DE3151713C1 - Verstellbare, konvergent-divergente Düse, insbesondere für ein Rückstoßturbotriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare, konvergent-divergente Düse, insbesondere für ein Rückstoßturbotriebwerk, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Düse ist aus der DE-AS 23 18 607 bekannt. Der dort verwendete Mechanismus ist ziemlich kompliziert und damit auch störanfällig, wobei getrennte Systeme für die Übertragung und für die Synchronisierung erforderlich sind. Die bekannte Düse weist zwei ringförmige Anordnungen auf, nämlich aus einerseits konvergenten Flügeln, deren stromaufseitige Ränder an dem ringförmigen Rand des Austritts des Kanals angelenkt sind, und aus andererseits divergenten Flügeln, deren stromaufseitige Ränder an den stromabseitigen Rändern der konvergenten Flügel angelenkt sind. Eine Verschwenkeinrichtung, wie eine Kolbenanordnung, ist über eine Übertragungseinrichtung mit bestimmten, nämlich jedem zweiten der konvergenten Flügel gekoppelt, um diese gegenüber dem Rand des Kanals zu verschwenken, und zwar synchron zueinander, während weiter eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die Lage der divergenten Flügel gegenüber der der konvergenten Flügel einzustellen. Eine derartige Ausbildung erlaubt es, in kontinuierlicher Weise die jeweiligen Neigungen gegenüber der Achse der Düse der konvergenten Flügel zu ändern und die Neigungen gegenüber der gleichen Achse der divergenten Flügel diesen entsprechen zu lassen gemäß einem eindeutigen Gesetz.

Es ist zu bemerken, daß die Bezeichnung "divergente Flügel" nicht ausschließt, daß unter bestimmten Betriebsumständen diese Flügel Wände für eine Strömung konstanten Querschnitts oder auch konvergenten Querschnitts bilden. Die beiden prinzipiellen Ausbildungen einer solchen konvergent-divergenten Düse, wenn sie bei einem Rückstoßturbotriebwerk für ein Flugzeug verwendet wird, sind nämlich einerseits die Anordnung, die dem Unterschallflug entspricht, bei dem die divergenten Flügel praktisch parallel zur Achse der Düse sind, und andererseits die Anordnung, die der Nachverbrennung entspricht, die sehr starke Beschleunigungen ermöglicht, und bei der die divergenten Flügel sehr stark gegen die Achse der Düse geneigt sind.

Bei der bekannten konvergent-divergenten Düse weist die Übertragungseinrichtung der von der Ver­ schwenkeinrichtung erzeugten Steuer- bzw. Stellkräfte Steuerstangen, Schwingarme, Schwenkhebel usw. auf, die verschieden von den Einrichtungen sind, die zur Synchronisation der Schwenkbewegungen der verschiedenen konvergenten Flügel dienen und die allgemein einen zur Achse der Düse konzentrischen Ring aufweisen, der mit den erwähnten Übertragungsorganen gekoppelt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Düse der eingangs genannten Art die Ausbildung der Übertragungseinrichtung und der Synchronisiereinrichtung für sowohl die konvergenten als auch die divergenten Flügel zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Die Erfindung geht von der grundsätzlichen Erkenntnis aus, daß die Lösung der Aufgabe durch Vorsehen einer in bestimmter Weise ausgebildeten gemeinsamen (einzigen) ringförmigen kinematischen Kette erreicht wird.

Diese Anordnung zum Steuern und zur Synchronisation der verschiedenen verschwenkbaren Flügel der konvergent-divergenten Düse unterscheidet sich daher von der bekannten Anordnung im wesentlichen durch die Einfachheit und durch die geringe Anzahl an Teilen, wobei die Gesamtmasse verringert ist, was das Verhältnis der maximalen Leistung der Düse zur Gesamtmasse verbessert, und ergibt folglich eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und eine starke Vereinfachung der Wartung.

Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise bei einer konvergent- divergenten Düse anwendbar, die gemäß Anspruch 4 eine dritte ringförmige Anordnung sekundärer Flügel, sogenannte kalte Klappen, aufweist, wobei hierdurch jede wesentliche Diskontinuität zwischen der Flugzeuggondel und der Düse vermieden ist.

