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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung für ein Zweikreisturbotriebwerk. Das
Turbotriebwerk ist mit einem Kanal hinter dem Triebwerkbläser versehen,
dessen Zweck es ist, den sekundären,
als Kaltstrom bezeichneten Strom zu kanalisieren, wobei der genannte
Kanal aus einer Innenwand, welche den Aufbau des eigentlichen Triebwerks
hinter dem Triebwerkbläser
umschließt,
und aus einer Außenwand
besteht, deren vorderer Teil das den Triebwerkbläser umgebende Triebwerksgehäuse fortsetzt.
Die genannte Außenwand
vermag beispielsweise im Falle einer Triebwerksgondel mit vermischten
Strömen
oder zusammenfließenden Strömen gleichzeitig
und zwar hinter dem Ausstoß des
primären,
als Warmstrom bezeichneten Stroms den Sekundärstrom und den Primärstrom in
seinem hinteren Teil zu kanalisieren, aber in anderen Fällen kanalisiert
die Außenwand
nur den Sekundärstrom, was
bei Triebwerksgondeln mit getrennten Strömen der Fall ist.
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Eine
Wand kann auch das Äußere des
Triebwerkes, d. h. also die Außenseite
des Gehäuses,
das den Triebwerkbläser
und die Außenseite
der Außenwand
des oben beschriebenen Kanals umgibt, umschließen, dies mit dem Ziel, den
Luftwiderstand der Triebwerkseinheit zu minimieren. Dies gilt insbesondere
für Triebwerkseinheiten,
die an der Außenseite des
Luftfahrzeuges angebracht werden, insbesondere dann, wenn die genannten
Antriebseinheiten unter den Tragflächen oder hinten am Rumpf angebracht sind.
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Als
Außenverkleidung
wird die Gesamtheit bezeichnet, welche durch die Außenwand
der Triebwerksgondel gebildet wird.
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1 der beigefügten Zeichnungen
zeigt ein an sich bekanntes Ausführungsbeispiel
einer Schubumkehrvorrichtung des genannten Typs an einem Zweikreisturbotriebwerk.
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Die
Schubumkehrvorrichtung besteht aus Klappen 7, die einen
beweglichen Teil bilden und die in der Ruhestellung im Direktstrahlbetrieb
einen Teil der Außenverkleidung
bilden, und aus einem festen Aufbau, der stromauf der Klappen die
genannte Außenverkleidung
bildet, durch einen vorderen Teil 1 und anschließend stromab
von den Klappen durch einen hinteren Teil 3 und zwischen
den Klappen 7 durch Träger,
die den hinteren Teil 3 der Außenverkleidung mit dem vorderen
Teil 4 der Außenverkleidung
verbinden. Die Klappen 7 sind auf einem Kreisumfang der
Außenverkleidung
montiert und bei 20 in einem Zwischenbereich ihrer Seitenwände schwenkbar
an beidseitig der genannten Klappen liegenden Trägern montiert, wobei die genannten
Seitenwände zusammen
mit den vorderen und hinteren Wänden die
Wände bilden,
die den Außenteil 9 der
Klappen 7, welche einen Teil der Außenwand der Gondel bilden, mit
dem inneren Teil 11 der Klappen 7 verbinden, die einen
Teil der Außenwand
des Kanals bilden.
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Der
vordere Teil 1 des festen Aufbaus umfasst einen vorderen
Rahmen 6, der als Träger
für die Steuervorrichtungen
zum Bewegen der Klappen 7 dient, die beispielsweise durch
Hydraulikzylinder gebildet werden.
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In
der in 2 dargestellten
Aktivstellung schwenken die Klappen 7 in der Weise, dass
der hinter den Drehzapfen befindliche Teil der Klappen den Kanal
mehr oder weniger vollständig
blockiert, und zwar so, dass der vordere Teil der Klappen einen Durchlass
in der Außenverkleidung
freigibt, so dass der Sekundärstrom
radial zur Achse des Kanals kanalisiert werden kann. Der vordere
Teil der Klappen 7 steht aus Gründen der Dimensionierung des
Durchlasses, der geeignet sein muss, diesen Strom durchzulassen,
ohne den Betrieb des Triebwerks zu beeinträchtigen, von der Außenverkleidung
nach außen vor.
