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Einrichtung zum Absaugen der Grenzschicht bei Flugzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zum Absaugen von Luft aus der Grenzschicht an
Tragflügeln oder anderen Flächen von Flugzeugen.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge bezüglich der Beeinflussung
der Grenzschicht gemacht worden, und diese Vorschläge beruhen auf dem Grundgedanken
des Absaugens von Luft aus der Grenzschicht; ferner wurde bereits vorgeschlagen,
den durch den Hauptverdichter eines Gasturbinentriebwerks erzeugten Unterdruck für
diesen Zweck zu benutzen.
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Die Erfindung sieht nunmehr eine zur Verwendung in Flugzeugen bestimmte
Einrichtung zum Beeinflussen der Grenzschicht vor, bei dem der Unterdruck zum Absaugen
von Luft aus der Grenzschicht an Tragflächen oder anderen. Flächen des Flugzeugs
durch einen Hilfsverdichter des Gasturbinentriebwerks erzeugt wird.
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Der Ausdruck »Hilfsverdichter« bezeichnet im folgenden jeden durch
eine Turbine des Triebwerks angetriebenen Verdichter, der keine Luft zu dem Triebwerk
fördert.
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Ein Vorteil der Erfindung gegenüber Anordnungen, bei denen die Grenzschichtluft
von dem Hauptverdichter angesaugt wird, besteht darin, daß Änderungen hinsichtlich
der Menge oder des Zustandes der angesaugten Grenzschichtluft keine Wirkung auf
den Hauptverdichter ausüben, so daß sich der Betrieb des Triebwerks stabiler gestaltet.
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Das in Frage stehende Triebwerk kann den größten Teil seiner Leistung
in Form mechanischer Energie erzeugen, z. B. zum Antreiben einer Luftschraube, wie
es bei einem kombinierten Turbinen- und Luftschraubentriebwerk der Fall ist, oder
in Form eines unter Druck stehenden Gases, das in einer oder mehreren Reaktionsdüsen
ausgenutzt wird; das Triebwerk kann seine Energie auch in der Weise abgeben, daß
diese beiden Energieabgabeformen miteinander kombiniert sind.
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Bei einer Ausbildungsform der Erfindung wird die von dem Hilfsverdichter
angesaugte Grenzschichtluft durch den Verdichter in Form eines Düsenstrahls abgegeben,
der zum Vortrieb des Flugzeugs beiträgt. Wenn das Flugzeugtriebwerk von derjenigen
Bauart ist, bei welcher wenigstens ein Teil der Hauptvortriebskraft in Form eines
Düsenstrahls erzeugt bzw. abgegeben wird, kann man die von dem Hilfsverdichter abgegebene
Grenzschichtluft mit dem aus dem Flugzeugtriebwerk austretenden Gas mischen. Es
wird jedoch vorgezogen, die Grenzschichtluft gesondert austreten zu lassen, damit
es nicht erforderlich ist, die Fördermengen des Hilfsverdichters und des Flugzeugtriebwerks
aufeinander abzustimmen.
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Bei einer anderen Ausbildungsform der Erfindung wird die von dem Hilfsverdichter
angesaugte Grenzschichtluft in Gestalt eines breiten, nach unten gerichteten Stroms
abgegeben, der über eine Tragflächenklappe hinwegströmt, um den Auftrieb des Flugzeugs
zu vergrößern.
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Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem teilweise als Schnitt gezeichneten Grundriß
ein Stück einer Flugzeugtragfläche, die mit einer Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen
Einrichtung zum Beeinflussen der Grenzschicht ausgerüstet ist; Fig. 2 ist die teilweise
als Schnitt gezeichnete Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Teile; Fig. 3
ist ein Querschnitt der Tragfläche längs der Linie III-111 in Fig. 1; Fig. 4 ist
ein Längsschnitt durch die Triebwerksgondel eines Flugzeugs, das mit einer anderen
Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Beeinflussen der Grenzschicht
ausgerüstet ist.
