DE3131328A1 - "luftfahrzeug-vortriebseinrichtung" - Google Patents

Description

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Patentanwälte D i μ ι.: - iji g ..G u r. ΐ Wa Nach Dipl.-fhg;*eürtther Koch Diph-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: 17 269 - Fk/Vi

BRITISH AEROSPACE PUBLIC LIMITED COMPANY
Pall Mall,
London SW1Y 5HR,

England

Luftfahrzeug- Vortriebseinrichtung

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung mit zumindestens einem mehrblättrigen, nicht ummantelten Rotor.

Bisher schlossen derartige Vortriebseinrichtungen Rotoren mit einer relativ kleinen Anzahl von Blättern, die eine relativ große Luftschraubenkreisfläche überstreichen, d.h. also Propeller, oder Rotoren mit einer relativ großen Anzahl von Schaufeln ein, die eine relativ kleine Luftschraubenkreisfläche überstreichen, d.h. also .Schaufelgebläse oder Turbogebläse. In letzterer Zeit wurde eine Kompromißanordnung näher in Betracht gezogen, bei der der Rotor eine mittlere Anzahl von Schaufeln oder Blättern aufweist, die eine Luftschraubenkreisfläche mittlerer Größe überstreichen, d.h. sozusagen ein Hybrid-Luftschraubenlaufrad.

Wenn die Luftfahrzeuggröße und/oder die Reisegeschwindigkeit ansteigen, so müssen derartige Vortriebseinrichtungen einen hohen Schub liefern, und wenn dies ohne eine entsprechende Vergrößerung der überstrichenen Luftschraubenkreisfläche erforderlich ist, so steigt die Luftschraubenkreisbelastung, (d.h . der Schub pro Einheit der Luftschraubenkreisfläche) natürlich an. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei einem Ansteigen dieser Luftschraubenkreisbelastung eine relative Verschlechterung des Vortriebswirkungsgrades auftritt. Dies beruht teilweise auf einem vergrößerten Drall, der der Luftschraubenströmung oder dem Luftsohrauben-Nachstrom erteilt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der diese Verschlechterung des Vortriebswirkungsgrades nicht auftritt.

Entsprechend einem Grundgedanken der Erfindung wird eine Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung mit einem mehrblättrigen, nicht ummantelten Luftschraubenlaufrad, das im Betrieb mit derartig hohen Luftschraubenkreisbelastungen arbeitet, daß dem Luftschrauben-Nachstrom eine erhebliche Drallkomponente in einer vorgegebenen Richtung erteilt wird, und mit einer Drallreduzierungseinrichtung geschaffen, die bezüglich des Luftschraubenlaufrades derart angeordnet ist, daß eine beträchtliche Drallkomponente in entgegengesetzter Richtung erzeugt wird, so daß der dem Luftschrauben-Nachstrom erteilte Gesamtdrall gleich Null oder relativ niedrig ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vortriebseinrichtung ist der Vortriebswirkungsgrad sehr hoch.

Die Drallreduzierungseinrichtung weist vorzugsweise einen mehrblättrigen Stator auf, der zumindestens teilweise in dem Luftschrauben-Nachstrom des Luftschraubenlaufrades angeordnet sein kann. Das Luftschraubenlaufrad schließt ebenso wie gegebenenfalls der Stator 10 bis 15 Blätter oder Schaufeln ein.

Die Vortriebseinrichtung ist vorzugsweise hinsichtlich des erforderlichen Schubes und des Durchmessers des Luftschraubenlaufrades so ausgelegt, daß der von dem Luftschraubenlaufrad erzeugte Drallwinkel im Bereich von

IO° bis 25° liegt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Anstellwinkel der Schaufeln oder Blätter des Luftschraubenlaufrades und gegebenenfalls des Stators geändert werden. Vorzugsweise liegt der Ausfüllungsgrad des Luftschraubenlaufrades, d.h. das Verhältnis der Gesamtschaufelfläehe zu der durch die Schaufeln überstrichenen Fläche im Bereich von 0,8 bis 1,5.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet das Luftschraubenlaufrad im Reiäeflugzustand mit einer Luftschraubenkreisbelastung, d.h. dem durch das Luftschraubenlaufrad allein erzeugten Schub dividiert durch die Luftschraubenkreisfläche, von 1436 bis 2873 N/m .

