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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung für ein Zweikreis-TL-Triebwerk. Das
TL-Triebwerk ist mit einer Leitung hinter dem Gebläse ausgestattet,
deren Ziel darin besteht, den so genannten kalten Sekundärkreis zu
kanalisieren, wobei diese Leitung von einer Innenwand, die die eigentliche
Struktur des Motors hinter dem Gebläse umgibt, und von einer Außenwand
gebildet ist, deren stromaufwärtiger
Teil in Kontinuität
mit dem Motorgehäuse
ausgeführt
ist, das das Gebläse
umgibt. Diese Außenwand
kann sowohl den Sekundärkreis
als auch den Primärkreis
in ihrem stromabwärtigen
Teil kanalisieren, und zwar hinter dem Ausstoß des so genannten heißen Primärkreises
im Falle einer Gondel mit Mischkreisen oder konfluenten Kreisen,
aber in anderen Fällen
kanalisiert die Außenwand
nur den Sekundärkreis
im Falle von so genannten Gondeln mit getrennten Kreisen.
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Eine
Wand kann auch das Äußere des
Motors stromlinienförmig
verkleiden, d.h. das Äußere des
Gehäuses,
das das Gebläse
umgibt, und das Äußere der
Außenwand
der oben beschriebenen Leitung, um den Luftwiderstand der Triebeinheit
zu minimieren. Dies ist insbesondere der Fall bei den auf das Äußere des
Luftfahrzeugs aufgesetzten Triebeinheiten, insbesondere wenn diese
Triebeinheiten unter den Flügeln
oder hinter dem Rumpf befestigt sind.
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Die 1 bis 10 der
beiliegenden Zeichnungen zeigen ein bekanntes Ausführungsbeispiel
einer Schubumkehr dieses Typs, die für ein Zweikreis-TL-Triebwerk
angewandt wird.
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In
diesem Anwendungsbeispiel ist eine so genannte Gitterumkehrvorrichtung,
bei der eine bewegliche Einheit 1, die während des
Betriebs des TL-Triebwerks im Direktschub die Gesamtheit oder einen
Teil des stromabwärtigen
Endes der Außenwand
des ringförmigen
Umlaufkanals 2 des Sekundärkreisstroms bildet, in der
Lage, axial in stromabwärtige
Richtung mit Hilfe eines Steuersystems verschoben zu werden, umfassend
beispielsweise Zylinder 3, die am stromaufwärtigen Teil 4 der
Umkehrvorrichtung befestigt sind, und eine Verschiebung der beweglichen
Einheit 1 stromabwärts
führt zum Schwenken
einer Vielzahl von Klappen 5, die den Kanal verschließen und
den Strom umlenken, um einen umgekehrten Strom zu bilden, dessen
Führung
mit Hilfe einer Vorrichtung 23 mit Gittern erzielt wird,
die an der äußeren Peripherie
des Kanals angeordnet sind und nach Verschieben der beweglichen
Einheit 1 stromabwärts
freigelegt werden, wie dies die 2 und 4 zeigen.
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Bei
den bekannten Ausführungen
einer solchen Schubumkehr für
TL-Triebwerke ist die Schubumkehr von zwei Teilen gebildet, wobei
jeder Teil einen halbzylindrischen Teil der beweglichen Einheit 1 umfasst,
deren Verschiebemittel beispielsweise drei Zylinder 3 umfassen,
und das Schwenken der Klappen 5 wird beispielsweise von
Schwingarmen 6 zur Verbindung mit einem festen Schwingarmgelenkpunkt 7,
der sich auf der Innenwand 8 des Sekundärkanals befindet, geführt.
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Ausführungsbeispiele
solcher Schubumkehrvorrichtungen sind in EP-A-0 109 219 und US-A-3
500 645 angeführt.
Die bekannten und bei der Herstellung solcher Schubumkehrvorrichtungen angewandten
Vorrichtungen werfen allerdings gewisse nicht ausreichend gelöste Probleme
auf.