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Bei der in Fig.l wiedergegebenen Flugzeugtragfläche ist innerhalb
der Tragfläche ein Gasturbinentriebwerk 10 so angeordnet, daß die Achse des Triebwerks
im wesentlichen. parallel zur Spannweitenrichtung verläuft. Der Hauptverdichter
11 des Triebwerks 10 saugt Luft durch einen nach vorn gerichteten Lufteinlaß 12
an. Nachdem in der Luft ein Kraftstoff verbrannt worden ist und sich die Luft in
einer Turbine 13 entspannt hat, wird die aus dem Hauptverdichter 11 zu dem Triebwerk
geförderte Luft durch
ein Düsenrohr 14 nach hinten ausgestoßen,
um eine Vortriebskraft für das Flugzeug zu liefern. Die Turbine 13 treibt sowohl
den Hauptverdichter 11 als auch einen Hilfsverdichter 15 an. Die Oberseite der Flugzeugtragfläche
ist mit mehreren Kanälen 16 versehen, 'die sich annähernd parallel zur Spannweitenrichtung
erstrecken. Diese Kanäle stehen über Rohrleitungen 17 mit einem Sammelkanal 18 in
Verbindung, der seinerseits an die Einlaßseite des Hilfsverdichters 15 angeschlossen
ist. Der Hilfsverdichter saugt somit Grenzschichtluft von der Tragflügeloberfläche
ab, um das Gebiet laminarer Luftströmung über die Tragfläche zu vergrößern. Der
Hilfsverdichter 15 fördert die angesaugte Grenzschichtluft in einen Anschlußkasten
19, wo sich die Grenzschichtluft mit den Abgasen der Turbine 13 vermischt und durch
das Düsenrohr 14 ausgestoßen wird, um die Vortriebswirkung der von dem Triebwerk
gelieferten Gase zu vergrößern. Der Anschlußkasten 19 enthält kaskadenartig angeordnete
Umlenkschaufeln, welche die Bewegungsrichtung der Turbinenabgase sowie der durch
den Hilfsverdichter gelieferten Druckluft ändern, so daß sowohl die Gase als auch
die Luft in das Düsenrohr 14 hinein umgelenkt werden.
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Bei einer hier nicht gezeigten Abwandlung kann dafür gesorgt sein,
daß sich die von dem Hilfsverdichter 15 abgegebene Grenzschichtluft nicht mit den
Turbinenabgasen vermischt, sondern daß die verdichtete Grenzschichtluft gesondert
durch ein anderes Düsenrohr abgegeben wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Triebwerk 20 um ein solches der Turbinen-
und Luftschraubenbauart, bei dem die durch eine Turbine 21 erzeugte Energie dazu
benutzt wird, einen Hauptverdichter 22, einen Hilfsverdichter 23 und eine Luftschraube
24 anzutreiben. Die Turbinenabgase treten aus Öffnungen 33 aus. Der Hilfsverdichter
23 saugt Grenzschichtluft durch in der Tragfläche vorgesehene Saugkanäle an, die
ähnlich wie die Kanäle 16 in Fig. 1 bis 3 ausgebildet und angeordnet sind; diese
Kanäle stehen. über Rohrleitungen 25 mit einer Sammelleitung 26 in Verbindung.
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Die von dem Hilfsverdichter 23 abgegebene Luft tritt in eine Kammer
27 ein und gelangt dann durch eine nach hinten führende Rohrleitung 28 in eine Kammer
29, die sich in Spannweitenrichtung über einen Tragflächenabschnitt erheblicher
Länge erstreckt und längs ihrer Hinterkante einen schmalen Austrittsschlitz 30 aufweist,
über den die mit den Turbinenabgasen vermischte Luft längs der Oberseite einer Klappe
31 abgegeben wird. Wenn die Klappe als Strahlauftriebsklappe benutzt werden soll,
schwenkt man sie nach unten in die in Fig. 4 durch gestrichelte Linien angedeutete
Stellung, bei der der sich aus Luft und Gasen zusammensetzende Luftstrom weiterhin
der Oberseite der Klappe folgt, so daß er die Klappe in Form eines dünnen Schleiers
32 verläßt, der anfangs nach unten gerichtet ist und den Auftrieb des Flugzeugs
vergrößert.