DE914920C - Verfahren und Einrichtung zur Erzielung guenstiger Stroemungsverhaeltnisse an kruemmerartigen Lufthutzen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse an krümmerartigen Lufthutzen Die folgenden Vorschläge beziehen sich auf Luftansaugehutzen der bekannten rohrkrümmerartigen Gestalt, die, aus der Motorengondel hervorragend, ihre Eintrittsöffnung der Anströmung entgegenrichten, um dem Ladegebläse Luft zuzuführen.
• Bei Luftansaugehutzen für Flugzeuge besteht die Schwierigkeit, verschiedene Fluggeschwindigkeiten berücksichtigen zu müssen. Während die Ansaugegeschwindigkeit im Innern der Hutze, die durch die Fördermenge des Laders bestimmt ist, z. B. gleichbleibt, kann sich die Geschwindigkeit der anströmenden Luft (Fluggeschwindigkeit) etwa beim Übergang vom Steigflug zum Horizontalflug im Verhältnis i ::2 steigern.
• Um beim Langsamflug, z. B. Steig- oder Schleppflug, möglichst hohe Motorleistungen zu erzielen, kann man die Hutzenöffnung der Langsamfluggeschwindigkeit anpassen. Ist diese gleich der Ansauggeschwindigkeit des Laders, so liegt die Verzweigungsstromlinie auf der Mitte des Eintrittsrandes der Hutze. Wirbelablösungen an dieser Stelle sind dann nicht zu erwarten. Steigt die Geschwindigkeit des Flugzeuges aber nach Übergang in den Schnellflug, z. B. beim Übergang vom Steigflug in den Horizontalflug, so ist die Eintrittsöffnung der Hutze zu groß, und die Verzweigungsstromlinie rückt in das Innere der Hutze, so daß ein Teil der eingedrungenen Luft wieder um den Rand der Hutze nach außen strömen muß. Dies bedeutet ungünstige Umströmung der Eintrittskante, daraus folgende Wirbelablösung nach außen bei gleichzeitiger Vermehrung des äußeren Widerstandes.
• Wird die Eintrittsöffnung der Hutze aber der hohen Schnellfluggeschwindigkeit angepaßt, so ist die öffnung für Langsamflug zu klein, und die vom Lader z. B. bei Steigflug angesaugte Luft erfährt eine starke Drosselung durch die Hutze selbst.
• Um den Luftwiderstand des Hutzenkörpers selbst gering zu halten, ist man allgemein bestrebt, die Eintrittsöffnung möglichst klein und nur wenig aus dem Rumpf vorstehend auszuführen. Dies schafft nach obigem günstige Verhältnisse für hohe Fluggeschwindigkeiten. Für Langsamflug (Steigflug oder Schleppflug) wären an sich jedoch auch mit Rücksicht auf den äußeren Widerstand größere Hutzen, die weiter von der Bordwand abstehen, zulässig, da sich der Körperwiderstand quadratisch mit der Fluggeschwindigkeit ändert. Außerdem haben größere Hutzen, die von der Bordwand weiter abstehen, den Vorteil, daß der Innenradius des Krümmers größer ausgeführt werden kann, wodurch der innere Widerstand gesenkt wird. Zur Lösung dieser vielseitigen Aufgaben hat man sich bisher mit Kompromissen begnügt.
• Der Erfindungsgedanke besteht darin, zur Erzielung möglichst günstiger Strömungsverhältnisse, d. h. Vermeidung äußerer und innerer Wirbelablösungen, die Luftgeschwindigkeit außerhalb (VQ) und innerhalb (V;) der Hutzenöffnung bei allen Flugzuständen möglichst .gleichzuhalten.
• Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Eintrittsöffnung der Hutze den Langsamflugverhältnissen in einer bestimmten Höhe anzupassen und nach Übergang zum Schnellflug oder in geringer Höhe, d. h. großer Luftdichte, die überschüssige Luft im Nebensehluß durch regelbare Schlitze aus dem hinteren Ende des Hutzenkörpers abzublasen.
• Die Abblasschlitze werden dabei durch Klappen oder ähnliche Einrichtungen so gesteuert, daß die Eintrittsgeschwindigkeit in die Hutzenöffnung gleich der Anströmgeschwindigkeit (Fluggeschwindigkeit) bleibt. Auf diese Weise werden Wirbelablösungen an der Eintrittskante sowohl nach außen als auch nach innen vermieden. Die abgeblasene Luft kann dann, bei geeigneter Ausbildung der Abblaseinrichtung, außerdem dazu dienen, die Wirbelansammlung im Totraum hinter dem Hutzenkörper wegzublasen. Der äußere Widerstand der Hutze kann dadurch für alle Flugzustände zu einem Minimum gemacht werden.
