DE969978C

DE969978C - Device to expand a propulsion jet, especially for aircraft, in the radial direction

Info

Publication number: DE969978C
Application number: DES39996A
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Bertin; Marcel Kadosch; Henri Louis Paul Meulien
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1953-07-15
Filing date: 1954-07-14
Publication date: 1958-08-07

Description

Einrichtung, um einen Treibstrahl, insbesondere für Luftfahrzeuge, in radialer Richtung zu erweitern Bei Strahltriebwerken ist es erforderlich, die Größe und bzw. oder die Richtung des Schubes zu ändern, so daß beispielsweise eine Bremswirkung erhalten wird, die umso stärker ist, je ausgeprägter die Umlenkung- des Strahles nach vorn ist.Device to generate a propulsion jet, in particular for aircraft, to expand in the radial direction With jet engines it is necessary that the Size and / or to change the direction of the thrust, so that, for example, a Braking effect is obtained, which is stronger, the more pronounced the deflection of the beam is forward.

Die Erfindung besteht darin, daß der Treibstrahl in der ihn führenden Leitung vor der Austrittsöffnung dieser Leitung derart in Drehung versetzt wird, daß unter dem Einfluß der in dieser Weise auf den Treibstrahl ausgeübten Zentrifugalkräfte der Strahl in radialer Richtung erweitert wird. Er kann dabei in bekannte Ablenkkanäle gelangen, die sich um die normale Bahn des Treibstrahles öffnen und in geeigneter Weise gerichtet sind und die beispielsweise zwischen hinter der Ausgangsöffnung der Leitung angeordneten gekrümmten Schaufeln gebildet sein körnen.The invention consists in that the propulsion jet in the leading him Line is rotated in front of the outlet opening of this line in such a way that that under the influence of the centrifugal forces exerted in this way on the propulsion jet the beam is expanded in the radial direction. He can thereby in known deflection channels arrive that open around the normal trajectory of the propulsion jet and in suitable Way are directed and, for example, between behind the exit opening the conduit arranged curved blades can be formed.

Gemäß einerAusführung derErfindung wird der Treibstrahl dadurch in Drehung versetzt, daß auf ihn in dem gewünschten Augenblick ein in zweckentsprechender Weise gerichteter Hilfsstrahl einwirkt Es sind verschiedene Ausführungsformen möglich.According to one embodiment of the invention, the propulsion jet is thereby turned into Rotation puts that on him in the desired moment an in appropriate A wise directed auxiliary beam acts. Various embodiments are possible.

Beispielsweise kann der Hilfsstrahl in die Leitung durch Düsenöffnungen eingeführt werden, welche in zweckentsprechender Weise derart gerichtet sind, daß die Geschwindigkeit des Hilfsstrahles eine mehr oder weniger große Tangentialkomponente hat, so daß auf den durch die Leitung hindurchgehenden Treibstrahl tangentiale Impulse übertragen werden, welche ihn in Drehung versetzen.For example, the auxiliary jet can enter the line through nozzle openings are introduced, which are directed in an appropriate manner such that the speed of the auxiliary jet is a more or less large tangential component has so that on the one through the line propulsion jet passing through tangential impulses are transmitted, which put it in rotation.

Der Hilfsstrahl kann auch durch Schlitze oder Reihen von Öffnungen eingeführt werden, die in bezug auf die Achse der Leitung derart gerichtet sind, daß die gebildeten Hilfsstrahlen wie Leitschaufeln wirken.The auxiliary beam can also pass through slots or rows of openings are introduced which are directed with respect to the axis of the line in such a way that that the auxiliary jets formed act like guide vanes.

