DE1964976A1 - Schubumkehrvorrichtung - Google Patents

Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

München, den 16, Dez· 1969

Schubumkehrvorri chtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubumkehrvorrichtung mit Einrichtungen, welche den von einem Turbinenstrahltriebwerk geförderten Gasstrom absperren und damit Strahlablenkgittern zuführen, wenn diese aus einer Triebwerksverkleidung herausgefahren sind, insbesondere für mit einem Nachbrennerstrahlrohr und einer stromabwärts sich an dieses anschließenden Verstellschubdüse ausgerüstete Turbinenstrahltriebwerke.

Bei neuzeitlichen Hochgeschwindigkeitsflugzeugen sucht man eine möglichst kurze Landestrecke dadurch zu erzielen, indem man den vom Triebwerk geförderten Gasstrom, welcher normalerweise zum Vortrieb des Plugzeuges dient, nach vorne umlenkt, wodurch das Plugzeug abgebremst wird.

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Es ist jeweils zu unterscheiden zwischen solchen Lösungen, bei denen nur ein Teil der vom Triebwerk geförderten Gase oder aber der gesamte vom Triebwerk geförderte Gasstrom nach vorn umkehrbar ist. Es gibt hier also Schubumkehrvorrichtungen, mit denen lediglich der von einem Triebwerk geförderte Sekundärluftstrom zur Bremshilfe nach vorn umlenkbar ist; auf jeden Fall ist aber die bei einem Flugzeug anzustrebende Bremswirkung für eine verkürzte Landestrecke dann am größten, wenn der gesamte vom Triebwerk verfügbare Gasstrom nach vorn umlenkbar ist.

Die Erfindung geht einmal von einer Lösung nach der deutschen AuBlegeschrift 1 187 491 aus, bei der der von einem Triebwerk geförderte Sekundärluftstrom mittels eines aus einer Triebwerksverkleidung herausfahrbaren Strahlablenkgitters nach vorn umkehrbar ist, in der Weise, daß das Strahlablenkgitter beim Herausfahren aus der Triebwerksverkleidung gleich zeitig einen in Strömungsrichtung sich erweiternden Sekundärluftkanal zunehmend verschließt, wobei das Strahlablenkgitter zunehmend vom Sekundärluftstrom beaufschlagt wird. Diese Lösung ist aber ausschließlich nur dazu geeignet, den von einem Niederdruckverdichter des zugehörigen Triebwerkes geförderten Sekundärluftstrom zur Schubumkehrung heranzuziehen.

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BAD ORIGINAL

Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik stellt sich, dann ein, wenn es gilt, den gesamten, vom Triebwerk geförderten Gasstrom zur Abbremsung des Plugzeuges nach vorn umzukehren, und zwar insbesondere wenn es sich um ein Turbinenstrahltriebwerk handelt, welches mit einer Nachverbrennungseinrichtung ausgestattet ist, und welches demzufolge hierzu der Zuordnung einer Schubdüse bedarf, die einen regelbaren Gasaustrittsquerschnitt aufweisen muß, um den Düsenquerschnitt dem bei Einschaltung der Nachverbrennung sich ergebenden, vergrößerten Volumenstrom der Gase anpassen zu können. Bei Triebwerken, welche mit einer Nachverbrennungseinrichtung ausgerüstet sind, ergibt sich in der Regel weiter das Vorhandensein eines Nachbrennerstrahlrohres, welches sich ein wenig hinter der letzten Turbinenstufe des Triebwerkes an dieses anschließt. Infolge der sich bei einer Nachverbrennung einstellenden hohen Temperaturen ist dieses Nachbrennerstrahlrohr in der Regel innen mit einem Hitzeschild ausgekleidet, welches sowohl innen als auch außen mittels vom Verdichter des Triebwerkes abgezweigter Luft zu Kühlzwecken umspült wird. Auf diese Weise soll das Strahlrohr vor Überhitzung und so vor gegebenenfalls sich durch hohe Temperatureinflüsse einstellenden Verschleißerscheinungen geschützt werden.

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Aufgrund dieser vorstehenden Überlegungen ergibt sich somit das Problem, wo bei einem solchen, mit den vorbeschriebenen Einrichtungen ausgestatteten Triebwerk eine Schubumkehreinrichtung zweckmäßig anzuordnen ist, um den gesamten, vom Triebwerk geförderten Gasstrom zur Bremsung des Flugzeuges nach vorne abzulenken.