Es wurde festgestellt, daß Tragflächen mit einer hohen im Unterschallbereich liegenden konstruktiven Machzahl gegen Störungen der über sie strömenden Luftströmung empfindlich sind. Derartige Störungen treten auf, wenn Vortriebseinrichtungen mit einem Durchmesser aufweisenden Luftschrauben oder Luftschraubenanordnungen von derartigen Tragflächen getragen werden. Auf Grund von Bodenfreiheitsproblemen kann der Luftschrauben-Nachstrom von derartigen Propellern einen großen Bereich der Tragfläche umhüllen.

Entsprechend einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird daher eine Luftfahrzeugtragfläche mit einer allgemein unterhalb dieser Tragfläche befestigten Vortriebseinrichtung geschaffen, die ein mehrblättriges, nicht ummanteltes Luftschraubenlaufrad mit relativ kleiner Luftschraubenkreisfläche, das im Betrieb einen relativ

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großen Schub erzeugt und damit bei derart hohen Luftschraubenkreisbelastungen arbeitet , daß dem Luftschrauben-Nachstrom eine erhebliche Drallkomponente in einer vorgegebenen Richtung erteilt wird, und einen mehrblättrigen Stator einschließt, der zumindestens teilweise in dem Luftschrauben-Nachstrom des Luftschraubenlaufrades angeordnet ist und eine erhebliche Drallkomponente in der entgegengesetzten Richtung hervorruft, so daß der dem Luftschrauben-Nachstrom erteilte Gesamtdrall im Reiseflugzustand gleich Null oder relativ niedrig ist, wobei der Durchmesser des Luftschraubenlaufrades und des Stators derart sind, daß im wesentlichen der gesamte Luftschrauben-Nachstrom unterhalb der Tragfläche verläuft, während eine ausreichende Bodenfreiheit für Start- und Landemanöver erzielt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen-noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Skizze einer Luftfahrzeug-Turbinen-Luftstrahltriebwerk-Installation zu Vergleichszwecken;

Fig. 2 eine Skizze einer Propellerinstallation zu Vergleichszwecken;

Fig. 3 eine Skizze einer Hybrid-Luftschraubenlaufrad-Installation, ebenfalls zu Vergleichszwecken;

Fig. 4 eine Skizze einer Ausführungsform der Installation einer erfindungsgemäßen Vortriebseinrichtung;

Fig. 5 ein schematischer Vergleich der überstrichenen Luftschraubenkreisflächen der Installationen nach den Fig. 1 bis 4;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Vortriebseinrichtung;

Fig. 7 Einzelheiten von typischen Luftschraubenlaufrad- und Statorschaufeln;

Fig. 8

bis 12 eine Darstellung verschiedener Charakteristiken einer typischen Ausführungsform der Vortriebseinrichtung, jeweils dargestellt gegenüber dem Schaufelradius;

Fig. 8 eine Darstellung der Schubanteile für die Luftschraubenlaufrad- und Statorschaufeln;

Fig. 9 eine Darstellung der Drallwinkel für die Strömung zwischen den Luftschraubenlaufrad- und Statorschaufeln;

Fig. 10 eine Darstellung der mittleren Machzahlen für die Luftschraubenlaufrad- und Statorschaufeln;

Fig. 11 eine Darstellung der Machzahlen des Luftschraubenlaufrades senkrecht zur mittleren Profilsehne;.

