DE3820322C2 - Mischrohr mit Konturknick für Raketenmotordüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mischrohr mit Konturknick für Raketen­ motordüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der optimale Wirkungsgrad oder die optimale Leistung eines Rake­ tenmotors läßt sich dann erhalten, wenn Gleichheit zwischen dem Auslaßdruck des Mischrohrs und dem Umgebungsdruck vorliegt. Dies führt dazu, das Abschnittsverhältnis zwischen dem Abschnitt am Düsenhals und dem Auslaßabschnitt des Mischrohrs derart festzu­ legen, daß der Abgabedruck des Mischrohrs an den Umgebungsdruck angepaßt ist.

Im Falle klassischer Mischrohre mit festem Abschnittsverhältnis, die für Raketenmotoren vorgesehen sind, welche ihrerseits aus­ gehend vom Erdboden betrieben werden, ist das Abschnittsverhält­ nis mit Rücksicht auf ein korrekte s Funktionieren in Bodenhöhe abgestimmt. Hieraus ergeben sich in der Höhe relativ schwache Leistungen, denn der verminderte Außendruck ist nicht mehr an den konstant gebliebenen Auslaßdruck des Mischrohres angepaßt.

Um die mittleren Leistungen während der Dauer des Fluges und ins­ besondere die Leistungen in großer Höhe zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, Mischrohre mit variablem Abschnittsver­ hältnis herzustellen, beispielsweise die entfaltbaren Mischrohre konischer Gestalt oder mit einfacher Ausbauchung, wie sie bei­ spielsweise in der FR-A-24 57 390 beschrieben sind. Man hat ebenfalls auch schon vorgeschlagen, fixierte Mischrohre mit Konturbruch oder Konturknick zu verwenden.

Die Verwendung eines faltbaren Mischrohres mit einfacher Aus­ bauchung an einem Raketenmotor bietet außer eventuellen Proble­ men, die mit dem eigentlichen Entfaltungssystem verbunden sind, gewisse Zwänge im Bereich der Motorkonstruktion. An einem falt­ baren Mischrohr mit einfacher Ausbauchung ist der bewegliche Teil, der sich in nichtentfalteter Startposition um den Motor herum erhebt, sehr lang und weist einen kleinen Innendurch­ messer auf. Dies legt der Konstruktion sehr enge Zwänge bis hinauf zum Motor auf.

Das Prinzip des feststehenden Mischrohres mit Konturbruch besteht darin, am Boden ein Abheben des Strahles am Konturbruch zu er­ reichen, so daß also der Strahl nicht mehr der Wand des Misch­ rohrs folgt und sich eine vom Umlauf nicht erfaßte Zone zwischen dem Strahl und der Wand ausbildet. Wenn dann die Höhe zunimmt und sich der äußere Druck vermindert, kommt es auf dem unteren Teil des Mischrohres zu einem Wiederanhaften und im Zusammenhang mit dem Strahl zu einem scheinbaren Anwachsen des Abschnitts­ verhältnisses, also zu verbesserten Höhenleistungen. Das System bietet jedoch Nachteile im Hinblick auf die gleichzeitige Auf­ rechterhaltung der Stabilität und der Leistungen. Es ist sehr schwierig, ein sauberes Abheben am Boden oder in geringer Höhe und danach ein Wiederanhaften des Strahls in größerer Höhe zu erreichen, das gleichzeitig symmetrisch und stabil ist. Weiter­ hin führt der Konturbruch nach dem Wiederanhaften zu einer Ver­ größerung der Grenzschicht, also zu einem Leistungsmangel.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den genannten Mängeln abzuhelfen und eine Anpassung des Ausgangsabschnitts eines feststehenden oder faltbaren Mischrohres zu ermöglichen, ohne daß sich dabei strenge Zwänge oder Beschränkungen im Hinblick auf die Bauart oder Konstruktion oder eine erhebliche Begrenzung der Leistungen oder der Stabilität des Raketenmotorbetriebs ergeben. Die Erfin­ dung strebt ferner an, die Enfaltungsoperation der faltbaren Mischrohrtypen zu verbessern.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Ziele werden durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 14, insbesondere der Unteransprüche 5, 7, 11 und 14.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in Axialschnitt mit ausgezoge­ nen Linien ein Mischrohr mit Konturbruch, auf welches die Erfindung anwendbar ist, und mit unterbrochenen Linien ein falt­ bares Mischrohr mit einfacher Ausbauchung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Teilansicht im axialen Halbschnitt eines an sich bekannten Misch­ rohres mit Konturbruch und einer erheblichen Grenzschicht;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 eines anderen an sich bekannten Mischrohrs mit Kontur­ bruch und einer Gaszirkulationszone;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 und 3 eines Mischrohrs mit Konturbruch, das erfindungs­ gemäß mit einer Gaseinspritzeinrichtung versehen ist;