Es gibt bereits (vgl. FR-PS 14 91 861) eine konvergent-divergente Düse, die mit kalten Klappen versehen ist, die mit den divergenten Flügeln nicht in Verbindung stehen. Im Fall dieser bekannten Düse ist jedoch die Neigung jedes divergenten Flügels und jeder kalten Klappe indirekt oder direkt durch die Druckunterschiede gesteuert, die auf diese beiden Flächen einwirken. Es handelt sich daher um nichtmechanische Steuereinrichtungen mit geringem Wirkungsgrad gegenüber einer mechanischen Steuereinrichtung, die positiv, oder direkt, auf die schwenkbaren Flügel einwirkt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, das zwei Anordnungen von primären Flügeln und eine dritte Anordnung von sekundären Flügeln, oder kalten Klappen, enthält.

Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch eine Düse,

Fig. 2 in Teilansicht gemäß dem Pfeil II in Fig. 1 einen rohrförmigen Steuerhebel,

Fig. 3 in Draufsicht einen der Verbindungs-Schwingarme zwischen dem festen Aufbau der Düse und dem Austrittsrand dessen Kanals,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Hälfte der ringförmigen kinematischen Kette zur Übertragung von Steuerkräften und zur Synchronisation,

Fig. 5 perspektivisch und teilweise geschnitten den Aufbau eines schwenkbaren Flügels,

Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen von zwei grundsätzlichen Anordnungen der Düse,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung von Änderungen der beiden grundsätzlichen Parameter der Düse für verschiedene Neigungen der Flügel.

Die Triebwerksdüse, die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist, weist zunächst einen festen Aufbau 1 auf, der die Verlängerung nach hinten der Flugzeuggondel bildet. Dieser feste Aufbau 1 weist eine Haut 1a auf, die konzentrisch zur Achse der Düse (unten in Fig. 1) ist in Form eines Zylinderringes, zumindest im stromaufseitigen Teil, wobei der feste Aufbau 1 in seinem stromabseitigen Teil konvergent ist.

An den beiden Enden dieses Aufbaus 1 sind innen, d. h. in Richtung der erwähnten Achse, ein stromaufseitiger Flansch 1b und ein stromabseitiger Flansch 1c mit Ringform befestigt.

24 identische (kleine) Träger 2 mit Dreieckform sind jeweils über eine Seite am festen Aufbau 1, an dessen Flansch 1b (bei 2b) und dessen Flansch 1c (bei 2c), befestigt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die dreieckförmigen Träger 2 in Radialebenen der Düse angeordnet und durch parallel zugeordnete Paare gebildet. Die jeweils dem gleichen konvergenten Flügel zugeordneten Paare von Trägern 2, werden im Folgenden "Paare der erste Gruppe" genannt. Die Paare der Träger, die zwei konvergenten folgegesteuerten Flügeln zugeordnet sind, werden im Folgenden "Paare der zweiten Gruppe" genannt.

Die Scheitel der dreieckförmigen Träger 2 eines Paares der ersten Gruppe sind mit dem ringförmigen Rand 3 des Austritts des Kanals 4 der Düse über einen dreieckförmigen Schwingarm 5 verbunden, der in Fig. 3 in Aufsicht dargestellt ist. Dieser dreieckförmige Schwingarm 5 weist zwei Gabeln 5a1 und 5a2 auf, die jeweils an den zwischenliegenden Enden der beiden Träger 2a1 und 2a2 dieses Paars der ersten Gruppe mit Hilfe von Achsen 6 angelenkt sind. Der Scheitel des dreieckförmigen Schwingarmes 5 ist am Rand 3 des Kanals 4 in folgender, sich aus Fig. 1 ergebender Weise angelenkt. In einer mittigen Ausnehmung einer dornförmigen Gabel 5b ist ein Gelenk 5c aufgenommen. Die Gesamtanordnung ist zwischen die zwei Zweige einer Gabelung 3a eingefügt, die ihrerseits am Rand 3 des Kanals 4 befestigt ist. Der Abstand der Gabelung 3a ist größer als die Dicke der Gabel 5b. Die dornförmige Gabel 5b und die Gabelung 3a sind über einen Flachkopf-Bolzen 5d fest miteinander verbunden, der eine Buchse 5e gleichen Durchmessers wie die Löcher des Gelenkes 5c und der Gabelungen 3a durchsetzt, wobei das Ganze durch eine Mutter 5f zusammengehalten ist. Es zeigt sich, daß auf diese Weise die durch den festen Aufbau 1 und die 24 dreieckförmigen Träger 2 gebildete Anordnung axial gegenüber dem Kanal 4 positioniert ist, wobei eine radiale Wärmedehnung des Kanals 4 gegenüber dem Aufbau 1 gegeben und der Aufbau 1 in dem stromabseitigen Endteil des Flugzeugaufbaus verschiebbar geführt ist.