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Fig. 12 eine Darstellung des Drehmomentanstiege:; und des örtlichen Vortriebswirkungsgrades für die Schaufeln des Luftschraubenlauf rade:3;

Fig. 13 eine typische Konfigurationsgeometrie dor Vortriebseinrichtung.

Die Figuren sind nicht notwendigerweise im gleichen Maßstab gezeichnet.

In Fig. 1 weist eine Luftfahrzeugtragfläche 1 einen herabhängenden Pylon 2 auf, an dem ein Turbinen-Luftstrahltriebwerk 3 befestigt ist. Dieses Turbinen-Luftstrahltriebwerk 3 weist im wesentlichen einen Gasgenerator 3a auf, der ein ummanteltes mehrblättriges Gebläse 3b antreibt, das um eine Achse X-X rotiert.

In Fig. 2 trägt eine Luftfahrzeugtragfläche 4 ein Propeller-Turbinen-Luftstrahltriebwerk 5, das im wesentlichen einen Gasgenerator 5a aufweist, der einen vierblättrigen Propeller 5b antreibt, der sich um eine Achse X-X dreht.

In Fig. 3 trägt eine Luftfahrzeugtragfläche 6 eine Hybrid-Vortriebseinrichtung T₁ die einen Gasgenerator 7a umfaßt, der ein Hybrid-Luftschraubenlaufrad 7b antreibt, das am besten so beschrieben werden kann, daß es einige Merkmale eine Propellers und einige Merkmale eines Gebläses aufweist. Dieses Luftschraubenlaufrad dreht sich widerum um eine Achse X-X. Das Luftschraubenlaufrad 7b ist nicht ummantelt.

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En Fig. 4 weist eine Luftfahrzeug-Tragfläche 8 einen herabhängenden Pylon 9 auf, an dem eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vortriebseinrichtung 10 befestigt ist. Diese Vortriebseinrichtung schließt einen Gasgenerator 10a ein, der ein nicht ummanteltes mehrblättriges Luftschraubenlaufrad 10b um eine Achse X-X antreibt. Hinter dem Luftschraubenlaufrad und allgemein innerhalb des Luftschrauben-Nachstroms des Luftschraubenlaufrades ist ein ebenfalls nicht ummantelter mehrblättriger Stator 10c angeordnet. Die Schaufeln des Stators 10c weisen einen stromlinienflügei-förmigen Querschnitt auf und sind so ausgelegt, daß sie zumindestens die dem Luftschrauben-Nachstrom des Luftschrauoenlaufrades 10b eigenen Drall verringern und somit einen Vorwärtsschub erzeugen. Dies heist mit anderen Worten, daß bei der Erzeugung dieses Vorwärtsschubes der Drall zumindest teilweise beseitigt wird.

Bei der dargestellten Anordnung liegt der Stator 10c hinter dem Luftschraubenlaufrad 10b. In manchen Fällen kann der Stator auch vor dem Luftschraubenlaufrad liegen.

In Fig. 5 sind die Luftschraubenkreisflächen, die von den Schaufeln oder Propellern der Vortriebseinrichtungen aach den Fig. 2, 3 und 4 überstrichen werden, maßstäblich für einen Vergleich mit der Fläche dargestellt, die innerhalb des Umfanges der Ummantelung des Turbinen-Luftstrahltriebwerkes gemäß Fig. 1 liegt. Zum Vergleich wird eine angenähert äquivalente Schuberzeugung für alle Fälle angenommen. Die Drehachsen X-X sind als koinzident zueinander dargestellt. Der Ummantelungsumfang der Aus-