Der Schwenkwinkel der Klappen wird in der Weise eingestellt, dass
ein Durchströmen
des Stroms möglich
wird, und in der Weise, dass die Schubwirkung dieses Stroms gebrochen
wird, so dass sich sogar ein Gegenschub zu bilden beginnt, indem
eine nach vorne gerichtete Komponente des Stroms erzeugt wird.
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Die
Klappen 7 sind in ihrem vorderen Teil auch mit einem Spoiler 13 versehen,
der von der Innenseite der Klappen nach vorne ragt, wenn die Klappen 7 ausgeklappt
sind, so dass der Strom nach vorne umgelenkt und die Gegenschubkomponente bewirkt
wird.
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An
sich bekannte Ausführungsbeispiele
werden z. B. in FR 1 482 538 bzw. in FR-A-2 030 034 erläutert.
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Es
gibt auch Vorrichtungen wie diejenige, die in
US 3 605 411 beschrieben wird, die
es ermöglicht, auf
der vorderen Seite einen nach vorne überstehenden Spoiler zu erhalten,
wenn die Klappen ausgeklappt sind, wobei gleichzeitig eine Kontinuität der Außenwand
des Kanals ermöglicht
wird, wenn die Klappen nicht ausgeklappt sind. Aus FR-A 2 618 853 ist
auch eine Vorrichtung bekannt, bei der der Spoiler im Direktstrahlbetrieb
in der Weise eingezogen wird, dass die Leistung des Triebwerks optimiert
wird.
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Bei
bestimmten Anwendungen, wie sie in 1 dargestellt
werden, ragen die Spoiler 13 auch im Direktstrahlbetrieb
von der Innenfläche 11 der Klappen 7 vor,
ohne jedoch in den Kanal hineinzuragen, der bei diesem Beispiel
mit Auskehlungen versehen ist, die für die Leistungen des Triebwerkes
geringfügig
nachteilig sind, während
die Schubumkehrvorrichtung extrem vereinfacht wird.
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Die
Kombination der Spoiler und der Umlenkungskanten ermöglicht auch
eine Optimierung der Ausstoßrichtung
des Stroms, wie dies in FR-A-2 680 547 angegeben wird.
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Schließlich ist
die Steuerung der Klappen von einer Position zur anderen durch Hydraulikzylinder
an sich bekannt, es wird jedoch auf die sehr einfache Lösung hingewiesen,
bei der pro Klappe ein Zylinder vorhanden ist, welcher an seinem
vorderen Teil an dem vorderen festen Aufbau der Außenverkleidung
und mit seinem von der Klappe stromab gelegenen Teil an einem in
dem vorderen Teil gelegenen Punkt befestigt ist, wie dies beispielsweise
durch FR 1 482 538 beschrieben wird.
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Nach
den 1 und 2 weist die Klappe 7 eine
Auskehlung 18 auf, welche durch die Innenwand 11 der
Klappe 7 gebildet wird und die im Falle der Nutzung eines
festen Spoilers 13 an der Klappe 7 notwendig ist,
um die aerodynamischen Leistungen im Schubumkehrbetrieb zu erhalten.
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Die
Umlenkkante 8 ist abgerundet, um eine bessere Umströmung durch
den Strom zu ermöglichen
und damit im Schubumkehrbetrieb eine optimale Querschnittslänge „P" zu erhalten, jedoch
führt diese
Definition zu aerodynamischen Verlusten, die im Direktstrahlbetrieb
für die
Triebwerksleistung schädlich
sind, da der Strom, welcher in dem Ringkanal 15 zirkuliert,
in die Auskehlung 18 gerichtet ist.
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Bei
bestimmten Anwendungen, wie dies in 3 dargestellt
ist, deckt nach einer an sich bekannten Lösung eine auf der vorderen
Seite gelegenen flache Umlenkkante 8 einen Teil der Auskehlung ab,
um die Verluste zu minimieren; der Strom wird besser ausgerichtet
und umgeht im Direktstrahlbetrieb einen Teil der Auskehlung, und
damit werden Störungen
gemindert.
