-
Flugzeug mit einem Hubgebläsekanal, dessen Austrittsöffnung durch
zwei Klappen verschließbar ist Während des senkrechten Startes eines Flugzeuges
und während des überganges in den Horizontalflug ist es erforderlich, für eine gute
Trimmung um die Querachse zu sorgen, um die Horizontalfluglage des Flugzeuges aufrechterhalten
zu können. Im allgemeinen fällt der Schwerpunkt des Flugzeuges nicht mit der Resultierenden
der von den Hubgebläsen erzeugten Hubkräfte zusammen, so daß ein Moment entsteht,
welches die Neigung hat, das Flugzeug um die Querachse zu verschwenken. Weiterhin
müssen Vorkehrungen getroffen werden, um das Flugzeug statisch auszutrimmen, und
zwar wegen der aufgenommenen Nutzlast oder wegen anderer Belastungen, und es muß
ferner eine Vorsorge dafür getroffen werden, daß der Angriff von Böen und anderen
Luftströmungen ausgeglichen werden kann.
-
Als Beispiel für eine derartige Trimmanlage, und zwar insbesondere
als Beispiel eines Gebläses im Flugzeug, sei das Buggebläse erwähnt. Eine typische
Betriebsbedingung für dieses Buggebläse ist es, daß dieses sowohl einen positiven
als auch einen negativen Hub erzeugen muß, um die horizontale Ausrichtung der Fluglage
des Flugzeuges um die Querachse aufrechtzuerhalten.
-
Normalerweise ist das Trimmgebläse, welches im folgenden als Buggebläse
bezeichnet werden soll, ein Gebläse mit einer feststehenden Auslegung, und diesem
Gebläse wird eine feste Antriebsleistung zugeführt. Eine derartige Ausbildung ist
zur Erzeugung eines positiven Hubes durchaus befriedigend, wobei das Gebläse derart
ausgebildet sein kann, daß diese Ausbildung dem maximalen Hubzustand entspricht.
Wenn das Gebläse aber mit der gleichen Leistungsaufnahme betrieben werden soll und
wenn es erforderlich ist, daß dieses Gebläse zu Trimmzwecken einen negativen Hub
erzeugen soll, so treten Probleme auf. Der Einfachheit halber ist es wünschenswert,
daß das Gebläse mit einer konstanten Leistung betrieben wird, was bei Nichtabdrosselung
des Gebläses zu einer im wesentlichen konstanten Drehzahl des Gebläses führt.
-
Es ist deshalb erforderlich, eine Einrichtung zu schaffen, mit der
es möglich ist, das Gebläse mit im wesentlichen konstanter Leistung und Drehzahl
zu betreiben und trotzdem die Größe des Hubs zu regeln und sogar einen Abtrieb zu
erzeugen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem mit einfachsten
Mitteln zu lösen. Erfindungsgemäß hat jede Klappe im Querschnitt etwa die Form eines
Viertelkreises, dessen Scheitel bei Schließstellung der Klappe nach unten außen
gerichtet ist, wobei die Schwenkachse etwa in der Druckmittellinie der Klappe liegt
und wobei das öffnen durch nach Auswärtsschwenken des Außenschenkels der Klappe
erfolgt, so daß bei teilweiser öffnung der Gebläsestrom längs der konkaven Klappenseite
und bei vollständiger öffnung längs der konvexen Klappenseite fließt. Mit dieser
Anordnung ist es in einfachster Weise möglich, ohne Beeinflussung des Betriebes
des Hubgebläses an sich eine vektorielle Steuerung des von einem Hubgebläse abgegebenen
Hubstrahles durchzuführen, wobei sogar negative Hubwerte erzielt werden können,
was zur Durchführung einer Trimmung unbedingt erforderlich ist.
-
Um die Strömungsverhältnisse zu verbessern, kann in vorteilhafter
Weise die konkave Fläche jeder Klappe an der Vorder- und Hinterkante durch einen
senkrechten Steg begrenzt sein. Ferner kann es vorteilhaft sein, an der konvexen
Oberfläche des Außenschenkels jeder Klappe eine in Längsrichtung sich erstreckende
Rippe vorzusehen.
