DE3508723A1

DE3508723A1 - Schubsteuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE3508723A1
Application number: DE19853508723
Authority: DE
Inventors: Thomas Francis Donohue; Joseph Cincinnati Ohio Holowach; William van Milford Ohio Sutherland; Stephen Jude Fairfield Ohio Szpunar; Richard Waldenar West Chester Ohio Whittaker; Jeremiah Paul Cincinnati Ohio Wolf
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1984-03-15
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1985-09-26
Also published as: FR2561313A1; IT1185058B; GB2156004A; JPS60237149A; IT8519865A0; GB8506257D0

Description

Schubsteuerungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schubsysteme für Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf variable Schubdüsen und Schubumkehrer für eine Verwendung darin.

Die Schubdüse eines Gasturbinentriebwerks liefert Antriebsschub, indem Abgasen eine hohe Geschwindigkeit gegeben wird. Dieser Schub ist im wesentlichen entgegengesetzt zur Richtung der Gasströmung, die aus der Düse austritt. Um für maximalen Schub zu sorgen, kann vorteilhafterweise eine kongergente/divergente Düse verwendet werden. Diese konvergente/divergente Düse hat eine Querschnittsfläche, die in stromabwärtiger Richtung abnimmt bis zu einer Stelle mit minimaler Querschnittsfläche, die Hals genannt wird, und dann nimmt der Querschnitt wieder zu bis zum stromabwärtigen Ende der Düse. Der primäre konvergierende Abschnitt der Düse ist so gestaltet, daß die Strömung auf eine Unterschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, bis sie den Hals erreicht, wo die Strömung eine Schallgeschwindigkeit erreicht. Der anschließende sekundäre, divergierende Abschnitt gestattet eine gesteuerte Expansion der Strömung auf eine Unterschallgeschwindigkeit.

Eine verbesserte Leistungsfähigkeit kann erreicht werden durch Verwendung einer Schubdüse mit variabler Geometrie, um den Schub zu verändern bzw. zu steuern. Eine Düse mit variabler Geometrie gestattet, daß die Größe der Halsfläche verändert werden kann in Abhängigkeit von Änderungen in der Einstellung der Triebwerksleistung und den Flugbedingungen, wie beispielsweise Luftgeschwindigkeit und Flughöhe. Üblicherweise wird die variable

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Düse während eines erhöhten Leistungsbedarfes beim Starten geöffnet und in einer geeigneten Flughöhe geschlossen, um den erforderlichen Reiseflugschub zu erhalten.

Eine übliche Düse mit variabler Geometrie enthält eine Anzahl ringförmig angeordneter Klappen und Dichtungen. Jede Klappe hat einen konvergierenden Teil und einen divergierenden Teil. Die Dichtungen sind so angeordnet, daß sie die Räume zwischen benachbarten Klappen überdecken. Die Klappen und Dichtungen bilden zusammen die konvergierenden und divergierenden Abschnitte der Düse.

Ein weiteres Merkmal einiger Schubsysteme ist ein Schubumkehrer, der den Schub weiter verändert. Ein Schubumkehrer ist ein Mittel, um die Richtung der Strahlströmung umzukehren, um so einen umgekehrten Schub zu erzeugen. Es sind viele verschiedene Arten von Schubumkehrern bekannt, aber die meisten verwenden das Grundprinzip, daß die nach hinten gerichtete Strömung blockiert und seitlich und nach vorne umgelenkt wird. Ein Typ von Schubumkehrern verwendet Kaskadenschaufeln, die stromaufwärts von der Schubdüse in dem Schubkanal mit verschiedenen Mitteln angeordnet sind, um die nach hinten gerichtete Strömung zu blokkieren und die Kaskaden freizulegen.

Derartige Schubumkehrer sind zwar mit Erfolg verwendet worden, aber sie beinhalten mehrere Probleme. Erstens müssen Öffnungen in der Schubkanalverkleidung, dem Gehäuse und der äußeren Verkleidung mit Abdecktüren und Betätigungsmitteln für diese Türen vorgesehen sein. Diese Öffnungen und die zugeordneten Mechanismen vergrößern das Gewicht und die Komplexität des Schubsystems. Zusätzlich hat der in Verbindung mit den Kaskaden verwendete Blockiermechanismus die Tendenz, schwer zu sein aufgrund der relativ großen Strömungsquerschnittsfläche, die blockiert werden muß.