Eine erste ringförmige Anordnung aus 24 primären konvergenten Flügeln 7 ist in folgender Weise angeordnet. Jeder der Flügel 7 weist an den Rändern der Außenseite, d. h. zu den dreieckförmigen Trägern 2 gewandt, zwei große Balken 7a auf, die sich im wesentlichen von einem Ende zum anderen des Flügels 7 in der Längsrichtung erstrecken. Das stromaufseitige Ende jedes Balkens 7a ist am Scheitel des Trägers 2 am Ende 6a der Achse 6 angelenkt, das von der Gabel 5a1 oder 5a2 des dreieckförmigen Schwingarmes 5 austritt (Fig. 3). Der vorspringende äußerste Teil 6a jeder Achse 6 muß im übrigen ausreichend lang sein, um als Achse nicht nur für die Gabel des entsprechenden Balkens 7a des konvergenten Flügels 7 zu dienen, der sich zwischen den beiden dreieckförmigen Trägern 2a1 und 2a2 eines Paars der ersten Gruppe erstreckt, sondern auch für die Gabel 5a1, 5a2 des dreieckförmigen Schwingarmes 5, der die Düse am Kanal 4 fest anbringt. Um die Dichtheit zwischen dem Rand 3 des Kanals 4 und jedem konvergenten Flügel 7 sicherzustellen, sind kreissektorförmige Rinnen 8 und 9 aus einem relativ nachgiebigen, jedoch gegenüber sehr hohen Temperaturen beständigen Werkstoff dort befestigt, wobei die beiden Rinnen 8, 9 durch die Elastizität die Überdeckung und Dichtheit der Verbindung für alle Stellungen gewährleisten, die der jeweilige konvergente Flügel gegenüber dem Rand 3 des Kanals 4 einnehmen kann.

Es wird nun die Steuervorrichtung für die Verschwenkung jedes gesteuerten konvergenten Flügels 7 erläutert, der sich zwischen zwei dreieckförmigen Trägern der ersten Gruppe erstreckt. Es werden nämlich lediglich diese 12 konvergenten Flügel 7 (7C in Fig. 4) in wirksamer Weise durch die im Folgenden erläuterte Vorrichtung verstellt, während die dazwischenliegenden 12 konvergierenden Flügel 7, d. h. diejenigen, die an den Scheiteln von zwei benachbarten dreieckförmigen Trägern angelenkt sind (7S in Fig. 4), die einem Paar der zweiten Gruppe zugeordnet sind, als Folger- Flügel befestigt sind, derart, daß sie den wirksam verstellten Flügeln in ihren jeweiligen Schwenkbewegungen folgen bzw. diese begleiten.

Die Steuervorrichtung des konvergenten Flügels 7, die in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen Hydraulikzylinder als Hebevorrichtung der Verschwenkeinrichtung 10 auf, wobei das stromaufseitige Ende des Zylinders an den stromaufseitigen Enden von zwei dreieckförmigen Trägern 2a1 und 2a2 angelenkt ist, die Teil eines Paars der ersten Gruppe sind, und zwar über Achsen 11, die mit der Wand des Hydraulikzylinders einstückig sind und die frei durch Durchtritte der entsprechenden Scheitel der dreieckförmigen Träger 2a1, 2a2 treten.

