DE69509344T2

DE69509344T2 - Schubumkehrvorrichtung mit schwenkbaren, gebogenen Klappen

Info

Publication number: DE69509344T2
Application number: DE69509344T
Authority: DE
Inventors: Fabrice Metezeau; Jean-Fabrice Portal
Original assignee: Hispano Suiza Aerostructures
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: FR2727468B1; EP0715068B1; CA2163920A1; US5779192A; FR2727468A1; DE69509344D1; EP0715068A1; JPH08210183A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung mit stromabwärtigen Klappen für Tl- Triebwerke.
In FR-A-2 622 928 wird ein Beispiel für eine Schubumkehrvorrichtung dargestellt, die stromabwärts angeordnet ist und die Schubumkehr des Sekundär- oder Mantelstroms eines Zweikreis-Tl-Triebwerks gewährleistet. Bei diesem Typ von Schubumkehrvorrichtung gewährleisten die stromabwärts angeordneten Klappen oder Schalen nicht nur die Umkehr des Mantelstroms oder auch beider Ströme gemeinsam, sondern sie bilden auch die Schubdüse für den Betrieb im Direktschub. Die Hinterkante dieser Klappen bildet daher in diesem Fall das hintere Ende der Außenwand des Kanals, insbesondere des Strömungsringkanals für den Mantelstrom beim Einsatz in Zweikreis-Tl-Triebwerken. Bei den bekannten Ausführungsformen dieses Typs sind die Klappen schwenkbar an dem festen Aufbau der Umkehrvorrichtung angebracht.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein Ausführungsbeispiel dieses bekannten Typs von Schubumkehrvorrichtung. Die Schubumkehrvorrichtung besteht hier aus einem stromaufwärtigen festen Aufbau 1, der an dem Tl-Triebwerk 2 oder dessen Rumpf befestigt ist und eine Innenwand 3, die den Strömungsringkanal für den Fluidstrom nach außen abgrenzt, eine an der Innenwand 3 befestigte Verkleidung 5 sowie zwei Seitenstrukturen 6 aufweist. Zwei stromabwärts angeordnete Klappen 7a und 7b sind schwenkbar an dem festen Aufbau angebracht, insbesondere mittels Drehzapfen 8, die von den Seitenstrukturen 6 gehalten werden, die auch ein Steuersystem zum Bewegen und Verriegeln der Klappen 7a und 7b tragen. Das hintere Ende 9 der Klappen 7a und 7b, das in Verlängerung der Verkleidung 5 nach hinten die Austrittskante der Außenwand des Kanals bildet, ist nicht koplanar.
Ein Problem, das sich bei diesem Typ von Schubumkehrvorrichtung stellt, besteht darin, daß bei Betrieb im Direktschub, wenn die Klappen in den Kanal in der Verlängerung eines festen Abschnitts integriert sind, aerodynamische Verluste bestehen bleiben, die beträchtlich sein können und sich sehr nachteilig auf das Erreichen der gewünschten Leistungen auswirken. Um Abhilfe zu schaffen, wurden bereits Lösungen vorgeschlagen. So wird in FR-A-2 638 783 vorgeschlagen, an der Umkehrvorrichtung bewegliche Seitenklappen anzubringen, was Gelenkverbindungen erforderlich macht und den Nachteil hat, das Ganze komplizierter zu machen, was der Zuverlässigkeit abträglich ist, und die Masse zu erhöhen, was im Gegensatz zu der bei Anwendungen in der Flugtechnik stets angestrebten Reduzierung steht.
Desgleichen ist in FR-A-2 601 077 ein fester Aufbau hinter den Klappen der Umkehrvorrichtung vorgesehen. Dabei wird durch das Verlängern des Kanals und die erforderlichen Anordnungen vor diesem festen Aufbau, um die Bewegungen der Klappen und das Erzielen einer ausreichenden Öffnung in der Schubumkehrstellung zu gewährleisten, ebenfalls eine Erhöhung der Masse bewirkt.
Aus FR-A-2 672 339 ist ferner eine Lösung bekannt, bei der außer den schwenkbaren Klappen noch ein verschiebbares Ringelement verwendet wird, das stromabwärtsseitig angeordnet ist, was die bereits angeführten Nachteile mit sich bringt.
In FR-A-2 166 296 wird ein Tl-Triebwerk beschrieben, bei dem das Ende des Düsenkörpers von einem Profilteil umgeben ist, das eine koplanare Austrittskante aufweist.
Diese Erfindung hat zur Aufgabe, die aerodynamischen Verluste, insbesondere am stromabwärtigen Ende des Kanals, während des Betriebs im Direktschub zu verringern, ohne die Nachteile einer vergrößerten Masse oder einer Verkomplizierung, die die bisherigen bekannten Lösungen aufweisen, in Kauf zu nehmen.
Eine Schubumkehrvorrichtung mit stromabwärtigen Klappen für Tl-Triebwerke, die diese Bedingungen erfüllen kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Stellung, in der die Klappen in die Außenwand des Schubkanals des Tl-Triebwerks integriert sind, und die dem Betrieb im Direktschub entspricht, die von dem stromabwärtigen Ende der Klappen gebildete Austrittskante koplanar ist und in einer quer verlaufenden Ebene liegt, die annähernd senkrecht zur geometrischen Längssymmetrieachse der Umkehrvorrichtung und Rotationsachse des Tl- Triebwerks verläuft.