Zusätzlich zu den Gewichtsnachteilen derartiger Schubsysteme treten leicht hohe Wxrkungsgradverluste auf aufgrund der vergrößerten Gasleckagebahn um die Kaskadenabdecktüren. Ein

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weiteres Problem tritt in Verbindung mit dem Wiedereinsaugen von Schubgasen und dem Aufprall von umgelenkten Gasen auf das Flugzeug auf. Das Wiedereinsaugproblem wird dadurch hervorgerufen, daß umgelenktes Gas in das Vorderteil des Triebwerks eingesaugt wird. Das Aufprallen dieser Gase auf das Flugzeug tritt aufgrund der vorne liegenden Position der Strömungsumkehrkaskaden relativ zu dem Flugzeugrahmen auf.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Schubsteuerungseinrichtung und einen Schubumkehrer mit einem geringeren Gewicht zu schaffen. Bei dem Schubumkehrer für ein Gasturbinentriebwerk soll die Leckagebahn für die nach hinten gerichtete Strömung, wenn das Triebwerk einen Vorwärtsschub erzeugt, verkleinert werden. Weiterhin soll eine konvergente/divergente Düse mit variabler Fläche geschaffen werden, wobei eine Hauptklappe der Düse für eine Blockierfunktion im Schubumkehrbetrieb sorgt. Der Schubumkehrer soll für ein minimales Wiedereinsaugen der umgelenkten Abgasströmung sorgen. Die eine variable Querschnittsfläche aufweisende Schubdüse soll eine volle Düsenflächenänderung in allen Phasen eines Vorwärts- und Rückwärtsschubs gestatten. Ferner sollen redundante Mittel geschaffen werden zum Unterbringen eines Schubumkehrers.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Schubsteuerungseinrichtung an dem stromabwärtigen Ende eines Schubkanals eines Gasturbinentriebwerks angebracht werden. Die Einrichtung enthält eine konvergente/divergente Schubdüse, mehrere Strömungsumkehr-Kaskadenschaufeln und mehrere Blockierklappen. Die Düse bildet eine Strömungsausgangsfläche. Die Kaskadenschaufeln sind in einem Rahmen mit einem vorderen und einem hinteren Ende enthalten. Das hintere Ende des Rahmens ist mit der Düse verbunden und das vordere Ende des Rahmens ist mit dem Schubkanal gleitend verbindbar. Jede Blockierklappe ist mit der Düse an einer ersten Stelle schwenkbar verbunden. Die Düse und der Rahmen sind in bezug auf den Schubkanal axial verschiebbar, so daß in einer vorderen, eingefahrenen Position

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im wesentlichen die gesamte Abgasströmung des Triebwerks durch die Ausgangsfläche hindurchtritt. In einer hinteren, ausgefahrenen Position arbeiten die Klappen mit den Kaskadenschaufeln zusammen, um einen Teil der Strömung durch die Kaskadenschaufeln zu richten.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk mit einer Schubsteuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2 ist eine Schnittansicht der Schubsteuerungseinrichtung gemäß Figur 1 nach einem Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

Figur 3 zeigt einen Schubumkehrer und eine Blockierklappe in einer voll ausgefahrenen Position längs der Linie 3-3 in Figur 2.

Figur 3a ist eine Ansicht des Schubumkehrers und der Blockierklappe gemäß Figur 3 in einer eingefahrenen Position.

Figur 4 ist eine Ansicht des Schubumkehrers und einer variablen Düse in einer voll ausgefahrenen Position längs der Linie 4-4 in Figur 2.

Figur 4a ist eine Ansicht des Schubumkehrers und der variablen Düse gemäß Figur 4 in einer eingefahrenen Position.

Figur 5 ist eine Ansicht der Schubumkehrer-Kaskadenschaufeln aus der Richtung von Linie 5 in Figur 3.

Figur 6 zeigt Mittel zum Drehen der Kaskadenschaufeln mit weiteren Einzelheiten.