-
Zur Erhöhung der Leitwirkung können in vorteilhafter Weise auf der
konkaven Seite jeder Klappe eine Anzahl von parallel zueinander und zu der Klappe
verlaufender Leitflügel vorgesehen sein. Auf der konvexen Seite jeder Klappe können
ausfahrbare Leitflügel vorgesehen sein. Der Innenschenkel jeder Klappe kann vorzugsweise
eine geringere Krümmung aufweisen als ihr Außenschenkel. Es kann zweckmäßig sein,
daß die Längskante des Innenschenkels jeder Klappe scharfkantig ausgebildet ist.
-
In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht
eines Hubgebläsekanals, dessen Klappen in einer Zwischenlage angeordnet sind, F
i g. 2 eine schematische Schnittansicht, welche die Klappen in der geschlossenen
Stellung zeigt, F i g. 3 eine Teilschnittansicht durch eine der Klappen,
welche verschiedene Klappenstellungen zeigt, F i g. 4 eine der F i g-.
3 entsprechende Ansicht, welche zusätzliche, im Abstand voneinander 4ngeordnete
Leitflügel zeigt, die parallel zur Klappe angeordnet sind, F i g. 5 eine
perspektivische Ansicht einer Einzelklappe und F i g. 6 eine Teilschnittansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels einer einzelnen Klappe.
-
In F i g. 1 ist der Bug eines Flugzeuges dargestellt.
Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung auch bei jedem anderen Hubgebläse angewendet
werden kann. Die Erfindung soll jedoch lediglich zur Vereinfachung der Darstellun-
in Verbindung mit einem Buggebläse beschrieben werden. Das Flugzeug weist einen
Rumpf 10 auf, in dessen Bug ein Hubgebläse 11 angeordnet ist. Dieses Hubgebläse
11 ist in einem Hubgebläsekanal 12 angeordnet, damit am Flugzeug eine Hubkraft
ausgeübt werden kann. Das Hubgebläse, 11 kann Turbinenschaufeln
13 aufweisen, die an den Enden der Gebläseflügel 14 in an sich bekannter
Weise befestigt sind. Das Hubgebläse 11 wird durch Abgase angetrieben, welche durch
eine Leitung 15 zugeleitet werden, um die Turbinenschaufeln 13 anzutreiben.
Es können Jalousieverschlüsse 16 vorgesehen sein, die am Gebläseeinlaß_-angeordnet
sind und die während des Starts, wie in F i g. 1 gezeigt, geöffnet sind und
die während des Horizontalfluges mit dem Rumpf bündig abschließend geschlossen sind.
-
Um eine kontinuierliche Regelung des Hubsektors des Hubgebläses
11 zwischen einem maximalen positiven Wert und einem maximalen negativen
Weit zu erzielen, sind Klappen 17 und 18 vorgesehen. Zur Vereinfachung
des Aufbaus sind diese Klappen vorzugsweise einstückig. Wie F i g. 2 zeigt,
sind diese 7' t2 Klappen zur senkrechten Mittelebene des Rumpfs symmetrisch
angeordnet und weisen eine derartige Form auf, daß sie glatt in den Rumpf
10 hineinpassen und einen Teil des Rumpfes bilden, wenn sich die Klappen,
wie dargestellt, in der geschlossenen Stellung befinden. Eine zusätzliche Strebe
1-9 kann zur Versteifung des Rumpfes längs der Mitte der öffnung vorgesehen
sein, und die Klappeninnenkante 20 kann in der geschlossenen Stellung der Klappe
gegen diese Strebe anliegen.
-
Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß jede Klappe an einer Schwenkachse
21 befestigt ist, die sich am vorderen und hinteren Ende der Klappe in den Rumpf
hinein erstreckt. Die Klappe ist um diese Schwenkachse herum drehbar. Die Schwenkachse
21 ist in besonderer Weise zur Vereinfachung des Betriebes angeordnet. Um die erforderlichen
Betätigungsmomente für die Klappen gering zu halten, ist die Schwenkachse im wesentlichen
in der Druckmittellinie der Klappe angeordnet. Diese Druckmittellinie ist im wesentlichen
die Wirkungslinie der resultierenden Luftdruckkräfte, die auf die innere Oberfläche
der Klappe einwirken. Zusätzlich ist die Schwenkachse im wesentlichen unterhalb
des 'äußeren Umfanges des Hubgebläses 13, 14 angeordnet, wie es deutlich
in F i g. 3 gezeigt ist. Weiterhin ist die Schwenkachse 21 -unterhalb des
Hubgebläses in wenigstens dem Abstand angeordnet, der dem Ab-
stand von der
Klappeninnenkante 20 zur Schwenkachse hin entspricht, um einen freien Spielraum
zu erzielen.