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Das
Problem beim Einsatz einer solchen Umlenkkante liegt darin, dass
im Schubumkehrbetrieb der Strom nicht mehr dem vorstehend erwähnten Radius
folgen kann und dass die Umströmung der
Umlenkkante durch den Strom sehr viel weiter entfernt erfolgt, womit
die Länge
des wirksamen Querschnitts "P" entsprechend reduziert
wird, was dazu zwingt, den Abstand zwischen der genannten Umlenkkante
und der Innenfläche 11 der
Klappe 7, mit der der Strom im Schubumkehrbetrieb in Kontakt kommt,
zu erhöhen,
um den gleichen Wirkungsgrad wie bei einer abgerundeten Umlenkkante
zu erhalten.
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Es
sollte hinzugefügt
werden, dass die Lösung,
den genannten Abstand zu erhöhen,
für den Zweck
der Auswuchtung der Klappe schädlich
ist, denn der Drehzapfen 20 muss hinter die Gondel verlegt
werden, was den Innenteil 11 vor dem Drehzapfen 20 der
Klappe 7 entsprechend vergrößert, auf den der Strom seine
die Öffnung
unterstützende
Wirkung ausübt.
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Aus
EP-A-0 338 869 ist des weiteren eine Schubumkehrvorrichtung eines
Turbotriebwerkes bekannt, bei der ein Element in Lippenform an der Basis
der Umlenkkante des festen vorderen Teils der Schubumkehrvorrichtung
angeordnet ist, um die Abflussstörungen
an den Strömungsrändern im
Direktstrahlbetrieb zu vermeiden.
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Eines
der Ziele der Erfindung ist der Einsatz einer flachen Umlenkkante,
um im Schubumkehrbetrieb den Abstand zwischen dem Ende der Umlenkkante
in Strömungsrichtung
und der Innenfläche
der Klappe so weit wie möglich
zu reduzieren und dabei gleichzeitig die aerodynamischen Eigenschaften
bei Schubumkehr sicherzustellen. Weiter wird darauf abgezielt, im
Direktstrahlbetrieb das Ungleichgewicht der Klappe dadurch zu reduzieren,
dass die Länge des
vorderen Teils der Klappe relativ zu ihrem Drehpunkt minimiert wird.
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Erfindungsgemäß werden
die Ziele durch eine Schubumkehrvorrichtung mit schwenkbaren Klappen
vom vorbeschriebenen Typ erzielt, die dadurch gekennzeichnet ist,
dass mindestens ein Profilelement, welches mindestens eine Krümmung in
einer Richtung quer zur Schubumkehrvorrichtung aufweist, mit dem
festen Aufbau der Schubumkehrvorrichtung verbunden ist und eine
Umlenkschaufel bildet, in einer festen Position, stromab von der
genannten Umlenkkante, in einem für die Sicherstellung einer
optimalen Ausrichtung des Schubumkehrstroms geeigneten Abstand und
innerhalb der Wandstärke der
Außenverkleidung
liegend in der Auskehlung, die im Direktstrahlbetrieb unter dem
vorderen Teil der Innenfläche
der Klappe gebildet wird, angeordnet ist, so dass die Ausrichtung
des Schubumkehrstroms verbessert wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 in einer schematischen
Halbansicht im Längsschnitt
durch eine Ebene, die durch die Drehachse eines damit verbundenen
Turbotriebwerkes verläuft,
einer Schubumkehrvorrichtung mit schwenkbaren Klappen in Schließstellung
eines an sich bekannten Typs, die Gegenstand der Beschreibungseinleitung
war;
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2 im Schubumkehrbetrieb
die Strömungsrichtung
für eine
Schubumkehrvorrichtung mit Klappen in Verbindung mit einer abgerundeten
Umlenkkante;
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3 im Schubumkehrbetrieb
die Strömungsrichtung
für eine
Schubumkehrvorrichtung mit Klappen in Verbindung mit einer flachen
Umlenkkante;
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4 eine Ausführungsform
der Erfindung in einer zur 1 identischen
Ansicht in Schließstellung;
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5 die Ausführungsform
der 4, dargestellt im
Schubumkehrbetrieb;
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6 eine Queransicht eines
Beispiels der Ausführungsform
der Erfindung in einer zur Außenlinie
des Stromfadens parallelen Form;
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7 eine Queransicht eines
Beispiels der Ausführungsform
der Erfindung in einer zur Außenlinie
des Stromfadens nicht parallelen Form;
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8 eine Ausführungsform
der Erfindung in perspektivischer Form und in antagonistischer Form;
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9 und 10 eine Ausführungsform der Erfindung in
den Positionen Direktstrahlbetrieb und Schubumkehr;
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11 eine Teilansicht eines
Beispiels eines einstellbaren Anschlags in Verbindung mit der Ausführungsform
der Erfindung;
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12 eine weitere Ausführungsform
der Erfindung im Schubumkehrbetrieb;
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13 und 14 eine Form der Anlenkung der vorderen
Platte in Verbindung mit der Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Es besteht aus einem Profilteil 21, das
man als Umlenkschaufel bezeichnet und das in der Auskehlung 18 liegt,
die durch die Innenwand 11 der Klappe 7 im Direktstrahlbetrieb
gebildet wird.