führungsforni nach Fig. 1 ist bei A gezeigt, während der Luftschraubenkreis der Ausführungsform nach Fig. 2 bei B gezeigt ist, und der Luftschraubenkreis der Aüsführungsform nach Fig. 3 ist bei C gezeigt. Schließlich ist der Luftschraubenkreis der Aüsführungsform nach Fig. 4 bei D gezeigt. Wie dies zu erkennen ist, weist der Liftschraubenkreis D zwar einen größeren Durchmesser auf a Ls die Ummantelung des Turbinen-Luftstrahltriebwerkes nach Fig. 1, dieser Durchmesser ist jedoch beträchtlich kleiner als die entsprechenden Durchmesser der Hybrid-Anordnung nach Fig. 3 und des Propellers nach Fig. 2. Die geringe^sGröße der Ausführungsform nach Fig. 4 erleichtert eindeutig die Anordnung in einer Luftfahrzeugzelle, weil eine ausreichende Bodenfreiheit erzielt werden kann, ohne daß ein übermäßig langes Fahrwerk erforderlich ist. Weiterhin kann eine Tragfläche von dem Luftschrauben-Nachstrom freigehalten werden, so daß sie in einer relativ ungestörten Luftströmung arbeitet.

In den Fig. 6 und 7 ist eine spezielle Ausführungsform der Vortriebseinrichtung 20 gemäß der Erfindung ausführlicher gezeigt. Die Vortriebseinrichtung 20 umfaßt 3 mechanische Moduln, nämlich ein Luftschraubenlaufradmodul 21, ein Statormodul 22 und ein Untersetzungsgetriebemodul 23- Diese Moduln sind über 3 Spindeln oder Kerne 25', 25" und 25"' aus korrosionsbeständigem Stahl verbunden, die sich von einer Haubenverkleidung 36 aus erstrecken.

Das Luftschraubenlaufrad-Modul 21 besteht aus einem drehbaren geschmiedeten Stahlkanal 26, in dem 14 unter gleichen Abständen angeordnete Luftschraubenlaufradschaufeln 27

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befestigt sind, und zwar jeweils mit Hilfe einer Bayonettbefestigung 27', obwohl auch andere Befestigungsformen verwendet werden können. In diesem Kanal und konzentrisch zu einer Luftschraubenlaufrad-Hohlwelle 28 ist ein Anstellwinkel-Verstellmechanismus 29 angeordnet. Dieser Mechanismus besteht im wesentlichen aus einem kreisringförmigen hydromechanischen Stellglied 30, das die Anstellwinkel-Steuerkegelräder 31 der Luftschraubenlaufrad-Schaufeln über ein gemeinsames Antriebszahnrad 32 betätigt, das einen einstückigen Teil des Stellgliedes 30 bilden kann. Ein Synchrogetriebe 33 steht mit dem Antriebszahnrad 32 in Eingriff, um den Schaufelanstellwinkel zu überwachen und Steuerdaten an das Steuersystem für die Vortriebseinrichtung zu liefern.

Das Statormodul 22 umfaßt einen starren Stahlkanal 34, in dem 14 unter gleichen Abständen angeordnete Statorschaufeln 35 befestigt sind. Ein Anstellwinkel-Änderungsnechanismus 36, der ähnliche Bestandteile und eine ähnliche Betriebsweise wie der Anstellwinkeländerungsmeo.hanismus 29 für das Luftschraubenlaufrad-Modul 21 aufweist, ist zur Änderung des Anstellwinkels der Statornchaufeln 35 vorgesehen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Als Alternative können die Luftschraubenlaufrad-Schaufeln einen Anstellwinkel-Änderungsmechanismus aufweisen, der eine kontinuierliche Änderung des Anstellwinkels der Schaufeln ermöglicht, während der Stator mit einem vereinfachten Mechanismus versehen ist, der eine stufenweise Änderung des Anstellwinkels in beispielsweise vier Stellungen ermöglicht.

Das Untersetzungsgetriebe-Modul 23 schließt ein einstufiges epizyklisches"Getriebe von allgemein üblicher Konstruktion mit einem Untersetzungsverhältnis von ungefähr 7:1 ein. Es ist vorzugsweise vorgesehen, daß das als Schmiermittel in dem Getriebe verwendete Öl dadurch gekühlt wird, daß es durch in den Statorschaufeln 35 ausgebildete .Kanäle geleitet wird.

