DE2063342A1

DE2063342A1 - Strahlablenkeinrichtung

Info

Publication number: DE2063342A1
Application number: DE19702063342
Authority: DE
Inventors: Anton 7990 Friedrichshafen Buchstaller
Original assignee: Dornier Ag, 7990 Friedrichshafen
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2063342B2; GB1324558A; US3773280A

Description

DORNIEH AG
Friodrichshafen

Reg. 2294

Strahlablenkeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Strahlattlenkeinrichtung, insbesondere zur Ablenkung des Trsibgasstrahles von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge, wobei die Stralilaustrittsdüse über Schv/enkla^erimgen am feststehenden Strahlführungsteil des Triebwerkes angeordnet ist.

Bei bestimmten Flugzeugkonfigurationen wird gefordert, Treibgsssstrahlen von Marschtriebwerken zur Verbesserung der Kurzstart- und Landeeigenschaften aus ihrer Austrittsrichtung in Richtung auf Spaltklappen an der Tragflügelhinterkante abzulenken. Damit läßt sich sowohl eine Auftrieb liefernde Strahlkomponente als auch eine Erhöhung des Auftriebes auf aerodynamischem Wege ia Langsanflug, d. h. bei Start und Landung erzielen.

Bei Luftfahrzeugen, die Vertikalflugeigenschaften mit Hilfe von Hubstrahltriebwerken besitzen, ist es üblich, den au3 den Uubstrahltriebworken austretenden Treibgasstrahl um einen bestimmten WinkeJbetrag aus der Austrittsrichtung abzulenken und da;„it Bremsschuh zu erzeugen. Zu dioi;em Zweck iüt en bekannt,

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Ablenkschaufeln im Bereich der Austrittsdüse anzuordnen, die in den Treibgasstrahl einschwenkbar vorgesehen sind.

Bei einer anderen bekannten Anordnung ist ein biegsames Strahlaustrittsrohr vorgesehen, das aus einer Reihe von beweglichen Ringen besteht, die sich konusförmig verjüngen und einander teilweise überlappen. Die Herstellung derartiger biegsamer Rohrteile ist kompliziert und außerdem ist das Problem der Abdichtung schwierig. Die bekannte Anordnung hat eine erhebliche Verlängerung der gesamten Triebwerksanordnung zur Folge, was sich insbesondere bei der Anwendung an Hubtriebenwerken ungünstig bemerkbar macht. Ferner ergeben sich bei den vorgenannten biegsamen Rohrteilen an den Übergängen zwischen den benachbarten Ringteilen erhebliche Strömungswiderstände.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlablenkeinrichtung zu schaffen, bei der in sämtlichen Ablenkstellungen eine stetige Führung des austretenden Gasstrahles und eine einwandfreie Abdichtung der Strahlführung erreicht wird, wobei die Strömungswiderstände möglichst gering gehalten sind.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Strahlaustrittsdüse und der feststehenden Strahlführung ein entsprechend der Düsenschwenkung krümmungsveränderliches Rohrteil verbunden ist, das eine Übergangs-Strahlführun^sflache von der Strahlführungsfläche der feststehenden Strahlführung bzw. der inneren Triebwerksummantelung zur Strahlführungsflache der Strahldüse aufweist. Eine so ausgebildete Strahlablcnkcinrichtung ist äußerst einfach in ihrem

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Aufbau. Es wird ferner eine einwandfreie stetige Strahlführung in sämtlichen Ablcnkstellungen und ebenso in Neutralstellung, d. h. in der Stellung, in der keine Ablenkung erfolgt, erreicht. In sämtlichen Stellungen der Düse ist eine Behinderung des austretenden Treibgasstrahles durch in die Strömung hineinragende Vorsprünge oder die Strahlführungsfläche unterbrechende Vertiefungen weitgehend vermieden. Das innerhalb der feststehenden Strahlführung und der schwenkbaren Strahlaustrittsdüse eingesetzte Rohrteil dient dabei nur zur Bildung einer Übergangs-Strahlführuiigsfläcbo. Die Lagerung der schwenkbaren Strahlaustrittedüse ist unmittelbar am feststehenden Strahlführungsteil angeordnet.