-
Die Einrichtung soll eine sehr schnelle Regelung ermöglichen, so daß
die Zeit des überganges zwischen voller positiver Hubleistung und zwischen voller
negativer Hubleistung so klein wie möglich gehalten werden kann.
-
In F i g. 3 ist die Klappe in ausgezogenen Linien in ihrer
geschlossenen Stellung gezeigt. Eine Zwischenstellung der Klappe ist gestrichelt
dargestellt, und die äußerste öffnungsstellung ist in unterbrochenen Linien gezeichnet.
Es ist zu erkennen, daß die Anordnung der Schwenkachse 21 oberhalb der Strebe
19 es ermöglicht, daß sich die Innenkante 20 nach innen verschwenkt, wenn
die Klappe aus der geschlossenen Stellung in die Offenstellung gedreht wird. Die
Klappen sind kürzer gehalten, um gegen die Strebe 19 anzuliegen und um ein
Verklemmen zu verhindern, wenn die Innenkante 20 zur geöffneten Stellung hin in
den Hubgebläseluftstrom hineingedreht wird.
-
Wie F i g. 5 zeigt, können die Klappen zur Erhöhung der Festigkeit
die Form eines Tragflächenprofils aufweisen, und die Klappe kann eine scharfe Innenkante
20 haben. Zusätzlich ergibt die Tragflächenprofilform eine glatte innere Oberfläche
22 und eine äußere Oberfläche 23, über die die Luft, wie' noch erläutert
werden soll, strömen kann. Eine scharfe Innenkante 20 führt zu einer größeren Einschnürung
der Strömung in einer Zwischenlage, wodurch eine größere Strömung längs der inneren
Oberfläche der Klappen erzeugt wird.
-
Wenn die Klappe aus der in ausgezogenen Linien (F i g. 3) dargestellten
geschlossenen Stellung in die äußerste geöffnete Stellung gedreht wird, gelangt
die Klappe in Zwischenstellungen, von denen eine dargestellt ist, in welcher ein
Teil der Luft, die vom Hubgebläse nach unten strömt, abgelenkt und nach außen und
oben in der Weise umgelenkt wird, wie es die Klappenkrümmung bestimmt. Bei der dargestellten
besonderen Anordnung ist die Klappenkrümmung von der Schwenkachse 21 zur Außenkante
24 stärker, um einen maximalen senkrechten Hub zu erhalten. Es sei beinerkt, daß,
wenn die Klappe in die Hubumkehrstellung gedreht wird, das Gebläse nicht durch Drosselung
abgewürgt werden kann. Es ist zu erkennen, daß zu keiner Zeit das Gebläse vollständig
abgeschlossen ist, und zwar weil der im wesentlichen kreisförmige Kanal 12 von rechtwinkligen
Klappen 17 und 18 abgeschlossen wird. Mit anderen Worten können, wie
in F i g. 1 gezeigt, die Klappen an den vorderen und hinteren Teilen des
Gebläses niemals vollständig die Gebläseströmung abschneiden. Dadurch ist es möglich,
daß immer eine gewisse Strömung durch das Hubgebläse zu allen Zeiten stattfindet,
mit Ausnahme des Betriebszustandes, in dem sich die Klappen in ihrer geschlossenen
Stellung befinden. Auf diese Weise können die Klappen vollständig geöffnet werden
und unterschiedliche Luftmengen ablenken, ohne daß das Gebläse abgewürgt wird. In
der äußersten geöffneten Stellung' wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, bildet
die äußere Oberfläche 23
der Klappe eine Verlängerung des Kanals, die die
Luft nach unten leitet, um einen vollen Hub zu erzeugen. Durch die Verhinderung
des Abwürgens des Hubgebläses ist es möglich, einen negativen Hub
augenblicklich
zu erhalten, ohne das Gebläse zu überdrehen. Die offenen Durchlässe am vorderen
und hinteren Ende des Hubgebläses, die nicht vollständig von den Klappen bedeckt
werden, bilden eine für das Hubgebläse erforderliche Austrittsöffnung.
