SE527829C2 - Utloppsmunstycke till en jetmotor och förfarande för styrning av ett gasflöde från jetmotorn - Google Patents

Description

25 30 527 829 2 uppfinningen appliceras i en luftgående farkost, och då i synnerhet i en flygplansmotor.

Det är sedan tidigare känt att skydda ett flygplan mot eventuell attack genom att ge flyplanet en låg så kallad signatur. Med signatur avses i detta sammanhang kontrast mot bakgrunden. En farkost bör ha låg radarsignatur. vertikala till radarsignatur. Ett sätt att reducera radarsignaturen är ytor eller kanter kan ge upphov därför att eliminera den vertikala stjärtfenan. En farkost utan stjärtfena och därpå anordnade sidoroder måste styras på annat sätt i sidled. Ett sätt är att i utloppsmunstycket inrätta rörligt anordnade ribbor/åsar, som sträcker sig utmed en inre begränsningsvägg i bildar ramper. att inriktningen av ribborna/ramerna relativt munstycket munstycket och Genom styra kan man styra utloppsstrålen från jetmotorn i sidled och därmed styra farkosten i sidled.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett utloppsmunstycke till en jetmotor, som ger en i förhållande till tidigare känd teknik alternativ styrning av en farkost. Vidare åsyftas en robust konstruktion med lång livslängd.

Detta syfte uppnås med ett utloppsmunstycke enligt kravet 1. Utloppsmunstycket har ett gasintag och ett gasutlopp. Vidare är åtminstone en och företrädesvis ett flertal försedda begränsningsvägg för injektion av en fluid i munstycket öppningar genom munstyckets i syfte att styra riktningen på ett gasflöde från jetmotorn. Tack vare denna lösning erfordras inga rörliga delar för styrning av strålen från jetmotorn, 10 15 20 25 30 .förhållande 527 829 3 vilket skapar förutsättningar för en lang livslängd då miljön i utloppsmunstycket är aggressiv med mycket höga termiska laster.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att ástadkoma ett förfarande för styrning av ett gasflöde i ett till en tidigare som ger en i teknik jetmotor, känd utloppsmunstycke till styrning av en farkost. alternativ Detta syfte uppnås genom att en effektiv nánarea för gasflödet regleras olika pá olika sidor om en centrumlinje genom munstycket genom styrning av mängden och/eller riktningen pà injicerad fluid i munstycket för att gasflödet. Detta benämns styra vanligtvis vektorisering.

Genom att välja olika storlek pà och/eller axiellt läge för om munstyckets centrumlinje kan gasflödet (strálen) parallellförflyttas och/eller avlänkas i sidled. Bada dessa effekter ger ett vridmoment som kan användas för att styra farkosten. minsta arean pá olika sidor KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till de utföringsformer som visas pà de bifogade ritningarna, varvid FIG 1 visar i en perspektivvy snett ovanifràn en principbild av ett utloppsmunstycke, FIG 2 visar schematiskt en skuren sidovy av utloppsmunstycket enligt FIG l, FIG 3 visar schematiskt en första utföringsform av ett utloppsmunstycke, 10 15 20 25 30 527 829 4 FIG 4 visar schematiskt en andra utföringsform av ett utloppsmunstycke, FIG 5 visar olika riktningar på gasflödets dragkraftsvektor relativt en centrumlinje genom munstycket, och FIG 6 visar parallellförflyttning av dragkraftsvektorn relativt en centrumlinje genom munstycket.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I Fig 1 och 2 visas den uppfinningsenliga principen för ett gasflöde ett utloppsmunstycke l, vilket gasflöde kommer fràn en styrning av genom och ut ur jetmotor (ej visad). Munstycket l har ett gasintag 2 för anslutning till en jetmotor (ej visad) och ett gasutlopp 3. Munstycket 1 har en cirkulär inre tvärsnittsform vid gasintaget 2 och en avlång inre tvärsnittsform vid gasutloppet 3. Munstycket 1 bildar en väsentligen jämn övergång mellan gasintagets 2 cirkulära form och gasutloppets 3 avlånga form.