Diese beiden Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden.These two embodiments can also be combined with one another will.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Hilfsstrahl, dem eine hoheDrehgeschwindigkeit erteilt wird, so geführt, daß er in den zentralen Teil des Treibstrahles gelangt und einen wirbelnden Strahl bildet, der bei seiner Entfaltung den Treibstrahl gegen die Ablenkkanäle drückt und. ihm gleichzeitig eine Drehgeschwindigkeit erteilt.According to a further embodiment, the auxiliary beam, the one high speed of rotation is given, guided so that it enters the central part of the Propulsion jet arrives and forms a swirling jet, which when it unfolds pushes the propulsion jet against the deflection channels and. a speed of rotation for him at the same time granted.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

Fig. i ist ein axialer Schnitt durch die Düse eines Reaktionstriebwerkes, die mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist.Fig. I is an axial section through the nozzle of a reaction engine, equipped with a device according to an embodiment of the invention is.

Fig.2 bis 5 zeigen in größerem Maßstab gehaltene Teilquerschnitte nach den Linien II-II, III-III, IV-IV bzw. V-V der Fig. i ; Fig.6 zeigt die in vergrößertem Maßstab gehaltene Abwicklung eines Teiles der inneren Wandung der Düse; Fig. 7 ist eine schaubildliche Schnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform; Fig: 8 ist eine schaubildliche und teilweise geschnittene Ansticht einer Düse, die mit einer Vorrichtung nach einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist; Fig.9 ist ein axialer Schnitt durch einen Teil der Fig. B.FIGS. 2 to 5 show partial cross-sections on a larger scale according to the lines II-II, III-III, IV-IV and V-V of Fig. i; Fig.6 shows the enlarged Scale held development of part of the inner wall of the nozzle; Fig. 7 is a diagrammatic sectional view of a modified embodiment; Fig: 8 is a diagrammatic and partially sectioned piercing of a nozzle that is connected to a Apparatus is equipped according to a modified embodiment of the invention; Fig. 9 is an axial section through part of Fig. B.

Bei der in den Fig. i bis 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Innenwandung einer Düse i, die bei 2 mit dem Ausgang einer Gasturbine oder einer Brennkammer (im Fall eines Staustrahltriebwerkes) verbunden ist, mit mehreren Reihen kleiner Schlitze oder Löcher versehen, die über den Umfang der Düse verteilt sind. Bei dem dargestellten Beispiel sind vier Reihen von Schlitzen 6, 7, 8, 9 wiedergegeben, die in den QuerebenenII-II, III-III, IV-IV bzw. V-V liegen. Diese Schlitze stehen an der Außenseite der Düse mit einem Sammelraum 3 in Verbindung, der durch eine mit einem Hahn 5 versehene Rohrleitung q. mit einer Druckgasquelle, beispielsweise mit der Förderseide des Luftverdichters des Triebwerkes im Fall eines Turbinenluftstrahltriebwerkes oder mit einem Hilfsverdichter, verbunden ist. Die Schlitze 6 der in der Ebene II-II liegenden ersten Reihe (Fig. 2) sind in radialer Richtung durch die Wandung der Düse i gebohrt. Die Schlitze 7 der in der Ebene III-III liegenden zweiten Reihe (Fig. 3) sind :so durch die Düsenwandung gebohrt, daß ihre Achsen einen gewissen Winkel, z. B. 30°, mit den entsprechenden Radien bilden. Die Schlitze 8 und 9 der beiden folgenden Reihen in den Ebenen IV-IV und V-V sind derart angebracht, daß ihre Achsen noch etwas größere Winkel mit den Radien bilden, beispielsweise 45 bzw. 6o° (Fig. q. und 5).In the embodiment of the invention shown in FIGS is the inner wall of a nozzle i, which at 2 with the outlet of a gas turbine or a combustion chamber (in the case of a ramjet) is connected to several Make rows of small slots or holes spread around the circumference of the nozzle are. In the example shown, four rows of slots 6, 7, 8, 9 are shown, which are in the transverse planes II-II, III-III, IV-IV and V-V. These slots stand on the outside of the nozzle with a collecting space 3 in connection, which is through a pipeline provided with a cock 5 q. with a source of pressurized gas, for example with the conveyor silk of the air compressor of the engine in the case of a turbine air jet engine or with an auxiliary compressor. The slots 6 in the plane II-II lying first row (Fig. 2) are in the radial direction through the wall of the Nozzle i drilled. The slots 7 of the second row lying in the plane III-III (Fig. 3) are: so drilled through the nozzle wall that its axes have a certain Angle, e.g. B. 30 °, form with the appropriate radii. The slots 8 and 9 of the the following two rows in levels IV-IV and V-V are attached in such a way that their axes form somewhat larger angles with the radii, for example 45 or 60 ° (Fig. Q. And 5).

