DE4419807A1

DE4419807A1 - Triebwerksgondel eines Flugzeugs

Info

Publication number: DE4419807A1
Application number: DE4419807A
Authority: DE
Inventors: Kanichi Amano; Yasuhiro Tani
Original assignee: Japan Aircraft Development Corp; Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Japan Aircraft Development Corp; Subaru Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: FR2706154B1; GB2279920B; GB9411412D0; FR2706154A1; US5653406A; JP2606289Y2; GB2279920A; JPH0687199U; DE4419807C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Triebwerksgondel für ein Flug zeug der Bauart mit Strahltriebwerken, welche unter einem Flügel (im folgenden auch "Hauptflügel" genannt) angebracht sind, insbesondere eine Triebwerksgondel, die bezüglich des Auftriebs-/Widerstandsverhältnisses dadurch verbessert ist, daß der Luftwiderstand aufgrund aerodynamischer, durch die Triebwerksgondel verursachter Störungen am Flügel bei Hoch geschwindigkeits-Flug des Flugzeuges vermindert wird.

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, sei im fol genden eine typische herkömmliche Triebwerksgondel für ein Flugzeug anhand der Fig. 6 beschrieben.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, hat ein Flugzeug der Bauart mit Strahltriebwerken, welche unter den Flügeln 1 angebracht sind, Triebwerksgondeln 3, die am Flügel 1 mit tels Pylonen 2 aufgehängt sind. Es ist bereits bekannt, daß das Auftriebs-/Luftwiderstandsverhältnis eines Strahltrieb werks unter dem Einfluß von aerodynamischen Störungen, wel che am Flügel 1 durch die Triebwerksgondeln 3 erzeugt wer den, dadurch vermindert wird, daß jede Triebwerksgondel 3 sehr nahe am Hauptflügel 1 angeordnet wird.

Bei einer derartigen Anordnung der ein großen Bypass-Ver hältnis aufweisenden, am Flügel angebrachten Strahltriebwer ke ist allerdings erforderlich, daß die Landeklappen und Pylonen verlängert werden. Eine solche Verlängerung sollte aufgrund des dann unvermeidlich erhöhten Gewichts des Flug zeugs vermieden werden. Wenn andererseits die Länge der Py lone verkürzt wird, werden Störturbulenzen verstärkt, welche durch die aerodynamischen Strömungsverhältnisse zwischen dem Flügel und der Haube erzeugt werden. Ferner ist eine Verkür zung der Länge jeder Landeklappe aus Sicherheitsgesichts punkten strikt durch die Notwendigkeit begrenzt, ein erfor derliches Spiel zwischen der Unterseite jeder Haube und dem Untergrund einzuhalten. In Verbindung mit der herkömmlichen Haubenkonstruktion wie oben beschrieben wurde die technische Maßnahme ergriffen, die Haube unter dem Flügel mit einem hinreichend großen Längsabstand davon anzuordnen, wobei das Auftreten von aerodynamischen Störungen am Flügel aufgrund der Haube nicht berücksichtigt wurde. Ferner wurde eine an dere technische Maßnahme zum Verringern der Größe des aero dynamischen Luftwiderstandes aufgrund der Störung der Flü gelanströmung im Bereich der Haube getroffen, indem die Kon tur der Triebwerkshaube korrigierend modifiziert wurde, wie dies in praktischer Anwendung bei einer Haubenkonstruktion gemäß US-PS 4 799 633 beschrieben ist.

Da die vorbeschriebenen technischen Maßnahmen zum Anbringen der Hauben unter den Flügeln mit einem hinreichend großen Abstand eine beträchtliche Erhöhung des Flugzeuggewichtes aufgrund der Verlängerung der Landeklappen und Pylone mit sich bringt, ist es jedoch unerwünscht, die vorbeschriebenen technischen Maßnahmen in der Praxis anzuwenden.

Mit der zuletzt beschriebenen technischen Maßnahme der Kor rektur der Haubenkontur entsteht die Notwendigkeit, die Kon tur der gesamten Haube aus einer einfachen zylindrischen Kontur in eine komplizierte, davon abweichende Kontur zu verändern. Aufgrund dieser Notwendigkeit ist es schwierig, eine optimierte Haube herzustellen, was zu einer uner wünschten Erhöhung der Herstellkosten der Haube führt.