Das Ende der Steuerstange 10a des Hydraulikzylinders ist mit einem Gelenk 12 versehen, das wiederum über eine Achse 13 (Fig. 2) an einer Gabel 14 gesichert ist, die im Bereich der Seitenwand eines rohrförmigen Steuerhebels 15 vorgesehen ist. Der Steuerhebel 15 erstreckt sich gemäß der Größe bzw. Breite jedes konvergenten Folger-Flügels 7, wobei die Länge etwas größer als der Abstand von zwei dreieckförmigen Trägern 2 eines Paars der zweiten Gruppe ist. An der Seitenwand des Endteils jedes rohrförmigen Steuerhebels 15 ist eine Gabel befestigt, die einen Schwingarm 16 bildet, in dem eine Öse 17 eingreift, die mit dem stromabseitigen Scheitel des entsprechenden dreieckförmigen Trägers (2a2 in Fig. 2) einstückig ist, und eine Achse 18, die die Durchtritte der Gabel und der Öse 17 durchsetzt, ermöglicht die Schwenkbewegungen des Steuerhebels 15 gegenüber den Trägern 2a1 und 2a2 der ersten Gruppe des festen Aufbaus 1, während die Steuerstange 10a der Verschwenkeinrichtung 10 den Steuerhebel 15 betätigt. An jedem Ende jedes rohrförmigen Steuerhebels 15 ist, beispielsweise durch Schweißung, eine Polygon-Versteifung 19 befestigt, die sich gleichzeitig stromaufseitig und nach unten in Fig. 1 und 2 erstreckt, d. h. in Richtung der Achse der Düse. An dem Scheitel der Polygon-Versteifung 19, die gegenüber dem Ende des Steuerhebels 15 stromaufseitig und zur Achse der Düse gerichtet ist, ist über eine Achse 20 ein Gelenk 21 befestigt, an dem ein Ende eines Steuerarmes 22 befestigt ist. Das andere Ende dieses Steuerarmes 22, das der Achse der Düse näher ist, ist über eine Achse 23 am stromabseitigen Ende des Balkens 7a des konvergenten Flügels 7 angelenkt, die sich in Querrichtung zwischen den dreieckförmigen Trägern 2a1 und 2a2, die ein Paar der ersten Gruppe bilden, erstreckt. Dieser konvergente Flügel 7 wird daher in wirksamer Weise durch den Steuerarm 22 verstellt, wenn die Verschwenkeinrichtung 10 den Steuerhebel 15 betätigt, während der konvergente Flügel, der sich in Querrichtung zwischen zwei dreieckförmigen Trägern erstreckt, die Teil eines Paars der zweiten Gruppe sind, nur ein Folger-Flügel ist.

Fig. 4 zeigt schematisch in Vorderansicht, d. h. gemäß der Achse O der Düse eine Hälfte der ringförmigen kinematischen Kette, die gleichzeitig die Steuerung und die Synchronisation der Schwenkbewegungen der verschiedenen verstellten konvergenten Flügel 7C sicherstellt. In dieser schematischen Darstellung geben die Geraden 15 die Steuerhebel wieder, die alle in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse O angeordnet sind und deren jeder in seiner Mitte m durch das Ende der Steuerstange 10a der entsprechenden Verschwenkeinrichtung 10 verstellbar ist. 22 bezeichnet die jeweils zwischen den Enden der Steuerhebel 15 und den Balken 7a der gesteuerten konvergenten Flügel 7C angelenkten verschiedenen Steuerarme. Letztere sind in Fig. 4 durch mit 7C bezeichnete Striche dargestellt, die tatsächlich den geometrischen Achsen der beiden koaxialen Schwenkglieder (Fig. 2) eines gleichen gesteuerten Flügels 7C entsprechen. Aus Fig. 4 ergibt sich deutlich, daß ein konvergenter Folger-Flügel 7S, der in Strichlinien dargestellt ist, zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender gesteuerter konvergenter Flügel 7C angeordnet ist, d. h., wie das bereits ausgeführt worden ist, daß jeder Folger- Flügel 7S sich quer in Höhe jedes Steuerhebels 15 erstreckt.