Typische Einzelheiten der vorstehenden Vortriebseinrichtung sind wie folgt:

Reiseschub bei M=O,75 und einer Höhe

von etwa 10.000 Metern: 21.350 W (4.8001b¹

Durchmesser des Luftschraubenlaufrades und

des Stators: 3,05 Meter

Naben-Nenndurchmesser 0.853 Meter

Axialabstand zwischen den Mittelpunkten des Luftschraubenlaufrades und des Stators 1,066 Meter

Im folgenden wird eine Erläuterung der Kriterien gegeben, die bei dem Entwurf einer Ausführungsform der Vortriebseinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften in Betracht gezogen wurden, wobei hervorgehoben sei, daß die Zahlenwerte und Kriterien speziell für diese Ausführungsform gelten und daß andere Werte und Kriterien verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Hinsichtlich der aerodynamischen Konstruktion liegt die erfindungsgemäße Ausführungsform der Vortriebseinrichtung in einem Eereich zwischen dem oben erwähnten Hybrid-Luftschraubeniaufrad nach Fig. 4 und dem mit einem niedrigen Druckverhältnis arbeitenden Turbinen-Luftstrahltriebwerk, und zwar insbesondere hinsichtlich der Luftschraubenkreisbelastung, so daß bei der Konstruktion des Luftschraubenlaufrades und des Stators eine Mischung der Technologien von Luftschrauben und von in einer Ummantelung angeordneten Gebläsen oder Verdichtern verwendet wurde. Die Wirbel-Luftschraubentheorie (mit "Blatt-Spitzenkorrekturen" für eine begrenzte Anzahl von Blättern) wurde so angepaßt, daß das Vorhandensein des Stators berücksichtigt wurde. Die Luftschraubenblatt-Abschnittskonstruktion wurde im Hinblick auf die Kaskadentheorie auf der Grundlage von ( isolierten Tragflächen-) Hochgeschwindigkeits-Abschnittskonstruktionsverfahren durchgeführt.

Bei dem gewählten Reise_flug-Konstruktionspunkt ist das Vorwärtsbewegungsverhältnis eines Propellers unvermeidbar hoch, was zu großen Blatt- oder Schaufelwinkeln und zu einem niedrigen Wirkungsgrad für Abschnitte in der Nähe des Blattoder Schaufelfußes führt- Das Vorwärtsbewegungsverhältnis könnte durch Vergrößerung der Blattspitzengeschwindigkeit verringert werden, doch führt dies zu größerer Geräuschentwicklung und vergrößertem Kompresibilitätsverlusten an den Blattspitzen. Es wurde daher entschieden, die (schraubenlinienförmige) Blattspitzen-Machzahl des Luftschraubenlaufrades der hier beschriebenen Vortriebseinrichtung auf eins zu begrenzen, weil dann mit einer bestimmten Blattkrümmung die Kompresibilitätsverluste und die Geräuschentwicklung auf annehmbaren Pegeln gehalten werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist das Luftschrauben-

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laufrad eine Blattspitzengeschwindigkeit von 200 m/s auf -