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Figur 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 12 mit einem Gasgenerator 14 und einem Schubströmungskanal 16. Am stromabwärtigen Ende des Schubströmungskanals 16 ist eine Schubsteuerungseinrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angebracht. Die Schubsteuerungseinrichtung 20 weist eine Schubdüse 22 auf, die eine Strömungsaustrittsfläche 24 bildet. Die heißen Gase aus dem Gasgenerator 14 bilden eine Strömung 26/ die stromabwärts durch den Schubkanal 16 und durch die Austrittsfläche 24 gerichtet ist. Die Düse 22 ist so gestaltet, daß sie der Strömung 26 eine relativ hohe Geschwindigkeit erteilt, um dem Triebwerk 12 einen erhöhten Schub zu geben.

Die Schubsteuerungseinrichtung 20 enthält weiterhin einen Rahmen 28, der mehrere Strömungsumkehr-Kaskadenschaufeln 30 und mehrere Blockierklappen 32 enthält. Wie im folgenden näher erläutert wird, sind die Düse 22 und der Rahmen 28 axial verschiebbar in bezug auf den Abgaskanal 16, so daß in einer vorderen, eingefahrenen Position im wesentlichen die gesamte Abgasströmung 26 des Triebwerks durch die Austrittsfläche 24 hindurchströmt. In einer hinteren, ausgefahrenen Position, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, arbeiten die Blockierklappen 32 mit den Kaskadenschaufeln 30 zusammen, um einen Teil der Strömung 26 durch die Kaskadenschaufeln 30 zu richten.

Figuren 2, 3 und 4 zeigen die Schubsteuerungseinrichtung 20 mit weiteren Einzelheiten. Figur 4 zeigt einen Satz von Schubklappen 34 der Schubdüse 22. Figur 3 zeigt einen Satz von Dichtungen 36 für die Schubdüse 22. Es sei darauf hingewiesen, daß eine konvergente/divergente Abgasdüse mit variabler Querschnittsfläche mehrere Schubklappen und Dichtungen aufweist. Derartige Klappen 34 und 36 überlappen sich, wie es in Figur 2 gezeigt ist, um dadurch eine Leckage von Abgasen dazwischen während der unterschiedlichen Stufen des Triebwerksbetriebs zu verhindern. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Dichtungen 36 konzentrisch angeordnet in bezug auf die Schubklappen 34 und sie sind durch Halterungsmittel 38 gleitend mit diesen verbunden.

ORIGINAL INSPECTED

Die Abgas- bzw. Schubdüse 22 ist konvergent/divergent. Somit weist die Düse 22 einen primären, konvergierenden Abschnitt, einen sekundären, divergierenden Abschnitt und einen äußeren Abschnitt auf. Der primäre, konvergierende Abschnitt enthält eine primäre Klappe 40a, die in Figur 4 gezeigt ist, und eine primäre Dichtung 40b, die in Figur 3 gezeigt ist. Der sekundäre, divergierende Abschnitt enthält eine sekundäre Klappe 42a, die in Figur 4 gezeigt ist, und eine sekundäre Dichtung 4 2b, die in Figur 3 gezeigt ist. Der äußere Abschnitt enthält eine äußere Klappe 44a, die in Figur 4 gezeigt ist, und eine äußere Dichtung 44b, die in Figur 3 gezeigt ist. Der Begriff "Abschnitt", wie er hier verwendet ist, soll sich sowohl auf die entsprechende Klappe als auch die entsprechende Dichtung beziehen.

Wie am besten in Figur 4 gezeigt ist, enthält die Schubdüse ein Vier-Stab-Gelenk, das die primäre Klappe 40a, die sekundäre Klappe 42a, eine Druckverbindung 46 und ein hinteres Rahmenteil 48 umfaßt. Diese vier Teile sind an Gelenkpunkten 50a, 50b, 50c und 5Od verbunden.

Die Austrittsfläche 24 der Schubdüse 22 kann durch eine Düsenbetätigungseinrichtung 52 verändert werden. Wie in Figur 4ftgezeigt ist, ist die Düsenbetätigungseinrichtung 52 an einem ersten Ende 54 mit dem Strömungskanal 16 fest verbunden und steht an einem zweiten Ende 56 in einem gleitenden Kontakt mit der Schubdüse 22. Das zweite Ende 56 enthält einen ringförmigen Betätigungsring 57, der einer Nockenfläche 58 folgt. Die Strömung 26 liefert eine erste Kraft 60 auf die Hülse 22 zum Vergrößern der Austrittsfläche 24. Die Düsenbetätigungseinrichtung 52 liefert eine zweite Kraft zum Verkleinern der Austrittsfläche 24. Wenn also das zweite Ende 56 der Düsenbetätigungseinrichtung 52 axial nach hinten expandiert und den Ring 57 von der Position 64a zur Position 64b verschiebt, schwenkt die Düse 22 nach außen um den Punkt 50d. Die sekundäre Klappe 42a wird nach außen geschwenkt durch die Wirkung der Druckverbindung 46, um die Austrittsfläche 24 zu vergrößern. Wenn das zweite Ende 56 der Betätigungseinrichtung 52 axial nach vorne