Die zweite ringförmige Anordnung primärer Flügel weist 24 divergente Flügel 24 auf. Diese Bezeichnungsweise schließt nicht aus, daß diese Flügel 24 nicht in Stellungen angeordnet werden können, in denen sie im wesentlichen parallel zur Achse der Düse sind, wie das in Fig. 1 dargestellt ist, oder selbst eine konvergente Stellung einnehmen, wie das in den Fig. 6 und 8 dargestellt ist. Jeder divergente Flügel 24 weist zwei Längsbalken 24a auf, die sich zumindest zwischen deren jeweiligen stromaufseitigen Rändern erstrecken. Das gelochte stromaufseitige Ende jedes Längsbalkens 24a jedes divergenten Flügels 24 ist an einer Verlängerung 23a der Achse 23 (Fig. 2) in Eingriff derart, daß der stromaufseitige Rand jedes divergenten Flügels 24 am stromabseitigen Rand des entsprechenden konvergenten Flügels 7 angelenkt ist. Ein Gelenk 25 ist über eine Achse 26 an einem der Enden der Polygon- Versteifung 19 befestigt, das stromaufseitig gegenüber dem entsprechenden Steuerhebel 15 versetzt ist. Dieses Gelenk 25 dient zur Anlenkung eines Endes eines Schwingarms 27, dessen anderes Ende über eine Achse 28 und gegebenenfalls über ein Gelenk am Längsbalken 24a des divergenten Flügels 24 angelenkt ist. Diese Anordnung ist nur für einen divergenten Flügel von zweien vorgesehen, wobei die dazwischenliegenden divergenten Flügel in Form von Folger-Flügeln ausgebildet sind.

Die Verstellung eines divergenten Flügels 24 von zweien bei den Schwenkbewegungen eines konvergenten Flügels 7C von zweien wird daher ebenfalls durch eine ringförmige zahnartige kinematische Kette erreicht. Dessen schematische Anordnung leitet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch ab, daß die Bezugszeichen 22 durch die für die Schwingarme, 27, und die Bezugszeichen 7C durch 24 ersetzt werden, die die geometrische Achse der beiden koaxialen Schwenkgelenke 28 jedes verstellten divergenten Flügels 24 symbolisieren.

Eine dritte ringförmige Anordnung ist durch sekundäre Flügel, sog. "kalte" Klappen 29 gebildet. Bei diesen 12 kalten Klappen 29 ist deren stromaufseitiger Rand um eine Achse 29a an dem festen Aufbau 1 der Düse an den stromabseitigen jeweiligen Winkeln von zwei benachbarten dreieckförmigen Trägern 2 angelenkt. Diese kalten Klappen 29 erstrecken sich in Längsrichtung jenseits der stromabseitigen Ränder der divergenten Flügel 24 derart, daß diese berührungsfrei umhüllt werden gemäß dem an sich bekannten Prinzip von Düsen mit ventilierter Basis. Ein System von Schwingarmen 30a und 30b, die untereinander gelenkig verbunden sind, verbindet einen Punkt 31a der Innenseite jeder kalten Klappe 29 mit einem Zwischenpunkt 31b des Steuerarmes 22 derart, daß die Lage jeder verschwenkbaren kalten Klappe 29 gemäß der jedes konvergenten Flügels 27 verstellbar ist, der durch zwei Steuerarme 22 gesteuert ist.