Fig. 5 bis 7 schematische Ansichten in axialem Halb­ schnitt eines Mischrohrs mit Konturbruch und mit einer Gaseinspritzeinrichtung, die ihrerseits ein unabhängiges Reservoir für unter Druck stehendes Gas gemäß einer er­ sten Ausführungsform der Erfindung umfaßt, und zwar jeweils vor einer Anfangsphase der Einspritzung zusätzlichen Gases, wäh­ rend einer Anfangsphase der Einspritzung zusätzlichen Gases und nach einer Anfangs­ phase der Einspritzung zusätzlichen Gases;

Fig. 8 eine schematische Ansicht in axialem Halb­ schnitt eines Mischrohres mit Konturbruch und mit einer Einspritzeinrichtung für zusätzliches Gas, die ihrerseits einen Gas­ generator gemäß einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung aufweist;

Fig. 9 und 10 schematische Ansichten in axialem Halb­ schnitt eines Mischrohres mit Konturbruch und einer Einspritzeinrichtung für zusätz­ liches Gas, wobei entsprechend zweier Ausführungsvarianten der Erfindung Mittel zur Wiederverwendung von Gasmengen vorge­ sehen sind, die vom Raketenmotor abgezweigt werden, und

Fig. 11 und 12 schematische Ansichten in axialem Halb­ schnitt eines faltbaren Mischrohres mit Konturbruch, wobei eine Einspritzeinrich­ tung für zusätzliches Gas gemäß der Erfin­ dung vorgesehen ist, und zwar in zusammen­ gefalteter und auseinandergefalteter Posi­ tion des faltbaren Mischrohres.

Die Fig. 1 zeigt gestrichelt ein klassisches, faltbares Düsen­ mischrohr 20 für einen Raketenmotor. Das Mischrohr 20 weist eine einfache Ausbauchung auf, d. h. es zeigt im Axialschnitt eine Außenkontur mit kontinuierlicher Krümmung. Das faltbare Mischrohr 20 weist einen Düsenhals 13 auf, an dem ein erster, fester Ab­ schnitt 21 befestigt ist. Der Abschnitt 21 umfaßt einen Ausgangs­ teil 24 mit einem Durchmesser ⌀ 2. In der dargestellten Entfal­ tungsposition, die dem Betrieb ausgehend von einer bestimmten Höhe entspricht, verlängert ein zweiter Abschnitt 22 den festen Abschnitt 21 und bestimmt hierdurch einen Auslaßteil 15 mit dem Durchmesser ⌀ 3, wobei der Durchmesser ⌀ 3 sehr viel größer als der Durchmesser ⌀ 2 ist, der der Durchmesser des Ausgangsteils 24 des feststehenden Abschnitts 21 ist. Der bewegliche Abschnitt 22 des klassischen faltbaren Mischrohrs 20 hat eine erhebliche Länge und einen Eingangsteil von kleinem Durchmesser ⌀ 2, der genau dem Ausgangsteil 24 des feststehenden Teils 21 entsprechen muß. In der anfänglichen, nicht entfalteten Stellung beim Start vom Erdboden muß der bewegliche Abschnitt 22 mit seiner großen Länge entlang den Motor zurückgezogen oder zurückgeschlagen wer­ den, und zwar vor den erheblich kürzeren, feststehenden Teil 21 mit kleiner Querschnittsfläche. Dies stellt erhebliche technische Konstruktionsprobleme. Im übrigen bildet der bewegliche Abschnitt 22 aufgrund seiner großen Länge eine beträchtliche Masse und die Entfaltungsanlage muß infolgedessen relativ kräftig ausgebildet werden. Die Fig. 1 zeigt weiterhin mit ausgezogenen Linien ein Mischrohr 10 mit Konturbruch gemäß der Erfindung, welches fest­ stehend oder faltbar sein kann und derart angeordnet wird, daß es im Betrieb in großer Höhe den gleichen Auslaßquerschnitt 15 wie das Mischrohr 20 mit dem gleichen Durchmesser ⌀ 3 hat, wobei der Düsenhals 13 identisch bleibt sowohl für das Mischrohr 20 mit einfacher Ausbauchung und das Mischrohr 10 mit Konturbruch.