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Die
Ziele der Masseverringerung machen nämlich den Erhalt einer ausreichend
starren Struktur der beweglichen Einheit 1 schwierig, was
aus aerodynamischer Sicht zu einem nicht ausreichend stabilen Ausstoßquerschnitt
führt.
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Die
Verschiebungen der beweglichen Einheit 1 erfordern die
Anbringung von Primärschienen 9,
die in den 6 bis 10 dargestellt
sind und die auf Grund ihrer Länge
aus den Gondellinien in die äußeren 11 und
inneren 12 Zonen, die in 10 dargestellt
sind, austreten und es notwendig machen, sie durch äußere Verkleidungen,
wie beispielsweise 13, oder innere Verkleidungen, wie beispielsweise 14, stromlinienförmig zu
machen. Ferner erfordern die Führung
und strukturelle Verstärkung
der Außenplatte 15 der
beweglichen Einheit 1 die Anbringung von Sekundärschienen 16.
Auf der beweglichen Einheit 1 sind Klappen 17 vorgesehen,
die den Zugriff auf die Zylinder 3 ermöglichen. Der Auflegepunkt der
Zylinder 3 befindet sich auf Beschlägen 19, die im hinteren Teil
der beweglichen Einheit 1 vorgesehen sind.
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Wie
in den 6 bis 8 dargestellt, sind die Klappen 5 auf
Beschlägen 19 angelenkt,
die von der Innenplatte 20 der beweglichen Einheit 1 getragen
werden. Die Klappen 5 umfassen eine Außenlinie entlang der in 7 dargestellten
Umleitungslinien 21, wodurch verhindert wird, dass sie
in der Position des umgekehrten Strahls interferieren, es sind allerdings
Klappenwinkel 22 erforderlich, um die im direkten Strahl
erzeugten Öffnungen
zu schließen.
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Das
Dokument
US 3 779 010 beschreibt
eine Schubumkehr eines Zweikreis-TL-Triebwerks, umfassend eine bewegliche
Einheit, die einen Teil der Gondelaußenwand bildet, ergänzt durch
eine ringförmige
Klappeneinheit, die einen Teil der Außenwand des ringförmigen Kanals
des kalten Stroms in der direkten Schubposition bildet, und wobei
in der Schubumkehrposition die bewegliche Einheit nach hinten verschoben
wird, wobei schaufelartige Gitter zur Ablenkung des Stroms freigelegt
werden und die Klappen schwenken, um den Kanal zu verschließen, und wobei
sie von einer beweglichen Kappe gebildet ist, die mit Beschlägen versehen
ist, die die Klappen tragen.
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Die
Ziele der Erfindung bestehen darin, die Nachteile der bekannten
vorveröffentlichten
Lösungen
der herkömmlichen
Schubumkehrvorrichtungen mit Gittern, die oben beschrieben sind,
zu vermeiden, wobei eine vereinfachte Konstruktion sicher gestellt, die
Masse verringert und die erzielten aerodynamischen Leistungen verbessert
werden.
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Diese
Ziele werden erfindungsgemäß durch eine
Schubumkehrvorrichtung vorgenannten Typs erreicht, dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine feste hintere Struktur umfasst, die auf den Klappen
oder einer Rampe der Klappen rollende Rollen trägt, um die Klappen zu versetzen,
um jede Interferenz zwischen der festen hinteren Struktur und den
Klappen während
einer ersten Öffnungsphase
zu vermeiden.