Den avlånga formen definierar en lång tväraxel och en kort tväraxel hos gasutloppet 3. Jetmotorn avses vidare företrädesvis anordnas så.:i en farkost att den långa tväraxeln sträcker sig i farkostens sidled och den korta tväraxeln sträcker sig i farkostens höjdled. Ett stort bredd/höjd-förhållande på fördelaktigt ur radarsignaturhänseende. den avlånga formen är Gasutloppet 3 har i figur 1 en huvudsakligen rektangulär tvärsnittsform. Rektangelformens långsidor bildar alltså en över- och undersida av munstycket 1. Munstycket 1 har en större bredd parallellt med nämnda lànga tväraxel vid utloppet 3 än diametern på gasintagets cirkulära form vid gasintaget 2. 10 15 20 25 30 527 829 5 Munstycket 1 har en konvergent form i höjdled utmed ett första parti i axiell riktning fràn munstyckets gasintaget 2 mot gasutloppet 3 och en divergent form i munstyckets höjdled utmed ett andra parti 5, nedströms det första partiet 4, i axiell riktning frän gasintaget 2 mot gasutloppet 3, se figur 2.

En bottenyta 6 av munstycket 1 är försedd med ett flertal öppningar genom munstyckets begränsningsvägg för injektion av en fluid, lämpligtvis luft, i mnnstycket i syfte att styra riktningen av ett gasflöde fràn jetmotorn ut ur munstycket, vilka öppningar i figur 1 förenklat illustreras med ett första och andra öppningsomràde 7,8. Två exempel pá hur öppningarna är inrättade inom respektive omrâde 7,8 beskrivs nedan och illustreras i figur 3 och 4. Öppningsomràdena 7,8 genom munstyckets 1 begränsningsvägg är inrättade i ett omrâde det vill gränsomràdet mellan det första konvergenta partiet 4 och det andra divergenta partiet 5. Öppningsomrádena 7,8 är här inrättade pá ett avstånd nedströms midjan 9. De tva öppningsomràdena 7,8 är vidare inrättade pà olika sidor av munstycket vid dess midja 9, säga i om en centrumlinje genom munstycket 1.

Munstycket 1 innefattar medel 10 för selektiv injektion av fluiden genom nämnda öppningar i olika stor omfattning pà olika sidor av munstyckets centrumlinje i att förflytta gasflödet i munstyckets sidled. syfte styra och/eller Munstycket 1 har alltsà en konvergent-divergent flytta areafördelning den och man kan exempelvis effektiva minarean nedströms, se pil 11 figur 2, genom att blàsa ut fluiden genom en eller flera av öppningarna 10 15 20 25 30 527 829 6 7 pá ena sidan om centrumlinjen och sedan vektorisera àt andra hàllet genom att blàsa ut fluiden genom en eller pá den andra sidan om flera av öppningarna 8 centrumlinjen.

Injiceringen av fluiden sker alltsa i riktning normalt kan och vektoriseringen sker i mot ett plan, som här sägas definieras av munstyckets J. bottenyta 6, huvudsak tangentiellt i detta plan. För ett rektangulärt vill avlänka i lángsidans luften genom den yta/de ytor utlopp där man riktning injiceras som utgör lángsidorna i rektangeln.

Principen för påverkan av gasflödet frán jetmotorn bygger pá att gasflödet (luftströmmen) accelererar när den möter ett hinder i form av den injicerade fluiden.

