DE1051647B

DE1051647B - Blasfluegel with multiple pressurized drum shells

Info

Publication number: DE1051647B
Application number: DEL27433A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: BRUNO ECK DR ING
Current assignee: BRUNO ECK DR ING
Priority date: 1957-04-18
Filing date: 1957-04-18
Publication date: 1959-02-26

Description

Blasflügel mit mehrfach beaufschlagten Trommelläufern Es sind Blasflügel bekannt, bei denen die Grenzschicht der Tragflügel-Saugseite im vorderen Drittel durch Gebläse abgesaugt wird, während im hinteren Bereich der Flügeloberseite eine tangentiale Ausblasung erfolgt. Hierdurch konnte der Auftriebsbeiwert auf cA = 3,3 gebracht werden. Es sind weiterhin Blasflügel bekannt, bei denen ein starker Luftstrahl an der Unterseite austritt, der mit der Flügelsehne einen Winkel von 40 bis 90° bildet. Mit dieser Anordnung lassen sich Auftriebsbeiwerte von cA = 6 und mehr erreichen. Zur Erzeugung des Strahles dienen vorwiegend von Gasturbinen erzeugte Verbrennungsgase, die vom Rumpf durch die Tragfläche geleitet werden müssen. Neben hohen Rohrreibungsverlusten ergeben sich beachtliche thermische Probleme. Die Verhältnisse werden nicht günstiger, wenn die Gebläseseite an der Gasturbine angezapft wird, da dann nicht mehr die volle Startleistung zur Verfügung steht, während die Auftriebsvergrößerung gerade beim Start von entscheidender Bedeutung ist.Blower blades with drum rotors acted upon several times They are blower blades known, where the boundary layer of the wing suction side in the front third is sucked off by a fan, while a tangential blowout takes place. This allowed the lift coefficient to cA = 3.3 to be brought. There are also blower blades known in which a strong air jet exits on the underside, which forms an angle of 40 to 90 ° with the wing chord forms. With this arrangement, lift coefficients of cA = 6 and more can be achieved. Combustion gases mainly generated by gas turbines are used to generate the jet, which must be routed from the fuselage through the wing. In addition to high pipe friction losses there are considerable thermal problems. The conditions are not getting more favorable if the blower side of the gas turbine is tapped, then no longer the full one Take-off power is available while the lift is being increased Start is of the essence.