Um diese Ausführung zu ermöglichen, werden mehrere vorteilhafte Anordnungen beschrieben, die einzeln oder in Kombination miteinander angewendet werden können: in Längsrich tung zueinander versetzte Positionen der Drehzapfen der Klappen, besondere Form der Austrittskante der Klappen, die keine Rotation vollführt (d. h., keinen Rotationskörper bildet), Bildung von örtlich begrenzten, vertieften Bereichen an den Klappen, die ein Übereinanderschieben in der Schubumkehrstellung ermöglichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen näher aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsarten der Erfindung hervor, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, wobei
Fig. 1 wie zuvor beschrieben in einer schematischen Ansicht im Längsschnitt durch eine Ebene, die sich durch die Rotationsachse erstreckt, den hinteren Teil eines Tl-Triebwerks zeigt, das mit einer bereits bekannten Schubumkehrvorrichtung mit stromabwärtigen Klappen ausgerüstet ist, die durch die Erfindung modifiziert werden sollen,
Fig. 2 in einer schematischen Ansicht analog zu der von Fig. 1 eine Schubumkehrvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 3 in einer Ansicht im Schnitt durch eine Ebene, die sich durch die Rotationsachse des Tl- Triebwerks erstreckt, den hinteren Teil eines Tl-Triebwerks und die Linie III-III von Fig. 2 zeigt, die in Fig. 2 dargestellte Schubumkehrvorrichtung in einer Konfiguration zeigt, die dem Betrieb im Umkehrschub entspricht,
Fig. 4 in einer Rückansicht des Tl-Triebwerks gemäß dem Pfeil IV von Fig. 2 die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Schubumkehrvorrichtung in der Schubumkehrstellung zeigt,
Fig. 5 in einer schematischen Ansicht analog zu denen von Fig. 1 und Fig. 2 eine Schubumkehrvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 6 in einer Rückansicht des Tl-Triebwerks gemäß dem Pfeil VI von Fig. 5 die Schubumkehrvorrichtung von Fig. 5 zeigt, wobei die dicken Linien der Direktschubstellung entsprechen und die dünnen Linien der Schubumkehrstellung entsprechen,
Fig. 7 in einer schematischen Ansicht analog zu denen der Fig. 1, 2 und 5 eine Schubumkehrvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Direktschubstellung zeigt,
Fig. 8 in einer gleichen Ansicht die in Fig. 7 dargestellte Schubumkehrvorrichtung in der Schubumkehrstellung zeigt,
Fig. 9 ein Detail von Fig. 8 in einer Schnittansicht durch eine Ebene zeigt, die sich durch die Linie IX-IX erstreckt.
In Fig. 2, in der für die bekannten Elemente der Tl-Triebwerk-Schubumkehrvorrichtung bisheriger Ausführung die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 wieder verwendet wurden und die Bezugszahlen für die analogen, erfindungsgemäßen Elemente um Zehn erhöht wurden, wird eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 für eine bekannte Schubumkehrvorrichtung nach dem bisherigen Stand beschrieben, findet sich hier der stromaufwärtige feste Aufbau 1 wieder, der an dem Tl-Triebwerk 2 befestigt ist und eine Innenwand 3, die den Kanal 4 abgrenzt, und eine Außenverkleidung 5 aufweist. Bemerkenswerterweise besitzen erfindungsgemäß die bewegbaren Elemente der Schubumkehrvorrichtung oder Klappen 17a und 17b, die in dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel zwei an der Zahl sind, ein hinteres Ende, das, wenn es im Direktschub die Austrittskante 19 des Gasausstoßkanals bildet, koplanar ist und in einer quer verlaufenden Ebene liegt, die annähernd senkrecht zur geometrischen Längssymmetrieachse der Umkehrvorrichtung und Rotationsachse des Tl-Triebwerks verläuft. Diese bemerkenswerte Anordnung wird dadurch erzielt, daß die Drehzapfen 18a der Klappe 17a und die Drehzapfen 18b der Mappe 17b in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die an den hinteren Abschnitten 10 der festen Seitenstrukturen 16 der Schubumkehrstellung vorgenommenen Formeinrichtungen ermöglichen den Ausschlag der Klappen 17a und 17b zwischen der Stellung, in der sie in Direktschub in die Wand des Kanals 4 integriert sind, und der Stellung, in die sie zur Umlenkung des Strahls in Umkehrschub ausklappbar sind, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, wobei die Fig. 3 und 4 ebenfalls die Klappen 17a und 17b in ausgeklappter Stellung zeigen. Zur Steuerung der Bewegungen der Klappen 17a und 17b und zur Gewährleistung ihrer Verriegelung wird ein an sich bekanntes System mit Zylindern verwendet, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