Bei einer Lösung nach der deutschen Auslegeschrift 1 1A5 090 wurde vorgeschlagen, eine Schubumkehrvorrichtung unmittelbar dem turbinenseitigen Gasaustritt eines Triebwerkes nachzuschalten. Bei dieser Schubumkehreinrichtung sind um eine Querachse verschwenkbare, augenlidförmig ausgebildete Klappen vorgesehen, welche in einer Endstellung (Horizontalflug) in einer Triebwerksverkleidung angeordnete Strahlablenkgitter absperren und welche in einer zweiten Endstellung (Schubumkehrvorgang) den über ein Strahlrohr horizontal nach hinten abströmenden, normalerweise zum Vortrieb des Flugzeuges dienenden Abgasstrom absperren, indem sie dabei so aneinandergeschwenkt sind, daß der vom Triebwerk geförderte Gasstrom nur zu den Strahlablenkgittern gelangt.

Bei dieser beschriebenen Lösung wird es als nachteilhaft angesehen, daß die Triebwerksverkleidung Durchbrechungen für die darin eingesetzten Strahlablenkgitter aufweisen muß, wo-

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durch einerseits die Stabilität der Triebwerksverkleidung vermindert wird und andererseits sich ein aufwendiger Fertigungsprozeß ergibt. Dies trifft hierbei auch für das zugehörige Strahlrohr des Triebwerkes zu, dessen wandabschnitte im Bereich der Schubumkehreinrichtung von den augenlidförmig ausgebildeten Klappen gebildet werden (Horizontalflug), was zum einen eine aus der Sieht der Fertigung recht genaue Herstellung dieser Klappen zur Folge hat, damit das Strahlrohr einwandfrei abgedichtet werden kann. Zum anderen stellt hierbei das Strahlrohr durch das Vorhandensein der Klappen keine in sich geschlossene, feste Einheit mehr dar.

Berücksichtigt man weiter bei dieser bekannten Lösung, daß das Triebwerk im Schwanzende eines Flugzeuges untergebracht sein soll, d.h. also so, daß die zum Triebwerk gehörige
Schubdüse in ihrer Lage etwa mit dem Schwanzende des Flugzeugrumpfes zusammenfällt, dann wäre im Hinblick auf diese vorbekannte Lösung zu berücksichtigen, daß die aufgezeigte Schubumkehrvorrichtung einem Abschnitt des Flugzeugrumpfes zugeordnet sein müßte, welche noch einen relativ großen
Durchmesser aufweist.

Aufgrund einer solchen Anordnung würden sich relativ große und demzufolge relativ schwer zu betätigende, die Schubumkehr bewirkende Klappen ergeben.

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Würde weiter bei dieser bekannten Lösung eine Nachverbrennungseinrichtung für die Triebwerksabgase innerhalb des Strahlrohres angeordnet, so könnte dafür Sorge getragen werden, die bei Einschaltung der Nachverbrennungseinrichtung sich ergebende Verbrennungszone bereits im Bereich oder vor der Schubumkehreinrichtung beginnen zu lassen. Bei einer solchen Anordnung müßte aber damit gerechnet werden, daß aufgrund der beim Nachverbrennungsprozeß sich ergebenden, hohen Temperaturen, insbesondere unter Wirkung eines langer anhaltenden Nachbrennerbetriebes, der Schwenkmechanismus der die Schubumkehr bewirkenden Klappen funktionstüchtig werden kann.

Zur Lösung dieses Problems könnte nun vorgeschlagen werden, dafür Sorge zu tragen, die bei Einschaltung der Nachverbrennung sich ergebende Verbrennungszone erst hinter den die Schubumkehrung bewirkenden Klappen innerhalb des Strahlrohres beginnen zu lassen.

Diese Maßnahme hätte jedoch eine mindestens um das Haß der sich bei einer Nachverbrennung ergebenden Brennstrecke verlängertes Strahlrohr hinter der Schubumkehreinrichtung zur Folge, wobei sich an dieses Strahlrohr noch die querschnittsregelbare Schubdüse anzuschließen hätte.

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BAD ORIGINÄR

Eine solche Lösung hätte aber eine erhebliche Längenerstrekkung der gesamten Triebwerksanlage und damit ein erhöhtes Eigengewicht zur Folge, welches beim Flugzeug nur durch Bereitstellung einer erhöhten Triebwerksleistung wieder ausgeglichen werden könnte.

