DE69909276T2

DE69909276T2 - Schubdüse einer gasturbine

Info

Publication number: DE69909276T2
Application number: DE69909276T
Authority: DE
Inventors: James Crone
Original assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Current assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP2002512151A; CA2329343C; WO1999054204A1; US6109562A; EP1071609B1; DE69909276D1; EP1071609A1; CA2329343A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist auf eine verbesserte Flugzeugkonstruktion gerichtet. Die Erfindung ist insbesondere auf eine verbesserte Flugzeugkonstruktion zum Ablassen des Abgases von Flugzeugtriebwerken durch Triebwerkgondeln gerichtet.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Flugzeugtriebwerke, besonders bei bestimmten Modellen von Hubschraubern, haben momentan eine Abgasführung von dem Triebwerk nach hinten und zur Seite, wobei der Abgaskanal von der Maschine durch die Wand der Gondeln geht, während er an der Zelle in der Gondel abgestützt ist. Häufig geht der Abgaskanal der Triebwerkverkleidungsklappe in der Gondel benachbart durch die Wand, wobei die Klappe Zugang zu dem Triebwerk schafft, so dass es gewartet werden kann. Gelegentlich geht der Abgaskanal sogar durch eine Seite der Klappe, wobei die Klappe so konstruiert ist, dass sie den Kanal aufnimmt und dabei von diesem weg bewegt werden kann, um das Triebwerk zu warten.
Der Abgaskanal macht, wenn er in der Nähe der Triebwerkverkleidungsklappe angeordnet ist, die Wartung des Triebwerks schwierig. Selbst wenn die Triebwerkverkleidungsklappe offen ist, verbirgt der Kanal einen Teil des Triebwerks. Häufig muss mindestens ein Teil des Abgaskanals entfernt werden, bevor das Triebwerk gewartet werden kann, was die Wartung des Triebwerks kostspielig macht.
US 4 291 530 beschreibt eine Gasturbinenmaschine, die für einen Hubschrauber geeignet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flugzeugkonstruktion bereitzustellen, die automatisch zu einem Entfernen eines Teils des Abgaskanals führt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geöffnet wird, um einen besseren Zugang zu dem Triebwerk zu schaffen. Die Konstruktion beinhaltet das Anbringen eines Teils des Abgaskanals an der Triebwerkverkleidungsklappe in einer Position, so dass er sich aus dem Weg bewegt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geöffnet wird, um das Flugzeugtriebwerk zu warten. Der Teil des Abgaskanals an der Triebwerkverkleidungsklappe ist auch derart konstruiert, dass er sich arbeitsfähig mit dem Rest des Abgaskanals an dem Triebwerk verbindet, wenn die Tür geschlossen wird.
Die verbesserte Flugzeugkonstruktion kann auch derart modifiziert werden, dass sie eine bessere Durchlüftung der Gondel erlaubt, um es dem Triebwerk zu erlauben, kühler zu laufen, und so die Triebwerklebensdauer zu erhöhen. Das erfolgt, indem der Abgaskanal derart konstruiert ist, dass er einen Ejektor beinhaltet, wo das bewegliche und das feste Teil des Abgaskanals aufeinander treffen, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist. Der Ejektor zieht erwärmte Luft aus der Gondel ab, was dazu führt, dass kühlere Luft in die Gondel gezogen wird, um die Kühlung des Triebwerks zu unterstützen. Der Ejektor kann einen an dem festen Abgaskanalabschnitt angebrachten Adapter beinhalten. Der Adapter kann gewechselt werden, um die Größe des Ejektors zu ändern.
Die Erfindung ist insbesondere in Richtung auf eine Flugzeugkonstruktion mit einem Flugzeugtriebwerk und einer Gondel mit einer das Triebwerk umgebenden Wand gerichtet. Eine Triebwerkverkleidungsklappe in der Wand der Gondel schafft Zugang zu dem Triebwerk. Ein Abgaskanal erstreckt sich von dem Triebwerk durch die Triebwerkverkleidungsklappe. Der Abgaskanal hat einen ersten Kanalabschnitt mit einem Auslassende, welches sich von dem Triebwerk in Richtung zur Klappe erstreckt, wobei sein Auslassende der Triebwerkverkleidungsklappe benachbart ist; und einen zweiten separaten Kanalabschnitt mit einem Einlassende, der in der Triebwerkverkleidungsklappe angebracht ist und mit der Klappe beweglich ist. Das Einlassende des zweiten Kanalabschnitts ist dem Auslassende des ersten Kanalabschnitts benachbart, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist. Der erste und der zweite Kanalabschnitt zusammen lenken Abgas von dem Triebwerk aus der Gondel nach außen, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist.