In Schubumkehrstellung werden an den Enden 19 der Klappen 17a und 17b einige Austrittsverluste toleriert. Der Bereich 11 der Austrittsverluste zwischen den beiden Klappen 17a und 17b ist in Fig. 3 ebenfalls zu sehen. Durch die Bemessung der Klappen 17a und 17b und insbesondere eine Verlängerung ihrer Austrittskante nach hinten kann jedoch das Spiel zwischen den Klappen 17a und 17b in ausgeklappter Stellung verringert werden und damit die Austrittsverluste verringert werden und in Anbetracht der Wirksamkeit der Schubumkehr und der entsprechenden Leistungen akzeptabel gemacht werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, wird die Koplanarität der in der Direktschubstellung am hinteren Ende der Klappen 27a und 27b befindlichen Austrittskante 29, die in einer quer verlaufenden Ebene liegt, die annähernd senkrecht zur Achse des Tl-Triebwerks verläuft, mit Hilfe der besonderen Form des genannten Endes 29 erzielt, das keine Rotation vollführt, bzw. nicht koaxial zur Rotationsachse des Motors ist. Die Kante 29a der Klappe 27a und die Kante 29b der Klappe 27b sind in Fig. 6 dargestellt und zeigen dort die Abweichung ihrer Form gegenüber dem Bezugskreis C. Durch diese Anordnungen kann unter Beibehaltung der Koplanarität in der Direktschubstellung jedes gegenseitige Behindern der Klappen 27a und 27b beim Wechsel in die dem Umkehrschubbetrieb entsprechende ausgeklappte Stellung vermieden werden. Die Drehzapfen 28a und 28b der Klappen 27a und 27b können sich hier in der gleichen Querebene befinden. Es können aber auch die Formeinrichtungen, die in der Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 an den hinteren Abschnitten 10 der festen Seitenstrukturen 16 der Schubumkehrstellung vorgenommen wurden, beibehalten werden, um den Ausschlag der Klappen 27a und 27b zu erleichtern. Wie zuvor sind auch hier wieder einige Austrittsverluste zwischen den Kanten 29a und 29b der Klappen 27a und 27b in ihrer ausgeklappten Stellung zu beobachten, wobei diese Austrittsverluste ebenfalls in einem tolerierbaren Bereich bleiben.
Wie oben für die erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 und für die zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben, sind gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, die am Ende der Klappen 37a und 37b befindlichen Austrittskanten 39a und 39b koplanar und liegen in einer Querebene, die annähernd senkrecht zur Achse des Tl- Triebwerks verläuft. Um jedes gegenseitige Behindern der Klappen 37a und 37b beim Wechsel in die ausgeklappte Stellung zu vermeiden, sind, wie in Fig. 8 dargestellt, örtlich begrenzte Bereiche 30a und 30b dieser Klappen 37a und 37b modifiziert worden, indem dort Vertiefungen oder Reduzierungen der Dicke ausgeführt wurden, die ein Übereinanderschieben dergestalt ermöglichen, daß die Klappen 37a und 37b sich in der ausgeklappten Stellung in diesen Bereichen 30a und 30b überdecken, wie in Fig. 9 schematisch dargestellt. Die örtlich begrenzten Bereiche 30a und 30b haben eine sehr begrenzte Ausdehnung, wenn man akzeptiert, daß die Klappen 37a und 37b in der ausgeklappten Stellung nicht aneinanderstoßen und daß die Austrittsverluste bei Schubumkehrstellung toleriert werden. Es kann in diesem Fall ein Ausgleich erzielt werden, indem die Wirksamkeit des Umkehrstrahls verstärkt und der Öffnungswinkel der Klappen 37a und 37b verringert wird. Bei den Anwendungen, in denen die Klappen zwei an der Zahl sind, wie in dem Beispiel, das in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, müssen zwei Überlappungsbereiche unter Wahrung der Symmetrie ausgeführt sein, die Klappen 37a und 37b können aber die gleichen sein.
Die verschiedenen erfindungsgemäßen Mittel, mit denen am hinteren Ende der Schubumkehrklappen im Direktschubbetrieb eine koplanare Austrittskante erzielt werden kann, können außerdem gemäß der Erfindung in einer und der gleichen Ausführung miteinander kombiniert werden, wodurch sie je nach den Zwecken hinsichtlich der Masse und den gewünschten Ergebnissen beim Direktschub und bei der Schubumkehr eine Optimierung der Leistungen erlauben.
Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf die Anwendung in einer Schubumkehrvorrichtung, die an einem Zweikreis-Tl-Triebwerk sitzt, doch ist die Erfindung unabhängig von der Art des Tl-Triebwerks auf jede Schubumkehrvorrichtung anwendbar, deren Klappen im Direktschub das hintere Ende des Gasausstoßkanals bilden.