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Einige
zusätzliche
vorteilhafte Ausführungen betreffen
die Antriebsart der Klappen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Studie der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsarten
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
hervor, wobei:
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die 1 bis 10,
die vorher Gegenstand einer Beschreibung waren, eine Schubumkehrvorrichtung
mit Gittern von an sich bekanntem Typ des Standes der Technik in
den folgenden Ansichten darstellen:
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1 eine
Außenansicht
einer mit der Schubumkehr ausgestatteten Gondel in der Position
des direkten Strahls;
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2 eine
analoge Ansicht der Schubumkehr aus 1 in der
Position des umgekehrten Strahls;
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3 eine
halbe schematische Ansicht im Längsschnitt
durch eine Ebene, die durch die Drehachse eines zugehörigen TL-Triebwerks
verläuft,
von der Schubumkehr aus 1 in der Position des direkten
Strahls;
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4 eine
analoge Ansicht der Schubumkehr aus 3 in der
Position des umgekehrten Strahls;
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5 eine
Ansicht analog zu jener aus 3, die den
Einbau eines Zylinders zur Steuerung der Verschiebungen darstellt;
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6 eine
perspektivische Ansicht der beweglichen Einheit der in den 1 bis 5 dargestellten
Schubumkehr;
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7 ein
Detail der vorhergehenden Schubumkehr in der Position des umgekehrten
Strahls in der so genannten 12-Uhr-Zone;
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8 ein
Detail der vorhergehenden Schubumkehr in der Position des direkten
Strahls in der so genannten 12-Uhr-Zone;
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9 in
Perspektive ein Detail der in 6 dargestellten
beweglichen Einheit in der so genannten 12-Uhr-Zone;
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10 ein
schematisches Detail der 3, das die Position einer Primärschiene
der Schubumkehr darstellt;
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11 stellt
in einer Ansicht analog zu 3 eine Schubumkehr
mit Gittern in der Position mit direktem Strahl nach einer Ausführungsart
der Erfindung dar;
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12 stellt
die Schubumkehr aus 11 am Öffnungsbeginn dar;
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13 stellt
die Schubumkehr aus 11 in der Position des umgekehrten
Strahls dar;
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14 stellt
in einer Teilansicht in Perspektive die Schubumkehr aus 11 dar,
die die Klappen zeigt, wenn die bewegliche Einheit zurückgezogen ist;
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15 stellt
die Schubumkehr aus 11 dar, die ein Antriebssystem
der Klappen zeigt;
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16 stellt
in einer Ansicht analog zu 11 eine
Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen Schubumkehr
dar;
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17 stellt
in einer Ansicht analog zu 11 die
erfindungsgemäße Schubumkehr
dar, umfassend eine Ausführungsvariante
des Antriebssystems der Klappen;
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18 stellt
die Schubumkehr aus 17 am Öffnungsbeginn dar;
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19 stellt
die Schubumkehr aus 17 während der Öffnung dar;
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20 stellt
die Schubumkehr aus 17 in der Position des umgekehrten
Strahls dar;
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21 stellt
die Schubumkehr aus 17 in einer Ansicht analog zu
jener der 14 dar;
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22 stellt
in einer Ansicht analog zu den 11 oder 17 die
erfindungsgemäße Schubumkehr
dar, umfassend eine Ausführungsvariante der
Klappen in zwei Teilen;
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23 stellt
die Schubumkehr aus 22 am Öffnungsbeginn dar;
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24 stellt
die Schubumkehr aus 22 während der Öffnung dar;
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25 stellt
die Schubumkehr aus 22 in der Position des umgekehrten
Strahls dar;
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26 stellt
nach einer perspektivischen Teilansicht die Schubumkehr aus 22 dar;
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27 stellt
in einer Ansicht analog zu den 11, 17 oder 22 die
erfindungsgemäße Schubumkehr
dar, umfassend eine weitere Ausführungsvariante
des Antriebssystems der Klappen;
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28 stellt
die Schubumkehr aus 27 am Öffnungsbeginn dar;
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29 stellt
die Schubumkehr aus 27 während der Öffnung dar;
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30 stellt
die Schubumkehr aus 27 in der Position des umgekehrten
Strahls dar;
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31 stellt
in einer Ansicht analog zu den 11, 17, 22 oder 27 die
erfindungsgemäße Schubumkehr
dar, umfassend eine weitere Ausführungsvariante
des Antriebssystems der Klappen;
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32 stellt
die Schubumkehr aus 31 während der Öffnung dar;
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33 stellt
die Schubumkehr aus 31 in der Position des umgekehrten
Strahls dar;
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34 stellt
eine schematische perspektivische Ansicht der Schubumkehr aus 31 dar,
die die Position der Klappen bei umgekehrtem Strahl zeigt.