Man erkennt, daß gemäß der Erfindung der erste Abschnitt 11 des Mischrohres 10 mit Konturbruch, der seinerseits in jedem Fall feststehend ist, eine erheblich größere Länge als der festste­ hende Teil 21 des Mischrohrs 20 haben kann, und daß auch der Auslaßquerschnitt 14 größer sein kann, als der Auslaßquerschnitt 24 des feststehenden Abschnitts 21 bei dem Mischrohr 20. Der fest­ stehende Abschnitt 11 des Mischrohrs 20 mit Konturbruch ist mit Hinblick auf einen Betrieb auf Erdbodenniveau derart optimiert, daß sich der Gasstrom nicht von der Wand entlang dem feststehen­ den Abschnitt 11 abhebt. Der hintere Abschnitt 12, der mit Bezug auf den vorderen, feststehenden Abschnitt 11 einen Konturbruch bestimmt, kann eine relativ kleine Länge und über seine gesamte Länge hinweg eine relativ große Querschnittsfläche haben, so daß sich keine wesentlichen Probleme ergeben, wenn dem hinteren Ab­ schnitt 12 eine Beweglichkeit oder Zusammenfaltbarkeit erteilt werden muß. So kann in Startstellung der hintere Abschnitt 12 in einfacher Weise in zusammengefalteter Position um den fest­ stehenden Abschnitt 11 herum angeordnet werden. Im Augenblick der Entfaltung ist die für die Entfaltung erforderliche Kraft begrenzt.

Die im nachstehenden näher erläuterten Merkmale der Erfindung garantieren ein optimales Funktionieren und vereinfachen die Realisierung eines Mischrohres mit Konturbruch, und zwar unab­ hängig davon, ob dieses Mischrohr faltbar oder feststehend ist.

Die Fig. 2 zeigt die Existenz einer beträchtlichen Grenzschicht 33 zwischen der Wand des hinteren Abschnitts 12 eines klassischen Mischrohrs mit Konturbruch. Man sieht, daß der Gasstrahl 32 in großer Höhe nicht an der Wand 12 haften kann. Ferner zeigt die Fig. 2 auch den vorderen Gasstrahl 31, der seit dem Start am vorderen Abschnitt 11 des Mischrohres zwischen Düsenhals 13 und der Konturbruchzone 16 haftet.

Die Fig. 3 zeigt den Fall eines klassischen, feststehenden Misch­ rohres mit Konturbruch, wobei die Neigungsänderung der Kontur zwischen dem vorderen Abschnitt 11 und dem hinteren Abschnitt 12 beträchtlich ist. Es ergibt sich ein Abhebens des Gasstrahls 31 mit einem Ansteigen des äußeren Druckes und eine Gasrezirkulations­ zone 34 in der Nähe der Konturbruchzone 16, was dazu führt, daß der Gasstrahl 36 gehindert ist, sich mit der Wand des Mischrohres im hinteren Teil 12 selbst bei großer Höhe wieder zu verhaften.

Die Fig. 4 zeigt schematisch zusätzliche, gesteuerte Einspritz­ mittel 100 für einen Gasstrahl 35 in der Konturknickzone 16 des Mischrohrs, was dazu führt, daß der Gashauptstrahl 32 entlang der Wand des hinteren Teils 12 sicher geführt werden kann, und zwar selbst dann, wenn der Konturneigungsbruch erheblich ist. Die Grenzschicht ist allsdann beträchtlich reduziert.

Somit gestattet es die Gaseinspritzung am Konturbruch, die Grenzschicht zu beherrschen, d. h. sie gewährleistet ein stabi­ les und symmetrisches Wiederverhaften auf einem feststehenden Mischrohr mit Konturbruch, ausgehend von dem vorbestimmten Augen­ blick, zu welchem der hintere Abschnitt des Mischrohres in Aktion treten muß. Infolgedessen kann die Grenzschicht in kontinuier­ licher Weise gesteuert werden und die Leistungsverluste im Dauer­ betrieb können reduziert werden.