Bei einer älteren Lösung nach Patent (Patentanmeldung P 19 27 280.I) ist es bereits vorgeschlagen worden, eine Schubumkehreinrichtung im Bereich des Nachbrennerstrahlrohres eines Triebwerkes anzuordnen, und zwar so, daß die bei Einschaltung der Nachverbrennung sich einstellende Brennzone vor den die Schubumkehrung bewirkenden Einrichtungen beginnen kann. Dieser ältere Vorschlag zeigt öffnungen einer Triebwerksverkleidung auf, welche zur Erzielung des Schubreversiervorganges durch Außen- und Innenklappen gleichzeitig freigegeben werden können, wobei diese Innenklappen dreieckförmige Sektoren sind, als Bestandteile der Strahlrohrwand und dessen Hitzeschildes und mit dem Freigeben der öffnungen der Triebwerksverkleidung gleichzeitig den horizontalen Gasdurchtritt durch dieses Strahlrohr absperren. Dieser ältere Vorschlag löst zwar das Problem, eine Triebwerksanlage mit einer relativ geringen Längenerstreckung und einem relativ geringen Eigengewicht zu schaffen, trotz Vorhandenseins ei-

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ner Schubumkehrvorrichtung und einer Naohverbrennungseinrichtung des Triebwerkes. Weiter wird hier das Problem gelöst, eine Schubumkehrvorrichtung zweckmäßig an der Stelle anzuordnen, wo ein relativ geringer Durchmesser der Triebwerksanlage und der Triebwerksverkleidung selbst gegeben sind. Aber auch bei dieser Lösung ergibt sich durch die in der Triebwerksverkleidung enthaltenen öffnungen einmal eine Instabilität dieser Verkleidung; und es ergibt sich weiterhin durch die Ausnehmungen des Strahlrohres und des Hitzeschildes, für das Herein- und Herausschwenken der Innenklappen, eine Instabilität des Strahlrohres und des Hitzeschildes sowie weiter ein mit relativ hohen Unkosten verbundener Herstellungsaufwand dadurch, daß die Innenklappen als Sektoren der Strahlrohrwand und des Hitzeschildes äußerst genau den zugehörigen Aussparungen angepaßt sein müssen, in welche sie abdichtend beim Horizontalflug hereinzuschwenken sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorbekannten Schubumkehreinrichtungen bei Triebwerken sowie die zu dem älteren Vorschlag erwähnten Nachteile einer Schubumkehreinrichtung zu beseitigen und eine Schubumkehrvorrichtung zu schaffen, welche sich bei Vorhandensein einer Nachverbrennungseinrichtung, also eines Nachbrennerstrahlrohres

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eines Triebwerkes und einer hierfür zwangsläufig erforderlichen Verstellschubdüse sich so mit der Triebwerksanlage und der zugehörigen Triebwerksverkleidung integrieren läßt, daß eine möglichst geringe Längenerstreckung der gesamten Triebwerksanlage erzielbar ist, zu Gunsten eines verminderten Gewichtes der Triebwerksanlage. Weiter soll die Stabilität dieser Triebwerksverkleidung, des Nachbrennerstrahlrohres, und dessen zugehörigen Hitzeschildes nicht gefährdet sein, und trotz Vorhandenseins einer Schubumkehrvorrichtung soll das Nachbrennerstrahlrohr und das zugehörige Hitzeschild keinen baulichen Veränderungen unterliegen. Darüber hinaus soll diese Schubumkehrvorrichtung trotz des Vorhandenseins einer Verstellschubdüse, insbesondere in der Vortriebschubstellung keine nennenswerten Strömungsverluste hinsichtlich der das Plugzeugrumpfende umströmenden Außenluft verursachen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung - ausgehend von einer Lösung und der eingangs genannten Gattung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein an seinem stromabwärtigen Ende mit der Verstellschubdüse ausgerüsteter, axial verschieblicher Verstellzylinder vorgesehen ist, welcher öffnungen aufweist, in denen die Strahlablenkgitter angeordnet sind, mit denen er für die Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung über das Nachbrennerstrahlrohr

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hinweg in die Triebwerksverkleidung eingefahren ist, während für die Betriebstellung der Schubumkehrvorrichtung der Verstellzylinder mit den Strahlablenkgittern über das Ende des feststehenden Strahlrohres hinweg aus der Triebwerksverkleidung herausgefahren und dabei gleichzeitig der horizontale Gasaustritt abgesperrt ist, mittels an der Verstellschubdüse um Querachsen schwenkbar gelagerter Klappen, welche in Außerbetriebstellung der Schubumkehreinrichtung den divergenten Innenabschnitt der Schubdüse bilden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung soll der Verstellzylinder über an dem Nachbrennerstrahlrohr gelagerte Rollen hinweg verschieblich sein.