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Nach
einer Ausführungsart
der Erfindung, die in den 11 bis 15 dargestellt
ist, funktioniert eine Schubumkehrvorrichtung für ein TL-Triebwerk nach dem
allgemeinen Prinzip einer Schubumkehr mit schaufelartigen Gittern
zur Ablenkung bekannten Typs, wie vorher unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben.
Auf besondere und erfindungsgemäße Weise
umfasst die vorliegende Schubumkehrvorrichtung eine feste hintere
Struktur 30, die beim Betrieb des TL-Triebwerks im direkten Schub,
dargestellt in 11, das stromabwärtige Ende 31 der
Außenwand
des ringförmigen
Umlaufkanals 32 des Sekundärkreisstroms bildet. Die bewegliche
Außenstruktur
reduziert sich somit auf eine einfache bewegliche Kappe 33,
die sich im direkten Strahl vorne an die Außenwand 34 der festen
Struktur der Schubumkehr und hinten an die feste hintere Struktur 30 anschließt, wobei
Dichtungen vorne 35 bzw. hinten 36 dazwischen
angeordnet sind.
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Wie
bekannt ist, bilden bei der Schubumkehr, wie in 13 dargestellt,
die Klappen 37, die eine ringförmige Einheit darstellen, ein
Hindernis für
den Strom in dem ringförmigen
Kanal 32, und schaufelartige Gitter 38 lenken
den Strom nach vorne durch den Umkehrschacht 39 ab, der
nach der Verschiebung der beweglichen Kappe 33 nach vorne
freigelegt wurde.
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Auf
besondere und erfindungsgemäße Weise
werden im Vergleich mit den bekannten vorveröffentlichten Lösungen,
wie beispielsweise in dem in den 1 bis 10 dargestellten
Beispiel gezeigt, die Sekundärschienen 16 weggelassen,
und für
die Verschiebung der beweglichen Kappe 33 werden kurze
Schienen verwendet, die auf Trägern
der festen Struktur in den so genannten 12-Uhr-Zonen und 6-Uhr-Zonen
befestigt sind. Daraus ergibt sich, dass die Innenverkleidungen
ebenfalls weggelassen und die Außenverkleidungen reduziert
werden.
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Ferner
werden die Klappenwinkel 22 weggelassen, und in dem in 14 dargestellten
Ausführungsbeispiel
umfasst eine von zwei Klappen 37 einen Durchzug 64,
um die Interferenzen im umgekehrten Strahl zu vermeiden. Die Klappen 37 sind
auf Beschlägen 40 angelenkt,
die mit der beweglichen Kappe 33 verbunden sind, und jede
Klappe 37 schwenkt um eine Drehachse 41, die von
jedem Beschlag 40 getragen wird.
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Wie
in den 14 und 15 dargestellt, wird
die Verschiebung der beweglichen Kappe 33 von einem Zylinder
gesteuert, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Betätigungselement 42 gebildet
ist, das eine Schnecke 43 antreibt, die von einem hinteren
Lager 44 getragen wird, das von einem hinteren Rahmen 45 von
Gittern getragen wird. Die Schnecke 43 treibt eine Mutter 46 an,
die mit dem Stützbeschlag 40 der
Klappen 37 verbunden ist. Der Beschlag 40 verschiebt
sich zwischen zwei Gittern 38 während der Öffnung und am Anschlag in einem
Schlitz des hinteren Gitterrahmens 45. Die feste hintere
Struktur der Schubumkehr trägt
Rollen 47, die auf den Klappen 37 bei ihrer Verschiebung
aufliegen, die durch Stangen 48 geführt wird, die an einem Ende
auf von den Klappen 37 getragenen Abdeckungen 49 und
am anderen Ende auf festen Beschlägen 50 angelenkt sind,
die von der Innenwand 51 des Sekundärkanals 32 getragen
werden. Eine Feder 52, die auf der Fußachse 53 der Stange 48 aufliegt, übt eine
Kraft aus, die dazu neigt, die Klappe 37 an die feste Struktur
der Schubumkehr in der geschlossenen Position mit direktem Strahl
zu drücken,
wie in 11 dargestellt. Wie 14 zeigt,
sind die Fußbeschläge 50 und
die Kopfabdeckungen 49 der Stange nicht mehr in dem Kreis
angeordnet, wodurch die aerodynamischen Verluste verringert werden.
