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Strahltriebwerks-Schubdüse Die Erfindung betrifft eine Strahltriebwerks-Schubdüse
mit veränderlichem Querschnitt mit wenigstens einem ringörmigen Blähkörper an einem
der die Düse bildenden Teile, der den Düsenquerschnitt beim Aufblähen verändert.
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Es ist bereits eine konvergent-divergente Düse bekannt, die eine veränderliche
Querschnittsfläche hat. Zur Veränderung der Querschnittsfläche ist bei dieser bekannten
Düse ein Blähkörper vorgesehen, in den ein Druckmittel eingegeben wird. Dieser Blähkörper
ist ringförmig ausgebildet und umgibt die Düse. Je nachdem, wie weit der Blähkörper
aufgebläht oder nicht aufgebläht ist, verändert sich der Querschnitt der Düse. Dieser
bekannte Blähkörper weist Mittel auf, um die Endlage des Blähkörpers, d. h. also
die geometrische Endkonfiguration, im aufgeblähten Zuständ festzulegen. Zu diesem
Zweck sind in die äußere Wandung des Blähkörpers nach innen sich erstrekkende Halterungsstäbe
eingebettet. Diese Halterungsstäbe erstrecken sich von dieser Blähkörperwandung
aus nach innen und erstrecken sich durch eine perforierte Wandung hindurch. Jenseits
dieser perforierten Wandung haben diese Streben Querstege. Eine derartige Anordnung
ist in vielen Fällen unpraktisch, da sich die äußere Blähkörperwandung nicht ganz
bündig, beispielsweise an eine ringförmige Wandung anlegen kann, da diese Distanzstäbe
ein derartiges Anlegen verhindern.
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Will man beispielsweise die Austrittsdüse eines Reisegebläses eines
Flugzeuges mittels eines Blähkörpers veränderlich machen, so sollte zweckmäßigerweise
die Ausbildung dieses Blähkörpers derart sein, daß dieser in zusammengeklapptem
Zustand bündig mit der ringförmigen Austrittswandung abschneidet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Düse zu schaffen, bei der die aufgeblähte Endkonfiguration des Blähkörpers in eindeutiger
Weise festgelegt ist.
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Erfindungsgemäß sind mit der den Düsenquerschnitt verändernden Wandung
des Blähkörpers Verstärkungskabel derart verbunden, daß unterschiedliche Wandungsabschnitte
in unterschiedliche Endlagen aufblähbar sind. Diese Kabel können beispielsweise
an der Wandung außen befestigt sein, sie können aber auch mit Vorteil in der Wandung
eingebettet sein. Diese Kabel bewegen sich mit der Wandung bis in die Endlage, und
beim Zusammenklappen des Blähkörpers bilden diese Kabel keinerlei Hindernisse, die
ein bündiges Anlegen des Blähkörpers an eine Ringkanalwandung verhindern.
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Mit besonderem Vorteil können die Verstärkungskabel in Umfangsrichtung
verlaufen und unterschiedliche, von den Enden des Blähkörpers zur Mitte hin zunehmende
Längen haben. Durch diesen Aufbau kann sich der Blähkörper an den Rändern weniger
ausdehnen als in der Mitte, und durch eine entsprechende Bemessung der Längen können
gewünschte Endkonfigurationen eingestellt werden.
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Die Verstärkungskabel können aber auch in vorteilhafter Weise in axialer
Richtung verlaufen und insgesamt gleiche Längen haben, wobei von den Enden des Blähkörpers
zur Mitte hin zunehmend mehr Längeneinheiten des Verstärkungskabels einer Längeneinheit
der Wandung zugeordnet sind. Dadurch können sich die Endabschnitte weniger ausdehnen
als beispielsweise die Mittelabschnitte, und durch eine geeignete Zuordnung von
Längeneinheiten des Verstärkungskabels zu einer Längeneinheit der Wandung können
gewünschte Endkonfigurationen eingestellt werden.
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In vorteilhafter Weise sind die Verstärkungskabel unelastisch und
biegsam so daß sie in zusammengeklapptem Zustand innerhalb der Wandung oder an der
Wandung eine gewellte Form haben.
Die Erfindung soll in der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es
zeigt F i g. 1 ein Schubaggregat, bei welchem die erfindungsgemäße Düse verwendet
werden kann, und die F i g. 2 bis 5 Ausführungsbeispiele der Anordnung von Verstärkungskabeln
innerhalb der Wandung des Blähkörpers.
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In F i g. 1 ist ein Schubaggregat 11 im Querschnitt dargestellt. Das
Schubaggregat 11 weist ein Gehäuse 14 auf, in welchem konzentrisch ein Gebläse 15
mit spitzenbeaufschlagter Turbine an einem Düsenkörper 16 montiert ist. Der Düsenkörper
16 erstreckt sich von einem Punkt stromauf vom Gebläseeinlaß 17 durch das Gehäuse
14 hindurch zu einem Punkt stromab von der Gebläseaustrittsdüse 18. Das Gebläse
15 weist Gebläseschaufeln 20 auf, die an einem Teil 21 der Nabe 16 befestigt sind,
und die Turbinenschaufeln 24 sind an den Spitzen der Gebläseschaufeln befestigt.
Streben 25 und Statorschaufeln 26 halten das Gebläse innerhalb des Gehäuses 14.