Unter Zuordnung einer Schubdüse nach Patent . ... ... (Patentanmeldung P 19 36 8oo.4), bei der zur Vergrößerung des Gasaustrittsquerschnittes ein oder mehrere stromabwärts im wesentlichen in Entsprechung zur Kontur der Triebwerksverkleidung sich konisch verjüngende Abschnitte eines Düsenverstellhemdes in Aussparungen von um Querachsen verschwenkbarer Düsenklappen einfahrbar sind und bei der weiter in der Stellung des kleinsten Gasaustrittsquerschnittes der Schubdüse die für den Einfahrvorgang der sich stromabwärts verjüngenden Abschnitte des Düsenverstellhemdes den Aussparun-

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gen der Düsenklappen zugeordneten inneren Gleitflächen von der Konizität des Verstellhemdes abweichend stärker nach innen geneigt sind, wird eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung weiter darin gesehen, daß der Verstellzylinder in der Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung mit einem in Entsprechung zur Triebwerksverkleidung sich verjüngenden Endabschnitt zwischen dieser und dem zur Schubdüse gehörigen Verstellhemd angeordnet ist, welches somit zur Vergrößerung des Gasaustrittsquerschnittes der Schubdüse aus dem Verstellzylinder herausfahrbar ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Absperrklappen über Steuereinrichtungen in Abhängigkeit von der axialen Verschiebebewegung des VerstellZylinders betätigbar sein, und zwar so, daß in gleicher Weise wie die Gasaustrittsquerschnittsfläche aller Strahlablenkgitter sich vergrößert, die Gasaustrittsquerschnittsflache der Schubdüse sich verringert oder umgekehrt.

Erfindungsgemäß kann weiter jede Steuereinrichtung einen mit dem Verstellzylinder verbundenen Träger aufweisen, an dem Winkelhebel schwenkbar gelagert sind, die mit dBtihren einen Enden drehbar gelagerten Rollen in ortsfesten, zuein-

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ander geneigt angeordneten, geraden oder kurvenförmigen FUhrungsbahnen entlangfahrbar sind, wobei ein an den anderen Enden der Winkelhebel gelagertes Hebelpaar über ein gemeinsames Verbindungsglied an eine Stange angreift, die mit einem Verstellring zur Betätigung der Absperrklappen verbunden ist.

Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht vor, den Verstellring und die von diesem zu den Absperrklappen führenden Betätigungsstangen zwischen den von Hitzeschilden geschützten unteren Wandabschnitten der Düsenklappen einerseits und dem Düsenverstellhemd und den oberen Wandabschnitten der Düsenklappen andererseits anzuordnen.

Ausführungsformen, welche die Erfindung beispielhaft weiter erläutern, sind in den Zeichnungen enthalten; in den Zeichnungen ist

Fig. 1 der Mittellängsschnitt der oberen Hälfte

einer erfindungsgemäßen Sehubumkehrvorrichtung mit einer Verstellschubdüse am abgebrochen dargestellten Ende einer Triebwerksverkleidung, einschließlich eines Nachbrennerstrahlrohrabschnittes, wobei sich die Schubumkehrvorrichtung in der Außerbetr3,ebstellung befindet,

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Pig. 2 die in Pig. 1 dargestellte Schubumkehrvorrichtung in ihrer Betriebstellung,

Pig. 3 die Darstellung einer Steuereinrichtung

zur Betätigung der zur Schubumkehrvorrichtung gehörigen Absperrklappen,

Fig. 4 die Darstellung zweier verschiedener Endstellungen der Schubumkehrvorrichtung sowie der zugehörigen Verstellmittel an einem gemeinsamen Nachbrennerstrahlrohr und am abgebrochen dargestellten Ende einer Triebwerksverkleidung in seitlicher Ansicht und

Fig. 5 die Ansicht der Darstellung nach Fig. 4 von hinten, bezogen auf die zwei verschiedenen Endstellungen der Schubumkehrvorrichtung.

Pig. 1 veranschaulicht eine sich zum Ende zu unter einem spitzen Winkel verjüngende Triebwerksverkleidung 1, welche koaxial zur Lähgsmittelachse 2 eines Nachbrennerstrahlrohres 5 verlaufend angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Schub-

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umkehrvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem parallel zur Längsmittelachse 2 des Nachbrennerstrahlrohres 3 verschiebbar angeordneten Verstellzylinder 4 (Fig. 4), in welchem Strahlablenkgitter 5 angeordnet sind.