Om tryckförhàllandet är tillräckligt stort komer den att fortsätta accelerera efter att ha passerat injektionen. Detta illustreras av pilarna 12-15 i figur 2 . Munstycket 1 innehåller en mekanisk kontraktion i form av midjan 9 som innebär att gasflödet accelererar, vilket illustreras av att den andra pilen 13 är längre än den första pilen 12. att fluiden injiceras fràn sidan, förhållande till gasflödet, ytterligare acceleration, Kontraktionen blir snävare av se pilen 10, i vilket till vilket illustreras av att den leder tredje pilen 14 är längre än den andra pilen 13. Den injicerade fluiden dras mot utloppet 3 av tryck och friktionskrafter vilket leder till att den förträngning den orsakat för gasflödet minskar, 16, och gasflödet illustreras av att den fjärde pilen 15 är längre än den tredje pilen 14. arean ökar, se pil accelererar ytterligare, vilket 10 15 20 25 30 527 829 7 I figur 3 visas ett utloppsmunstycke 101 enligt en första utföringsform. l b0tteflYtê 5 är försedd med ett flertal första öppningar 107a,l07b,107c, Munstyckets i form av mindre punktformiga hàl, området 107 ett flertal 108a,l08b,108c, i form av mindre punktformiga häl, det andra omradet 108. Öppningarna l07a,l07b,l07c, 108a,l08b,lO8c är försedda i närheten av gasutloppet 3. och andra öppningar inom En första uppsättning av nämnda öppningar lO7a,107b,l07c är alltsa försedda genom munstyckets begränsningsvägg pá en första sida av munstyckets centrumlinje och en andra uppsättning öppningar l08a,l08b,lO8c är försedda genom sida av munstyckets begränsningsvägg pà en andra munstyckets centrumlinje. Åtminstone nämnda l07a,l07b,l07c respektive l08a,108b,l08c är inrättade på olika avstánd i munstyckets axiella riktning. Åtminstone tva av nämnda tvá av öppningar öppningar 107a,l08a är inrättade pà olika avstánd tvärs munstyckets 1 axiella riktning. Enligt den visade utföringsformen är tre rader av vardera tre öppningar försedda genom bottenytan 6 pá respektive sida om munstyckets l axiella riktning, vilka rader sträcker sig i en riktning tvärs munstyckets axiella riktning. Öppningsraderna har inbördes olika vinkel. Var och en av dessa rader av öppningar kan därmed bilda en så kallad ramp för styrning av en stràle från jetmotorn.

I figur 4 visas ett utloppsmunstycke 201 enligt en andra utföringsform. Munstyckets 1 bottenyta 6 är försedd med ett flertal första öppningar 207a,207b,207c, i form av làngsträckta spalter, inom det första området 207 och ett flertal andra öppningar 208a,208b,208c, i form av inom det första' 10 15 20 25 30 527 829 8 làngsträckta spalter, inom det andra området 208. och en av nämnda spalter svarar funktionsmässigt mot en Var rad av tre öppningar enligt den första utföringsformen.

I figur 5 visas styrning av dragkraftsvektorns riktning Detta illustreras med att en dragkraftsvektor Fal, som har en riktning parallell med mnnstyckets 1 centrumlinje, det vill säga rakt bakåt, kan ändras så att dragkraftsvektorns riktning får en vinkel munstyckets 1 centrumlinje, se dragkraftsvektorerna Fbl och Fcl. Dragkraftsvektorns riktning ändras alltsa i munstyckets 1 sidled. Detta kan àstadkomas genom förflyttning av läget för gasflödets ut ur munstycket 1. relativt effektiva minsta area i munstyckets axiella riktning, sa att läget blir olika för munstyckets vänstra och högra sida.

I figur 6 visas förskjutning, eller parallellförflyttning av dragkraftsvektorn i munstyckets 1 sidled. Detta illustreras med att en dragkraftsvektor Fal, som har en riktning parallell med munstyckets l centrumlinje och är placerad centralt i munstyckets sidled, kan parallellförflyttas i munstyckets sidled, se dragkraftsvektorerna Ft» och Fcg. Detta kan àstadkomas genom att ändra storleken pà gasflödets effektiva minsta sá att area, storleken blir olika för munstyckets vänstra respektive högra sida. kan effekterna och I praktiken báda (styrning parallellförflyttning) ástadkomas samtidigt.

Någon typ av regleranordning (ej visad) innefattande ett flertal ventiler kan utnyttjas för att styra fluiden till korrekt öppning. 10 15 20 527 829 9 Massflödet pá den injicerade fluiden kan varieras för att åstadkomma varierande grad av vektorisering eller ar eakontrol l .

Med det ovan utnyttjade uttrycket 'huvudsakligen rektangulär” inbegrips att hörnen i rektangeln är avrundade, det vill säga att hörnen inte visar en rät vinkel .

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan en rad ytter- ligare varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Som ett alternativ till rektangulär tvärsnittsform kan man exempelvis tänka sig en elliptisk tvärsnittsforxn.