Die Erfindung ist ausgehend von den oben angestellten Über legungen zum beschriebenen technischen Hintergrund ge schaffen worden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Triebwerksgondel eines Flugzeuges der Bauart mit unter den Flügeln aufgehängten Strahltriebwerken zu schaffen, wobei die Triebwerksgondeln ein verbessertes Auftriebs-/Luftwiderstandsverhalten ohne die Notwendigkeit gewährleisten, daß die Kontur jeder Trieb werksgondel verändert werden muß, indem die Größe des aero dynamischen Luftwiderstandes vermindert wird, welcher durch Störungen der Strömung zwischen dem Flügel und der Trieb werksgondel erzeugt wird, wenn die letztere im Vergleich zu einer konventionellen Triebwerksgondel näher am Flügel auf gehängt ist.

Diese Aufgabe ist durch Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung schafft eine Triebwerksgondel eines Flugzeuges der Bauart mit über Pylone unter den Flügeln aufgehängten Strahltriebwerken, wobei jede Triebwerksgondel mit einem lippenförmigen kleinen Flügel ausgerüstet ist derart, daß dieser kleine Flügel sich von der oberen abstromseitigen Kante der Triebwerksgondel zu den entgegengesetzten Seiten jedes Pylons erstreckt.

Bei einer in der oben beschriebenen Weise ausgebildeten Triebwerksgondel wird die Länge des lippenförmigen kleinen Flügels, gemessen von dem abstromseitigen Kante der Haube des Triebwerks nach rückwärts, so bestimmt, daß er dem Pro dukt aus der Profilsehnenlänge des Hauptflügels, gemessen an der Stelle der Anbringung der Gondel multipliziert mit einem Faktor zwischen 0,12 und 0,25 entspricht, während die Spann weite des lippenförmigen kleinen Flügels, gemessen an der abstromseitigen Kante der Haube, so bestimmt wird, daß er dem Produkt aus dem Durchmesser der Haube multipliziert mit einem Faktor zwischen 0,5 und 1,0, gemessen am abstromsei tigen Ende der Triebwerksgondel, wo sich eine Heckauspuff öffnung des Strahltriebwerkes befindet, entspricht.

Gewöhnlich hat der lippenförmige kleine Flügel eine gekrümm te Querschnittskontur, welche sich bogenförmig und koaxial bezüglich der Triebwerksgondel erstreckt.

Alternativ kann der lippenförmige kleine Flügel eine im we sentlichen ebene Kontur haben, welche sich parallel zum Hauptflügel erstreckt.

Die Triebwerksgondel gemäß der Erfindung gewährleistet, daß ein Gasgemisch aus längs der Unterseite des Hauptflügels strömender Luft und aus Abgas jedes Triebwerkes zu einer günstigen Strömung veranlaßt wird, was die Größe des aerody namischen Widerstandes gegen eine durch die Triebwerksgondel gestörte Anströmung des Flügels vermöge des kleinen Flügel vermindert, der von der oberen abstromseitigen Kante der Triebwerksgondel nach rückwärts und zu den entgegengesetzten Seiten jedes Pylons wegragt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich nungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Triebwerksgon del für ein Flugzeug gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Triebwerksgondel nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Rückansicht der Triebwerksgondel nach Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines Strahltrieb werks einschließlich einer Triebwerksgondel gemäß der Erfindung, wobei insbesondere die Abmessungen der Triebwerksgondel dargestellt und bezeichnet sind;

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Wirkung der Triebwerks gondel auf die Auftriebs-/Luftwiderstands-Charak teristik aufzeigt, und

Fig. 6 eine Seitenansicht einer herkömmlichen Triebwerks gondel für ein Flugzeug.

Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bauteile in den Fig. 1 und 2 einerseits und in der Fig. 6 andererseits mit gleichen Be zugszeichen belegt sind.

