-
Düse mit Strahlablenkung durch Spoiler Die zunehmende Verbreitung
von Flugzeugen, welche lotrecht starten und landen, aber sonst meist waagerecht
fliegen, hat eine große Zahl von Steuer-und Rudervorrichtungen erscheinen lassen.
Unter diesen Vorrichtungen befinden sich die ganz allgemein bekannten Düsen mit
Richtwirkung, welche durch eine mechanische oder pneumatische Einwirkung auf den
Triebstrahl Steuermomente erzeugen, wenn die Geschwindigkeit so klein ist, daß die
aerodynamischen Ruderflächen unwirksam sind.
-
Insbesondere ist bereits die Benutzung von Spoilern und Klappen oder
auch ein Einblasen von Druckluft senkrecht zu der Strahlrichtung vorgeschlagen worden,
wobei die Luft an einer beliebigen Stelle des Turbostrahltriebwerks entnommen wird,
um den Triebstrahl zu verlagern und so Rudermomente zu erzeugen. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, zur Erhöhung der Ablenkwirkung am Ausgang der Treibdüse eine gebogene tangentiale
divergierende Fläche vorzusehen. Dieses Mittel gestattet die Herstellung sehr großer
Ablenkwinkel, d. h. sehr großer Rudermomente, ohne große Antriebsleistungen oder
komplizierte Antriebsvorrichtungen zu erfordern.
-
Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung mit einer
Düse mit Richtwirkung ist die Wirkung der an Abschnitten des Umfangs der Düse wirksamen
Hindernisse oder Spoiler mit der von tangentialen Düsen kombiniert, welche an entsprechenden
Abschnitten des Umfangs angeordnet sind und in eine auf die Düse folgende divergierende
Fläche münden.
-
Die Spoiler (Wirbelerzeuger) können einzeln gesteuert werden, wenn
eine Strahlablenkung erzeugt werden soll, oder auch gleichzeitig und symmetrisch
zur Regelung des Austrittsquerschnitts der Düse.
-
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert, in welcher Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
in Axialschnitten von erfindungsgemäß ausgerüsteten Düsen zeigen.
-
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Düse 1, welche
z. B. die Düse eines nicht dargestellten Turbostrahltriebwerks ist, stromabwärts
durch einen divergierenden Teil 2 verlängert. Zwischen diesem divergierenden Teil
und der Düse sind unmittelbar hinter der Austrittsöffnung 3 der Düse vier Spoiler
4 in Form von Kranzabschnitten angeordnet, wobei jeder dieser Abschnitte sich etwa
über ein Viertel des Umfangs der Düse erstreckt. Jeder Spoiler 4 ist an einem Hebel
5 befestigt, welcher um eine Achse 6, die in einer Ebene senkrecht zu der Achse
der Düse liegt, schwenkbar ist und einen Finger 7 trägt, welcher mit einer zu dem
Führerstand des Luftfahrzeugs führenden Steuerung 8 verbunden ist. Bei dieser Ausführung
kann der Pilot durch Betätigen der Steuerungen 8 entweder ein oder mehrere Spoiler
einziehen, wie dies für den an dem unteren Teil der Fig. 1 liegenden Spoiler 4 dargestellt
ist, oder ein oder mehrere Spoiler in den Strahl vorschieben, wie dies bei dem an
dem oberen Teil der Figur liegenden Spoiler der Fall ist.
-
Am Anfang des divergierenden Teils befindet sich eine ringförmige
Kammer 9, welche in den divergierenden Teil durch eine tangentiale ringförmige Düse
10 mündet. Die Kammer 9 ist durch Zwischenwände 9 a in vier getrennte Abteilungen
unterteilt, welche um die Achse der Düse in der gleichen Weise wie die Spoiler 4
verteilt sind. Jede dieser Abteilungen kann getrennt mit Druckluft gespeist werden,
welche z. B. an dem Verdichter des Strahltriebwerks durch eine mit einem Ventil
12 versehene Rohrleitung 11 entnommen wird. Bei dem dargestellten Beispiel ist dieses
Ventil 12 mit der Steuerung 8 des entsprechenden Spoilers verbunden, z. B. durch
einen Hebel 13, welcher an der Achse des Ventils befestigt ist und dessen Fortsatz
in einen an dem Steuergestänge 8 vorgesehenen Schlitz 14 eingeführt ist. Die Unterteilung
der Sammelleitung 9 in Abteilungen durch die Wände 9 a erstreckt sich auch auf die
Düse 10. Hierdurch entstehen vier getrennte tangentiale Schlitze, welche je über
ein Viertel des Umfangs reichen, wie die Spoiler verteilt sind und in die Oberfläche
des divergierenden Teils 2 münden.