Nach einen weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rohrteil in an sich bekannter Weise in der Art eines Well- bzw. FaItröhrteiles ausgebildet ist. Damit ist insbesondere auch in Neutralstellung der Strahlaustrittsdüse, d. h. wenn der Treibgasstrahl des Triebwerkes nicht abgelenkt werden soll, ein nahezu spaltfreier übergang der Außenkontur der festen Strahlführung zur Außonkontur der Strahlaustrittsdüse geschaffen. Diese Ausbildung vermeidet eine Erhöhung des Luftwiderstandes ebenso, wie eine Störung des Mantelstromes bei Verwendung eines Mantelstromtriebwerkes. Es ergibt sich dabei eine nach außen in jeder Stellung der Strahlaustrittsdüse geschlossene Außenkontur, während das innerhalb angeordnete FaIt- bzw. Wellrohrteil eine stetige Führung des Treibgasstrahles unabhängig

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von der Stellung der schwenkbaren Strafelaustrftt&duse erlaubt. lint eins möglichst «riders tandsart&e Führung des Treibgas-Etr&hles innerhalb des FaIt- bzw. Wellrohrteiles erreichen zukönnen, sind an der Inennflache des FaIt- bzw« Wcllrohrteiles die durch die Profilierung des Rohrteiles gebildeten Eiagspalt© in jeder Stellung dor Strahlaustrittsdüse überlappende Ring™ bleche angeordnet. Die Ringtoleehe bilden somit die Übergangs-Strahlführungfläche, die sich der jeweiligen Äblenkstellung der Strahlaustrittsdiise entsprechend in ihrer Krümmung anpaßt und eine stetige Führung des Treibgasstrahles vora festen Strahl führungstcil zur Strahlaustrittsdüse bewirkt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt in einer Übersicht ein unterhalb des Tragflügels

angeordnetes Strahltriebwerk in Seitenansicht. Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 die Schwenkdüse in Normalstellung, längsgeschnitten dargestellt.

) Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten. Ausschnitt aus Fig. 1 die Schwenkdüse in einer Schwenkste llung, längsgeschnitten dargestellt.
Fig. 4 bis 6 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2

bzw. 3 Einzelheiten tier Schwenkdüse.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsforni des FaIt- bzw. Wellrohrteiles in einem Längsschnitt, schematisiert dargestellt.

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In der Zeichnung ist der Tragflügel eines Luftfahrzeuges mit zu beiden Seiten dos Flugzeugrumpfes angeordneten, unterhalb des Tregflügeis an Stielen befestigten Mantelstroatriebwerken dargestallt.

In Fig. 1 ist mit 2 eines der ManteIstroratriebwerke und mit 3 der Flugzeugtragflügol bezeichnet. Die Mantelstromtriebwerke 2 sind unterhalb des Tregflügeis im Bereich der Tragflüge !vorderkante mit Hilfe von Befestigungastielen 4 angebracht. An der Hinterkante des Tragflügels 3 sind Doppelspaltklappen 6 bzw. 7 angeordnet, die zur Auftriebserhöhung bei Start und Landung herangezogen werden. Mit 10 ist ferner die die Triebwerksgondeln bildende Verkleidung bezeichnet.. Innerhalb des vorderen Teiles der Verkleidung 10 befindet sich die Lufteinlauföffnung 11, der die Verdichterschaufeln 12 des einstufigen Niederdruckverdichters nachgeordnet sind. Mittels der äußeren Triebwerksummantelung 14 und der inneren Triebwerksuiamantelung 16 ist der Mähtelstrorakanal 17 gebildet. Der konzentrisch zum LlanteIstromkanal 17 liegende Luftzuführungskanal 19 leitet einen vom Niederdruckverdichter gelieferten Teil der angesaugten Luft zum Hochdruckverdichter und den Brennkammern bzw. zur Turbine, von der aus die Treibgasstrahlen der Strahlaustrittsdüse 20 zugeleitet werden, wobei hier die vorstehend aufgeführten Triebwerkselemente nicht dargestellt sind.

Wie insbesondere die Fig. 2 und 3 erkennen lassen, ist hierbei die Strahlaustrittsdüse 20 getrennt von der feststehenden, durch dia innere Trienwürksmnmantolung 16 gebildeten Strahlführung angeordnet. Die Strahlaustrittsdüse 20 greift auf einea