Der Einbau einer Gaseinspritzeinrichtung ermöglicht es, einen hinteren Mischrohrabschnitt 12 zu realisieren, der eine erheb­ liche Neigungsänderung der Kontur mit Bezug auf den vorderen Abschnitt 11 aufweist, so daß es möglich wird, einen Auslaßquer­ schnitt 15 mit bestimmtem Durchmesser ⌀ 3 (Fig. 1) zu erhalten mit einem hinteren Abschnitt 12 von geringer Länge L und also kleiner Masse. In allen Fällen gibt es weder einen Leistungs­ verlust noch die Gefahr eines ungewollten Abhebens des Gashaupt­ strahls 32, da die zusätzliche Gaseinspritzung 35, die auf der Höhe des Konturbruchs 16 vollzogen wird, die Möglichkeit gibt, in die Abhebezone einzublasen und infolgedessen den Hauptstrahl 32 in Richtung der Wand anzusaugen.

Man erkennt, daß erfindungsgemäß die zusätzliche Gaseinspritzung in gesteuerter Weise erfolgt, d. h. mit einem eingestellten Durch­ satz oder einer eingestellten Dosierung und unter einem bestimm­ ten Einspritzwinkel, der einen Zusatzgasstrahl ergibt, der nicht tangential zur Wand des hinteren Abschnitts 12 des Mischrohrs 10 mit Konturbruch verläuft.

Die Gaseinspritzeinrichtung 100 kann in verschiedener Weise rea­ lisiert werden und kann je nach den ins Auge gefaßten Anwendungen insbesondere intermittierend oder permanent in Betrieb gesetzt werden.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungs­ form der Einrichtung 100 für eine gesteuerte Einspritzung zusätz­ lichen Gases in die Konturbruchzone eines Mischrohres, welches einen vorderen, feststehenden Abschnitt 11 und einen hinteren, feststehenden oder beweglichen (faltbaren) Abschnitt 12 umfaßt.

Die Einrichtung 100 gemäß Fig. 5 bis 7 umfaßt einen Behälter 110 für unter Druck stehendes Gas, eine Speiseleitung 115, die über Einspritzdüsen 113 im Mischrohr in Höhe der Konturbruchzone 16 einmündet. In der Leitung 115 sind ein Ventil 111 und ein Druckminderer 112 angeordnet, so daß die Einspritzung des zusätz­ lichen Gases gesteuert werden kann. Ein Gehäuse 114, welches aus Elementen besteht, die einerseits auf dem vorderen Abschnitt 11 und auf dem hinteren Abschnitt 12 des Mischrohrs befestigt sind, deckt die Einspritzdüsen 113 ab und schützt sie.

Die Fig. 5 zeigt das Ausströmen des Gashauptstrahls 31 im Misch­ rohr bei Abwesenheit einer zusätzlichen Gaseinspritzung und in einer Anfangsphase, im Verlauf welcher sich der Hauptstrahl von der Wand des hinteren Abschnitts 12 entfernt (Strahl 36). Das Ventil 111 ist in diesem Fall geschlossen.

Die Fig. 6 betrifft den Beginn einer Phase der Einspritzung zusätzlichen Gases 35, wobei das Ventil 111 nunmehr geöffnet ist, um das Anhaften des Gashauptstrahls 31, 36 an der Wand des hin­ teren Abschnitts 12 zu erzwingen und zu erleichtern, und zwar zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, der einer bestimmten, von der Ra­ kete erreichten Höhe und im Falle eines faltbaren Mischrohres der Entfaltung des hinteren Abschnitts 12 entspricht.

Fig. 7 zeigt die Strömungsform des Gashauptstrahls 31, 32 nach der Phase seiner Wiederanhaftung, wobei sich also das Ventil 111 immer noch in seiner Offenstellung befindet. Der Hauptstrahl 32 ist entlang der Wand des hinteren Teils 12 durch das Ausströmen des Sekundärstrahls 35 stabilisiert, der anfänglich durch die Einspritzdüse 113 in nicht tangentialer Richtung zum hinteren Abschnitt 12 injiziert wurde.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Einrichtung 100 zur gesteuerten Einspritzung zusätzlichen Gases, und zwar in einer Betriebsphase, die derjenigen der Fig. 7 entspricht. Im Fall der Fig. 8 ist das Gasvorratssystem gemäß Fig. 5 bis 7 durch einen mit einem Pulverblock zusammenwirkenden Gasgenerator 120 ersetzt, wobei der Gasgenerator mit einem Zündsystem 121 versehen ist, welches in dem Augenblick in Betrieb genommen wird, in dem die Wiederverhaftung des Hauptstrahls 31, 32 stattfinden muß. Der Gasgenerator 120 kann in gleicher Weise auch mit einer Flüssigkeit zusammenwirken, beispielsweise unter katalytischer Zersetzung von Hydrazin. In diesem Falle würde er ohne Zündsys­ tem 121 funktionieren.