Wenn die vier Spoiler in den
Strahl vorspringen, tritt dieser axial durch die Öffnung aus, welche durch die kreisförmigen
Ränder der Spoiler bestimmt ist und auf die Achse der Düse zentriert ist. Die von
dem Strahl gelieferte Schubkraft hat somit eine axiale Richtung. In dieser Stellung
der Spoiler sind alle Ventile 12 geschlossen, und die Abteilungen der Kammer 9 werden
nicht gespeist.
-
Wenn ein Spoiler 4 zurückgezogen wird, wie dies bei dem an dem unteren
Teil der Fig. 1 dargestellten der Fall ist, wird der Strahl auf die Seite dieses
Spoilers abgelenkt und sucht sich auf dieser Seite gegen den divergierenden Teil
2 zu legen. Diese Ablenkwirkung und die Haftwirkung an dem divergierenden Teil wird
dadurch verstärkt, daß die dem zurückgezogenen Spoiler zugeordnete Abteilung der
Kammer 9 durch Öffnen des entsprechenden Ventils 12 mit Druckluft gespeist wird.
Die Druckluft tritt aus dieser Abteilung durch den Schlitz 10 in Form eines tangentialen
Laminarstrahles aus, welcher an dem divergierenden Teil t entlangstreicht. Dieser
längs des divergierenden Teils 2 mit großer Geschwindigkeit strömende Laminarstrahl
verringert den statischen Druck längs dieses divergierenden Teils, während der Atmosphärendruck
auf der entgegengesetzten Seite längs der Begrenzung 15 des Strahls herrscht. Hierdurch
wird ihm die dargestellte Biegung erteilt. Die Wirkung tritt sehr schnell ein, sobald
man die Steuerung zum Zurückziehen eines Spoilers betätigt, und die beschriebene
Kombination ermöglicht eine wirksame schnelle Ruderwirkung, welche entweder von
dem Piloten selbst oder einer beliebigen selbsttätigen Steuer- oder Stabilisierungsvorrichtung
ausgelöst werden kann.
-
Die Vorrichtung kann auch zur Veränderung des Austrittsquerschnitts
der Düse dienen, vorausgesetzt, daß die Steuerungen der Ventile und der Spoiler
nicht mehr miteinander verbunden werden. Die Spoiler werden dann symmetrisch durch
den Regler des Strahltriebwerks gesteuert, welcher den Austrittsquerschnitt der
Düse den Betriebsbedingungen anpaßt. Die Ventile 12 werden dann unmittelbar für
die Richtablenkung durch den Steuerknüppel gesteuert, welcher auch durch ein anderes
Übertragungssystem die Zurückziehung einzelner Spoiler bewirkt.
-
Die verschiedenen Steuerungen können so ausgebildet werden, daß die
durch den Steuerknüppel erhaltene Steuerung der mechanischen Ablenkung des Strahls
sich der durch den Regler erzeugten Steuerung der Querschnittsänderung überlagert,
wobei dann die Steuerung der die Abteilungen der Kammer 9 speisenden Ventile zusätzlich
erfolgt.
-
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die mechanischen
Spoiler durch Spoiler ersetzt, welche gleichzeitig mechanisch und pneumatisch wirken.
jeder der die Spoiler bildenden Kranzabschnitte ist hohl und mündet in Richtung
auf die Achse der Düse durch eine schlitzförmige Düse 4a. welche sich auf ein Viertel
des Umfangs erstreckt. jeder der so gebildeten Spoiler wird von einem Rohr 5 getragen.
welches bei 6 schwenkbar ist und durch dieses Gelenk mit einer Leitung 16 verbunden
ist, welche zu einer Druckluftquelle führt, z. B. dem Luftverdichter des Strahltriebwerks,
wobei jede Leitung 16 mit einem Ventil 17 versehen ist. Bei dem dargestellten Beispiel
ist jedes Ventil 17 mit dem Gestänge 8 verbunden, welches die Schwenkbewegung des
entsprechenden Spoilers steuert. Jedes Ventil 17
ist daher offen, wenn der
entsprechende Spoiler in die Düse vorspringt, so daß die Wirkung auf den Strahl
gleichzeitig von dem mechanischen Vorspringen des Spoilers in die Düse und von dem
Hilfsstrahl herrührt, welcher aus der Düse 4a des Spoilers senkrecht zu der Achse
der Düse austritt. Wenn einer der Spoiler eingezogen wird, schließt sich sein Ventil
17, so daß der Hilfsstrahl dieses Spoilers abgestellt wird. Die die Abteilungen
der Kammer 9 speisenden Rohrleitungen 11 sind ebenfalls mit nicht dargestellten
Ventilen versehen. Die Steuerung dieser Ventile kann mit den Gestängen 8 gekuppelt
werden, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist, oder von diesen unabhängig
sein.
-
Die Anordnung der tangentialen Düsen 10 kann ein oder mehrere Male
längs des divergierenden Teils 2 wiederholt werden, um die Führung des abgelenkten
Strahls längs des divergierenden Teils zu verbessern und den Winkel desselben zu
vergrößern, falls große Ablenkungen erforderlich sind.