ORIGINAL INSPECTED

Al

gezogen wird, hat die zweite Kraft 62 auf die Nockenfläche die Wirkung, die Austrittsfläche 24 zu verkleinern.

Die Schubsteuerungseinrichtung 20 weist auch einen Rahmen 28 auf, der mehrere UmkehrstrÖmungs-Kaskadenschaufeln 30 enthält. Wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, enthält der Rahmen

ein vorderes Ende oder einen Rahmenteil 66,

eine hinteres Ende oder einen Rahmenteil 48 und mehrere axial gerichtete Verbindungsstangen 68, die die Enden 66 und 48 miteinander verbinden. Im dem gezeigten Ausführungsbeispiel können die Enden 66 und 48 die Form von 36O°-Ringen annehmen. Das hintere Ende 48 ist mit der Düse an Gelenkpunkten 50c und 5Od verbunden. Das vordere Ende 66 ist mit dem Abgaskanal 16 durch Lager 70 gleitend verbunden. Wie in Figur 5 gezeigt ist, bilden benachbarte Verbindungsstangen 68 zusammen mit vorderen und hinteren Ringen oder Enden 66 und 48 einen Rahmenabschnitt 72. Eine Anzahl derartiger Rahmenabschnitte 72 kann in bezug auf die Schubdüse 22 koaxial gebildet sein. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Triebwerk und den Flugerfordernissen enthält wenigstens einer der Rahmenabschnitte 72 öffnungen mit mehreren Umkehrströmungs-Kaskadenschaufeln. Es muß jedoch nicht notwendig sein, in allen somit gebildeten Abschnitten Schaufeln zu haben.

Die Schubsteuerungseinrichtung 20 enthält ferner mehrere Blokkierklappen 32, wie es in den Figuren 3 und 3a gezeigt ist. Jede Klappe 32 ist mit der Düse 22 an einer ersten Stelle schwenkbar verbunden. Eine Blockierklappe 32, die in Figur 3a im Vorwärtsschubbetrieb gezeigt ist, ist in einer Vertiefung der sekundären Dichtung 42d verstaut bzw. eingefahren. In einer anderen Konfiguration kann es möglich sein, daß Blockierklappen 32 in einer sekundären Klappe 42a enthalten sind.

Die Blockierklappen 32 werden progressiv in die Austrittsfläche 24 ausgefahren bei der axialen Rückwärtsverschiebung der Düse 22. Dies wird durch einen Ausfahrmechanismus 78 erreicht, der eine erste Verbindung 80, eine zweite Verbindung 82,

eine dritte Verbindung 84 und eine vierte Verbindung 86 auf weist. Die erste Verbindung 80 ist an dem einen Ende mit der Blockierklappe 32 schwenkbar verbunden und an seinem entgegengesetzten Ende mit dem einen Ende der Verbindung 82. Die Verbindung 82 ist an ihrem anderen Ende mit der sekundären Dichtung 42b schwenkbar verbunden. Die Verbindung 84 ist an dem einen Ende mit dem Ende 85 der zweiten Verbindung 82 schwenkbar verbunden und an ihrem anderen Ende 88 mit der vierten Ver bindung 86 schwenkbar verbunden. Das Ende 88 muß eine Gleitbewegung in einer Bahn 90 auf dem hinteren Rahmenteil 48 ausführen. Das Ende 9 2 der vierten Verbindung 86 ist in ähnlicher Weise in eine Gleitbewegung innerhalb einer Bahn 94 gezwungen, die mit dem Abgaskanal 16 verbunden ist.