Anordnungen 8a-9a und 8b-9b, die den weiter oben erläuterten Rinnen 8-9 analog sind, stellen jeweils die Dichtheit zwischen einerseits den benachbarten Rändern der konvergenten Flügel 7 und der divergenten Flügel 24 und andererseits den stromaufseitigen Rändern der kalten Klappen 29 und dem äußeren stromabseitigen Rand des festen Aufbaus 1 sicher.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Aufbaus jedes primären Flügels 7 und 24 . Der dargestellte Aufbau enthält eine Einlage 32 aus Wellblech, wobei die Wellungen Abflachungen aufweisen, die sich in Längsrichtung des Flügels erstrecken, d. h. in Richtung der Achse der Düse. Diese Einlage 32 ist in den Intervallen 33 zwischen den Wellen durch Schweißen oder Löten an den Scheiteln von viel kleineren und quergerichteten Wellungen eines Wellblechs mit Abflachungen befestigt, das eine Innenhaut 34 bildet. Eine Außenhaut 36 ohne Wellungen bedeckt die Einlage 32, wobei Befestigungspunkte an den Scheiteln 33′ der Abflachungen der Wellungen vorgesehen sind. Schließlich ist die Seite des Flügels, die zur Achse der Düse weist, d. h. die sich in Berührung mit heißen Gasen befindet, durch eine Sohle 37 gebildet, die derart ausgebildet ist, daß ein Längskanal 38 unter der Innenhaut 34 gebildet wird, wobei die Ränder der Sohle 37 lediglich bei 37a und 37b derart umgebogen sind, daß die unteren und oberen Seiten der Ränder der Innenhaut 34 überdeckt sind, mit der die Sohle 37 keinen Verbindungspunkt besitzt.

Diese Anordnung erreicht folgende Vorteile:

In thermischer Hinsicht schützt die Sohle 37 den Rest des Flügels gegenüber einem direkten Kontakt mit den sehr heißen Gasen, die von der Düse ausgestoßen werden. Eine Kühlluftumwälzung kann in dem Kanal 38 vorgesehen sein durch Versorgen geeigneter Durchtritte. Die Wellbleche ermöglichen andererseits die freie Wärmedehnung des Flügels in Längs- und Querrichtung, wobei die Wärmedehnung frei erfolgt ohne Befestigungspunkten zwischen der Sohle 37 und den anderen Elementen der Anordnung. In mechanischer Hinsicht besitzt der so gebildete Flügel einen erhöhten Wert des Verhältnisses seines Trägheitsmomentes zum Biegewiderstand aufgrund insbesondere des Vorliegens der Bleche 32 und 34, deren Wellungen zueinander transversal sind. Dies ermöglicht es, den Flügel durch Bleche geringer Dicke und Legierungen geringer Dichte zu bilden derart, daß sie ein herabgesetztes Gewicht besitzen.

Fig. 6 zeigt den festen Aufbau 1 der Düse und den Ausgang 3 des Kanals 4 mit den jeweiligen Stellungen der konvergenten Flügel 7, der divergenten Flügel 24, die in diesem Fall im wesentlichen parallel zur Achse A der Düse sind, und der kalten Klappen 29 gegenüber der Achse A der Düse (entsprechend Achse O in Fig. 4) für eine typische Anordnung letzterer, die dem Flug mit Unterschallgeschwindigkeit des Flugzeuges entspricht, dessen Triebwerk mit der vorstehend erläuterten Düse versehen ist. Fig. 7 ist eine analoge Darstellung entsprechend dem Fall, in dem das mit der erläuterten Düse versehene Triebwerk mit Nachverbrennung arbeitet, was es ermöglicht, sehr erhebliche Beschleunigungen zu erreichen. Bei diesem Betrieb mit Nachverbrennung ist die Konvergenz des Teils der Düse, der durch die ringförmige Anordnung der konvergenten Flügel 7 gebildet ist, viel schwächer als im Fall des Betriebszustandes im Unterschallflug, während der folgende Teil der Düse, der durch die divergenten Flügel 24 gebildet ist, eine deutliche Divergenz besitzt. In den beiden Fällen bilden die kalten Klappen 29 eine konvergente Hülle, wobei deren Konvergenz jedoch relativ niedrig ist für den Betriebszustand mit Nachverbrennung.