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Entsprechend
den angestrebten aerodynamischen Wirkungen im Direktstrahlbetrieb:
Sein Profil kann an der Grenze des Profils der theoretischen Linie 16 der
aerodynamischen Abgrenzung des Sekundärstromfadens 15 der
Gaszirkulation, die den Sekundärstrom
bildet, liegen, oder im Inneren der Auskehlung in einem Abstand
zum Profil 16, der vom Fachmann festgelegt wird und eine
Hilfe für
die Ausrichtung des Stroms im Schubumkehrbetrieb ohne Störung des
Stroms im Direktstrahlbetrieb sicherstellt.
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Die
Umlenkschaufel 21 liegt hinter dem hinteren Ende der Umlenkkante
B. Der Abstand zwischen der Umlenkschaufel und der Umlenkkante und der
theoretischen Linie 16 wird so festgelegt, dass die aerodynamischen
Leistungen optimiert und gleichzeitig der gestörte Bereich in der Auskehlung 18
im Direktstrahlbetrieb vermieden wird.
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Die
Umlenkschaufel 21 hat ein aerodynamisches Profil, angepasst
an das angestrebte Ziel. Ihre Form, ihre Größe, ihre Ausrichtung und ihre
Position können
je nach der Notwendigkeit an ein und demselben Werkstück angepasst
werden. Für
jede Klappenauskehlung kann jeweils ein gleicher Schaufeltyp verwendet
werden, er kann aber auch von einer Auskehlung der Klappe 7 zu
einer anderen unterschiedlich sein oder auch nicht in allen Auskehlungen
der Klappen ein und derselben Schubumkehrvorrichtung verwendet werden.
Ein und dieselbe Schaufel kann aus nebeneinanderliegenden Elementen
ausgebildet werden, die entweder unabhängig sind oder nicht und unterschiedliche
Einstellungen und Geometrien haben oder nicht.
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Die
Umlenkschaufel 21 kann über
die gesamte Breite des Durchlasses in der Außenverkleidung der Gondel oder
der Ausstoßschächte verwendet
werden, wobei die Verbindungen 22 und 23 an den
Wänden
oder in den Seitenbereichen beispielsweise der Träger 2 erfolgen
(6 und 7).
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Es
ist anzumerken, dass die Umlenkschaufel gegebenenfalls nur einen
radialen Teil der Ausstoßschächte betreffen
und entweder mit der Umlenkkante 8 oder mit dem Rahmen 6 oder
mit einem beliebigen anderen Punkt der Gondel verbunden sein kann, den
der Fachmann für
ihre Befestigung durch einen geeigneten Träger für optimal erachten könnte.
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Der
Teilbereich kann eine Gebiet abdecken, das sich von einer Seitenkante
bis zu ihrem festgelegten anderen Ende erstrecken, oder sich in
einem Teil befinden kann, welcher zwischen den beiden Seitenkanten 22 und 23 der
Ausstoßschächte enthalten ist.
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Der
Abstand zwischen dem Profil der Umlenkschaufel 21 und der
theoretischen Linie 16 kann konstant sein, wie dies 6 zeigt, oder sich verändern, wie
dies ein Ausführungsbeispiel
der Umlenkschaufel 24 in 7 zeigt.