In Fig. 1 und Fig. 4 (oben) ist der Verstellzylinder 4 soweit in die Triebwerksverkleidung 1 eingefahren, daß die Strahlablenkgitter 5 vollkommen von der Innenwand 6 der Triebwerksverkleidung 1 überdeckt und somit nach außen hin verschlossen sind (Fig. l). In der Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung befinden sich die Strahlablenkgitter 5 stets über dem Nachbrennerstrahlrohr 3 und die zwischen den Wandabschnitten 7, 8 gebildeten GasZuführungskanäle 9 zu den Strahlablenkgittern 5. sind vom Nachbrennerstrahlrohr 3 verschlossen und gegenüber den das Strahlrohr 3 und dann die Schubdüse Io durchströmenden Triebwerksabgasen dadurch weiter abgedichtet, daß der Wandabschnitt 8 eines jeweiligen Gaszuführungskanales 9 in der Außerbetriebstellung der Schubumkehrvorrichtung an einem Bund Io am Ende des Nachbrennerstrahlrohres 3 abdichtend anliegt.

Der Verstellzylinder 4 weist weiter auf der stromabwärtigen Seite einen sich in Entsprechung zur Triebwerksverkleidung verjüngenden Endabschnitt 11 auf. Eine strömungsgünstige Fortsetzung dieses Endabschnittes 11 bildet ein weiterer,

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sich stromabwärts verjüngender Endabschnitt 12 eines axial verschieblich angeordneten DUsenverstellhemdes 13* welches nur in der Außerbetriebstellung der Schubumkehrvorrichtung (Fig. 1 und Fig. 4 oben), zur Vergrößerung des von den Düsenklappen 14 zu bildenden Gasaustrittsquerschnittes in axialer Richtung aus dem Verstellzylinder 4 über an diesem gelagerte Rollen 13* hinweg herausfahrbar ist (strich-punktiert dargestellte Lage des Verstellhemdes 13, des zugehörigen Endabschnittes 12 und der Düsenklappen l4). An diesem mit dem Verstellzylinder 4 fest verbundenem Ring 15 sind die Düsenklappen 14 um Querachsen 16 verschwenkbar gelagert. An mit den unteren Wandabschnitten 17 befestigten Stegen l8 sind Rollen 19 gelagert, über welche - zur Vergrößerung des Gasaustrittsquerschnittes der Verstellschubdüse Io - der Endabschnitt 12 des Verstellhemdes 13 hinweg in Aussparungen 2o der Düsenklappen 14 gelangt.

Wie aus der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage der Düsenklappen 14 (Pig. 1) entnehmbar, sind in dieser, für den kleinsten Gasaustrittsquerschnitt maßgebenden Endstellung der Düsenklappen, die den Aussparungen 2o zugeordneten inneren Gleitflächen 21 von der Konizität des Endabschnittes 12 abweichend, stärker nach innen geneigt; auf diese Weise kann das in axialer Richtung aus dem Verstellzylinder 4

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herausfahrbare Verstellhemd 13, mit den jeweiligen Endkanten 22 des Endabschnittes 12 die inneren Gleitflächen 21 der Aussparungen 2o tangierend, die DUsenklappen 14 weiter aufschieben und damit soweit öffnen, bis sie in die strichpunktiert wiedergegebene Lage (Fig. 1 und Fig. 4 oben) gelangt sind.

Für den Schubumkehrvorgang wird der Verstellzylinder 4 soweit aus der Triebwerksverkleidung 1 herausgefahren, bis die Strahlablenkgitter 5 in die aus Fig. 2 und Fig. 4 (unten) entnehmbare Endstellung gelangt sind. Die mit dem Verstellzylinder 4 verbundenen Düsenklappen 14 werden mit dessen Ausfahrbewegung ebenfalls mitgenommen, verbleiben jedoch in derjenigen Endstellung, welche zur Erzielung des kleinsten Gasaustrittsquerschnittes der Verstellschubdüse notwendig ist (Fig. 2).

Gleichzeitig mit der zunehmenden Freigabe der Strahlablenkgitter 5 durch axiales Herausfahren des Verstelzylinders 4 aus der Triebwerksverkleidung 1 sperren die um Querachsen 23 hinten an den Düsenklappen 14 schwenkbar gelagerten Absperrklappen 24 den Gasaustritt aus der Schubdüse Io zunehmend ab und führen damit gleichzeitig eine zunehmende Ablenkung der Triebwerksabgase in die Richtung der Strahlablenkgitter 5 herbei.