Bei diesen Entwurfsbedingungen und dem gewählten Luftschraubenlaufraddurchmesser ist ein hoher Ausfüllungsgrad, d.h. das Verhältnis der Gesamtblattfläche zu der Fläche, die von den Blättern des Luftschraubenlaui'rades überstrichen wird, unvermeidbar, und im vorliegenden Fall wurde ein Gesamtausfüllungsgrad von 1,1 sowohl für das Luftschraubenlaufrad als auch den Stator verwendet. Das Blatt-Aspektverhältnis ist bezogen auf übliche Propellernormen niedrig, nicht jedoch bezogen auf Turbinen-Luftstrahltriebwerke. Es würde entschieden, die Krümmung der Blätter so gering wie möglich zu halten, um strukturelle Schwierigkeiten zu vermeiden, bei einer hohen Blattspitzen-.machzahl des Luftschraubenlaufrades war es jedoch wünschenswert, eine Krümmung in Richtung auf die Blattspitze einzuführen. Entsprechend verringert sich die Blatttiefe des Luftschraubenlaufrades, die in der Mitte des "Blatt.es, an der die Belastung hoch ist, sehr schnell nach außen hin, wo die Geschwindigkeit ansteigt und die Krümmung der Blattvorderkante eingeführt ist. Die Blattgeschwindigkeit ist für den Stator im wesentlichen konstant, so daß keine Krümmung verwendet wird, und die Verteilung der Blatttiefe gibt grob die Verteilung des Dralls von dem Luftschraubenlaufrad wieder (siehe Fig. 7)-

Der Gesamtschubverlauf ist in Fig."8 gezeigt. Dieser Gesamtschub ist die Summe der Luftschraubenlaufrad- und Stator-Schubverläufe, die ebenfalls dargestellt sind. Es ist zu erkennen, daß die Luftschraubenlaufrad-Belastung einen Spitzenwert bei einem Radius von ungefähr 1,28 Metern

m,2 Fuß) erreicht, während die Statorbelastung syraetrisc ler ist und ein Maximum bei einem Radius von ungefähr 0,^75 Metern (3,2 Fuß) aufweist. Der von dem Luftschrauben-Ia ifrad erzeugte Drallwinkel (Fig, 9) steht grob zu dem Statorschubverlauf in Beziehung. Der Gesamtverlauf wurde so gewählt, daß sich ein annehmbarer Wirkungsgrad ergibt und gleichzeitig eine überlastung der Blattspitzen vermieden wurde.

Mittlere (Nenn-)Blatt-Machzahlen für das Luftschrautfenlaufrad und den Stator sind in Fig. 10 gezeigt. In Richtung auf die Spitze des Luftschraubenlaufrades wird die nittlere Machzahl verglichen mit üblichen Propellerwerten noch, obwohl die Komponente senkrecht zur Mittelsehnenlinie durch die Krümmung verringert ist (siehe Fig. 11).

Der Drehmomentverlauf für das Luftschraubenlaufrad ist in Fig. 12 gezeigt. (Weil bei diesem (Reiseflug-)Entwurfsfall eine vollständige Drallbeseitigung angenommen wurde, ist dies außerdem der Drehmomentenverlauf für den Stator). Das Spitzendrehmoment tritt bei einem Radius von ungefähr 1,12 Metern (3,7 Fuß) und damit vor dem Luftschraubenlaufrad-Spitzenschub und ziemlich nahe an dem Spitzen-Gesamtschub bezogen auf den Radius auf. Weiterhin ist in Fig. 12 die Änderung des örtlichen Vortriebswirkungs« grades gezeigt. Der Wirkungsgrad ist allgemein hoch, mit Aufnahme der Bereiche des Blattfußes. Diese Wirkungsgrade beruhen auf einem Konstruktiven Blattquerschnitts-Cp-Wert vor; 0,01 (Blattmitte) sowohl für das Luftschraubenlauf«« racj als auch für den Stator,