Damit die Austrittsfläche 24 verändert werden kann,wie es in Figur 4a gezeigt ist, ohne daß die Blockierklappen 32 ausgefahren sind, können gewisse geometrische Ähnlichkeiten zwischen den Dichtungen 36 und Klappen 34 erforderlich sein. Für eine gegebene Austrittsfläche muß die axiale und radiale Lage des Punktes 50b mit dem Ende 85 übereinstimmen. In ähnlicher Weise müssen die axialen und radialen Lagen des Punktes 50c und des Endes 88 und auch des Punktes 50a und der Stelle 74 übereinstimmen.

Die Schubsteuerungseinrichtung 20 enthält ferner eine Umkehrbetätigungseinrichtung 96 mit einem ersten Ende 98, das an dem Schubkanal 16 fest angebracht ist, und mit einem zweiten Ende 100, das mit dem hinteren Rahmenteil 48 des Rahmens 28 verbunden ist. Die Umkehrbetätigungseinrichtung 96 hat die Funktion, die Düse 22 und den Rahmen 28 in bezug auf den Schubkanal 16 axial zu verschieben. In einer vorderen eingefahrenen Position, wie sie in Figur 3a gezeigt ist, tritt im wesentlichen di e gesamte Abgasströmung des Triebwerks durch die Austrittsfläche 24 hindurch. In einer hinteren, ausgefahrenen Position, die in Figur 3 gezeigt ist, arbeiten die Blockierklappen 32 mit den Kaskadenschaufeln 30 zusammen, um einen Teil 27 der Strömung 26 durch die Kaskadenschaufeln zu richten.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Lage der Schubkanalverkleidung 124 relativ zu den Kaskadenschaufeln 30 und dem Rahmen 28. In bekannten Schubumkehreinrichtungen mußte die Verkleidung an der Umkehreinrichtung unterbrochen sein. Wie in Figuren 4 und 4a gezeigt ist, ist die Verkleidung 124 bis zu ihrem hinteren Ende 126 ununterbrochen, wo die Düse 22 sich von dem Schubströmungskanal 16 trennt.

Wenn im Betrieb die Schubumkehrbetätigungseinrichtung 9 6 die Düse 22 und den Rahmen 28 axial nach rückwärts verschiebt, verschiebt sich der Ausfahrmechanismus 78 für die Blockierschaufeln zunächst nach hinten in einer festen Relation zur Düse 22, wobei das Ende 92 der vierten Verbindung 86 entlang der Bahn 94 axial nach hinten gezogen wird. Wenn die Düse 22 teilweise verschoben ist, berührt das Ende 9 2 der vierten Verbindung den Anschlag 102 der Bahn 94. Eine weitere Verschiebung der Düse 22 zieht das Ende 88 der dritten Verbindung 84 axial nach vorne relativ zur Bahn 90, wodurch die zweite Verbindung 82 und die erste Verbindung 80 bewegt werden, um die Blockierklappe 32 in die Strömungsbahn 26 auszufahren. Um die Geschwindigkeit zu verändern, mit der die Blockierklappe 32 ausgefahren wird, ist es selbstverständlich notwendig, die Länge der Bahnen 90 und 94 und die Längen der Verbindungen 80, 82 und 86 zu verändern.

Figur 3a zeigt die Kaskadenschaufeln 30 im Rahmen 28 in einer im allgemeinen radialen oder Schubableitposition. Wenn sich also die Düse 22 nach hinten verschiebt, aber bevor die Blokkierklappen 32 ausgefahren sind, kann ein Teil der Strömung in radialer Richtung austreten, wodurch die Größe des Vorwärtsschubes verändert oder verkleinert wird. Wenn die Düse 22 eine teilweise ausgefahrene Position erreicht, in der die Blockierklappe 32 in die Austrittsfläche 24 ausgefahren zu werden beginnt, drehen Rotationsmittel 104, die in Figur 6 gezeigt sind, die Schaufeln 30 zunehmend nach vorne in Abhängigkeit von der axialen Rückwärtsbewegung der Düse 22. Die Rotationsmittel umfassen einen Gleichlaufstab 106, der mit einem Punkt nahe dem radial äußeren Ende 130 jeder Kaskadenschaufel 30 schwenkbar