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Teil ihrer Längserstreckung in eine ringförmige Aussparung 24 im Bereich des freien Endes der inneren Triebwerksuiamantelung 16 ein. Der in die Aussparung 24 eingreifende Abschnitt der Strahlaustrittsdüse 20 besitzt eine kugelkalottenförraige Umfangsflache 27, mittels der eine Schwenkbewegung der Düse 2© innerhalb der Ausnehmung 24 der Strahlführung ermöglicht ist. In die zur Strahlatistrittsöffnung 26 (Fig. 1) der Düse 20 führende Strahlführungsfläche 32 ist eine ringförmige Aussparung 28 eingearbeitet. Die Strahlaustrittsdüse 20 v/eist ferner Gabelteile 37 auf, in die entsprechende Schwenklagerteile 35 an der inneren Triebwerksuramantelung 16 eingreifen. Die Gabelteile 37 der Strahlaustrittsdiise 20 und die Schwenk lagerteile 35 der feststehenden Strahlführung 16 sind über zueinander koaxiale Schwenklagerbolzen 38 aneinander gelenkig angeschlossen, so daß die Strahlaustrittsdüse 20 eine Schwenkbewegung um die paral lel zur Flugzeugquerachse liegenden Achsen auszuführen vermag. Mit den Schwenkbolzen 38 sind Schwenkhebel 39 verbunden, die über ein Gestänge 40 zu beiden Seiten der inneren Triebwerksj| ummantelung 16 an einen hier nicht dargestellten Antrieb angeschlossen sind. Innerhalb der ringförmigen Aussparung 24 der inneren Triebwerksumraantelung 16 bzw. der ringförmigen Aussparung 28 an der Strahlaustrittsdüse 20 ist ein FaIt- bzw. Wellrohrteil 45 eingesetzt, das als Gelenkdehnungsausgleich dient. Wie im einzelnen aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich, besteht das Rohrteil 45 bei dieser Ausführung aus einzelnen

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Profileleeenten 44, die sich je aus eine« im Querschnitt lyraähnlichen Ringprofilabschnitt 46 und daran anschließenden zylindrischen oder zylinderähnlichen Abschnitten 48 bzw. 49 zusammensetzen. Der zylinderförittige Abschnitt 48 der ProfiIeleraente 44 überlappt in jeder Schwenkstellung der Strahlaustrittsdiise 20 den zylindrischen Abschnitt 49 und den Abschnitt 48 des benachbarten ProfiIelementes 44 und dockt dabei gleichzeitig die durch den lyra-ähnlichen Ringprofilabschnitt 46 gebildete und zur Strahlführung «eisende Ringöffnung ab. Je zwei benachbarte Profi !elemente 44 sind mit ihren zylindrischen Abschnitten 48 und 49 über eine Verbindung 50, die als Punktschweiöung ausgeführt sein kann, aneinander angeschlossen. Die zylindrischen Abschnitte 48 weisen auf einen Teil ihrer Längserstreckung einen Absatz 52 auf, wobei der abgesetzte Abschnitt mit 48* bezeichnet ist. Die zylindrischen Abschnitte 48* liegen somit auf einem gleichen Durchmesser. Die zylindrischen Abschnitte 48, 48* der Profileleraente 44 bilden damit eine übergangs-Strahlfuhrungsflache 33 zwischen der Strahlführungsfläche 31 der inneren Triebwerksunmantelung 16 und der Strahlführungsfläche 32 der Strahlaustrittsdüse 20 (Fig. 2 und 3).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführung gemäß Fig, 1 bis 6 ist wie folgt:

Soll eine Ablenkung des durch die Strahlaustrittsdüse 20 geführten Priwärstrahles aus der Austrittsrichtung nach hinten auf die Doppelspaltklappen 6 und 7 erfolgen, so wird die Strahlaustritt sdüsc 20 über das Gestänge 40 und die Schwenkhebel 39

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um die Schwenklagerbolzen 38 bewegt. Dabei erfolgt durch die Verbindung des Rohrteiles 45 einerseits mit der feststehenden Strahlführung- 16 und andererseits mit der Strahlaustrittsdüse 20 eine entsprechende Krümmung dee Rehrteiles 45 _t wobei die Längenverkürzung des Rohrteiles 45 oberhalb der Schwenklader— bolzen 38 und die Längung unterhalb der Bolzen 38 gegenüber der Kormalstellung durch die lyra-ähnlichen Ringprofilabschuitte 46 aufgenommen wird. Es ergibt sich somit zwischen je zwei Ringprofilelementen eine Abstandsänderung x* bzw. x^ft gegenüber dem Norraalabstand von x. Infolge dessen, daß der zylinderrohrförmige Abschnitt 48, 48' eines jeden Ringprofilelementes 44 die Ring-Öffnung des lyra-ähnlichen Ringprofilabschnittes 46 und den zylinderrohrförmigen Abschnitt 48 des benachbarten Ringprofilelementes 44 überlappt, ist eine Üborgangsstrahlführungsflache 33 gebildet, durch die der Treibgasstrahl auch in Schwenkstellung der Strahlaustrittsdüse 20 stetig von der feststehenden Strahlführung 16 zur Strahldüse 20 geführt wird. Die Anpassung der zylinderrohrförmigen Abschnitte 48, 48' an die Krümmung der Ringprofilelemente 44 wird dabei durch die einseitige Verbindung dieser Abschnitte 48, 48* mit dem benachbarten zylinderrohrförmigen Abschnitt 49 der Ringprofilelemente 44 bewirkt.