In einer Ausführungsform grenzen der erste und der zweite Kanalabschnitt aneinander, um die Abschnitte dicht miteinander zu verbinden. Bei einer anderen Ausführungsform kann der erste Kanalabschnitt in einem Auslassende enden, welches kleiner ist als das Einlassende des zweiten Kanalabschnitts, wobei das Auslassende in dem Einlassende des zweiten Abschnitts angeordnet ist und relativ zu diesem zentriert ist, um einen Ejektorschlitz zu bilden, der Luft von der Gondel in den zweiten Abschnitt des Kanals und aus der Gondel zieht. In noch einer weiteren Ausführungsform kann ein Adapter an dem Auslassende des ersten Kanalabschnitts angebracht sein, wobei der Adapter in das Einlassende des zweiten Kanalabschnitts in einer Weise passt, dass ein Ejektorschlitz gebildet ist. Der Adapter ist austauschbar, so dass die Größe des Ejektorschlitzes variiert werden kann.
Die Erfindung ist auch auf eine Flugzeugkonstruktion mit einem Abgasadapter gerichtet, wobei das Flugzeug ein Flugzeugtriebwerk aufweist, das in einer Triebwerkgondel mit einer das Triebwerk einschließenden Wand und einer Triebwerkverkleidungsklappe in der Wand der Gondel, die Zugang zu dem Triebwerk schafft, um dieses zu warten, montiert ist, und wobei das Triebwerk einen Abgaskanal mit einer von einem Flansch umgebenen Auslassöffnung hat, wobei die Triebwerkverkleidungsklappe eine Öffnung definiert, die mit dem Abgaskanalauslass zusammenfällt, wobei der Abgasadapter aus einem Kanal mit einem Flansch gebildet ist, der daran angepasst ist, an dem Flansch des Abgaskanals an dem Triebwerk angebracht zu sein und wobei der Adapter ein kurzes Stück durch die Öffnung in der Triebwerkverkleidungsklappe ragt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht auf eine Flugzeugkonstruktion, zum Teil im Schnitt, die den Abgaskanal in zwei Abschnitten mit den aneinander grenzenden Abschnitten zeigt;
2 ist eine rückwärtige Ansicht zum Teil im Schnitt, welche die zwei Abschnitte des aneinander grenzenden Abgaskanals zeigt;
3 ist eine Ansicht zum Teil im Schnitt, die den Abgaskanal in zwei Abschnitten zeigt, die einen Ejektor an ihrem Übergangsbereich bilden;
4 ist eine Ansicht zum Teil im Schnitt, die den Abgaskanal in zwei Abschnitten mit einem zwischen den Abschnitten eingefügten Adapter zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Flugzeugkonstruktion, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat ein Flugzeugtriebwerk 1, welches in einer Gondel 3 angebracht ist. Eine Triebwerkverkleidungsklappe 5 ist in der Wand 7 der Gondel 3 vorgesehen, wobei die Klappe 5 an ihrer Unterseite mit einem Scharnier 9 an der Wand 7 angeschlagen ist.
Ein Abgaskanal 11 erstreckt sich nach hinten und in Richtung zur Seite von dem Triebwerk 1 durch die Triebwerkverkleidungsklappe 5, um Abgas von dem Triebwerk 1 nach außen von der Gondel 3 zu lenken. Der Abgaskanal 11 gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus zwei Abschnitten. Der erste Kanalabschnitt 15 des Kanals 11 ist an dem Triebwerk 1 befestigt und führt von diesem nach hinten und in Richtung zur Seite in Richtung zur Triebwerkverkleidungsklappe 5. Der zweite Kanalabschnitt 17 des Kanals 11 ist in der Triebwerkverkleidungsklappe 5 angebracht und führt nach außen. Das Auslassende 19 des ersten Kanalabschnitts 15 und das Einlassende 21 des zweiten Kanalabschnitts 17 haben daran Flansche 23 bzw. 25. Eine Ringdichtung 27 ist an Flansch 23 vorgesehen, um an den anderen Flansch 25 anzugrenzen, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe 5 geschlossen ist, um einen kompletten, geschlossenen Abgaskanal 11 zum Leiten von Abgas von dem Triebwerk 1 aus der Gondel 3 nach außen zu bilden. Die Ringdichtung 27 könnte, falls das erwünscht ist, an dem anderen Flansch 25 vorgesehen sein.
Wenn das Triebwerk gewartet werden soll, ist die Triebwerkverkleidungsklappe 5 offen und nach unten um das Scharnier 9 aus dem Weg geschwenkt, und nimmt den zweiten Kanalabschnitt 17 des Abgaskanals 11 mit sich weg. Durch das Entfernen eines guten Teils des Abgaskanals 11 ist das Warten des Triebwerks 1 viel leichter. Nach dem Warten wird die Triebwerkverkleidungsklappe 5 geschlossen, und das Einlassende 21 des zweiten Kanalabschnitts 17 grenzt an die Dichtung 27 an dem Auslassende 19 des ersten Kanalabschnitts 15 an, um den kompletten, geschlossenen Abgaskanal 11 zu bilden.