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Der Übergang
zwischen dem Betrieb mit direktem Schub oder der geschlossenen Position
der Schubumkehr, die in 11 dargestellt
ist, und dem Betrieb mit Schubumkehr oder der offenen Position der
Schubumkehr, die in 13 dargestellt ist, erfolgt in
zwei Phasen. Während
der ersten Phase der Öffnung,
die in 12 dargestellt ist, werden die
bewegliche Kappe 33 und die Klappen 37 nach hinten
durch die Betätigungselemente 42 angetrieben.
Die Interferenz zwischen den Klappen 37 und der Innenplatte 54 der
festen hinteren Struktur 30 wird durch das Einwirken der
Rollen 47 auf die Klappen 37 vermieden. Jede Klappe 37 wird
an die Rollen 47 durch die Wirkung der Federn 52 über die
Stangen 48 gedrückt. Die
Fußachse 53 der
Stange verschiebt sich in dem Langloch 55 des festen Beschlags 50.
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Auf
diese Weise wird der Verschluss des Umlaufkreises des Stroms verzögert, bis
eine ausreichende Öffnung
des Umkehrschachtes erreicht ist.
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Während der
zweiten Phase, wenn die Fußachse 53 der
Stange in dem Langloch 55 des festen Beschlags 50 zum
Anschlag gelangt, wird die Klappe 37 in Drehung bis zum
Verschluss des Kreises angetrieben.
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In
der in 13 dargestellten Schubumkehrposition
werden die Gitter 38 zur Ablenkung des Stroms zur Gänze freigelegt,
und die Klappen 37 bilden ein Hindernis für den Strom
in dem Kanal. Die Kräfte,
die sich aus dem Druck des Stroms ergeben und auf die Klappen 37 einwirken,
werden von den Stangen 48 übernommen.
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Nach
der in 16 dargestellten Ausführungsvariante
wird die bewegliche Kappe 33 in der Position mit direktem
Strahl vorne und hinten verändert,
um mit einer vorderen Abstützung 56 und
einer hinteren Abstützung 57 zusammenzuwirken,
die mit der festen Struktur der Schubumkehr verbunden sind. Diese
Abstützungen 56 und 57 ermöglichen
es, die Druckkräfte
aufzunehmen, die auf die bewegliche Kappe 33 einwirken.
Die Anordnung der Dichtungen vorne 135 und hinten 136 wird
in diesem Fall auch verändert.
In dem dargestellten Beispiel wird die Abdichtung der Dichtungen
vorne 135 auf einem kleineren Radius als jenem der Abdichtung
durch die Dichtung 136 hinten angewandt, wodurch die bewegliche Kappe 33 unter
der Wirkung der Druckkräfte
selbst schließend
wird.
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Nach
einer Ausführungsvariante
der erfindungemäßen Schubumkehrvorrichtung
mit Ablenkgittern, die in den 17 bis 21 dargestellt
ist, sind die Klappen 137 verändert, um ihnen eine konstante
Dicke zu verleihen. Diese Ausführung
ermöglicht
es, die Starrheit zu erhöhen
und den strukturellen Halt der Klappen 137 zu verbessern.
Die akustische Oberfläche
der Klappen 137 wird ferner erhöht, wodurch die Leistungen
bei akustischer Dämpfung verbessert
werden. In diesem Fall ist, um jede Interferenz zwischen den Klappen 137 und
der Innenplatte 54 der festen hinteren Struktur 30 bei
der Öffnung zu
vermeiden, eine Rampe 58 auf jeder Klappe 137 vorgesehen,
und die Rolle 47 rollt auf der Rampe 58, um die
Klappe 137 zu versetzen.