Det skulle vektoriseringen med en enda öppning genom att utforma ett munstycke som skickar ut gasflödet (strálen) snett bakat och använda varierande mängd injicerad luft till att vrida den rakt bakåt och sedan över till andra sidan. vidare vara möjligt att genomföra

Claims (16)

10 15 20 25 30 527 829 10 PATENTKRAV

1. Utloppsmnnstycke (1,l0l,20l) till en jetmotor, varvid munstycket har ett gasintag (2) och ett gasutlopp (3), (l07,l08; 207.208) är begránsningsvägg för varvid åtminstone en öppning försedd genom munstyckets (l) injektidn av en fluid i nmnstycket i riktning normalt mot ett plan i syfte att styra riktningen av ett gasflöde från huvudsakligen tangentiellt i detta plan, jetmotorn så att vektorisering sker k ä n n e t e c k n a t av, första (l07;207) är försedda genom munstyckets begränsningsvägg på en första att en uppsättning öppningar sida av centrumlinje och en andra (l08:208) är begränsningsvägg på en andra mnnstyckets centrumlinje, att åtminstone två av nämnda öppningar (l07a,l07b,l07c,;207a,207b,207c) är inrättade på olika avstånd i munstyckets axiella riktning för att munstyckets uppsättning öppningar försedda genom munstyckets sida av via selektiv injektion av fluiden genom nämnda öppningar i olika stor omfattning i mnnstyckets axiella riktning på olika sidor av munstyckets centrumlinje styra gasflödet i mnnstyckets sidled.

2. Utloppsmunstycke enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda öppning (107,108; 207,208) är försedd i närheten av gasutloppet (3).

3. Utloppsmunstycke enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att munstycket har en. avláng inre tvärsnittsfornx vid gasutloppet (3) i dess sidled. 10 15 20 25 30 527 829 11

4. Utloppsmunstycke enligt krav 1,2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av, att munstycket har en huvudsakligen rektangulär inre tvärsnittsform vid gasutloppet (3) i dess sidled.

5. Utloppsmunstycke enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda öppning (l07,l08; 207,208) är försedd genom munstyckets begränsningsvägg i en lángsida i av dess form.

6. Utloppsmunstycke enligt nagot föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (l07a,l08a) är inrättade pá olika avstånd tvärs munstyckets axiella att åtminstone tva av nämnda öppningar riktning.

7. Utloppsmunstycke enligt nagot föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, (10) för selektiv injektion av fluiden genom nämnda öppning (l07,l08; 207,208) i olika stor omfattning pà olika sidor av en centrumlinje att gasflödet i munstyckets sidled. att munstycket innefattar medel genom nmnstycket i syfte styra

8. Utloppsmunstycke enligt nagot föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, att mnnstycket har en cirkulär inre tvärsnittsform vid gasintaget (2).

9. Utloppsmunstycke enligt nàgot föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, 10 15 20 25 30 527 829 12 att munstycket har en konvergent form i munstyckets höjdled utmed ett första parti (4) i axiell riktning fràn gasintaget (2).

10. Utloppsmunstycke enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av, att munstycket (1) har en divergent form i munstyckets höjdled utmed ett andra parti (5) i axiell riktning frán gasintaget (2).

11. Utloppsmunstycke enligt krav 9 och 10, k ä n n e t e c k n a t av, att det andra partiet (5) är inrättat efter det första partiet (4) i riktning frán gasintaget (2).

12. Utloppsmunstycke enligt nagot av kraven 9-11, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda öppning (l07,l08; 207,208) närheten. av slutet. pá det konvergenta första. partiet (4). är inrättad i

13. Utloppsmunstycke enligt nagot av kraven 10 eller ll, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda öppning (l07,l08; 207,208) närheten av början pá det divergenta andra partiet (5). är inrättad i

14. Förfarande för styrning av ett gasflöde i ett utloppsmunstycke (1,101,20l), varvid en fluid injiceras i riktning normalt mot ett plan för att vektorisera gasflödet i huvudsak tangentiellt i detta plan k ä n n e t e c k n a t av, att en effektiv minarea för gasflödet regleras olika i axiell riktning pà olika sidor om en centrumlinje genom munstycket mängden och/eller genom styrning av 10 15 527 829 13 riktningen pà injicerad fluid i munstycket för att styra gasflödet.

15. Förfarande enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t av, att storleken pá gasflödets effektiva nánarea regleras så att gasflödets dragkraftsvektor (Fa1,F¶n,Fc2) parallellförflyttas i munstyckets (1) sidled.

16. Förfarande enligt krav 14 eller 15, k ä n n e t e c k n a t av, att en position för gasflödets effektiva minarea i munstyckets axiella riktning regleras så att gasflödets dragkraftsvektor (Fa1,Fb1,Fc1) avlänkas i munstyckets (1) sidled.