Bezugszahl 10 in Fig. 1 bezeichnet einen lippenförmigen klei nen Flügel. Dieser lippenförmige kleine Flügel 10 erstreckt sich von einer abstromseitigen Kante 11 einer Haube 3a für eine Triebwerksgondel 3 zu entgegengesetzten Seiten eines Pylons 2. Der lippenförmige kleine Flügel 10 ist so kontu riert, daß seine Oberseite sanft ansteigt, um in die Ober fläche der Haube 3a überzugehen, und seine Unterseite in gleicher Weise sanft ansteigt, um in die Innenfläche 12 der Haube 3a überzugehen.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, erstreckt sich der lippenför mige kleine Flügel 10 von der abstromseitigen Kante 11 der Haube 3a mit dieser über einen Teil des Umfanges koaxial. Unter der Voraussetzung, daß sich die Kontur des lippenför migen kleinen Flügels 10 geringfügig verändert, kann der rückwärtige Randabschnitt des lippenförmigen kleinen Flügels 10 eine abgeflachte bzw. eingeebnete Kontur aufweisen, die nicht mehr koaxial mit der Haube ist.

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Triebwerks gondel 3, insbesondere mit einer Darstellung der Abmessungen des lippenförmigen kleinen Flügels 10. Sind die Breite oder Spannweite des lippenförmigen Flügels 10 mit dem Buchstaben W und der Durchmesser der abstromseitigen Kante der Haube 3a an der Stelle, an welcher eine ringförmige Auspufföffnung vorgesehen ist, mit dem Buchstaben D bezeichnet, so ist die Spannweite des lippenförmigen Flügels 10 im wesentlichen innerhalb der Grenzen der folgenden Ungleichung zu wählen: 1,0 D W 0,5 D. Der Grund dafür, daß die Spannweite W des lippenförmigen kleinen Flügels 10 in dieser Weise bemessen wird, liegt darin, daß die Erfinder in einer Versuchsserie herausgefunden haben, daß bei einer Bemessung von W größer als der Durchmesser D der abstromseitigen Kante der Haube 3a mit dem kleinen Flügel 10 nicht mehr eine merkliche Erhöhung der gewünschten Wirkung sondern vielmehr ein Verlust erzeugt wird, der aus der Erhöhung des Reibungs-Luftwiderstandes aufgrund der Vergrößerung der Fläche des kleinen Flügels 10 resultiert, und daß bei einer Dimensionierung von W kleiner als der Hälfte des Durchmessers D keine merkliche Verbesse rung der Auftriebs-Luftwiderstands-Charakteristik der Trieb werksgondel erkennbar ist.

Wenn die Länge des lippenförmigen kleinen Flügels 10 mit L und die Länge einer Hauptflügel-Profilsehne gemessen vom An satzpunkt der Triebwerksgondel 3 am Hauptflügel 1 mit C be zeichnet sind (Fig. 6), wird der Minimalwert der Länge L durch das Produkt aus C multipliziert mit etwa 0,25 und der Maximalwert der Länge L durch das Produkt aus C multipli ziert mit etwa 0,12 bestimmt. Die angegebenen Grenzen für die Länge L des lippenförmigen kleinen Flügels 10 wurden aus Versuchsergebnissen in Windkanal-Versuchen gewonnen, welche die Erfinder durchgeführt haben. Wenn die Länge L eine Größe von mehr als 0,25 C oder weniger als 0,12 C annimmt, läßt sich eine merkliche Verbesserung des Auftriebs-/Luftwiderstands- Charakteristik der Triebwerksgondel nicht erkennen.

Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen einem Luftwiderstands-Beiwert und einem Auftriebsbeiwert entspre chend den Auftriebs-/Luftwiderstands-Charakteristiken basie rend auf Vergleichsversuchen an einer Triebwerksgondel gemäß der Erfindung und der vorbeschriebenen herkömmlichen Trieb werksgondel, wobei die Ergebnisse in einer Testserie im Windkanal gewonnen wurden, bei welcher das Ausströmen von Auspuffgas aus jeder Triebwerksgondel simuliert wurde. Wie das Diagramm zeigt, wird bei einem Auftriebsbeiwert C_L der mit C_D bezeichnete Luftwiderstandsbeiwert der Triebwerksgon del mit einem kleinen Flügel gemäß der Erfindung im Ver gleich zum Luftwiderstandsbeiwert bei einer herkömmlichen Triebwerksgondel um 0,001 vermindert. Das Diagramm zeigt die aus einer Testserie im Windkanal unter Versuchsbedingungen gewonnenen Ergebnisse, gemäß denen das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von Mach 0,8 flog. Eine weitere Testserie im Windkanal, welche ebenfalls von den Erfindern durchgeführt wurde, hat bestätigt, daß die gleichen vorteilhaften Wirkun gen wie oben beschrieben erzielt werden, wenn die Trieb werksgondel gemäß der Erfindung unter Versuchsbedingungen getestet wird, gemäß denen das Flugzeug mit Mach 0,6 flog.

