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Kühleranordnung für Flugzeuge Der Widerstand eines. eingebauten Kühlers
setzt sich zusammen aus dem inneren Kühlerwiderstand, der durch den Impulsverlust
der den Kühler durchstreichenden Luft gegeben ist, und dem äußeren Widerstand, den
die Reibung an den aus der Flugzeugzelle .herausragenden Teilen des Kühlereinbaus
und Strömungsinterferenzen verursachen. Der innere Kühlerwiderstand hat bei gewähltem
Düsenverengungsverhältnis und Durchflußgrad einen theoretischen unteren Grenzwert,
dem man sich besonders durch Wahl eines Diffusors mit gutem Wirkungsgrad annähern
kann; der äußere Kühlerwiderstand wird um so kleiner, je weniger der Kühlereinbau
aus der Zelle herausragt.
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Kühleranordnungen, bei denen der Kühlerblock mehr als zur Hälfte in
den Rumpf, die Tragflächen usw. hineingezogen ist und Anordnungen, die vor dem Kühlerblock
einen Diffusor aufweisen, sind bereits bekannt. Je weiter der Kühlerblock bei diesen
Anordnungen in. die Zelle hineingezogen wird, desto schwieriger ist es, einen ohne
Knick verlaufenden, sich sanft erweiternden Diffusor zu bauen.
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Weitere Schwierigkeiten macht der Kühlereinbau, wenn vor dem Diffusor
schon eine lange, strömungsbespülte Fläche liegt, auf der schon eine dicke Grenzschicht
angelaufen ist. Das gilt z. B. dann, wenn der Kühler in einer an sich konstruktiv
sehr vorteilhaften Anordnung hinter dem Holm des Flügels hängt. Die Flügelgrenzschicht
gibt dann, wie auch schon Versuche gezeigt haben, durch den vor der Kühlerstirnfläche
nötigen Druckanstieg
zu starken Strömungsablösungen Anlaß, die
den Durchfluß und den Diffusorwirkungsgrad stark herabsetzen.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Anordnung
verhindert. Die Erfindung besteht aus einer Vereinigung einer Reihe von Maßnahmen.
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Die Abb. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens.
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Der Kühlerblücka wird, wie bekannt, mehr als zur Hälfte in die Zelle,
z. B. in den Rumpf oder .eine Gondel oder den Tragflügel b, hineingezogen. Es ist
vorteilhaft, den herausragenden Teil der Stirnfläche so groß zu bemessen, daß sein
Anteil an der gesamten Stirnfläche etwa der Durchflußzahl im Schnellflug entspricht.
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Der diffusorartige Teil c des Kühlluftführungskan.als wird, wie bereits
vorgeschlagen, kurz, mit großem Erweiterungswinkel (mehr als 12°) ausgeführt, so
daß der Ausschnitt aus der Zelle nur klein zu sein braucht, ,also z. B., beim Kühlereinbau
im Flügel der Holm unberührt bleiben kann. Durch den kurzen Diffusor bei weit eingezogenem
Kühlerblock ergibt sich eine Abknickung der Diffusorachse gegen die Strömungsrichtung.
Der Knicke zeigt sich besonders an der in der Zelle liegenden Diftusorwandd, die
einen steilen Winkel a gegen die Flugrichtung bildet.
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Außer den .obengenannten Merkmalen werden nun gemäß der Erfindung
eine,oder mehrere an sich bekannte Absaugeöffnungen, z. B. in Form von Ansaugschlitzen
f, in der Nähe des Knickes e der einspringenden Diffusorwandd angebracht, durch
die die vor dem Diffusor angelaufene Grenzschichtluft abgesaugt wird. Die Absaugung
kann auch so: weit verstärkt werden, daß außer der Grenzschicht auch ein Teil der
gesunden Strömung in den Schlitz hineingerissen wird.
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Die Vorteile dieser Anordnung sind folgende: Durch das Einziehen des
Kühlers werden die äußeren Reibungs- und Interferenzwiderstände, wie auch durch
Versuche bestätigt wurde, bis auf einen sehr kleinen Rest vermindert. Die Absaugung,
besonders die verstärkte, zwingt durch Grenzschichtbeseitigung und Senkenwirkung
den Kühlluftstrom in die geknickte Bahn des Diffuso:rs. Dieser wird von der Strömung
auch in seinem einspringenden Teil voll ausgefüllt und erreicht dadurch einen guten
Wirkungsgrad. Der Energieaufwand für die Förderung der Absaugluft ist geringfügig,
wenn man sie geeignet führt.