Überdies haben die an der inneren Oberfläche der Düse liegenden Öffnungen der Schlitze verschiedene Neigungen in bezug auf die Achse der Düse (Fig. 6). So können die Öffnungen der in der Ebene II-II liegenden Sehlitze 6 parallel zur Achse der Düse verlaufen. Die Öffnungen der in der Ebene III-III liegenden Schlitze? können beispielsweise unter einem Winkel von 30° zur Düsenachse geneigt sein, und die Öffnungen der in den Ebenen IV-IV und V-V liegenden Schlitze 8 bzw. 9 können um 45 bzw. 6o° gegen die Düsenachse geneigt sein. Die an der Innenseite der Düse liegenden Schlitzöffnungen bilden auf diese Weise eine Art Spirale.In addition, those located on the inner surface of the nozzle have openings of the slots have different inclinations with respect to the axis of the nozzle (Fig. 6). So the openings of the seat braid 6 lying in the plane II-II can be parallel to the axis the nozzle. The openings of the slots lying in plane III-III? can for example, be inclined at an angle of 30 ° to the nozzle axis, and the openings the slots 8 and 9 located in the planes IV-IV and V-V can be rotated by 45 or 60 ° be inclined to the nozzle axis. The slot openings on the inside of the nozzle in this way form a kind of spiral.

Wenn der Hahn 5 geöffnet wird, entweicht das durch das Rohr q. in den Sammelraum 3 geführte, unter Druck stehende Hilfsgas durch die Schlitze 6, 7, 8, 9 in die Düse i und bildet dabei kleine Strahlen, die in den durch die Düse hindurchgehenden Gasstrom um so stärker eindringen, je höher der Druck des Hilfsgases im Sammelraum 3 in bezug auf den statischen Druck des Gasstromes in der Düse :ist. In dem dargestellten Beispiel sind die Schlitze an oder nahe der engsten Stelle der Düse angebracht, d. h. an einer Stelle, an welcher der statische Druck des Gasstromes gering ist.When the valve 5 is opened, it escapes through the pipe q. in pressurized auxiliary gas guided through the slots 6, 7, 8, 9 into the nozzle i, forming small jets in the process that pass through the nozzle The higher the pressure of the auxiliary gas in the plenum, the more penetrate the gas flow 3 in relation to the static pressure of the gas flow in the nozzle: is. In the illustrated For example, the slots are made at or near the narrowest point of the nozzle, d. H. at a point where the static pressure of the gas flow is low.

