DE1264161B

DE1264161B - Jet engine thruster

Info

Publication number: DE1264161B
Application number: DEG42353A
Authority: DE
Inventors: Denis Pierpoint Edkins; Thomas Neil Hull Jun
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-12-30
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1968-03-21

Description

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.Jet Engine Thrust Nozzle The invention relates to a jet engine thruster with variable cross-section with at least one annular inflatable body on one the parts forming the nozzle, which changes the nozzle cross-section when it is inflated.

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.A convergent-divergent nozzle is already known which has a variable one Has cross-sectional area. To change the cross-sectional area is known in this Nozzle provided an inflatable body into which a pressure medium is entered. This inflatable body is ring-shaped and surrounds the nozzle. Depending on how far the inflatable body is inflated or not inflated, the cross section of the nozzle changes. This known inflatable body has means to the end position of the inflatable body, d. H. so the final geometric configuration to be defined in the inflated state. To this The purpose is in the outer wall of the inflatable body inwardly extending support rods embedded. These retaining rods extend from this inflatable body wall out inwards and extend through a perforated wall. Beyond These struts have transverse webs on this perforated wall. Such an arrangement is impractical in many cases, as the outer wall of the inflatable body is not completely removed can be flush, for example against an annular wall, as these spacer rods prevent such an application.

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.For example, if you want the outlet nozzle of a travel fan Make the aircraft changeable by means of an inflatable body, so should expediently the formation of this inflatable body should be such that it is folded up State cuts off flush with the annular outlet wall.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Düse zu schaffen, bei der die aufgeblähte Endkonfiguration des Blähkörpers in eindeutiger Weise festgelegt ist.The present invention is based on the object of such To create a nozzle in which the inflated end configuration of the inflatable body is more clearly defined Way is set.

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.According to the invention, with the wall changing the nozzle cross-section of the inflatable body reinforcement cable connected in such a way that different wall sections can be inflated in different end positions. These cables can for example be attached to the outside of the wall, but they can also with advantage in the wall be embedded. These cables move with the wall to the end position, and when the inflatable body is folded up, these cables do not form any obstacles prevent the inflatable body from being flush against an annular duct wall.

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.The reinforcement cables can be particularly advantageous in the circumferential direction run and different, increasing from the ends of the inflatable body towards the center Have lengths. Due to this structure, the inflatable body can feel less at the edges expand than in the middle, and by appropriately dimensioning the lengths you can desired end configurations can be set.

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.The reinforcement cables can, however, also advantageously in an axial manner Direction and have a total of the same lengths, with from the ends of the inflatable body towards the middle, more and more units of length of the reinforcement cable of a unit of length are assigned to the wall. This allows the end sections to expand less than, for example, the middle sections, and by a suitable assignment of Length units of the reinforcement cable to a length unit of the wall can desired end configurations can be set.

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.Advantageously, the reinforcement cables are inelastic and flexible so that they are in the collapsed state within the wall or on the Wall have a corrugated shape. The invention is intended in the following Description will be explained with reference to the figures of the drawing. It shows Fig. 1 shows a thrust unit in which the nozzle according to the invention is used can be, and the F i g. 2 to 5 embodiments of the arrangement of reinforcement cables within the wall of the inflatable body.

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.In Fig. 1 shows a thrust unit 11 in cross section. That Thrust unit 11 has a housing 14 in which a fan 15 concentrically is mounted with a tip-loaded turbine on a nozzle body 16. The nozzle body 16 extends through the housing from a point upstream of the fan inlet 17 14 through to a point downstream of the fan outlet nozzle 18. The fan 15 has fan blades 20 which are attached to a part 21 of the hub 16, and the turbine blades 24 are attached to the tips of the fan blades. Struts 25 and stator blades 26 hold the fan within housing 14.

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.A gas generator 30 is provided, its exhaust gases through a duct 31 are guided to a guide ring 32 which has guide vanes 33. The one in F The gas generator 30, which is partially shown in FIG. 1, is arranged in the housing 34. Exhaust gases with very high temperature generated by the gas generator 30 drive the fan at. The exhaust gases are then passed into the housing via a duct 35 through an opening 36 14 passed near the outlet end of this housing, from where the exhaust gases through exit the outlet nozzle 18. Air entering the fan inlet 17 flows through the compressor section 22 having the fan blades 20. It should be noted that the air flowing through the annular flow channel 23 downstream flows from the blades 26, and the exhaust gases flowing out of the opening 36, are layered so that an inner ring layer of relatively cold Air is created next to the rear of the hub 16, and an outer annular layer of hot exhaust gases adjacent the interior surface of the housing 714.