Die Erfindung besteht darin, daß die Beschleunigung der Blasluft oder eines sonstigen Strömungsmittels durch quer zur Achse durchströmte trommelförmige Läufer erfolgt, in denen eine Zirkulationsströmung durch eine Schaufel, einen Schaufelverband oder vorzugsweise durch das Feld eines Potentialwirbels gebildet wird.The invention is that the acceleration of the blown air or another fluid through drum-shaped throughflow transversely to the axis Runner takes place in which a circulation flow through a blade, a blade association or is preferably formed by the field of a potential vortex.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, mehrere Läufer hintereinanderzuschalten. Durch den mehrmaligen Impulsaustausch werden außerordentlich hohe Druckziffern bei kleinem Reaktionsgrad erreicht, womit sich sehr hohe Austrittsgeschwindigkeiten bei relativ kleinen Umfangsgeschwindigkeiten ergeben. Hierdurch werden große Längen-Durchmesser-Verhältnisse ermöglicht. Gleichzeitig zeigen diese Kreiselmaschinen von anderen Prinzipien nicht erreichbare Lieferziffern und einen Kennlinienverlauf mit positiver Steigung. In dieser Kennlinie fallen die maximalen Druck- und Lieferziffern praktisch zusammen, der reziproke Wert des Produktes p ₧ t aber ist eine direkte Vergleichsgröße für die Gebläsebaumaße nach der Relation d23/Nh - 1/t ₧ t. Eine Beeinflussung des Potentialwirbels kann bei diesen Trommelläufern durch Veränderung der Austrittsbreite und durch Lageänderung der den Potentialwirbel induzierenden Zungenelemente erfolgen. Der Wirkungsgrad ändert sich über ein großes Drosselintervall praktisch nicht, so daß die Leistungsaufnahme bei vollgedrosselter Maschine auf etwa 5 % der Nennleistung abfällt. Diese außerordentlich einfache, fast verlustlose Regelung, die mit irgendeiner anderen Maschine ohne Schaufelverstellung nicht erreichbar ist, erlaubt eine Anpassung an die Luftdichte und gleichzeitig eine stufen- lose Regelung der Strahlenergie. Der Antrieb kann über eine Keilriemen-Transmission erfolgen, jedoch sind für größere Leistungen Verdränger- oder Turbinenmotoren mit Preßluftantrieb -vorgesehen. Zur Preßlufterzeugung wird auch in diesem Falle vorteilhaft der Kompressor des Triebwerks eingesetzt; der Preßluftverbrauch ist aber auf Grund des wesentlich günstigeren Gesamtwirkungsgrades vernachlässigbar klein. In Sonderfällen ist auch ein Dampfantrieb vorteilhaft, bei dem die Dampferzeugung in der zum Antrieb von Raketen-Pumpaggregaten üblichen Weise durch Ausnutzung chemischer Reaktionswärme erfolgen kann. Der Lufteintritt erfolgt vorteilhaft an der Flügeloberseite, und zwar bevorzugt in den Bereichen 0,4 @ T und 0,9 @ T, wobei T die Flächentiefe bedeutet. In den Figuren werden verschiedene erfindungsgemäße Merkmale gezeigt, die in beliebiger Weise ausgetauscht werden können.In particular, the invention provides for several runners to be connected in series. As a result of the repeated exchange of impulses, extraordinarily high pressure numbers are achieved with a low degree of reaction, which results in very high exit speeds at relatively low peripheral speeds. This enables large length-to-diameter ratios. At the same time, these gyroscopes show delivery figures that cannot be achieved by other principles and a characteristic curve with a positive gradient. In this characteristic curve, the maximum pressure and delivery figures practically coincide, but the reciprocal value of the product p ₧ t is a direct comparison value for the fan dimensions according to the relation d23 / Nh - 1 / t ₧ t. The potential vortex can be influenced in these drum rotors by changing the exit width and by changing the position of the tongue elements that induce the potential vortex. The efficiency practically does not change over a large throttling interval, so that the power consumption drops to about 5% of the nominal power when the machine is fully throttled. This extremely simple, almost lossless control, which cannot be achieved with any other machine without blade adjustment, allows an adjustment to the air density and at the same time a gradual loose regulation of the beam energy. The drive can take place via a V-belt transmission, but displacement or turbine motors with compressed air drive are provided for greater powers. In this case, too, the compressor of the engine is advantageously used to generate compressed air; however, the compressed air consumption is negligibly small due to the much more favorable overall efficiency. In special cases, a steam drive is also advantageous, in which the steam can be generated in the manner customary for driving rocket pump units by utilizing chemical reaction heat. The air inlet is advantageously on the upper side of the wing, preferably in the areas 0.4 @ T and 0.9 @ T, where T means the surface depth. In the figures, various features according to the invention are shown, which can be exchanged in any way.

Fig. 1 zeigt das bekannte Prinzip des Strahlflügels, bei dem ein Luftstrahl 10 aus einer langgestreckten Düse 11 austritt. Der Lufteintritt kann sowohl von erfolgen.Fig. 1 shows the known principle of the jet wing, in which an air jet 10 emerges from an elongated nozzle 11. The air inlet can be from both take place.