Die Gaseinspritzeinrichtungen 100 gemäß Fig. 5 bis 8 bieten den Vorteil, daß sie in einfacher Weise einen permanenten oder variab­ len Betrieb ermöglichen. Die Optimierung der zusätzlichen Gas­ menge 35 gestattet es, das angestrebte Ziel zu erreichen, welches in der Kontrolle und Steuerung des Anhaftens des Hauptstromes 31, 32 oder eine Leistungsmaximierung ist.

Die von der Einrichtung 100 zusätzlich eingespritzten Gase, kön­ nen, wie im Fall der Fig. 5 bis 8, von separaten Vorrichtun­ gen stammen oder von der Raketenstufe abgezogen werden, an wel­ cher der Raketenmotor montiert ist. Es ist auch möglich, mit Hil­ fe von Wiederverwendungsvorrichtungen einen Teil des Druckgases oder eines Gases zu verwenden, das unter hohem Druck in Behältern zur Steuerung von Ventilen gespeichert ist.

Die von der Einrichtung 100 zusätzlich eingespeisten Gase können auch vom Raketenmotor selbst stammen und mit Hilfe von Wieder­ verwendungsvorrichtungen in der Konturbruchzone des Mischrohres eingespritzt werden. Die vom Raketenmotor stammenden Gase können von den Abgasmengen von Turbinen oder Turbospeisepumpen des Raketenmotors gebildet werden. Sie können ferner aus Kühlmedium­ mengen gebildet werden (sogenannte "d´bits dump") oder auch aus Gasmengen, die durch Abzweigung in der Verbrennungskammer abge­ griffen werden. Die Wiederverwendung von Gas, welches vom Rake­ tenmotor stammt, beinhaltet einen Permanentbetrieb der Einspritz­ einrichtung 100 für zusätzliches Gas, gestattet jedoch immer noch eine Steuerung der in die Konturbruchzone wiedereingespritz­ ten Menge.

Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsvarianten von Mitteln 130, 140 zur Wiederverwendung und Wiedereinspritzung von Gas, das aus dem Raketenmotor stammt, insbesondere von Abgas einer Turbi­ ne.

In Fig. 9 umfaßt die Einrichtung 100 zur gesteuerten Einsprit­ zung von Zusatzgas Mittel 130 zur Wiederverwendung von Gas mit einer Schnecke 132, in welche wenigstens ein Rohr 131 einmündet, das seinerseits mit dem Auslaß der Turbine einer Turbopumpe des Raketenmotors verbunden ist. Die Schnecke 132 mündet auf einem Torus 133 aus, der über Einspritzdüsen 134 mit dem Inneren des Mischrohrs 10 verbunden ist und die Einspritzung zusätzlichen Gases in einer vorgegebenen Richtung gestattet, die beim Start nicht tangential zum hinteren Abschnitt 12 verläuft. Die Ver­ wendung einer Schnecke und eines Torus zur Einspritzung der Turbinenabgase ermöglichen die Gewährleistung einer guten Homo­ genität und einer guten Verteilung der Gase bei ihrer Einsprit­ zung in die Düse.

In Fig. 10 sind die Mittel 140 zur Wiederverwendung von den Wiederverwendungsmitteln 130 gemäß Fig. 9 leicht verschieden und umfassen einen einfachen Torus 142, in welchen wenigstens ein Rohr 131 ausmündet, das seinerseits mit dem Turbinenauslaß verbunden ist und über Einspritzdüsen 144 und ein Netz von Roh­ ren 143 mit dem Inneren des Mischrohrs 10 derart kommuniziert, daß, ebenso wie im Fall der Fig. 9, eine Einspritzung von Zusatz­ gas entlang einer vorbestimmten Richtung möglich ist, welche beim Start zum vorderen Abschnitt 11 nicht parallel verläuft. Diese Lösung gestattet es, Wiederverwendungsmittel 40 für Gas zu rea­ lisieren, die nur eine geringe Masse aufweisen.