Fig. 6 zeigt in größerem Maßstab vier Schlitze 6, 7, 8 und 9, die in der Strömungsrichtung des Gasstromes aufeinanderfodgen. Die Wirkung solcher Schlitze ist eine doppelte. Einerseits hat die zunehmende Neigung der Achsen der Schlitze gegen den Radius die Wirkung, daß den aus diesen Sehlitzen austretenden Hilfsgasstrahlen eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente erteilt wird, die von der Ebene II-II zur Ebene V-V anwächst, so daß diese Hilfsstrahlen dem durch die Düse hindurchgehenden Gasstrom zunehmende tangentiale Impulse erteilen, die den Gasstrom in Drehung um die Düsenachse versetzen. Andererseits bewirkt die ebenfalls zunehmende Neigung der Öffnungen der Schlitze gegen -die Achse der Düse, daß die von den in die Düse eintretenden Hilfsstrahlen hervorgerufenen Stromspuren (Fig.6) mehr und mehr gegen die Achse der Düse geneigt sind und dadurch eine Art gasförmiger Leitschaufel bilden, welche durch die Umhüllende der elementaren Stromspuren gebildet wird und welche das Bestreben hat, den durch die Düse hindurchgehenden Gasstrom in Drehung zu versetzen. Die Drehbewegung, die den durch die Düse strömenden Gasen auf diese Weise erteilt wird, ruft auf der Wandung der Düse einen zentrifugalen Druck hervor, und wenn man hinter die Ausgangsöffnung der Düse eine Reihe von Kanälen folgen läßt, die beispielsweise durch Schaufeln io gebildet werden; die außerhalb der normalen Bahn der ,durch die Düse strömenden Gase liegen, dann entweichen diese Gase durch diese Kanäle. Durch eine geeignete Krümmung dieser Kanäle, d. h. der Schaufeln io, gegen die Vorderseite des angetriebenen Fahrzeuges kann auf diese Weise eine Umlenkung des Strahles und damit eine Bremswirkung erhalten wer-oen. Diese Wirkung tritt ein, sobald der Hahn 5 geöffnet wird, und sie hört auf, wenn der Hahn geschlossen wird.Fig. 6 shows, on a larger scale, four slots 6, 7, 8 and 9, the follow one another in the direction of flow of the gas flow. The effect of such slots is a double. On the one hand has the increasing inclination of the axes of the slots against the radius, the effect that the auxiliary gas jets emerging from these seat strands a tangential velocity component is given which is derived from the plane II-II increases to plane V-V, so that these auxiliary jets are the one passing through the nozzle Giving gas flow increasing tangential impulses which turn the gas flow around offset the nozzle axis. On the other hand, the inclination also increases the openings of the slots against -the axis of the nozzle that of the ones in the nozzle incoming auxiliary beams caused current traces (Fig. 6) more and more against the axis of the nozzle are inclined and thereby form a kind of gaseous guide vane, which is formed by the envelope of the elementary current traces and which endeavors to set the gas stream passing through the nozzle in rotation. The rotary motion imparted to the gases flowing through the nozzle in this way causes a centrifugal pressure on the wall of the nozzle, and if you behind the outlet opening of the nozzle can be followed by a series of channels, for example be formed by blades io; those outside the normal path of the, through which Nozzle flowing gases lie, then these gases escape through these channels. By a suitable curvature of these channels, d. H. of the blades io, towards the front of the driven vehicle can in this way deflect the beam and in order to a braking effect was obtained. This effect occurs as soon as tap 5 is opened and it stops when the tap is closed.

Die Schlitze oder Löcher sind genügend klein, damit sie die Menge des zur Verfügung stehenden Hilfsgases gut verteilen. Natürlich können die Öffnungen statt in der äußeren Wandung der Düse auch in der Warndung eines in der Düse angeordneten Körpers, beispielsweise in der Wandung einer inneren Kappe, vorgesehen sein, wie sie oft auf den Ausgang der Gasturbine folgt.The slots or holes are small enough that they can hold the crowd distribute the available auxiliary gas well. Of course the openings can instead of in the outer wall of the nozzle also in the warning one arranged in the nozzle Body, for example in the wall of an inner cap, be provided, such as it often follows the exit of the gas turbine.

Eine vereinfachte abgeänderte Ausführungsform besteht darin, daß in der inneren Warndung der Düse nur ein oder wenige tangentiale Schlitze für das Hilfsgas vorgesehen sind.A simplified modified embodiment is that in the inner warning of the nozzle only one or a few tangential slots for the auxiliary gas are provided.

Bei einer weiteren abgeänderten Ausführungsform, die in Fig. 7 wiedergegeben ist, verlaufen die Achsen der Schlitze 6' bei relativ großer linearer Ausdehnung radial, jedoch sind diese Schlitze in bezug auf die Achse der Düse i derart geneigt, daß die aus ihnen austretenden Hilfsstrahlen sich wie gasförmige Leitschaufeln verhalten. Es versteht sich von -selbst, daß jeder der Schlitze 6' auch durch eine Reihe radialer Löcher ersetzt werden könnte.In a further modified embodiment, which is shown in FIG is, the axes of the slots 6 'run with a relatively large linear extent radial, but these slots are inclined with respect to the axis of the nozzle i in such a way that that the auxiliary jets emerging from them behave like gaseous guide vanes. It goes without saying that each of the slots 6 'also by a series of radial Holes could be replaced.