Die erläuterte Steuervorrichtung, daß die Düse alle Zwischenstellungen zwischen denjenigen einnehmen kann, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind. Es zeigt sich, daß die verschiedenen Ausbildungen der Düse sich durch unterschiedliche Werte des Radius R10 in Höhe des Halses, des Austrittsradius R11 und des Austrittsradius R12 der durch die kalten Klappen 29 gebildeten konvergenten Anordnung ergeben. Wenn die Flächen der entsprechenden Querschnitte mit S10, S11 bzw. S12 bezeichnet sind, ergibt sich ohne weiteres, daß die Verhältnisse S11/S10 und S12/S10 Funktionen von S10 sind, d. h. der Fläche des Querschnittes des Halses der Düse. Die Darstellung in Fig. 8 gibt repräsentative Kurven dieser beiden Funktionen der Variablen S10 bei einem Ausführungsbeispiel der erläuterten Düse wieder, bei der der Halsquerschnitt sich zwischen 0,15 m² und etwa 0,35 m² ändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die divergenten Flügel 24 eine konvergente Stellung einnehmen, die ein Verhältnis der Querschnitte S11/S10 in der Größenordnung von 0,85 ermöglicht, das besonders geeignet ist für Unterschallflugbedingungen. Selbstverständlich hängen diese beiden Funktionen und deren sie wiedergebende Kurven von den Abmessungen des in den Fig. 1 und 2 dargestellten und bereits erläuterten Mechanismus ab und insbesondere von den relativen Stellungen der verschiedenen Lenk- bzw. Schwenkorgane sowie den Längen der verschiedenen Schwingarme 22, 27, 30a, 30b.

Die Schwingarme 5 in Form gleichschenkliger Dreiecke haben als Hauptaufgabe, zum Rand 3 des Kanals 4 der Düse die Widerstandskräfte zu übertragen, die auf die verschiedenen Flügel der Düse gemäß deren Stellungen ausgeübt werden unter Kompensation durch Schwenkbewegung der Wärmedehnungsunterschiede, die zwischen einerseits dem Rand 3 des Kanals 4 und andererseits dem festen Aufbau 1 und den Trägern 2 der Düse auftreten können.

Jeder der Schwingarme 27, der einen Rand eines divergenten Flügels 24 mit dem entsprechenden Steuerhebel 15 über die Polygon-Versteifung 19 verbindet, kann gemäß einer anderen Ausführungsform derart ausgebildet sein, daß er eine Einstelleinrichtung seiner Länge aufweist. Diese Einrichtung kann beispielsweise mit Feder und internem Anschlag gebildet sein wie gemäß der DE-AS 23 18 607. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, das Verhältnis S11/S10 abhängig von der Halsfläche S10 der Düse zu verändern. Der Aufbau der rohrförmigen Steuerhebel 15 und der Versteifungen 19, die an ihren Enden angebracht sind, ist frei wählbar. Die Anordnung der dreieckförmigen Schwingarme 5 ist fakultativ. Die Anordnung der dreieckförmigen Träger 2 ist frei wählbar, wobei der feste Aufbau 1 der Düse jede Form einnehmen kann, um die Befestigung der Verschwenkeinrichtung 10 sowie die Anlenkung der stromabseitigen Ränder der konvergenten Flügel 7 und der Gabel der Steuerhebel 15 zu ermöglichen. Schließlich kann die ringförmige und zahnartige kinematische Kette, die schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, auch ebenso wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellten und vorstehend erläuterten Mechanismen dann verwendet werden, wenn die Düse keine kalten Klappen 29 enthält. Auf jeden Fall ist die Anzahl der primären Flügel (7, 24) und diejenige der sekundären Flügel (29), wenn diese vorgesehen sind, frei wählbar ebenso wie das Vorliegen entsprechender Folger- Flügel, die durch gesteuerte Flügel ersetzt werden können.