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Die Absperrklappen 24 können ein dreieckförmiges Längsprofil (Fig. 2) und ein dreieckförmiges Querschnittsprofil (Pig. 5) aufweisen und sind für den Schubumkehrvorgang (Pig. 2) aus entsprechend zugeordneten Ausnehmungen 24' der Düsenklappen 14 herausschwenkbar. Für den Pail der Außerbetriebstellung der Schubumkehrvorrichtung (Fig. l) sind die Absperrklappen 24 in die Ausnehmungen 24^! vollkommen hereingeschwenkt und bilden den divergenten Endabschnitt der Schubdüse Io und damit einen glatten Strömungsverlauf für die Triebwerksgase.

In der Stellung für den Schubreversiervorgang (Fig. 2, Fig. unten, Fig-. 5 unten) brauchen die Absperrklappen 24 den Gasaustrittsquerschnitt der Schubdüse Io nicht vollkommen zu verschließen, so daß ein kleiner Teil der von dem in den Zeichnungen nicht weiter dargestellten Triebwerk geförderten Gase, beispielsweise durch die Strömungsrichtung des Pfeiles F (Fig. 2) angedeutet, auch beim Schubreversiervorgang stets durch eine von allen in der Verschließstellung der Absperrklappen 24 gebildete Kreisfläche 25 (Fig. 5) abströmen kann. Gemäß Fig. 2 strömen also die das Nachbrennerstrahlrohr 3 verlassenden Abgase in Richtung der beispielhaft aufskizzierten Pfeile G sowie auch die zu Kühlzwecken des Nachbrennerstrahlrohres J5 und dessen Hitzeschildringen 25* vom Verdich-

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ter des in den Zeichnungen nicht weiterdargestellten Triebwerkes abgezapfte Luft in Richtung des Pfeiles K zu den Strahlablenkgittern 5·

Aus Fig. 3 ist eine Steuereinrichtung 26 ersichtlich, welche oberhalb des Nachbrennerstrahlrohres 3 angeordnet ist und eine Betätigung der Absperrklappen 24 in Abhängigkeit von der Ausfahrbewegung des Verstellzylinders 4 derart herbeiführen soll, daß der in allen Zwischen- sowie in beiden Endstellungen der Schubumkehrvorrichtung von den Strahlablenkgittern 5 und/oder von den Absperrklappen 24 zur Verfügung gestellte Gesamtaustrittsquerschnitt für die Triebwerksgase konstant bleibt. Die Steuereinrichtung 26, von der mehrere gleicher Art und in gleichmäßiger Folge oberhalb des Umfanges des Nachbrennerstrahlrohres 3 verteilt angeordnet sein können, weist einen mit der Kanalwand 7 des Verstellzylinders 4 verbundenen Träger 27 auf, an dem Winkelhebel 28 schwenkbar gelagert sind, die mit an ihren einen Enden 29 drehbar gelagerten Rollen 3o in zueinander geneigt angeordneten, geraden Führungsbahnen 31 entlangfahrbar sind. Die Führungsbahnen können auf dem Nachbrennerstrahlrohr 3 befestigt sein^ An den übrigen freien Enden der Winkelhebel 29 ist ein Hebelpaar 32 gelagert, welches über ein gemeinsames Verbindungsglied 33 an eine Stange 34 angreift, welche an der Gelenk-

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stelle 55 mit einem Verstellring 36 verbunden ist. An den Gelenkstellen 37 sind mit dem Verstellring 36 weitere Betätigungsstangen 38 verbunden, welche über Gelenkstellen an Verstellhebel 4o (Fig. l) der Absperrklappen 24 angreifen.

Die beschriebene Steuereinrichtung 26 bewirkt somit die wesentlich kürzere, erforderliche axiale Verschiebestrecke des Verstellringes 36 zum Verschwenken der Absperrklappen gegenüber der längeren axialen Verschiebestrecke des Verstellzylinders 4 zur Freigabe der Strahlablenkgitter 5· Die Führungsbahnen 31 jeder Steuereinrichtung 26 können, wie erwähnt und dargestellt, geradlinig verlaufen (Fig. 3)i sie können aber auch kurvenförmig ausgebildet sein; die Neigung der Führungsbahnen 3I zueinander kann gegenüber der in Fig. 3 wiedergegebenen Darstellung stärker oder weniger stark sein. Form und Neigung dieser Führungsbahnen sind unter Berücksichtigung eines stets aufgrund einer Bewegung des Verstellzylinders 4 und einer damit verbundenen Bewegung der Absperrklappen 24 konstant zu haltenden Gesamtgasaustritt squerschnittes des Triebwerkes zu wählen.