Mit anderen Worten gewährleistet die Triebwerksgondel nach der Erfindung, daß eine wesentliche Verringerung des Wider standes im Vergleich zu den derzeit bekannten Flugzeugen bei hoher Geschwindigkeit in einem großen Mach-Zahlbereich er zielt wird.

Folglich wurde bestätigt, daß die Größe des durch die aero dynamischen Störungen oder Turbulenzen erzeugten Inter ferenzwiderstandes am Flügel im Bereich der Triebwerksgondel 3 dadurch reduziert werden kann, daß die Triebwerksgondel 3 mit dem lippenförmigen kleinen Flügel 10 ausgerüstet ist.

Wie oben beschrieben schafft die Erfindung eine Triebwerks gondel 3 für ein Flugzeug, die mittels Pylonen 2 unter einem Hauptflügel 1 aufgehängt sind, wobei jede Triebwerksgondel einen lippenförmigen kleinen Flügel 10 aufweist, der sich von der oberen abstromseitigen Kante jeder Triebwerksgondel zu entgegengesetzten Seiten jedes Pylons 2 erstreckt, um die Auftriebs/Luftwiderstands-Charakteristik der Triebwerksgon del durch Verringern des Luftwiderstandes zu verbessern, welcher durch aerodynamische Störung durch die Triebwerks gondel der Anströmung des Hauptflügels insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsflug erzeugt wird.

Folglich kann gemäß der Erfindung jede Triebwerksgondel am Hauptflügel in einer näher dem Flügel angeordneten Position aufgehängt werden, so daß sich die Längen der Landeklappen und Pylone verkürzen und das Gewicht des Flugzeuges insge samt reduzieren läßt.

Claims

1. Triebwerksgondel für ein an einem Flügel (1) eines Flug zeuges mittels eines Pylons (2) aufgehängtes Triebwerk mit einer mit dem Pylon (2) verbundenen Haube (3a) zum Abdecken des Mantelstrom-Triebwerkes und einer Innenhaube (3b) zwischen der Haube (3a) und dem Triebwerk zur inne ren Begrenzung eines Heck-Auspuffes der Maschine, ge k e n n zeichnet durch einen kleinen Flügel (10), der an der oberen abstromseitigen Kante (11) der Haube (3a) angeschlossen ist und sich zu beiden Seiten des Pylons (2) erstreckt, um eine Störung der aerodynami schen Luftströmung zwischen der Triebwerksgondel (3) und dem Flügel (1) zu vermindern, derart daß die aerodynami sche Charakteristik des Auftriebs/-Luftwiderstandsver hältnisses verbessert wird und eine kompakte und leicht gewichtige Konfiguration des Flugzeuges erhalten wird.

2. Triebwerksgondel nach Anspruch 1, bei welcher der kleine Flügel (10)

- eine Profilsehnenlänge (L) gemäß der folgenden For mel aufweist:
L = A × C, worin bedeuten:
L die Profilsehnenlänge des kleinen Flügels (10),
A ein Faktor zwischen 0,12 und 0,25,
C die Profilsehnenlänge des Hauptflügels (1) ge messen vom vorderen Anbringpunkt am Pylon (2), und
- eine Spannweite (W) gemäß der folgenden Formel auf weist:
W = B × D
worin bedeuten:
W die Spannweite des kleinen Flügels,
B ein Faktor zwischen 0,5 und 1,0
D der Durchmesser der Haube (3a) an deren ab stromseitigen Ende.

3. Triebwerksgondel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der kleine Flügel (10) eine ebene, von der abstromseitigen Kante (11) der Haube (3a) nach hinten ragende Platte ist.

4. Triebwerksgondel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der kleine Flügel (10) eine gekrümmte, von der abstromseitigen Kante (11) der Haube (3a) nach hinten ragende Platte ist.