In Fig.7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines FaIt- bzw. Wellrohrteiles 45 dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die Verbindung zwischen der feststehenden Strahlführung 16 und

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der Strahlaustrittsdüse 20 über ein aus einem Teil bestehendes Wellrohr mit lyra-ähnlichera Itingprofilabschnitt 53 und zylinderrohrförmißon Abschnitten 54 bzw. 54^f hergestellt. Mit dem Abschnitt 54* eines jeden lyra-ähnlichen Ringprofilabschnittes 53 ist über eine Verbindung 56 ein zylinderrohrförraiges Teil 55 fest verbunden, das jeweils die Ringöffnung des lyra-ähnlichen Ringprofilabschnittes 53 und aen nachfolgenden zylinderrohrförraigen Abschnitt 54 in jeder Schwenkstellung der Strahlaustrittsdüse 20 Überlappt. Das zylInderrohrförmige Teil bildot dabei die Ubergangsstrahlführungsflache 33 von der feststehenden Strahlführung 16 zur Strahlaustrittsdüse 20.

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Claims

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Patentansprüche :

/ 1.Jstrahlablenkeinrichtung, insbesondere zur Absenkung des ^~^ Treibgasstrahles von Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge, wobei die Strahlaustrittsdüse über Schwenklagerungen am feststehenden Strahlführungsteil des Triebwerkes angeordnet ^ ist-, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Strahlaustritts-

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düse (20) und der feststehenden Strahlführung (16) ein entsprechend der Düsenschwenkung krüramungsveränderliches Rohrteil (45) verbunden ist, das eine tfbergangs-Strahlführungsfläche (33) von der Strahlführungsfläche (31) der feststehenden bzw. der inneren Triebwerlcsuraraante lung (16) zur Strahlführungsfläche (32) der Strahldüse (20) aufweist.

2. Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (45) in an sich bekannter Weise in der

ψ Art eines Well- bzw. Faltrohrteiles ausgebildet ist.

3. Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlaustrittsdüse (20) einen äußeren Abschnitt (27) mit Kugelkalottenform aufweist und mit diesem Abschnitt in eine Ausnehmung (24) der feststehenden Strahlführung (16) schwenkbar eingesetzt ist.

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4. StrahlablenUeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (45) in eine ringförmige Aussparung (24 bzw. 28) der feststehenden Strahlführung (16) bzw. der Strahlaustrittsdüse (20) eingesetzt ist und die Strahlführungsflächen (31 bzw. 32) der feststehenden Strahlführung (16) bzw. dor Strahlaustrittsdüse (20) und die tlbergangs-Strahlführungsflache (33) des Rohrteiles (45) in jeder Schwenkstellung der Düse (20) einen stetigen Verlauf aufweisen.

5_r Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis A, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohrteil (45) aus einzelnen ringförmigen ProfiIelementen (44) besteht, die zur Veränderung der Krümmung des Gesamtröhrtelies (45) frei gegeneinander beweglich sind.

6. Strahlablcnkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des FaIt- bzw. Wellrohrteiles (45) die durch die Profilierung des Rohrteiles (45) (Fig. 7) gebildeten Ringspalte in jeder Stellung der Strahlaustrittsdüse (20) überlappende Ringbleche (55) angeordnet sind. .

7. Strahlableakeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen ringförmigen Profilelemente (44) aus einem lyra-ähnlich profilierten Ring&bschnitt

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(46) und an dessen freie Enden anschließenden zylinderrohrförmigen Abschnitten (43, 48* bzw. 49) zusammensetzen.

8. Strahlablonkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die zylinclerrohrförraigen Abschnitte (43 und 49) zweier benachbarter Ringprofi!elemente (44) fest miteinander verbunden sind und jeweils der Abschnitt (48') die Öffnung der lyra-ähnlichen Ringprofilabschnitte (46)

|f abdeckt und den Abschnitt (48) des benachbarten llingprofileleraentcs (44) in jeder Stellung der Strahlaustrittsdüse (20) überdeckt.

9. Strahlablenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (4S) jedes Profilelementes (44) einen Absatz (52) aufweist, so daß die einander überlappenden zylindrischen Abschnitte (48 bsvr. 48') der¹ benachbarten RingprofiIelemente (^^) auf einem gemeinsamen Innendurchmesser liegen.

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