Weil es wahrscheinlich ist, daß das Problem einer Blattwurzel oder Blattfuß-Einschnürung auftritt, ist es vorteilhaft, den Mittelkörper so auszulegen, daß Bereiche mit verringerter Geschwindigkeit in dem Bereich de.-r Blattwurzeln hervorgerufen werden- Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht die Notwendigkeit, Bereiche verringerter Geschwindigkeit sowohl für die Rotor- als auch Stator-Blattwurzeln vorzusehen. Weiterhin ist gemäß britischer übung der Einlaß kreisringförmig, wobei das Untersetzungsgetriebe in der Mitte vor dem Triebwerk angeordnet ist, so daß die Einlaßluft um das Untersetzungsgetriebe herum strömt. Wenn in dieser Hinsicht der allgemeinen britischen übung gefolgt wird, so könnte ein geeigneter Mittelkörper ungefähr die Form aufweisen, die mit vollausgezogenen Linien in Figur 13 gezeigt ist, und damit einen geformten Körper bilden . Die Gesamtvergrößerung des Radius des Mittelkörpers (vom Wennradius) ist relativ klein, so daß die Verwendung eines kreisringförmigen Einlasses ermöglicht wird. Es sind verschiedene alternative Formen möglich, und bei einer dieser Formen erstreckt sich die Haube 37 weiter nach vorn in 'Richtung auf die Luftschraubenlaufrad-Blätter 27, wobei sich die Statorblätter durch die Haube zum Statormodul 22 erstrecken, wie dies strichpunktiert in Fig. 13 gezeigt ist.

Die Verwendung eines kontur^_Lerten Mittelkörpers würde geringfügige Änderungen für das Luftschraubenlaufrad bringen, das in der dargestellten Weise ausgelegt ist. Zusätzlich könnte der effektive Statordurchmesser etwas größer als der des Rotors sein.

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Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem großen Luft-S3hraubenlaufrad-Ausfüllu'ngsgrad es nicht möglich ist, eine Schubumkehr dadurch zu erreichen, daß der Blattanstellwinkel über die Einstellung mit geringem Anstellwinkel hinaus geändert wird. Es ist daher erforderlich, die Blätter über die Segelstellung in die Umkehrschub··' stellung zu bewegen, und geeignete Techniken zur Durchführung dieser Änderung des Anstellwinkels sind erforderlich. Die Luftschraubenlaufrad-Blattabschnitte werden dam hinsichtlich ihrer Dickenverteilung umgekehrt, nicht jedoch hinsichtlich der Richtung ihrer Wölbung. Die- Statorblätter sind in gleicher Weise betroffen. Sie könnten auf einen derartigen Winkel gebrächt werden, daJ? das Ausmaß der Trennung an den "Blattforderkanten" des Rotors verringert wird.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Vortriebseinrichtung auf Grund des einen relativ kleinen Durchmesser aufweisenden Luftschraubenlaufrades mehrere Vorteile ergibt. Die Vortriebseinrichtung kann unter einer Tragfläche an einem Pylon in einer ähnlichen Weise befestigt werden, wie dies bei vorhandenen Turbinen-Luftstrahltriebwerken der Fall ist, und sie kann so angeordnet werden, daß sich eine minimale Störung auf der oberen Oberfläche der Tragfläche durch den Luftschrauben-Nachstrom ergibt. In gleicher Weise kann der sich aus dem Luftschrauben-Nachstrom ergebende Widerstand verringert werden. Weil das Luftschraubenlaufrad kleiner ist, kann die Vortriebeeinrichtung weiter von der Kabinenwand entfernt angeordnet werden, wodurch das Geräusch in der Kabine verringert wird.

Alternativ kann die erforderliche Steuerrudergröße dadurch verringert werden, daß die Vortriebseinrichtung näher an der Mittellinie des Luftfahrzeuges befetigt wird, wodurch das Giermoment bei ausgefallenem Triebwerk verringert wird. Die Vortriebseinrichturg weist eine relativ hohe Blatt-Durchgangsfrequenz auf, so daß die Kabinenschwingungen verringert werden, was zu einem wirkungsvolleren Schallschutz führt. Weil die Vortriebseinrichtung unterhalb der Tragfläche befestigt werden kann, können die Flugzeugrumpf-ZTrc.gflächeninterferenzen verringert werden. Weiterhin können irgendwelche Störungen und Wechselwirkungen mit Hochauftriebseinrichtungen an der Tragfläche verringert werden. Wenn es erwünscht ist, die Vortriebsninrichtung am hinteren'Rumpfteil eines Luftfahrzeuges zubefestigen, so ist das Ansatzträger-Gewicht und der Widerstand relativ klein, und es ist weiterhin möglich, die Vortriebseinrichtung am Leitwerk eines Luftfahrzeuges zu befestigen.