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Ein Gasgenerator 30 ist vorgesehen, dessen Abgase durch einen Kanal
31 zu einem Leitkranz 32 geführt werden, der Leitschaufeln 33 aufweist. Der in F
i g.1 teilweise dargestellte Gasgenerator 30 ist im Gehäuse 34 angeordnet. Abgase
mit sehr hoher Temperatur, die vom Gasgenerator 30 erzeugt werden, treiben das Gebläse
an. Die Abgase werden dann über einen Kanal 35 durch eine Öffnung 36 in das Gehäuse
14 nahe dem Austrittsende dieses Gehäuses geleitet, von wo aus die Abgase durch
die Austrittsdüse 18 austreten. Luft, die in den Gebläseeinlaß 17 eintritt, strömt
durch den Kompressorabschnitt 22 hindurch, der die Gebläseschaufeln 20 aufweist.
Es sei bemerkt, daß die Luft, die durch den ringförmigen Strömungskanal 23 stromab
von den Schaufeln 26 strömt, und die Abgase, die aus der Öffnung 36 ausströmen,
derart geschichtet sind, daß eine innere Ringschicht von verhältnismäßig kalter
Luft neben dem hinteren Teil der Nabe 16 entsteht, und eine äußere Ringschicht von
heißen Abgasen neben der inneren Oberfläche des Gehäuses 714.
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Um die Querschnittsfläche der Austrittsdüse 18 zu verändern, ist ein
elastischer Blähkörper 40 dicht um den hinteren Teil der Nabe herum angeordnet,
der sich von einem Punkt unmittelbar stromab von den Schaufeln 26 zu einem Punkt
an der Nabe 16 erstreckt, der stromab von der Austrittsdüse 18 des Gebläsetriebwerkes
liegt. Ein flacher Kanal 41 kann um die Nabe 716 herum angeordnet sein, um den Blähkörper
40 aufzunehmen. Dadurch wird eine kontinuierliche Oberfläche gebildet, welche die
Luftströmung durch den Kanal 23 hindurch nicht stört, wenn der Blähkörper
40 entspannt oder zusammengeklappt ist, wie es durch die gestrichelte Linie 46 angedeutet
ist. Die Enden 42 und 43 des Blähkörpers 40 sind an der Nabe 16 montiert. Bei der
dargestellten Ausführungsform ist ein Blähkörper 40 vorgesehen, welcher aus zwei
Lagen 44 und 45 besteht, die an ihren Rändern miteinander verbunden sind.
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Der flexible Blähkörper 40 kann aus einem gummiartigen Material hergestellt
sein, wobei dieses Material ausreichend elastisch sein muß, damit sich dieses Material
unter dem Einfluß eines Druckmittels ausdehnen kann und damit dieses Material im
wesentlichen augenblicklich in seine Anfangslage zurückkehren kann, wenn der Druck
abgelassen wird. Ein derartiges elastisches Material kann verwendet werden, da der
Blähkörper 40 lediglich der Strömungsschicht ausgesetzt ist, die verhältnismäßig
kalte Luft enthält und die neben dem hinteren Teil der Nabe 16 strömt.
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Um den Blähkörper 40 in steuerbarer Weise aufzublähen, ist eine Leitung
50 innerhalb der Nabe 16 vorgesehen, die mit dem Blähkörper 40 verbunden ist. Die
Leitung 50 ist mit einer Druckmittelquelle verbunden, beispielsweise mit der Abluft
des Kompressors des Gasgenerators 30. Es ist ein Zweiwegeventil 51 vorgesehen, welches
eine wahlweise Steuerung für das Aufblähen und für das Zusammenklappen erlaubt.
Das Ventil 51 kann unmittelbar vom Flugzeugführer betätigt werden oder kann automatisch
vom Kraftstoffsteuersystem gesteuert werden.
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Um die aufgeblähte Form des Blähkörpers 40 und die Größe der Aufblähung
einstellen und steuern und beherrschen zu können, ist eine Anzahl von Verstärkungskabeln
52 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung des Blähkörpers erstrecken, wie es in
F i g. 2 gezeigt ist. Diese Verstärkungskabel können an der Oberfläche des Blähkörpers
befestigt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungskabel
in den Blähkörper 40 eingebettet. Die Verstärkungskabel 52 sind flexibel
und unelastisch. Dadurch nehmen die Verstärkungskabel 52 die Serpentinenformen
an, die in der F i g. 2 gezeigt sind, wenn der Blähkörper zusammengeklappt ist.
Der Blähkörper 40 kann ausgedehnt werden, bis die Verstärkungskabel 52 gespannt
sind und die in F i g. 3 dargestellte Lage einnehmen. Die Verstärkungskabel 52 haben
ungleiche Längen oder, in anderen Worten, sind bei einer vollständigen Aufblähung
dees Blähkörpers 40 und bei einer Spannung eines jeden der Kabel 52 die Umfangslängen
der Verstärkungskabel ungleich. Durch die richtige Wahl der Längen der verschiedenen
Verstärkungskabel 52 kann jede gewünschte aerodynamische Form des aufgeblähten
Blähkörpers 40 erhalten werden.
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F i g. 4 zeigt eine andere Anordnung der Verstärkungskabel 52'. Die
Verstärkungskabel 52, die sich anstatt in Umfangsrichtung des Blähkörpers
40' in axialer Richtung des Blähkörpers erstrecken, nehmen serpentinenartige Formen
an, wenn der Blähkörper 40' entspannt oder zusammengeklappt ist. Die Verstärkungskabel
52' sind vollständig ausgespannt, wenn der Blähkörper, wie in F i g. 5 gezeigt,
aufgebläht ist. In der Praxis können die Verstärkungskabel 52 und die Axialkabel
52' kombiniert verwendet werden.