Bei der in den Fig.8 und 9 dargestellten, abgeänderten Ausführungsform wird die Wirkung eines axialen Wirbels ausgenutzt, der durch das Hilfsgas erzeugt wird. Das Hilfsgas wird durch eine Leitung i i in tangentialer Richtung in das Innere einer festen Kappe 12 eingelassen, welche auf das Turbinenrad, 13 folgt. Der Raum, der in dieser Kappe dem in ihn tangential eingelassenen Hilfsgas dargeboten wird, bildet den Raum eines Umdrehungskörpers, der von zwei Flächen 14 und 15 begrenzt wird und am hinteren Ende der Kappe 12 in eine axiale Öffnung 16 ausläuft, deren Radius (Fig. 9) viel kleiner ist als der Radius R, auf welchem die Öffnung der tangentialen Leitung i i liegt, wobei der Radius der Fläche 15 sich fortschreitend von R auf r vermindert.In the modified embodiment shown in FIGS the effect of an axial vortex generated by the auxiliary gas is used will. The auxiliary gas is through a line i i in the tangential direction into the interior a fixed cap 12 which follows the turbine wheel 13. The space, which is presented in this cap to the auxiliary gas introduced tangentially into it, forms the space of a body of revolution which is delimited by two surfaces 14 and 15 is and expires at the rear end of the cap 12 in an axial opening 16, the Radius (Fig. 9) is much smaller than the radius R on which the opening of the tangential Line i i lies, with the radius of surface 15 progressing from R to r decreased.

Auf Grund des Prinzips der Erhaltung des Dralls nimmt das bei i i tangential eintretende Hilfsgas eine zunehmende raschere kreisende Bewegung an, in dem Maß, wie es sich der Ausgangsöffnung 16 nähert, d. h. in dem Maß, wie sich der Radius des Raumes, in welchem diese Bewegung vor sich geht, vermindert. Es verläßt somit die Öffnung 16 mit einer großen Drehgeschwindigkeit. Unter der Wirkung der Fliehkraft bildet das Hilfsgas dann einen Wirbel, der sich sehr rasch entfaltet, um die Ahlenkschaufeln io zu erreichen. Dieser Wirbel wirkt in zweifacher Weise auf den aus der Düse i austretenden Gasstrahl ein. Einerseits bildet er eine Art Vorhang, welcher den Strahl zwingt, zwischen den Schaufeln io hindurchzugehen, und andererseits teilt er dem Strahl seine Drehbewegung mit, welche in dem Strahl eine Fliehkraft entstehen läßt, die ihn gegen die Schaufeln io entfaltet. Der Strahl wird auf diese Weise durch die Schaufeln hindurchgelenkt.Due to the principle of maintaining the twist, the i i auxiliary gas entering tangentially shows an increasing, faster circular movement, as it approaches exit port 16, i. H. to the extent that the radius of the space in which this movement takes place is reduced. It leaves thus opening the opening 16 at a high rotational speed. Under the action of Centrifugal force, the auxiliary gas then forms a vortex that unfolds very quickly, to reach the awl scoops ok. This vortex works in two ways on the gas jet emerging from the nozzle i. On the one hand, it forms a kind Curtain forcing the jet to pass between the blades and on the other hand, it communicates its rotational movement to the beam, which in the beam is a Can centrifugal force arise, which unfolds it against the blades io. The beam is directed through the blades in this way.

