, in die zwei Zapfen (30,31) eingeschraubt sind, welche in Bohrungen (32,33) des fest mit dem bewegbaren Element (3) verbundenen Gehäuses (23) sitzen.
9. Schwenkdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange (13,13a) an einem zweiteiligen Gabelkopf (60), der auf einem Ansatz (61) des stationären Elements (1) sitzt, angelenkt ist, und zwar über ein Kreuzstück (57), dessen Zapfen (58,58a) in den öffnungen des Gabelkopfes gelagert sind und dessen Schwenkstift (56) in einen Gabelkopf (55) der Stange (13) eingreift.
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