DE2121486A1

DE2121486A1 - Luftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebes

Info

Publication number: DE2121486A1
Application number: DE19712121486
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Neuilly-sur-Seine Bertin (Frankreich). B64c 21-04
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-12-02
Also published as: FR2087976A1; CA929919A; US3756542A; GB1336752A; FR2087976B1

Description

Luftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebes

Die vorliegende Erfindung hat ein luftfahrzeug zum Segenstand, das durch schallgedämpfte Strahltriebwerke mit einer abgeflachten Düse in form eines Karpfenschwanzes antreibbar ist (d.h. mit einer Düse, die einen etwa rechteckigen Austrittsquerschnitt hat, wobei eine Abmessung dieses Querschnittes wesentlich größer ist als die andere), und bei dem beim Start und bei der Landung ein zusätzlicher Auftrieb benutzt wird, der durch das Zusammenwirken des abgeflachten Strahles mit Tragflügeln erzeugt wird, die am Abströmungsrand mit Spaltklappen ausgerüstet sind, wobei der abgeflachte Strahl an dem betreffenden Teil des Tragwerkes einen homogenen zusätzlichen Auftrieb erzeugt.

Karpfenschwanzförmige Düsen sind an sich bekannt und in den französischen Patentschriften 1 164 692, 1 318 785 sowie in der deutschen Patentschrift 1 292 153 beschrieben. Aus diesen Patentschriften läßt sich entnehmen, daß solche Düsen besonders geräuscharm sind. Außerdem gestattet ihre verbreiterte rechteckige Form eine besonders leichte und wirksame Anpassung von

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Auslaß-Steuerklappen an die abgeflachte Düse. Diese verstellbaren Steuerklappen sind um Achsen schwenkbar, die sich quer zur Strahlrichtung erstrecken und können in Längsrichtung der Strömung kurze Abmessungen haben.

Aufgrund der Breite des Strahles können auch die Spaltklappen am Abströmungsrand in Längsrichtung der Strömung kleine Abmessungen haben.

Karpfenschwanzförmige Düsen eignen sich gut für die Kombination in einer abgeflachten Verkleidung, die an beiden Seiten offen ist und mit deren Hilfe ein Saugstrahlpumpeneffekt erzielbar ist. Eine solche Verkleidung kann an ihrem Auslaßquerschnitt Steuerklappen aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die karpfenschwanzförmige Düse, die mit einer abgeflachten Verkleidung mit Steuerklappen kombiniert sein kann, an der Unterseite des !Dragflügels des Luftfahrzeuges derart angeordnet und erstreckt sich derart in Richtung der Spannweite vor und in der Fähe der genannten Spaltklappen, daß der aus der genannten Düse (bzw. gegebenenfalls aus der genannten Verkleidung) austretend® Antriebsstrom in form eines verbreiterten Strahles, durch die in der dem maximalen Auftrieb zugeordneten Stellung befindlichen Steuarklappen derart auf die Spaltklappen gerichtet wird, daß der Auftrieb durch Ablenkung des abgeflachten Strahles dadurch vermehrt wird, daß über die Oberseite der Spaltklappen eine korrekte Strömung des

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Fluids erfolgt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die karpfenschwanzförmige Düse, die zusammen mit einer abgeflachten Verkleidung einen Saugstrahlpumpeneffekt hervorruft, in eine Aufeinanderfolge von Elementardüsen unterteilt, die einen laminierten Strahl aus heißen Gasen erzeugen und die abgeflachte Verkleidung ist in ebenso viele voneinander getrennte, nebeneinander angeordnete Elementarkanäle unterteilt, wobei jede Düse einem solchen Kanal zugeordnet ist, um eine Elementar-Saugstrahlpumpe zu bilden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht bei einer Stellung der Vortriebsorgane, wie sie beim Normalflug eingenommen wird,

Fig. 2 eine Teilansicht des hinteren Teiles bei einer Stellung der Antriebeorgane, wie sie bei verstärktem Auftrieb eingenommen wird,

Fig. 3 und 4 zwei Varianten eines zusätzlichen konstruktiven Details in stark vereinfachter Darstellung,

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Fig. 5 eine sehematisehe teilweise Draufsicht, die eine verbesserte Anordnung gemäß der Erfindung zeigt,

Pig. 6 einen Längsschnitt nach Linie VI-YI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Aufrißansicht von hinten gesehen in Richtung | des Pfeiles VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 6, wobei sich

die Steuerklappen und die Spaltklappen in der bei verstärktem Auftrieb einzunehmenden Stellung befinden,

Fig. 9a, 9b und 9c eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht eines Luftfahrzeuges, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und

Fig. 10 bis 15 Schnitte entsprechend Fig. 6, wobei sechs verschiedene Ausführungsformen gezeigt sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist ein Strahltriebwerk 1, das eine Einrichtung zur Schubumkehr mit einem Schaufelgitter 11 aufweist, mittels eines profilierten Armee hängend unter und vor dem Tragflügel 3 eines Flugzeuges ange-

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ordnet, der an seinem Abströmungsrand mit Spaltklappen 10 ausgerüstet ist. Das Strahltriebwerk 1 saugt über einen vorderen Ansaugkanal 4 luft an, der ein Gehäuse 5 nach vorne verlängert und vorteilhafterweise mit schalldämpfenden Hülsen versehen ist. Die Ausströmungsdüse 6 für die heißen Gase hat eine sich erweiternde abgeflachte Form, die auch als Karpfenschwanzform bezeichnet wird und endet an einem Auslaßquerschnitt 7» der sich aus aufeinanderfolgenden kreuzförmigen Elementen 3 zusammensetzt, die die heißen Gase in Form von dünnen senkrechten Lamellen ausströmen lassen.