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.In order to change the cross-sectional area of the outlet nozzle 18, a resilient inflatable body 40 is arranged tightly around the rear part of the hub, which extends from a point immediately downstream of the blades 26 to a point on the hub 16, which is downstream of the outlet nozzle 18 of the fan engine is located. A shallow channel 41 may be disposed around the hub 716 to receive the inflatable body 40. As a result, a continuous surface is formed which does not interfere with the air flow through the channel 23 when the inflatable body 40 is relaxed or collapsed, as indicated by the dashed line 46. The ends 42 and 43 of the inflatable body 40 are mounted on the hub 16. In the embodiment shown, an inflatable body 40 is provided which consists of two layers 44 and 45 which are connected to one another at their edges.

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.The flexible inflatable body 40 can be made of a rubber-like material be, this material must be sufficiently elastic so that this material can expand under the influence of a pressure medium and thus this material in the essential can instantly return to its initial position when the pressure is drained. Such an elastic material can be used as the Inflatable body 40 is only exposed to the flow layer, which is relatively contains cold air and which flows adjacent to the rear of the hub 16.

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.In order to inflate the inflatable body 40 in a controllable manner, there is a line 50 is provided within the hub 16, which is connected to the inflatable body 40. the Line 50 is connected to a pressure medium source, for example with the exhaust air of the compressor of the gas generator 30. A two-way valve 51 is provided, which an optional control for the inflation and for the folding allowed. The valve 51 can be actuated directly by the pilot or can be automatic controlled by the fuel control system.

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.In order to be able to set and control and master the inflated shape of the inflatable body 40 and the size of the inflation, a number of reinforcement cables 52 are provided which extend in the circumferential direction of the inflatable body, as shown in FIG. 2 is shown. These reinforcement cables can be attached to the surface of the inflatable body. In a preferred embodiment, the reinforcement cables are embedded in the inflatable body 40. The reinforcement cables 52 are flexible and inelastic. As a result, the reinforcement cables 52 assume the serpentine shapes shown in FIG. 2 are shown when the inflatable body is collapsed. The inflatable body 40 can be expanded until the reinforcement cables 52 are tensioned and the values shown in FIG. 3 assume the position shown. The reinforcement cables 52 have unequal lengths or, in other words, when the inflatable body 40 is completely inflated and when each of the cables 52 is tensioned, the circumferential lengths of the reinforcement cables are unequal. By properly choosing the lengths of the various reinforcement cables 52 , any desired aerodynamic shape of the inflated inflatable body 40 can be obtained.

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.F i g. 4 shows another arrangement of the reinforcement cables 52 '. The reinforcement cables 52, which instead of extending in the circumferential direction of the inflatable body 40 'in the axial direction of the inflatable body, assume serpentine shapes when the inflatable body 40' is relaxed or collapsed. The reinforcement cables 52 'are fully extended when the inflatable body, as shown in FIG. 5 is inflated. In practice, the reinforcement cables 52 and the axial cables 52 'can be used in combination.

Claims

Claims: 1. Jet engine thrust nozzle with variable Cross-section with at least one annular inflatable body on one of the nozzle forming the nozzle Part that changes the nozzle cross-section when it is inflated, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that with the nozzle cross-section changing wall of the Inflatable body (40) reinforcement cables (52, 52 ') are connected in such a way that different Wall sections are inflatable in different end positions.

2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the reinforcement cable (52) in the circumferential direction of the Inflatable bodies run and different, from the ends of the inflatable body to the center have increasing lengths.

3. Nozzle according to claim 1, characterized in that that the reinforcement cables (52 ') run in the axial direction of the inflatable body and have the same lengths and that increasing from the ends of the inflatable body towards the center more units of length of the reinforcement cables (52) of a unit of length of the inflatable body wall assigned.

4. Nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the reinforcement cables (52, 52 ') are embedded in the wall of the inflatable body.

5. Nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcement cables are inelastic and flexible. Documents considered: German Patent No. 860 754; German Auslegeschrift No. 1 148 819; French Patent No. 1069 052; British Patent No. 834,800; U.S. Patent Nos. 3,060,679, 2,763,426, 2,737,019, 2,570,629.