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verbunden ist, eine Verbindungsstange 107, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Gleichlaufstab 106 bzw. einer Zugstange 108 schwenkbar verbunden ist, wobei die Zugstange 108 an dem einen Ende mit der Verbindungsstange 107 schwenkbar verbunden ist, und eine Buchse 110, die mit der Verbindung 108 verbunden ist, durch die die vierte Verbindung 86 hindurch gleiten kann. Ein Anschlag 112 auf der Verbindung 86 kann an einem vorbestimmten Punkt der Rückwärtsverschiebung der Düse 22 mit der Buchse 110 in Eingriff kommen. Durch die Schwenkverbindung der radial inneren Enden 132 jeder Schaufel 30 mit der Verbindungsstange 68 dreht die Zugstange 108 die Schaufeln 30 vorwärts.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, verkleinert das Ausfahren der Blockierklappen 32 die Strömung 26 durch die Austrittsfläche Wenn die Blockierklappen 32 progressiv ausgefahren werden, übt der konvergente Abschnitt der Düse 22 eine Blockierfunktion aus, wodurch die Blockierklappen 32 zusammenarbeiten, um die Strömung der Abgase durch die Kaskadenschaufeln 30 zu vergrößern. Der konvergente Abschnitt übt somit die doppelte Funktion aus, daß er die Geschwindigkeit der Strömung 26 im Vorwärtsschub vergrößert und die Schubströmung im Schubumkehrbetrieb blockiert.

Die Strömungsquerschnittsfläche der konvergenten/divergenten Düse 22 kann durch die Düsenbetätigungseinrichtung 52 verändert werden. Der Bewegungsbereich der Düse 22 bei der Hubbewegung der Düsenbetätigungseinrichtung 52 ist in Figur 4a gezeigt. Um die Düse 22 für ein Ausfahren der Blockierklappen 3 2 und zum öffnen der Kaskadenschaufeln 30 zu verschieben, muß die Strömungsumkehr-Betätigungseinrichtung 96 eine Hubbewegung ausführen. Dabei muß die Düsenbetätigungseinrichtung 52 die Hubbewegung mit der gleichen Geschwindigkeit ausführen, wie die Schubumkehr-Betätigungseinrichtung 96, damit die Schubsteuerungseinrichtung 20 richtig arbeitet. Wenn es gewünscht wird, die Austrittsfläche 24 zu verändern, wenn die Düse 22 verschoben ist, ist eine Differenzbewegung zwischen der Düsenbetätigungseinrichtung 52 und der Strömungsumkehr-Betätigungseinrichtung 9 6 erforderlich.

Damit die Düsenbetätigungseinrichtung 52 und die Schubumkehr-Betätigungseinrichtung 96 eine Hubbewegung mit gleicher Geschwindigkeit ausführen, muß eine Synchronisiereinrichtung vorgesehen sein. Eine derartige Einrichtung hält das zweite Ende 114 der Schubumkehr-Betätigungseinrichtung 96 fest in bezug auf das zweite Ende 56 der Düsenbetätigungseinrichtung 52. Somit können die Düse 22 und der Rahmen 28 axial verschoben werden/ ohne daß die Fläche der Düse 22 verändert wird. Eine verwendbare Art einer Synchronisiereinrichtung enthält einen Bewegungswandler, der an der Schubumkehr-Betätigungseinrichtung 96 befestigt ist, mit einem elektrischen Rückführungssignal zur Düsenbetätigungseinrichtung 52.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung beinhaltet eine Redundanz zum Zurückbewegen der Düse 22 in eine vordere eingefahrene Position, falls ein Fehler in der Schubumkehr-Betätigungseinrichtung auftritt. Eine darartige Redundanz ist in Figur 4 durch eine Begrenzungseinrichtung 116 gezeigt, die die axiale Vorwärtsverschiebung der Düsenbetätigungseinrichtung 52 relativ zur Düse 22 und zum Rahmen 28 begrenzt. Die Begrenzungseinrichtung 116 kann einen mechanischen Anschlag aufweisen, der an dem hinteren Rahmenteil 48 befestigt ist. Falls an der Schubumkehr-Betätigungseinrichtung 96 ein Fehler auftreten sollte, wenn die Düse 22 ausgefahren ist, arbeiten die Düsenbetätigungseinrichtung 56 und die Begrenzungseinrichtung 116 zusammen, um die Düse 22 und den Rahmen 28 in die vorder*? eingefahrene Position zu schieben.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft Mittel zum Begrenzen der axialen Rückwärtsverschiebung der Düsenbetätigungseinrichtung 52. Diese Mittel umfassen eine gesicherte Mutter 120 auf der Welle der Betätigungseinrichtung 52 und einen Anschlag 122, der auf dem hinteren Rahmenteil 58 befestigt ist. Falls die Düsenbetätigungseinrichtung 52 ein unbeabsichtigtes Signal empfängt, ihre Hubbewegung über die Position 64b hinaus auszuführen, kommt die Mutter 120 mit dem Anschlag 122 in Eingriff, wodurch ein zu großer Hub verhindert wird.