Die ersten und zweiten Abschnitte 11, 12 des Mischrohrs 10 mit Konturbruch bilden vorteilhafterweise ein faltbares Mischrohr, welches beispielsweise aus Ringen und Lappen bestehen kann, wie sie in FR-A-24 57 390 beschrieben sind. In diesem Fall wird die Entfaltung des hinteren Abschnitts 12 nach einer vorbestimmten Betriebsdauer des Raketenmotors eingeleitet, die einer bestimm­ ten Höhe entspricht.

Es ist vorzuziehen, daß die gesteuerte Einspritzeinrichtung 100 eine Einspritzung des zusätzlichen Gasstrahles erst nach einer vorbestimmten Betriebsdauer des Raketenmotors ermöglicht, die der Einleitung der Entfaltung des zweiten Abschnitts 12 ent­ spricht.

Vorteilhafterweise trägt die Inbetriebnahme der gesteuerten Ein­ spritzeinrichtung 100 dazu bei, die Entfaltung des faltbaren, hinteren Abschnitts 12 zu zünden oder einzuleiten, während es der Hauptstrahl gestattet, die notwendige Energie für die vollständige Entfaltung der Lappen oder Klappen 40 zu liefern, welche den hinteren Abschnitt 12 des Mischrohrs bilden (Fig. 11 und 12).

Nach der Entfaltung des hinteren Abschnitts 12 und der Einsprit­ zung von Zusatzgas durch die Einrichtung 100, um so das Wieder­ anhaften des Hauptgasstrahles an der Wand des hinteren Abschnitts 12 hervorzurufen, kann die Einspritzung zusätzlichen Gases durch die Einrichtung 100 unterbrochen werden. In der Tat ist die Ent­ faltungsphase des hinteren Abschnitts 12 die kritischste Periode in der Steuerung des Gasverhaltens des Hauptstrahles an der Konturbruchstelle. Dennoch ist es nützlich, mit der Gaseinsprit­ zung fortzufahren, und zwar mit konstanter oder variabler Menge, nachdem die Entfaltungsphase des hinteren Abschnitts 12 beendet ist, um so die Grenzschicht in strenger Weise zu kontrollieren und zu steuern und um zur Verbesserung der Raketenmotorleistun­ gen beizutragen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein Mischrohr mit Konturbruch und mit einem hinteren Abschnitt 12, der in einer ersten Betriebs­ phase (Fig. 11) zusammen- und in einer zweiten Betriebsphase (Fig. 12) auseinandergefaltet ist.

Der hintere Abschnitt 12 umfaßt in Fig. 11 und 12 eine Gesamt­ heit von Elementen 40 oder Lappen, die jeweils eine Klappe 42 umfassen, die wiederum an einem Ende über ein Gelenk 43 mit dem Ende einer anderen Klappe 41 verbunden ist, wobei die letztere Klappe ihrerseits durch ein Gelenk 44 mit dem unteren Ende des feststehenden, vorderen Abschnitts 11 des Mischrohrs 10 ver­ bunden ist. Ringe 45 gewährleisten die Befestigung der verschie­ denen Lappen untereinander. Natürlich könnte jeder Lappen 40 mehr als zwei Klappen 41, 42 umfassen, die ziehharmonikaartig zusammenfaltbar sind. Beispielsweise könnten drei aufeinander folgende Klappen vorgesehen werden.

In Fig. 11 und 12 ist eine Einspritzeinrichtung für einen zusätz­ lichen Gasstrahl vorgesehen, die der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis 7 entspricht. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen, beispielsweise gemäß Fig. 8 möglich. In dem Fall, in dem die Einrichtung 100 die Funktionen der Einleitung der Entfaltung der Elemente 40, welche den hinteren Abschnitt 12 des Mischrohrs bil­ den, und die Erzwingung des Anhaftens des Gashauptstrahls an der Wand des hinteren Abschnitts 12 des Mischrohrs 10 kombiniert, genügt es, daß die gesteuerte Einspritzeinrichtung 100 eine zusätzliche Gasinjektion erst nach einer vorbestimmten Betriebs­ dauer des Raketenmotors zuläßt.