unten als auch von oben 12, 13 erfolgen.below as well as from above 12, 13.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Blasflügel; der walzenförmige Rotor 20 saugt durch die Öffnung 21, die im Schnellflug durch den Schieber 22 verschlossen wird, an. Durch den Rückstromkanal 23 wird im Innern des Läufers das Feld eines Potentialwirbels erzeugt, der die Steuerung der Strömung leitblechlos übernimmt. An Stelle des Rückstromkanals können auch andere den Potentialwirbel induzierende Einrichtungen treten; in Sonderfällen sieht die Erfindung die Verwendung einer oder mehrerer Innenleitflächen vor. Der Austritt erfolgt durch die Düse 24.Fig. 2 shows a blower wing according to the invention; the cylindrical one Rotor 20 sucks through opening 21, which is closed by slide 22 during high-speed flight we then. Through the return flow channel 23 inside the rotor, the field becomes a Potential vortex generated, which takes over the control of the flow without a guide plate. Instead of the return flow channel, others can also induce the potential vortex Bodies kick; In special cases, the invention provides for the use of an or several inner guide surfaces. The outlet is through the nozzle 24.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei welcher an der Flügeloberseite erder Lufteintritt 30 folgt. Die Austrittsdüse 31 weist einen Winkel von annähernd 90° zur Profilsehne auf. Der den Potentialwirbel induzierende Rückstrom wird durch einen an der Druckseite der Fläche endenden Kanal 32 erzeugt.Fig. 3 shows a similar arrangement in which on the wing top the air inlet 30 follows. The outlet nozzle 31 has an angle from approximately 90 ° to the profile chord. The reverse current that induces the potential vortex is created by a channel 32 ending on the pressure side of the surface.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der zwei Rotoren 40 und 41 gegenläufig rotieren. Dabei wird der Kanal 42 zwischen dem ersten und zweiten Rotor als Diffusor ausgebildet. Der statische Druck wird in der Austrittsdüse 43 wieder in Geschwindigkeit verwandelt. Grundsätzlich ist jedoch auch die Hintereinanderschaltung mehrerer Rotoren ohne Druckumsetzung möglich; hierbei ist jedoch eine Verringerung der Schaufelzahl und eine Anpassung der Schaufelwinkel des zweiten bzw. dritten Rotors an die höhere Durchströmgeschwindigkeit vorteilhaft.Fig. 4 shows an arrangement in which two rotors 40 and 41 rotate in opposite directions rotate. The channel 42 between the first and second rotors acts as a diffuser educated. The static pressure is speeded up again in the outlet nozzle 43 transformed. In principle, however, it is also possible to connect several rotors in series possible without pressure conversion; here, however, there is a reduction in the number of blades and an adaptation of the blade angle of the second or third rotor to the higher one Flow rate advantageous.

Fig. 5 zeigt einen Blasflügel, bei dem drei Rotoren 50, 51, 52 hintereinandergeschaltet sind. Erfindungsgemäß können im Flugbetrieb gegebenenfalls Rotoren teilweise stillgesetzt werden.5 shows a blower wing in which three rotors 50, 51, 52 are connected in series are. According to the invention, rotors can optionally be partially shut down during flight operations will.

Fig. 6 zeigt einen Verbundantrieb der Rotoren 50, 51, 52 nach Fig. 5, die auf die Wellen 60, 61, 62 gesetzt werden. Der Antrieb erfolgt über eine zur Antriebsquelle führende Welle 63, die vorteilhaft hochtourig betrieben wird und aus elastischen Wellenelementen 64, die in zur Schwingungsdämpfung flüssigkeitsgefüllten Rohren 65 gelagert sind, gebildet wird.Fig. 6 shows a compound drive of the rotors 50, 51, 52 according to Fig. 5, which are placed on the shafts 60, 61, 62. The drive takes place via a to Drive source leading shaft 63, which is advantageously operated at high speed and made of elastic wave elements 64, which are liquid-filled for vibration damping Pipes 65 are stored, is formed.

Fig. 7 zeigt einen Blasflügel-Rotor 70, der zur Verhinderung von Schaufeldurchbiegung mit Zwischenböden 71 oder -ringen 72 versteift ist und mit einem Preßluft-, Öl- oder Dampfmotor 73 eine Einheit bildet. Die Lagerung des Rotors an der motorabgewandten Seite 74 erfolgt in einem Pendellager 75 der nächsten Motor-Rotor-Einheit 76.7 shows a fan blade rotor 70 used to prevent blade deflection is stiffened with intermediate floors 71 or rings 72 and with a compressed air, oil or steam engine 73 forms a unit. The bearing of the rotor on the one facing away from the engine Page 74 takes place in a self-aligning bearing 75 of the next motor-rotor unit 76.

Fig. 8 zeigt die Anordnung eines Rotor-Motor-Verbandes 80, 81, 82, 83, wobei der Motor 83 in die Flügelspitze 84 des Deltaflügels verlegt wird. Die Rotoren sind zwischengelagert.8 shows the arrangement of a rotor-motor assembly 80, 81, 82, 83, the motor 83 being moved into the wing tip 84 of the delta wing. the Rotors are temporarily stored.