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Es sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise können die Anzahl.Größe und die Lage des Rahmenabschnitts 72, der die Kaskadenschaufeln 30 enthält, in angemessener Weise angeordnet werden, um den Aufprall der umgelenkten Gasausströmung auf das Flugzeug zu vermindern. Zusätzlich kann eine weitere Schubsteuerung dadurch erreicht werden, daß getrennte Betätigungsmittel in der Form von überdeckten Türen oder betätigte Jalousien für die Kaskadenschaufel 30 vorgesehen werden. Durch Betätigen nur ausgewählter Abschnitte der Kaskadenschaufeln 30 ist auf diese Weise eine größere Modulation oder Steuerung des Schubes oder bis zu einem gewissen Grade sogar eine Richtungsgebung des Schubes oder SchubvektQrierung möglich. Die Betätigungsmittel in diesen anderen Ausführungsbeispielen würden unabhängig von der Axialverschiebung betätigbar sein.

Die Erfindung ist ferner in gleicher Weise auf Schubsteuerungseinrichtungen mit eine feste Strömungsfläche aufweisenden Düsen anwendbar. Ferner sind zusätzlich zu den hier gezeigten mechanischen Gelenken viele andere Ausführungen derartiger mechanischer Gelenke möglich.

ORIGINAL

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Claims

Ansprüche

( 1.1 Schubsteuerungseinrichtung, die an dem stromabwärtigen Ende eines Abgaskanales eines Gasturbinentriebwerks befestigbar ist,

gekennzeichnet durch:

eine konvergente/divergente Schubdüse (22), die eine Strömungsaustrittsfläche (24) bildet,

einen Rahmen (28), der mehrere Strömungsumkehr-Kaskadenschaufeln (30) enthält, wobei das hintere Rahmenende mit der Düse (22) verbunden und das vordere Rahmenende mit dem Abgaskanal (16) gleitend verbindbar ist, und mehrere Blockierklappen (32), die jeweils mit der Düse (22) an einer ersten Stelle schwenkbar verbunden sind, wobei die Düse (22) und der Rahmen (28) axial verschiebbar sind in bezug auf den Abgaskanal (16) derart, daß in einer vorderen, eingefahrenen Stellung im wesentlichen die gesamte Abgasströmung des Triebwerks durch die Austrittsfläche (24) hindurchtritt und in einer hinteren, ausgefahrenen Position die Klappen (32) mit den Kaskadenschaufeln (30) zusammenarbeiten und einen Teil der Strömung durch die Kaskadenschaufeln richten.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Rahmenende mit der Düse (22) schwenkbar verbunden ist und die Austrittsfläche (24) der Düse variabel ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern der Austrittsfläche (24) der Düse (22) eine Düsenbetätigungseinrichtung (52) vorgesehen ist, die an einem ersten Ende mit dem Abgaskanal (16) fest verbunden ist und an dem zweiten Ende mit der Düse (22) gleitend in Eingriff steht,

wobei die Strömung (26) eine erste Kraft auf die Düse (22) ausübt zum Vergrößern der Austrittsfläche (24) und die Düsenbetätigungseinrichtung (52) eine zweite Kraft auf die Düse ausübt zum Verkleinern der Austrittsfläche (24).
4. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Gelenkmittel vorgesehen sind zum progressiven Ausfahren der Blockierklappen (32) in die Strömung (26) bei einer axial nach hinten gerichteten Verschiebung der Düse (22) derart,-daß die Strömung durch die Austrittsfläche (24) verkleinert ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Drehmittel (104) vorgesehen sind für eine zunehmende Drehung der Schaufeln (30) nach vorne bei der axial nach hinten gerichteten Verschiebung der Düse (22).
6. Einrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) einen primären konvergenten Abschnitt und einen sekundären divergenten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen an der ersten Stelle mit dem primären Abschnitt schwenkbar verbunden ist, wobei der konvergente Abschnitt