Claims

1. Schubumkehrvorrichtung für Tl-Triebwerke mit bewegbaren Klappen (17a, 17b; 27a, 27b; 37a, 37b), die bei Betrieb des Tl-Triebwerks im Direktschub in die Außenwand des Schubkanals des Tl-Triebwerks integriert sind, wobei sie das hintere Ende der Schubdüse bilden, und in ausgeklappter Stellung Umlenkklappen für den Gasstrom bilden, indem sie eine Schubumkehr bewirken, wobei die genannten Klappen (17a 17b; 27a, 27b; 37a, 37b) mittels Drehzapfen (18a, 18b; 28a, 28b; 38a, 38b), die von festen Seitenstrukturen (16) gehalten werden, die auch ein Steuersystem zum Bewegen und Verriegeln der genannten Klappen tragen, schwenkbar angebracht sind,

dadurch gekennzeichnet, daß in der integrierten Stellung in der Außenwand des Schubkanals des Tl-Triebwerks, die dem Betrieb im Direktschub entspricht, die von dem stromabwärtigen Ende der Klappen (17a, 17b; 27a 27b; 37a, 37b) gebildete Austrittskante (19, 29, 39a, 39b) koplanar ist und in einer quer verlaufenden Ebene liegt, die annähernd senkrecht zur geometrischen Längssymmetrieachse der Umkehrvorrichtung und Rotationsachse des Tl-Triebwerks verläuft.

2. Schubumkehrvorrichtung für Tl-Triebwerke nach Anspruch 1, wobei die genannten Klappen (17a, 17b) zwei an der Zahl sind und ein Versetzen der jeweiligen Position der Drehzapfen (18a) einer Klappe (17a) gegenüber den Drehzapfen (18b) der anderen Klappe (17b) in einer Längsrichtung parallel zur Rotationsachse des Tl-Triebwerks dergestalt vorgesehen ist, daß die Koplanarität der Austrittskante (19) dieser Klappen (17a, 17b) im Direktschub gewährleistet ist.

3. Schubumkehrvorrichtung für Tl-Triebwerke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die genannten Klappen (27a, 27b) zwei an der Zahl sind und das hintere Ende der Klappen (27a, 27b), das die Austrittskante (29) der Schubdüse bildet, eine besondere Form aufweist, die keine Rotation vollführt bzw. nicht koaxial zur Rotationsachse des Motors ist, so daß es im Direktschub koplanar ist.

4. Schubumkehrvorrichtung für Tl-Triebwerke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannten Klappen (37a, 37b) zwei an der Zahl sind und die Austrittskanten dieser Klappen (37a, 37b) im Direktschub koplanar sind und örtlich begrenzte Bereiche (30a, 30b) an den Klappen (37a, 37b) durch Formen von Vertiefungen dergestalt vorgesehen werden, daß beim Wechsel in die ausgeklappte Schubumkehrstellung ein gegenseitiges Überdecken der Klappen (37a, 37b) durch Übereinanderschieben dieser örtlich begrenzten Bereiche (30a, 30b) erzielt wird und damit jedes gegenseitige Behindern der Klappen (37a, 37b) vermieden wird.

5. Schubumkehrvorrichtung für Tl-Triebwerke nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die hinteren Abschnitte (10) der festen Seitenstrukturen (16) dergestalt ausgeführt sind, daß sie beim Wechsel in die ausgeklappte Stellung, die die Schubumkehr gewährleistet, den Ausschlag der Klappen (17a, 17b) ohne gegenseitiges Behindern ermöglichen.