Falls erwünscht, kann der Abgaskanal 11 modifiziert werden, um einen Ejektorschlitz 27 zum Austreiben von erwärmter Luft aus der Gondel 3 zu inkorporieren und dabei auch das Triebwerkabgas loszuwerden. Wie in der 3 gezeigt, ist der Abgaskanal 11a derart modifiziert, dass der erste Kanalabschnitt 15a einen Auslassendbereich 33 hat, der kleiner ist als der Einlassendbereich 35 des zweiten Kanalabschnitts 17a. Der Auslassendbereich 33 des ersten Kanalabschnitts 15a passt konzentrisch in den Einlassendbereich 35 des zweiten Kanalabschnitts 17a und erstreckt sich ein kurzes Stück in den Einlassendbereich 35. Der Bereich 33 kann auch relativ zu dem Abschnitt 17a versetzt sein, statt vollständig konzentrisch angeordnet zu sein. Ein ringförmige Ejektorschlitz 37 ist an dem Übergang der zwei Kanalabschnitte 15a, 17a gebildet. Wenn der Abgaskanal 11a Abgas von dem Triebwerk 1a aus der Gondel 3a durch die Triebwerkverkleidungsklappe 5a abgibt, wird auch heiße Luft von innerhalb der Gondel 3a durch den Ejektorschlitz 37 und den Abgaskanal 11a nach außen gezogen, um das Triebwerk zu kühlen. Wie vorangehend wird der zweite Kanalabschnitt 17a aus dem Weg bewegt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe 5a geöffnet wird, um das Triebwerk 1a zu warten.
Falls gewünscht, kann der Abgaskanal 11b einen Adapter 41, wie in 4 gezeigt, aufweisen. Der Adapter 41 hat einen Flansch 43 an seinem Einlassende 45, der derart bemessen ist, dass er an einem Flansch 47 an dem Auslassende 49 des ersten Kanalabschnitts 11b angrenzt. Geeignete Befestigungselemente 51 verbinden die Flansche 43, 47 lösbar mit einander, um den Adapter 41 an dem ersten Kanalabschnitt 11b anzuschließen. Das Auslassende 53 des Adapters 41 ist derart bemessen, dass es konzentrisch in das Einlassende 55 des zweiten Kanalabschnitts 17b oder versetzt relativ zu dem Abschnitt 17b passt und ein Stück weit in dieses ragt, um einen ringförmigen Ejektorschlitz 37b zu bilden. Das Abgas von dem Triebwerk 1b wird nach außen durch den ersten Kanalabschnitt 11b, den Adapter 41 und den zweiten Kanalabschnitt 17b in Reihe gelenkt. Gleichzeitig zieht der Ejektorschlitz 37b heiße Luft von innerhalb der Gondel 3b ab. Wie vorangehend, bewegt ein Öffnen der Triebwerkverkleidungsklappe 5b den zweiten Kanalabschnitt 17b aus dem Weg, um eine leichtere Wartung des Triebwerks 1b zu erlauben.
Der Adapter 41 kann, da er lösbar. ist, leicht gewechselt werden, um einen aus einer Anzahl von Adaptern zu verwenden, wobei jeder eine unterschiedliche Größe des Auslassendes 53 hat, so dass man in der Lage ist, die Größe des Ejektorschlitzes 37b zu ändern. Wenn ein Ejektorschlitz 37b nicht erforderlich ist, könnte der Adapter 41 so modifiziert werden, dass er mit dem Einlassende 55 des zweiten Kanalabschnitts 17b zusammenpasst und eine Dichtung (nicht gezeigt) an seinem Auslassende 53 trägt, gegen die das Einlassende 55 des zweiten Kanalabschnitts 17b zur Anlage kommt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe 5b geschlossen ist.