mit den Blockierklappen (32) zusammenarbeitet zum Vergrößern der Strömung der Abgase durch die Kaskadenschaufeln (30), wenn die Blockierklappen (32) zunehmend ausgefahren werden.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (28) einen vorderen Ring (66)y einen hinteren Ring (48) und mehrere axial gerichtete Verbindungsstangen (68) aufweist, die die Ringe miteinander verbinden, wobei zwei benachbarte Verbindungsstangen (68) und die vorderen und hinteren Ringe (76, 48) einen Rahmenabschnitt bilden und wobei wenigstens einer der Abschnitte mehrere Strömungsumkehr-Kaskadenschaufeln (30) enthält, wobei der vordere Ring (66) mit dem Abgaskanal gleitend verbindbar ist und der hintere Ring mit der Düse verbunden ist.derart, daß die Düse und der Rahmen in bezug auf das Triebwerk axial verschiebbar sind, wobei im wesentlichen alle Abgase des Triebwerkes durch die Austrittsfläche hindurchströmen, wenn die Düse und der Rahmen in einer vorderen eingefahrenen Position sind, und die Klappen mit den Kaskadenschaufeln zusammenarbeiten, um einen Teil der Strömung durch die Kaskadenschaufeln zu richten, wenn die Düse und der Rahmen in einer hinteren ausgefahrenen Position sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß Kaskaden-Betätigungsmittel (96) vorgesehen sind zum Öffnen oder Schließen der Kaskadenschaufeln (30) in wenigstens einem der Abschnitte, wobei die Mittel (96) unabhängig von einer Axialverschiebung betätigbar sind und dadurch für eine Schubvektorierung sorgen.
9. Schubsteuerungseinrichtung, die an dem stromabwärtigen Ende eines Abgaskanals eines Gasturbinentriebwerks befestigbar ist,

gekennzeichnet durch:

eine Schubdüse mit einer Ströinungsaustrittsflache, einen Rahmen, der mehrere Schubumkehr-Kaskadenschaufeln enthält, wobei das hintere Rahmenende mit der Düse verbunden und das vordere Rahmenende in dem Abgaskanal schiebbar verbunden ist,

mehrere Blockierklappen, die jeweils mit der Düse an einer ersten Stelle schwenkbar verbunden sind, eine Schubumkehr-Betätigungseinrichtung, deren erstes Ende an dem Abgaskanal fest angebracht und deren zweites Ende mit dem Rahmen verbunden ist, wobei die Schubumkehr-Betätigungseinrichtung für eine axiale Verschiebung der Düse und des Rahmens in bezug auf den Abgaskanal sorgt derart, daß in einer vorderen eingefahrenen Position im wesentlichen die gesamte Abgasströmung des Triebwerks durch die Austrittsfläche strömt und in einer hinteren ausgefahrenen Position die Klappen mit den Kaskadenschaufeln zusammenarbeiten, um einen Teil der Strömung durch die Kaskadenschaufeln zu richten,

und eine Düsenbetätigungseinrichtung (22) zum Verändern des Strömungsquerschnittes der Düse, wobei die Düsenbetätigungseinrichtung an ihrem ersten Ende an dem Abgaskanal fest angebracht und an ihrem zweiten Ende mit der Düse gleitend bzw. schiebbar verbunden ist, wobei die Strömung eine erste Kraft auf die Düse ausübt zum Vergrößern des Strömungsquerschnitts und die Düsenbetätigungseinrichtung eine zweite Kraft auf die Düse ausübt zum Verkleinern der Querschnittsfläche.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß Synchronisierungsmittel vorgesehen sind, die das zweite Ende der Schubumkehr-Betätigungseinrichtung feststehend halten in bezug auf das zweite Ende der Düsenbetätigungseinrichtung derart, daß die Düse und der Rahmen axial verschiebbar sind ohne Änderung der Austrittsfläche der Düse.
11. Einrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungsini ttel (116) vorgesehen sind zum Begrenzen der axialen Vorwärtsverschiebung der Düsenbetätigungseinrichtung relativ zur Düse und zum Rahmen, wobei die Düsenbetätigungseinrichtung und die Begrenzungsmittel zusammenarbeiten für eine Verschiebung der Düse und des
Rahmens in die vordere eingefahrene Position.