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Die Grenzschichtabsaugung als solche ist bekannt, Das Neue und Erfinderische
wird darin gesehen, daß durch an sich ohne Anwendung der Absaugung nicht vorteilhafte,
einzeln bekannte Baumaßnahmen, Hineinziehen des Kühlers in die Zelle, Anordnung
eine: stark abgeknickten, steilen Diffusors die Vor aussetzung geschaffen wird,
um durch Hin zun.ahme der Absaugung eine neue Anordnung zu bekommen, die einen Kühlereinbau
ergibt der sich als vorteilhaftester aller bisher bekanntgewordenen Kühlereinbauten
erwieser. hat. jede Einzelmaßnahme der Kombination bekommt ihren Sinn :erst im Verein
mit den übrigen: denn der weit eingezogene Kühler wird wegen der im Flugzeug immer
sehr beschränkten Raumverhältnisse nur tragbar, wenn ein kurzer, steiler Diffusor
angewandt wird; dieser bekommt notwendigerweise außer einem ungünstigen, großen
Erweiterungswinkel noch einen sehr störenden Knick, dem die Strömung nur durch Grenzschichtabsaugung
und Senkenwirkung folgen kann.
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Die Beschaffenheit des Unterdruckes für die Absaugung kann durch ein
Gebläse erfolgen. Einfacher, billiger und, wie die Versuche gezeigt haben, ausreichend
ist es, natürlichen Unterdruck der Strömung für die Luftförderung heranzuziehen.
Zu diesem Zweck werden die Absaugeöffnungen über Kanäle g (Abb. i) mit Öffnungen
h in der Zellenoberfläche verbunden, in deren Umgebung im Flugzeug Unterdruck herrscht.
Durch den Austritt der gebremsten Absaugeluft könne» schädliche Interferenzwiderstände
auftreten. Das wird in Verbindung mit den oben, beschriebenen Maßnahmen baulich
vorteilhaft und auf Grund von Versuchsergebnissen sehr wirkungsvoll dadurch erreicht,
daß die Austrittsöffnungen lt, wie es Abb. 2 zeigt, für die Absaugeluft an das Endei
des düsenartig sich verengenden Kühlluftführungskanals k gelegt werden. Diese Stelle
liegt nämlich entweder am Ende des Flügels, so daß der abgebremste Luftstrom keine
Ablösungen an nachfolgenden Flächen mehr hervorrufen kann, oder wenn noch Flächen
nachfolgen, ist sowieso die schädliche Wirkung des gebremsten Kühlluftstromes vorhanden,
die durch den Absaugestrom, wenn dieser, wie gekennzeichnet, zwischen Zellenwand
und Kühlluftstrom austritt, nur vermindert werden kann, da die Absaugeluft im allgemeinen
weniger Energie verloren hat als die Kühlluft. Diese Anordnung ist auch regeltechnisch
günstig, da bei Ausspreizen der Kühlerklappe nt der Unterdruck nicht nur für den
Kühlluftstrom, sondern auch für die Absaugung größer wird, die Senkenwirkung der
Absaugung also entsprechend dem größeren Durchfluß steigt, wie es auch nötig ist,
um die ablenkende Kraft der Senke zu erhalten.
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Bei der vorstehend besprochenen Anordnung der Absaugeluft,austrittsöffnung
kann die Unterbringung der Umgehungsleitung g gemäß Abb. 2 Schwierigkeiten machen.
Oft kann
man den Kühler leicht umgehen, wenn man nach Abb.3, die
einen Schnitt in Spannweitenrichtung darstellt, die Luftleitung seitlich in den
zwischen Kühlerblock a und Verkleidungswand Z gebildeten Zwischenraum legt.
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Es muß selbstverständlich danach gestrebt werden, den Energieverlust
der Absaugeluft in der Absaugeleitung möglichst klein zu halten, um nicht zusätzliche
Widerstände durch die Absaugung zu bekommen. Wenn man mit hoher Geschwindigkeit
absaugt, wird man den Absaugeluftkanal g gleich hinter der Absaugeöffnung, beispielsweise
dem Schlitz f (vgl. Abb. i und 2), als schlanken Diffusor erweitern und die Luft
dann durch einen gleichbleibenden größeren Querschnitt mit geringer Geschwindigkeit,
also auch geringem Druckverlust, zu der Austrittsöffnung lt fließen lassen, wo sie
gegebenenfalls wieder beschleunigt werden kann.