Claims (14)

1. Mischrohr mit Konturknick für eine Raketenmotordüse mit einem ersten, vom Hals (13) der Düse ausgehenden Abschnitt (11), der von einer ersten Rotationsfläche bezüglich der Düsenachse gebildet ist und ein in einer Axial­ ebene ausgebauchtes Profil aufweist, und mit einem zwei­ ten Abschnitt (12), der von einer zweiten Rotations­ fläche bezüglich der Düsenachse gebildet ist und eben­ falls ein in einer Axialebene ausgebauchtes Profil auf­ weist, wobei der erste und der zweite Abschnitt (11, 12) in Höhe ihrer Verbindungszone (16) einen Kontur­ knick bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (10) mit einer gesteuerten Einspritz­ einrichtung (100) für einen zusätzlichen, in Richtung des von der Düse abgegebenen Gashauptstromes in das Mischrohr eingebrachten Gasstrahl (35) ausgerüstet ist, daß diese Einspritzeinrichtung (100) an der Außenseite des Mischrohres (10) in der Nähe der Verbindungszone (16) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (11, 12) angeordnet ist, und daß durch diese Einspritzein­ richtung (100) als zusätzlicher Gasstrahl (35) eine vorgegebene Menge an Gas in das Innere des Mischrohrs (10) einspritzbar ist, und zwar in einer Richtung, die zur Wand des Mischrohrs (10) nicht tangential verläuft.

2. Mischrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Abschnitt (11, 12) während der gesamten Betriebsdauer des Raketenmotors in entfalte­ ter Stellung fest miteinander verbunden sind.

3. Mischrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Abschnitt (11, 12) ein entfalt­ bares Mischrohr bilden, und daß der zweite Abschnitt (12) erst nach einer vorbestimmten Betriebsdauer des Raketenmotors entfaltbar ist.

4. Mischrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) während der gesamten Betriebsdauer des Raketenmotors permanent die Einspritzung eines zusätzlichen Gas­ strahls (35) gewährleistet.

5. Mischrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) eine Einspritzung des zusätzlichen Gasstrahls (35) erst nach einer vorbestimmten Betriebsdauer des Raketenmo­ tors in die Wege leitet.

6. Mischrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) eine Einspritzung des zusätzlichen Gasstrahls (35) nur während eines begrenz­ ten Zeitabschnitts ermöglicht, der vor dem Betriebs­ ende des Raketenmotors unterbrochen wird.

7. Mischrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) Mittel (130, 140) zur Wiederverwendung abgezweigter, im Raketenmotor verwen­ deter Gasmengen umfaßt, beispielsweise Abgasmengen von Turbinen oder von Turbospeisepumpen des Raketenmotors, Mengen an Kühlmedium oder in der Verbrennungskammer abgeleitete Gasmengen.

8. Mischrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) Mit­ tel (130, 140) zur Wiederverwendung abgeleiteter Gas­ mengen umfaßt, die auf der mit dem Raketenmotor ausgerüste­ ten Raketenstufe abgezweigt werden, ausgehend von Druckaufladegas oder von Gas, das für die Steuerung von Ventilen unter hohem Druck in Behältern gespeichert ist.

9. Mischrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel (130) zur Wiederverwendung abge­ leiteter Gasmengen eine Schnecke (132) und einen Zuführ­ torus (133) umfassen.

10. Mischrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel (140) zur Wiederverwendung abge­ leiteter Gasmengen ein Rohrnetz (143) umfassen.

11. Mischrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (100) eine unabhängige Vorratsquelle (110, 120) für unter Druck stehendes Gas umfaßt.

12. Mischrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Vorratsquelle (110, 120) für unter Druck stehendes Gas ein Behälter (110) für unter hohem Druck stehendes Gas ist, und daß die Einspritz­ einrichtung (100) eine Speiseleitung (115) umfaßt, die mit einem Ventil (111) und einem Druckminderer (112) ausgestattet ist und den Behälter (110) mit Einspritz­ düsen (113) verbindet, die ihrerseits auf dem Misch­ rohr in der Nähe der den Konturknick bildenden Verbin­ dungszone der ersten und zweiten Abschnitte (11, 12) angeordnet sind.

13. Mischrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Vorratsquelle für unter Druck ste­ hendes Gas einen auf Pulver- oder Flüssigkeitsbasis arbeitenden Gasgenerator (120) umfaßt.

14. Mischrohr nach Anspruch 3, 5 und einen der Ansprüche 8, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ spritzeinrichtung (100) außerdem ein System zur Ein­ leitung der Entfaltung des zweiten, faltbaren Misch­ rohrabschnitts (12) bildet.