Claims (5)

1. Verstellbare, konvergent-divergente Düse, insbesondere für ein Rückstoßturbotriebwerk, mit im wesentlichen zwei ringförmigen Anordnungen aus einerseits konvergenten Flügeln (7), deren stromaufseitige Ränder am ringförmigen Rand (3) des Austritts des Kanals (4) der Düse angelenkt sind, und aus andererseits divergenten Flügeln (24), deren stromaufseitige Ränder an den stromabseitigen Rändern der konvergenten Flügel (7) angelenkt sind,
einer Verschwenkeinrichtung (10) mit einer Steuerstange (10a), die über eine Übertragungseinrichtung an jedem zweiten konvergenten Flügel (7C) angekoppelt ist, wobei die dazwischenliegenden Flügel konvergente Folger-Flügel (7S) sind,
einer Steuereinrichtung zum Einstellen der Lage jedes zweiten divergenten Flügels (24) gegenüber der des zugeordneten konvergenten Flügels (7) und
einer Synchronisiereinrichtung für die gemeinsame Verschwenkung der konvergenten Flügel (7),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungseinrichtung und die Synchronisiereinrichtung durch eine einzige, ringförmige, kinematische Kette gebildet sind, die unter zahnartiger Ausbildung (Fig. 4) enthält:

• - Steuerhebel (15), die über Schwingarme (16) am festen Aufbau (1) der Düse angelenkt sind und sich jeweils radial außerhalb eines der konvergenten Folger-Flügel (7S) parallel zu den Anlenkachsen (6, 23) seiner Ränder erstrecken,
• - Steuerarme (22), die jeweils an einem Ende über ein Gelenk (21) am benachbarten Ende eines der Steuerhebel (15) und am anderen Ende über eine Achse (23) am benachbarten Rand des nächstliegenden konvergenten Flügels (7C) und stromabseitig dieses Flügels (7C) angelenkt sind,
• - wobei die konvergenten Flügel (7C) über an benachbarten Steuerhebeln (15) angelenkte Steuerarme (22) verschwenkbar sind und
• - wobei die Steuerstange (10a) jeder Verschwenkeinrichtung (10) an einem Zwischenabschnitt je eines Steuerhebels (15) angelenkt ist, und

daß die Steuereinrichtung durch Schwingarme (27) gebildet ist, wobei jeweils ein Ende am Rand (24a) eines divergenten Flügels (24) und das andere Ende am nächstliegenden Ende eines nächstliegenden Steuerhebels (15) angelenkt ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dreieckförmige Träger (2a1, 2a2) über eine Seite am festen Aufbau (1) der Düse in jeweils einer Axialebene befestigt sind, die den gleichen Steuerhebel (15) in Höhe seiner Endteile schneiden, die über die Schwingarme (16) an den jeweiligen stromabseitigen Enden der Träger angelenkt sind,
daß der Hubzylinder der Verschwenkeinrichtung (10) zwischen den beiden Trägern (2a1, 2a2) angeordnet und schwenkbar an den jeweiligen stromaufseitigen Enden der Träger (2a1, 2a2) befestigt ist und
daß der stromaufseitige Rand des entsprechenden konvergenten Flügels (7) an den am weitesten innenliegenden Zwischenenden der Träger (2a1, 2a2) angelenkt ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polygon-Versteifung (19) an jedem Ende jedes rohrförmigen Steuerhebels (15) befestigt ist und daß die entsprechenden Enden des Steuerarmes (22) des konvergenten Flügels (7) und des Schwingarmes (27) des entsprechenden divergenten Flügels (24) jeweils an zwei Punkten der Versteifung (19) angelenkt sind, die gegenüber der Achse des rohrförmigen Steuerhebels (15) versetzt sind, und zwar der erste Punkt in Richtung zur Achse (O) der Düse und der zweite Punkt in stromaufseitiger Richtung.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte ringförmige Anordnung aus an sich bekannten sekundären Flügeln, sogenannten kalten Klappen (29), vorgesehen ist, deren stromaufseitige Ränder an dem festen Aufbau (1) bezüglich der Steuerhebel (15) radial außen derart angelenkt sind, daß sie sich zumindest bis zur Höhe der stromabseitigen Ränder der primären, divergenten Flügel (24) erstrecken und diese ohne Berührung umhüllen, und daß die Lage mindestens einer von zwei kalten Klappen (29) gemäß der eines entsprechenden konvergenten Flügels (7) mittels mindestens eines Systems von Schwingarmen (30a, 30b) eingestellt ist, das zwischen ihnen und einem Zwischenpunkt (31b) des einen der Steuerarme (22) des konvergenten Flügels (7) angelenkt ist.