Die entstehende Wirkung kann durch Auffüllen des Totraumes, d. h. der Unterdruckzone, die sich in der Achse des aus der Öffnung 16 austretenden Wirbels zu bilden sucht, verbessert werden. Zu diesem Zweck kann ein kleines axiales Rohr 17 vorgesehen sein, daß in der Mitte der Öffnung 16 mündet und mit einer Druckgasquelle verbunden ist. Diese Quelle kann die äußere Atmosphäre an einer Stelle des Triebwerkgehäuses sein, an welcher sie sich unter Druck befindet. Beispielsweise kann das axiale Rohr 17 durch. eine geeignete Leitung 17a mit einem Punkt verbunden sein, der am Vorderende des Gehäuses liegt.The resulting effect can be achieved by filling the dead space, i. H. the negative pressure zone, which is in the axis of the eddy emerging from the opening 16 seeks to form, to be improved. For this purpose a small axial tube can be used 17 be provided that opens in the middle of the opening 16 and with a pressurized gas source connected is. This source can be the external atmosphere at one point on the engine casing be where it is under pressure. For example, the axial tube 17 through. a suitable line 17a must be connected to a point which is at the front end of the housing.

Das zur Duröhführung der Ablenkung verwendete Hilfsgas kann unmittelbar dem Verdichter des Triebwerkes entnommen oder durch einen Hilfsverdichter geliefert werden.The auxiliary gas used to Duröhführung the deflection can directly taken from the compressor of the engine or supplied by an auxiliary compressor will.

Es kann auch als Hilfsgas das Gas benutzt werden, welches aus einer Brennkammer austritt, die hinter dem Hilfsverdichter oder hinter der Entnahmestelle des Triebwerkverdichters angeordnet ist, um für das Hilfsgas einheißes Gas verwenden zu können.It can also be used as an auxiliary gas, the gas from a Combustion chamber exits behind the auxiliary compressor or behind the extraction point of the engine compressor is arranged to use a hot gas for the auxiliary gas to be able to.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for expanding a propulsion jet, in particular for aircraft, in the radial direction, characterized in that the propulsion jet is given a rotary movement about the axis of this conduit before it emerges from the line or nozzle guiding it.

2. Device according to claim i, characterized in that the propulsion jet is rotated by an auxiliary jet is granted with tangential flow components.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the auxiliary beam in the form of spatially successive Rays is introduced, the speed of which is an increasingly greater tangential Has component.

4. Device according to claim i and 2, characterized in that that the auxiliary beam is introduced through openings or slots referring to are directed on the axis of the line in such a way that the penetrating into the line Auxiliary jets act like guide vanes.

5. Device according to claim i and 2, characterized characterized in that the auxiliary beam gives a high speed of rotation and the auxiliary beam is guided into the central part of the propulsion jet to create a vortex, which when it unfolds pushes the propulsion jet against deflection channels and at the same time issued a rotary motion.

6. Device according to claim: 2 or 3 for a gaseous propulsion jet, characterized in that in the inner wall of the line or nozzle or in the wall of a body arranged in the line or nozzle has openings or slots are provided at the desired instant by a pressurized Auxiliary gas can be fed, with at least some of these openings with their Axes are inclined with respect to the speaking radii, v.iL den she passing auxiliary rays to impart a tangential velocity component.

7. Device according to claim 6, characterized in that several rows of openings or slots are provided in the direction of flow of the gas stream to be deflected are staggered and from one row to the other one more and more have increasing inclination towards the corresponding radii, so that the passing through them Auxiliary beams increasingly larger tangential velocities, are issued .. B. Device according to Claim 5, characterized by one on the axis of the line or nozzle arranged body in which the auxiliary jet in the tangential direction is inserted and which is provided with a central opening at the rear end is, .by which the auxiliary jet escapes and forms a centrifugal vortex. G. Device according to claim 8, characterized in that the body and the central Opening are arranged such that the auxiliary jet which is tangentially let into the body describes a rotary movement with a gradually decreasing radius and at A centrifugal vortex with high rotational speed emerges from the central opening forms. ok Device according to one of Claims 6 to g, characterized in that that in the zone of the line or nozzle into which the jet is caused by centrifugal force is driven, channels are provided for deflecting the beam. i i. Facility according to claim io, characterized in that the channels through appropriately curved blades are formed that are outside the normal path of the jet lie.