-
Wegen der Neigung der Luft, einer gekrümmten Oberfläche bis zu einem
bestimmten Punkt zu folgen, ist es erwünscht, die Luft von der äußeren Oberfläche
der Klappe abzulenken oder abzuheben, wenn sich die Klappe in der äußersten Öffnungsstellung
befindet. Zu diesem Zweck ist eine Abhebeeinrichtung, wie beispielsweise eine Längsrippe
25, vorgesehen, die sich unterhalb der Schwenkachse befindet, wenn die Klappe
in ihre äußerste geöffnete Stellung eingestellt ist. Diese Längsrippe
25 drückt die Luft von der Klappe weg und leitet diese nach abwärts, und
zwar im wesentlichen mit dem gleichen Strömungsquerschnitt, mit dem die Luft das
Gebläse verläßt.
-
Es ist zu erkennen, daß die Luftströmung über die Klappe während des
Betriebs über beide Oberflächen erfolgt. In der Umlenkstellung strömt die Luft über
die glatte innere Oberfläche der Klappe, und in der äußersten Öffnungsstellung strömt
die Luft über die äußere Oberfläche der Klappe. Auf diese Weise ist eine unendliche
Anzahl von Einstellpunkten für eine vollständige Hubregelung vorhanden, und dies
wird mittels eines einfachen einstückigen beweglichen Bauteiles erzielt, der außerdem
einen Teil des Rumpfes bildet, wenn sich dieser Bauteil in seiner geschlossenen
Lage befindet. Weiterhin weist dieses System keine kritischen Betriebszustände auf,
da keiner der Hubgebläsekanäle je abgesperrt ist, und da alle Auslaßkanäle
eine größere Strömung aufnehmen können, falls sich die Gebläsedrehzahl erhöhen sollte.
Der gesamte Bereich der kontinuierlichen Hubregelung von einem Maximalhub bis zu
einer Hubumkehr wird durch eine geringe Drehung der Klappen erhalten.
-
Irgendeine Betätigungseinrichtung kann verwendet werden, um die Klappen
zu betätigen. Beispielsweise kann ein Gestänge 26 vorgesehen sein, welches
mit der Schwenkachse verbunden ist. Eine Betätigungseinrichtung kann über dieses
Gestänge wirksam werden.
-
Es kann möglich sein, daß unter bestimmten Umständen sich die aus
dem Hubgebläse austretende Luft am äußeren Teil der Klappe staut, wenn sich diese
in einer Zwischenstellung befindet, und diese Stauung kann einen Rückdruck auf das
Hubgebläse hervorrufen. Um dieses zu beheben, kann es vorteilhaft sein, zusätzliche,
im Abstand voneinander angeordnete Leitflügel 27 vorzusehen, die an der Klappe
zwischen der Klappe und dem Gebläse oberhalb des Schwenkpunktes angeordnet sind,
um die Luft in eine umgekehrte Richtung umzulenken. Diese Leitflügel sind, wie in
F i g. 4 gezeigt, im wesentlichen parallel zur Klappenkrümmung angeordnet,
um für die Luft Leitkanäle zu bilden.
-
Wenn sich die Klappe in der Umkehrstellung befindet, wie es in F i
g. 3 gestrichelt dargestellt ist, könnte die Luft über die Vorder- und Hinterkanten
der Klappen strömen. Um dieses zu verhindern, können Stege 28 an der Vorder-
und Hinterkante einer jeden Klappe vorgesehen sein, die senkrecht zur Klappenoberfläche
und senkrecht zur Mittellängsachse der Klappen verlaufen, um die umgelenkte Luftströmung
einzuschließen und um deren Oberströmen über die Klappenenden zu verhindern.
-
Es wurde gefunden, daß eine erhöhte Hubumkehrung wünschenswert ist,
und es ist möglich, die Luftumle,nkung einer jeden Klappe auf viele Arten zu erhöhen,
wie beispielsweise durch eine Betätigungseinrichtung, welche eine zusätzliche Klappe
29 oder einen ähnlichen Bauteil, wie in F i g. 6 gezeigt, betätigt.
Diese zusätzliche Klappe, die an der Klappe 18
befestigt sein kann, wirkt
mit der Klappe 18 zusammen und lenkt eine größere, vom Hubgebläse kommende
Luftmenge ab und richtet diese nach außen. Diese zusätzliche Klappe wird mittels
eines Gestänges 30 zurückgezogen, so daß diese zusätzliche Klappe mit den
Klappen 18 bündig abschließt, wenn sich diese Klappe 18 in der geschlossenen
oder in der äußersten öffnungsstellung befindet.