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Die
Flügelform
der Umlenkschaufel 25, deren Krümmung im Schubumkehrbetrieb
bei der Lenkung des Stroms zum vorderen Teil der Gondel unterstützend wirkt,
kann bei ein und demselben Werkstück und bei zweckmäßig gewählten, vom
Fachmann bestimmten Punkten umgekehrt werden, wie dies beispielsweise
in 8 gezeigt wird, womit
der Strom in eine entgegengesetzte Richtung gelenkt werden kann.
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Für jede Auskehlung 18 kann
eine einzige Umlenkschaufel genutzt werden, es ist aber anzumerken,
dass die Anzahl der Umlenkschaufeln nicht begrenzt ist. So können mehrere
Umlenkschaufeln in ein und derselben Auskehlung 18 eingebaut
werden, wobei sämtliche
bereits erwähnten
Parameter eingehalten werden, aber auch zwischen den Umlenkschaufeln
einer und derselben Auskehlung, wie auch zwischen den verschiedenen
Ausstoßschächten. Diese
verschiedenen Schaufeln können
untereinander verbunden sein, entweder unabhängig oder in Verbindung mit
einem beliebigen Element des festen Aufbaus 1. Diese Verbindungen
können
die gleichen geometrischen Merkmale haben wie die Schaufeln, um
sie in die Führung
der gerichteten Ströme
mit einzubeziehen.
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Das
Prinzip kann mit der abgerundeten Umlenkkante verwendet werden,
wenn die Umlenkschaufel beispielsweise in einem Bereich der Auskehlung 18 positioniert
ist, welcher nicht durch den Strom gestört wird, der im Direktstrahlbetrieb
im Ringkanal 15 zirkuliert. Dieser Parameter kann im Schubumkehrbetrieb
die aerodynamische Leistung, welche bereits durch das abgerundete
Profil der Umlenkkante erreicht wurde, weiter verbessern.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, die in den 9 und 10 dargestellt wird, kann
die Umlenkschaufel 21 zusätzlich zu ihrer Funktion der
Umlenkung des Stroms im Schubumkehrbetrieb auch als Anschlag für ein bewegliches
Element, beispielsweise eine vordere Platte 26, dienen.
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In
der Tat bildet die vordere Platte einen Teil des äußeren Stromfadens
des Ringkanals 15 der Gondel und wird an ihrem Innenteil
durch die Resultierende des Drucks des Stroms im Direktstrahlbetrieb
beaufschlagt, welche bei bestimmten Flugzuständen des Luftfahrzeuges die
Platte verformen könnte
und es ihr nicht mehr ermöglichen
würde,
die äußeren zulässigen Linien
des Stromkanals zu bewahren, was zu aerodynamischen Verlusten führen würde.
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In
diesem Fall kann die bewegliche Platte im Direktstrahlbetrieb auf
der Gesamtheit oder einem Teil der Umlenkschaufel(n) 21 aufliegen.
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11 zeigt ein Beispiel eines
verstellbaren Anschlags 27 in Verbindung mit einer oder
mehreren Umlenkschaufeln und/oder der Umlenkkante 8. Es
ist anzumerken, dass diese Funktion unabhängig von den Schaufeln realisiert
werden kann. Ein auf dem festen Aufbau 1 montierter Träger kann
das Einstellelement enthalten und somit eine Störung der durch die Schaufeln
angestrebten aerodynamischen Effekte vermeiden.
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12 zeigt eine weitere Anwendung
der Erfindung. Die Umlenkschaufel 28 kann in der Weise positioniert
werden, dass sie das bewegliche Element 26 verlängert, das
hier durch eine vordere Platte 26 dargestellt wird. So
positioniert wirkt sie bei der Verbesserung der Effizienz der Schubumkehr
mit.
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Ein
weiteres, in den 13 und 14 dargestelltes bemerkenswertes
Merkmal der Erfindung liegt darin, die Struktur einer der Schaufeln
zu verwenden und damit Drehzapfen 29 zu verbinden, an denen
eine vordere Platte 26 angelenkt ist, die in dem Stromfaden 15 nach
vorne kippt. Der Antrieb derselben ist von einer dem Fachmann an
sich bekannten Art, wo die Drehzapfen 29 in einer solchen Weise
angeordnet werden, dass die Kinematik der Platte und deren Anordnung
für die
angestrebte verbesserte Effizienz der Funktion sorgen.