Fig. 9 zeigt das Prinzip der Mengenregelung durch Verschieben des Wirbelbildners 90, der zu einer Verlagerung der Potentialwirbelachse führt. Nach der Erfindung kann jede andere Maßnahme, die zu einer Potentialwirbelverlagerung führt, zur Strahlregelung herangezogen werden.Fig. 9 shows the principle of the amount control by moving the Vortex generator 90, which leads to a displacement of the potential vortex axis. To the invention can take any other measure that leads to a potential vortex displacement leads, can be used to regulate the jet.

Fig. 10 zeigt einen Motor gemäß 83 der Fig. 8 im Schnitt. Im Gegensatz zu den Preßluft- oder Dampfmotoren mit exzentrisch angeordnetem Rotor erlaubt dieser Motor große axiale Baulängen, da infolge der symmetrischen Beaufschlagung ein Durchbiegen des Läufers 100 unmöglich wird. Große Baulängen führen gleichzeitig zu geringeren Spaltverlusten, die bekanntlich an der axialen Abdichtung groß sind, während bei der radialen Abdichtung die Fliehkraft ein Anpressen der Schieber 101 an die in Näherung elliptische Gehäusewandung 102 bewirkt.FIG. 10 shows a motor according to 83 of FIG. 8 in section. In contrast this allows for compressed air or steam engines with an eccentrically arranged rotor Motor with large axial lengths, as it sags as a result of the symmetrical loading of the runner 100 becomes impossible. Large overall lengths lead to shorter ones at the same time Gap losses, which are known to be large in the axial seal, while at of the radial seal, the centrifugal force presses the slide 101 against the in Approximation of the elliptical housing wall 102 causes.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. To improve the lift coefficient with on the pressure side or the rear edge of the slot-shaped opening provided for the jet exit Blower blades for support and control purposes of aircraft or water vehicles and for fixed or rotating blades in turbo-machine systems, characterized in that that the blow jet through an approximately parallel to the trailing edge of the wing Axis rotating blade grille is generated, this acted upon at least twice and has devices that have a circulating flow, preferably one Potential vortices, generate between the first and the second vane grid passage. z. Blower wing according to claim 1, characterized in that several preferably Circumferential blade grids connected in series are used (FIGS. 4 and 5). 3. Blower wing according to claim 1, characterized in that the blade grille is perpendicular has intermediate disks located to the axis of rotation (Fig. 7). 4. Blower wing according to claim 1, characterized in that the flow in the runner is controlled by a blade or a shovel association. 5. Blower wing according to claim 1, characterized in that that to influence the potential vortex in the runner a branched off from the blowing gap Channel is arranged through which a partial flow is passed, which is in the vicinity of the Vortex core penetrates the blade grille a third time (Fig. 2 and 5). 6. Blower blades according to claim 1, characterized in that one for influencing the potential vortex Serving external flow from the pressure side of the wing through one to the blade grille directed channel is directed (Fig. 3). 7. Blower wing according to claim 1 and optionally further claims, characterized in that the circulation flow generating or influencing elements arranged so as to be variable in their position in relation to the blade grille are (Figures 5 and 9). 8. blower wing according to claim 1, characterized in that the jet intensity is influenced by throttling elements without changing the speed (Fig. 2 and 5). 9. blower wing according to claim 1, characterized in that several cylindrical blade grids are arranged side by side and preferably by known ball couplings or other machine elements that have a tendency allow the axes to each other, are coaxially coupled (Figs. 7 and 8). 10. Blower blades according to claim 1 and optionally 9, characterized in that the energy supply z. B. takes place via V-belts or hydraulic or pneumatic motors in the way, that the individual vane grids or groups of shovel grids are driven independently (Figs. 6 and 7). 11. Blower wing according to claim 9 or 10, characterized in that that symmetrically built capsule motors are used for the drive, which means that The diameter-length ratio is no longer influenced by the deflection of the rotor (Fig. 10). 12. Blower wing according to claim 1, characterized in that for improvement of the circulation, the trailing edge of the wing is arranged so that it can be moved or folded down is that the flow is influenced in its direction or the separation point is pushed out (Fig. 2).