Die Steuereinrichtung 26 und die weiteren, bereits beschriebenen Einrichtungen zum Verschwenken der Absperrklappen 24

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können dabei auch so angeordnet sein, daß der Verstellring J>6 beim Freigeben der Strahlablenkgitter 5 und damit verbundenem Absperren des horizontal gerichteten Gasdurchflusses durch die Schubdüse, im Gegensatz zur Darstellung nach Fig. 3> nicht nach rechts verschoben wird, sondern im Gegensatz hierzu nach links verschiebbar ist, wobei die Stangen 34 sowie die Betätigungsstangen 38 dann für den geschilderten Betätigungsfall der Schubumkehreinrichtung unter Zugwirkung eine Verstellung der Absperrklappen 24 herbeiführen können.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 weiter ersichtlich ist, sind für das axiale Verschieben des Verstellzylinders 4 einerseits und des Düsenverstellhemdes 13 andererseits jeweils zwei mit Hydraulik-Flüssigkeit oder Druckluft beaufschlagbare Steuerzylinder 4l, 42 paarweise zusammengefaßt und jeweils über ein gemeinsames Verbindungsglied 42' außen am Nachbrennerstrahlrohr 3 befestigt.

Befindet sich die Schubumkehrvorrichtung (Fig. 1) in ihrer Außerbetriebsteilung, dann sind die Düsenklappen 14 der Schubdüse Io allein mit Wirkung der unteren Steuerzylinder 42 betätigbar, wozu jeweils zu den Steuerzylindern 42 ge-

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hörige Kolben 43 mit den Kolbenstangen 44 nach rechts verschoben werden (gestrichelt dargestellte Lage des Kolbens 43 in Entsprechung zur voll geöffneten Stellung der strich-punktiert dargestellten DUsenklappe 14). Eine Betätigungsstange 44* ist jeweils zwischen einer Kolbenstange 44 und dem Düsenverstellhemd 13 vorgesehen.

Für das Ausfahren des Verstellzylinders 4 mit den Ablenkgittern 5 aus der Triebwerksverkleidung 1 werden alle paarweise zusammengefaßten Steuerzylinder 4l, 42 durch eine gemeinsame, in den Zeichnungen nicht weiter dargestellte Synchronisiervorrichtung gleichzeitig druckbeaufschlagt; die Kolben 43 und die Kolbenstangen 44 der Steuerzylinder 42 gelangen dann in die Endstellung gemäß Fig. 2 und zwar gemeinsam mit den zu den Steuerzylindern 4l gehörigen Kolben 46 und deren zugehörigen Kolbenstangen 47, welche jeweils über ein Verbindungsglied 48 mit dem Verstellzylinder 4 verbunden sind.

Um zu verhindern, daß die beim Ausfahren des Verstellzylinders 4 aufgrund der stetig sich vergrößernden Schubumkehrung verursachten, stetig anwachsenden Zugkräfte an der Schubumkehrvorrichtung ein zu rasches Ausfahren des Verstellzylinders 4 aus der Triebwerksverkleidung 1 herbeiführen, kann es zweck-

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mäßig sein, Mittel zur Dämpfung der Kolbenbewegungen vorzusehen, indem man beispielsweise die Kolben 4^, 46 entgegen der beim Ausfahren erfolgenden Bewegung zusätzlich hydraulisch bzw. pneumatisch beaufschlagt.

Wie weiter aus Pig. 2 ersichtlich, soll der Verstellzylinder 4 mit daran gelagerten Rollen 49 ausgestattet sein, welche jeweils in eine zugeordnete, am Nachbrennerstrahlrohr 5 befestigte Führungsschiene 5o eingreifen.

An den unteren Wandabschnjiten 17 Jeder Düsenklappe 14 sind Hitzeschildsegmente 51 (Pig· 2) befestigt, welche in der Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung (Pig. l) sich an die Hitzeschildringe 25¹ des Nachbrennerstrahlrohres 3 anschließen, damit sie bei eingeschalteter Nachverbrennung gleichfalls mittels der vom Verdichter des Triebwerkes abgezapften Kühlluft innen sowie außen umspült werden können. Auf diese Weise können die Düsenklappen 14 und damit die durch diese hindurchgeführten Einrichtungen zur Betätigung der Absperrklappen 24 vor den bei eingeschalteter Nachverbrennung sich einstellenden hohen Temperaturen geschützt werden.