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Die
vorhergehenden Ausführungen,
die unter Bezugnahme auf die 11 bis 21 beschrieben
sind, weisen einen Nachteil während
des Betriebs mit Schubumkehr auf. Eine geneigte Position in dem
Kreis der Klappen 37 führt
nämlich
zu einem Zurückströmen des
Stroms in den gebildeten Hohlraum. Um das Abfließen des Stroms bei umgekehrtem Strahl
zu verbessern, muss die Klappe eine vertikalere Position in einer
Ebene im Wesentlichen senkrecht auf die allgemeine Richtung des
in dem Kanal umlaufenden Stroms einnehmen. Zu diesem Zweck besteht
die Klappe 137 aus zwei Teilen 237A und 237B. Bei
direktem Strahl, wie in 22 dargestellt,
wird die Außenwand
des Umlaufkanals des Stroms von den vorderen Klappen, die die ersten
Teile 237A bilden, und von den hinteren nebeneinander liegenden Klappen,
die die zweiten Teile 237B bilden, wiederhergestellt. Die
bewegliche Kappe 33 trägt
die vorderen Klappen 237A über Beschläge 240, und die hinteren
Klappen 237B sind jeweils mit einer vorderen Klappe 237A durch
einen Schwingarm 59 und mit dem Stützbeschlag 240 durch
einen Arm 60 verbunden. Während des Betriebs mit Schubumkehr
wird in der offenen Position die hintere Klappe 237B außerhalb
des Stroms hinter der vorderen Klappe 237A angeordnet,
die somit eine weniger geneigte Position in dem Kanal einnimmt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsvariante
ist das Antriebssystem der Klappen der Schubumkehr, wie in den 27 bis 30 dargestellt,
verändert, um
das Weglassen der Führungsstangen 48 der Klappen
in dem flüssigen
Kreis zu ermöglichen,
wodurch die aerodynamischen Verluste verringert werden. Zu diesem
Zweck befinden sich die Stangen 348 im Inneren der festen
hinteren Struktur 30 der Schubumkehr. Jede Stange 348 ist
an einem Ende auf einer Klappe 337 angelenkt, wobei eine
Torsionsfeder 61 dazwischen angeordnet ist. Das andere
Ende der Stange 348 trägt
eine Rolle 62, die in einer Nut 63 rollt, die
auf der festen hinteren Struktur 30 vorgesehen ist. Die
Feder 61 drückt
jede Stange 348 auf ihre Klappe 337, bis sie mit
einem mit der Klappe verbundenen Anschlag in Kontakt kommt. Das
Profil der Nuten 63 ist derart bestimmt, dass der Klappe 337 die gewünschte Kinematik
vorgegeben wird, wobei insbesondere die Klappe 337 am Öffnungsbeginn
versetzt wird, wie in 28 dargestellt. Ein weiterer
bei dieser Ausführung
erzielter Vorteil betrifft die Vereinfachung der Konstruktion der
Innenwand des Kanals durch Weglassen der Füße der Stange.
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Die
Durchzüge 64,
die auf den Klappen 37 vorgesehen sind, um die Interferenzen
zwischen den Klappen während
der Verschiebung zu vermeiden, haben den Nachteil, dass sie zu aerodynamischen Verlusten
bei direktem Strahl führen.
Um dies zu vermeiden, sieht eine weitere Ausführungsvariante, die in den 31 bis 34 dargestellt
ist, den Einbau von unterschiedlicher Kinematik bei einer von zwei Klappen
vor. Die Elemente des Antriebssystems einer von zwei Klappen sind
in diesem Fall in Bezug aufeinander versetzt: die Stangen 448A und 448B, die
Nuten 163A und 163B, die Gelenke auf den Stützbeschlägen, so
dass die beiden Klappen 437A und 437B während jeder Öffnung zueinander
versetzte Positionen aufweisen.