Zusätzlich ermöglicht das Vorhandensein des Stators ein Verringerung des Dralls der Strömung, die in den Gasgenerator strömt.

Claims (10)

Patentanwälte Diph-1np. Curt Wallach Dipi.-lng; Günthef- Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: Unser Zeichen:1 γ 269 - Fk/Vi PATENTANSPRÜCHE:

1. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung,

gekennzeichnet durch ein mehrblättriges, nicht ummanteltes Luftschraubenlaufrad (21), das im Betrieb mit einer derartig hohen Luftschraubenkreisbelastung arbeitet,daß dem Luftschrauben-Nachstrom eine erhebliche Drallkomponente in einer vorgegebenen Richtung erteilt wird, und eine, Drallreduzierungseinrichtung (22). , die derart bezüglich des Luftschraubenlaufrades (21) angeordnet ist, daß eine beträchtliche Drallkomponente in entgegengesetzter Richtung hervorgerufen wird, so daß der dem Luftschrauben-Nachstrom erteilte Drall gleich Null oder relativ niedrig ist.

2. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Drallreduzierungsexnrichtung einen mehrblättrigen Stator (22) umfaßt.

3. L.uftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

caß der Stator (22) zumindestens teilweise innerhalb des Luftschrauben-Nachstroms des Luftschraubenlaufrades (21) angeordnet ist.

4. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichrung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

cadurch gekennzeichnet,

caß das Luftschraubenlaufrad (21) 10 bis 15 Blätter cder Schaufeln (27) einschließt.

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5. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Stator (22) 10 bis 15 Blätter oder Schaufeln (35) aufweist.

6. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der durch das Luftschraubenlaufrad (21) hervorgerufene Drallwinkel im Bereich von 10° bis 25° liegt.

7- Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Anstellwinkel der Schaufeln (27, 35) des Luftschraubenlaufrades (21) und/oder des Stators (22) änderbar ist.

8. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausfüllungsgrad der Luftschraubenkreisfläche des Luftschraubenlaufrades (21) im Bereich von 0,8 bis 1,5 liegt.

9. Luftfahrzeug-Vortriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Luftschraubenlaufrad (21) mit einer Luftschraubenkreisbelastung im Bereich von 1^36 bis 2873 N/m liegt, wenn die Vortriebseinrichtung im Reiseflugzustand arbeitet.

10. Luftfahrzeugtragfläche mit einer Vortriebseinrichtung, die allgemein unterhalb der Tragfläche befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vortriebseinrichtung (20) ein mehrblättriges, nicht ummanteltes Luftschraubenlaufrad (21) mit relativ kleiner Luftschraubenkreisfläche, das im Betrieb einen relativ hohen Schub erzeugt und entsprechend bei derart hohem Luftschraubenkreisbelastungen arbeitet, daß dem Luftschrauben-Nachstrom eine erhebliche Drallkomponente in einer vorgegebenen Richtung erteilt wird, und einen mehrblättrigen Stator (22) einschließt, der zumindestens teilweise in dem Luftschrauben-Nachstrom des Luftschraubenlaufrades (21) angeordnet ist, und eine beträchtliche Drallkomponente in entgegengesetzter Richtung hervorruft, so daß der dem Luftschrauben-Nachstrom erteilte Gesamtdrall gleich Null oder relativ niedrig ist und daß der Durchmesser des Luftschraubenlaufrades (21) und des Stators (22). derart ist, daß der gesamte Luftschrauben-Nachstrom unterhalb der Tragfläche verläuft, während eine ausreichende Bodenfreiheit für Start- und Landemanöver aufrechterhalten wird.