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   München, den 16. Dez. I969

   Patentansprüche

   / 1. jSchubumkehrvorrichtung mit Klappen, welche den von einem Turbinenstrahltriebwerk geförderten Gasstrom absperren und damit Strahlablenkgittern zuführen, wenn diese aus einer Triebwerksverkleidung herausgefahren sind, insbesondere für mit einem Nachbrennerstrahlrohr und einer stromaufwärts sich an dieses anschließenden Verstellschubdüse ausgerüstete Turbinenstrahltriebwerke, dadurch gekennzeichnet, da'ß ein an seinem stromabwärt igen Ende mit der Verstellschubdüse (lo) ausgerüsteter, axial verschieblicher Verstellzylinder (4) vorgesehen ist, welcher öffnungen aufweist, in denen die Strahlablenkgitter (5) angeordnet sind, mit denen er für die Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung über das Nachbrennerstrahlrohr (3) hinweg in die Triebwerksverkleidung (1) eingefahren ist, während für die Betriebsstellung der Schubum-

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   kehrvorrichtung der Verstellzylinder mit den Strahlablenkgittern (5) über das Ende des feststehenden Nachbrennerstrahlrohres (5) hinweg aus der Triebwerksverkleidung (l) herausgefahren und dabei gleichzeitig der horizontale Gasaustritt nahezu oder ganz versperrt ist, mittels an der Verstellechubdüse (lo) um Querachsen schwenkbar gelagerter Absperrklappen (24), welche in Außerbetriebsteilung der Schubumkehrvorrichtung den divergenten Innenabschnitt der Verstellschubdüse bilden.

   2. Schubumkehrvorrichtung nach Anm ¹¹UCh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellzylinder (4) über an dem Nachbrenneretrahlrohr (3) gelagerte Rollen (49) hinweg verschieblich ist.

   5. Schubumkehrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, unter Zuordnung einer Schubdüse nach Patent (Patentanmeldung P 19 36 800.4), bei der zur Vergrößerung des Gasaustrittsquerschnittes ein stromabwärts im wesentlichen in Entsprechung zur Kontur der Triebwerksverkleidung sich konisch verjüngender Abschnitt eines Düsenverstellhemdes in Aussparungen von um Querachsen verschwenkbarer Düsenklappen einfahrbar ist und bei der weiter in der

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   Stellring des kleinsten Gasaustrittsquerschnittes der Schubdüse die für den Einfahrvorgang des sich stromabwärts verjüngenden Abschnittes des Düsenverstellherades den Aussparungen der Düsenklappen zugeordneten inneren Gleitflächen von der Konizität des Verstellherades abweichend., stärker nach innen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vers teil zylinder (4) in der Außerbetriebstellung der Schubumkehrvorrichtung mit einem in Entsprechung zur Triebwerksverkleidung (l) sich verjüngenden Endabschnitt (11) zwischen dieser und dem zur Schubdüse gehörigen Verstellhemd (IJ) angeordnet ist, welches somit zur Vergrößerung des Gasaustrittsquerschnittes der Verstellschubdüse (lo) aus dem Verstellzylinder (4) herausfahrbar ist.

   4. Schubumkehrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrklappen (24) über Steuereinrichtungen (26) in Abhängigkeit von der axialen Verschiebebewegung des Verstellzylinders (4) betätigbar sind, und zwar so, daß in gleicher Weise wie die Gasaustrittsquerschnittsflache aller Strahlablenkgitter (5) sich vergrößert, die Gasaustrittsquerschnittsflache der Schubdüse (lo) sich verringert oder umgekehrt.

   T-281 - 4 -

   16.12.69

   109842/0065

   5. Schubumkehrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuereinrichtung (26) einen mit dem Verstellzylinder (4) verbundenen Träger (27) aufweist, an dem Winkelhebel (28) schwenkbar gelagert sind, die mit an ihren einen Enden drehbar gelagerten Rollen (30) in ortsfesten, zueinander geneigt angeordneten, geraden oder kurvenförmigen Führungsbahnen (31) entlangfahrbar sind, wobei ein an den anderen Enden der Winkelhebel gelagertes Hebelpaar (32) über ein gemeinsames Verbindungsglied (33) an eine Stange (3*0 angreift, die mit einem Verstellring (36) zur Betätigung der Absperrklappen (24) verbunden ist.

   6. Schubumkehrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellring (36) und die von diesem zu den Absperrklappen (24) führenden Betätigungsstangen (38) zwischen den von Hitzeschildsegmenten (51) geschützten unteren Wandabschnitten (17) der DUsenklappen (14) einerseits und dem Düsenverstellhemd (13) und den oberen Wandabschnitten der Düsenklappen (14), andererseits angeordnet sind.

   T-281
   I6.i2.69

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