Claims

Flugzeugkonstruktion mit einem Flugzeugtriebwerk (1; 1a; 1b), einer Triebwerkgondel (3,; 3a; 3b) mit einer Wand (7), welche das Triebwerk einschließt; einer Triebwerkverkleidungsklappe (5; 5a; 5b) in der Wand der Gondel, welche Zugang zu dem Triebwerk schafft, um dieses zu warten; einen Abgaskanal (11; 11a), welcher sich von dem Triebwerk durch die Triebwerkverkleidungsklappe erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal einen ersten Kanalabschnitt (15; 15a; 11b) mit einem Auslassende (19; 49), welcher sich von dem Triebwerk in Richtung zur Triebwerkverkleidungsklappe erstreckt, wobei sein Auslassende der Triebwerkverkleidungsklappe benachbart ist, und einen zweiten separaten Kanalabschnitt (17; 17a; 17b) aufweist, der ein Einlassende (21; 45) aufweist, welcher in der Triebwerkverkleidungsklappe angebracht ist und mit der Triebwerkverkleidungsklappe beweglich ist, wobei das Einlassende des zweiten Kanalabschnitts dem Auslassende des ersten Kanalabschnitts benachbart ist, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist, so dass der erste und der zweite Kanalabschnitt zusammen Abgas von dem Triebwerk aus der Gondel lenken.
Flugzeugkonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Triebwerkverkleidungsklappe (5; 5a; 5b) an ihrem unteren Rand an der Wand (7) drehbar angeschlossen ist, wobei die Triebwerkverkleidungsklappe den zweiten Kanalabschnitt (17; 17a; 17b) weg von dem Triebwerk (1; 1a; 1b) bringt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geöffnet wird, um einen größeren Zugang zu dem Triebwerk zu schaffen, wenn das Triebwerk gewartet wird.
Flugzeugkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Auslassende (19; 49) und das Einlassende (21; 45) des ersten Kanalabschnitts (15; 15a; 11b) bzw. des zweiten Kanalabschnitts (17; 17a; 17b) mit einer Ringdichtung (27), die zwischen diesen positioniert ist, aneinander angrenzen, wobei die Ringdichtung an dem Einlasskanalende oder dem Auslasskanalende angebracht ist.
Flugzeugkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bereich des ersten Kanalabschnitts (15; 15a; 11b) an seinem Auslassende (19; 49) etwas kleiner ist als der Bereich des zweiten Kanalabschnitts (17; 17a; 17b) an seinem Einlassende (21; 45), wobei das Auslassende des ersten Kanalabschnitts generell konzentrisch zu dem und etwas innerhalb des Einlassendes des zweiten Kanalabschnitts angebracht ist, um einen ringförmigen Ejektorschlitz (37; 37b) in dem Abgaskanal (11; 11a) zum Abgeben von Luft von innerhalb der Gondel (3; 3a; 3b) zusammen mit dem Abgas von der Maschine (1; 1a; 1b) zu bilden, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe (5; 5a; 5b) geschlossen ist.
Flugzeugkonstruktion nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, wobei der Abgaskanal (11; 11a) einem an dem Auslassende (19; 49) des ersten Kanalabschnitts (15; 15a; 11b) angebrachten Adapter (41) aufweist, wobei der Adapter ein Auslassende (53) hat, welches kleiner ist als das Einlassende (21; 45) des zweiten Kanalabschnitts (17; 17a; 17b), wobei das Auslassende des Adapters generell konzentrisch zu dem und etwas innerhalb des Einlassendes des zweiten Kanalabschnitts passt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe (5; 5a; 5b) geschlossen ist, um einen ringförmigen Ejektorschlitz (37; 37b) in dem Abgaskanal zu bilden, zum Abgeben von Luft aus der Gondel (3; 3a; 3b).
Flugzeugkonstruktion nach Anspruch 5, wobei der Adapter (41) lösbar an dem ersten Kanalabschnitt (15; 15a; 11b) angeschlossen ist, so dass die Größe des Ejektorschlitzes (37; 37b) durch Ändern des Adapters variiert werden kann.
Flugzeugkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flugzeugkonstruktion ein Hubschrauberrumpf ist.
Flugzeugkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flugzeugkonstruktion ein Tiltrotorrumpf ist.
Flugzeugkonstruktion mit einem Abgasadapter (41), wobei das Flugzeug ein Flugzeugtriebwerk (1; 1a; 1b) hat, das in einer Triebwerkgondel (3; 3a; 3b) mit einer das Triebwerk einschließenden Wand (7) und einer Triebwerkverkleidungsklappe (5; 5a; 5b) in der Wand der Gondel, die Zugang zu dem Triebwerk schafft, um es zu warten, angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebwerk einen Abgaskanal (11; 11a) mit einer von einem Flansch (47) umgebenen Auslassöffnung (19; 49) aufweist, wobei die Triebwerkverkleidungsklappe eine mit dem Abgaskanalauslass zusammenfallenden Öffnung definiert, wobei der Abgasadapter von einem Kanal mit einem Flansch (43) gebildet ist, der daran angepasst ist, an den Flansch des Abgaskanals an dem Triebwerk angebracht zu werden und der Adapter eine kurze Strecke durch die Öffnung in der Triebwerkverkleidungsklappe ragt, wenn die Triebwerkverkleidungsklappe geschlossen ist.