• Bei Langsamflug und voller Förderung des . Laders' in der Höhe, für die die Hützenöffnung ausgelegt ist, sind die Klappen zweckmäßig so weit geschlossen, daß nur eine geringe Luftmenge, die zum Wegblasen der Grenzschicht genügt. austreten kann. Unter Umständen können die Abblasschlitze bei Langsamflüg aber auch ganz geschlossen werden, da die in diesem Fall auftretende Widerstandsvermehrung wegen der erwähnten quadratischen Abhängigkeit des Widerstandes von der Fluggeschwindigkeit nicht so stark ins Gewicht fällt.
• Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel. An der Wand i der Motorengondel sitzt die Ansaughutze 2. Die Anströmung erfolgt in Pfeilrichtung. Der innere Durchflußquerschnitt der Hutze kann kreisförmig, oval oder rechteckig sein. In der Krümmeraußenwand am hinteren Ende des Hutzenkörpers sind drei Schwenkklappen 3 gelagert, die hier in nach außen geöffneter Stellung gezeichnet sind. Bei q. schließt sich der Ladereinlauf an. Durch die Schlitze 5 kann die vom Lader nicht angesaugte Luft entweichen. Die Steuerung der Abblasöffnungen 5 kann auch durch Klappen, die sich nach innen öffnen, oder durch Ventile oder Schieber erfolgen.
• Die Regelung der Klappen oder entsprechender Einrichtungen kann z. B. selbsttätig durch einen Servomotor geschehen, der seine Bewegungsimpulse von zwei Pitotrohren, einem im freien Luftstrom und einem zweiten in der Hutzenöffnung, erhält. Dies ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. 6 und 7 sind die genannten beiden Pitotrohre mit den dynamischen bzw. statischen öffnungen -f- und -. Ihre Druckdifferenzen wirken durch die Rohrleitungen 8, 9, io, i i auf die beiden, irgendwie gegeneinandergeschalteten Druckzylinder 12, 13, deren Kolbenstange oder Waagebalken in vielfach bekannter Weise den Steuerschieber oder Hahn 1q. des Servoinotors 15 so beeinflussen, daß sein Kraftkolben z. B. mit Hilfe eines Gestänges 16 die Klappen 3. 3, 3 im gewünschten Sinne verstellt. Die Rückführung des Steuerschiebers 1q. kann in der bei Servomotoren üblichen Weise durch Hebel, verschiebbare Buchsen mit Steueröffnungen u. dgl. erfolgen. Diese Einzelheiten sind nicht Gegenstand der Erfindung.
• Selbstverständlich kommt die vorliegende Erfindung nicht nur für Luftfahrzeuge, sondern auch für alle schnellen Land- und Wasserfahrzeuge in Frage.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse an krümmerartigen Lufthutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung durch einen regelbaren Nebenschluß derart beeinflußt wird, daß die relative Luftgeschwindigkeit außerhalb (VJ und innerhalb (V;) der Hutzenöffnung angenähert gleich gehalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Hutze eingetretene, aber vom Lader od. dgl. nicht geförderte Luftmenge durch Nebenschlußströmungen abgeblasen wird.
3. 3. Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende des Hutzenkörpers in der Außenwand des Krümmers Abblasöffnungen angebracht sind, deren Größe regelbar ist und durch die eine Teilluftmenge, die vom Lader od. dgl. nicht gefördert werden kann, austritt. q..
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Abblasöffnungen durch Schwenkklappen od. dgl. veränderbar ist.
5. 5. Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Nebenschlußströmungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Abblasöffnungen in gleichzeitiger Abhängigkeit von der relativen Anströmgeschwindigkeit und der Fördermenge des Laders erfolgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, einerseits in der Hutzenöffnung, andererseits außerhalb derselben angeordnete Geschwindigkeitsfühleinrichtungen (Staurohre, Staudruckplatten, Hitzdrahtsonden od. dgl.) die Größe der Nebenschlußströmungen derart beeinflussen, daß außen und innen gleiche Geschwindigkeiten hergestellt werden.
7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von zwei Pitotrohren gemessenen Staudrücke direkt oder indirekt zur Bewegung der die Größe der Nebenschlußöffnungen steuernden Organe benutzt werden.