Diese abgeflachte Ausströmungsdüse 6 aus kreuzföriaigen Elementen 8 1st mit Mitteln versehen, die eine gewisse Ablenkung des Strahles nach oben in Richtung der Spaltklappen 10 bewirken können, wenn sich diese in der dem verstärkten Auftrieb zugeordneten Stellung befinden, wie dies in Fig. 2 dargestellt 1st. Diese Ablenkung des Strahles kann dadurch erreicht werden, daß die kreuzförmigen Auslaßelemente 8 drehbar angeordnet sind, um sie in die Stellung bringen zu können, die in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt ist. Die kreuzförmigen Auslaßelemente sind dann zu diesem Zweck bei 8a um eine horizontale Achse schwenkbar montiert. Entsprechend einer Variante könnte man eine Ablenkungsklappe 7a entsprechend Fig. 4 verwenden, die am Auslaßquerschnitt 7 der Düse 6 angeordnet und ebenfalls um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist.

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Bei der vervollkommneten Ausführungsform nach den Pig. 5 bis mündet der Auslaßquerschnitt 7 der karpfensehwanzförmigen Düse 6 in eine abgeflachte Verkleidung 9, die im wesentlichen parallele· pipedförmig ausgebildet und durch schalldämpfende nicht dargestellte Längswände derart unterteilt ist, daß jedes kreuzförmige Element δ isoliert in einem Elementarkanal angeordnet ist, der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Man erhält auf diese Weise eine beachtliche Reduzierung der emittierten Lautstärke dank des Zusammenwirkens von dünnen Lamellen aus heißen Gasen, voneinander getrennten Elementarkanälen und der Schalldämpfung der Wände dieser Kanäle. Außerdem wird auch der Saugstrahlpumpeneffekt verbessert.

Zum Strahlerzeugungssystem gehören außerdem Klappen 13-13, die am Ausströmungsrand der Verkleidung 9 angeordnet sind und die um Querachsen 14-14 zwischen zwei ebenen Endflächen 15-15 schwenkbar sind. Die Verkleidung 9 und ihre Zubehörteile sind unter dem Tragflügel 3 durch profilierte Arme 12-12 gehalten.

Die Stellung bei normalem Plug ist in Pig. 6 dargestellt» In dieser Stellung befinden sich die Steuerklappen 13-13 in der Verlängerung der Saugstrahlpumpenverkleidung 9ι und die Spalt* klappen sind eingezogen. Wenn man nun einen verstärkten Auftrieb wünscht, beispielsweise beim Start oder bei der

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geht man zu der in Pig. 8 gezeigten Stellung über» in der die Steuerklappen 13-13 nach oben gerichtet sind, während sich die Spaltklappen 10 in der ausgefahrenen Stellung befinden. Der aus der Verkleidung 9 austretende Strahl, der aus einer homogenen Mischung aus heißen induzierenden Gase, die vom Strahltriebwerk kommen und aus induzierter Umgebungsluft besteht, wird durch die Klappen 13-13 nach oben abgelenkt, strömt an der Unterseite des Tragflügels 3 entlang und umströmt g anschließend die Spaltklappen 10, wie dies die Pfeile zeigen.

Die Vorteile dieser Kombination von Hilfsmitteln sind folgende:

- Der aus der rechteckigen Strahlerzeugungsvorrichtung austretende Strahl, der eine abgeflachte form aufweist, erzeugt einen starken Hyperzirkulationseffekt, da er einen sehr großen Teil der Fläche des !Dragflügels erfaßt. Wegen seiner abgeflachten form wird er durch die Steuerklappen 13 und die Bpaltklappen 10 leicht abgelenkt, wobei die Spaltklappen in W Längsrichtung der Strömung gesehen kleine Abmessungen haben können.

- Der aus der Saugstrahlpumpenverkleidung 9 austretende Strahl ist kälter und hat eine kleinere Strömungsgeschwindigkeit als ein klassischer Strahl, was eine geringere Beanspruchung des Auftriebssystems durch Geschwindigkeit und Temperatur zur folge

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- Im Palle einer Panne an einem Triebwerk gestattet die schnelle Anpassung der Auftriebskraft der anderen Triebwerke durch Betätigung der Steuerklappen die Wiederherstellung der Symmetie.

Es ist ohne weiteres klar, daß das mehrere Triebwerke aufweisende Luftfahrzeug, wie es in den Fig. 9a, 9b und 9c dargestellt ist, an jedem seiner Triebwerke ein gleiches System zur Erzielung eines verstärkten Auftriebes aufweist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Pig. 10 und 11 ist die abgeflachte Verkleidung nicht wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hängend angeordnet, sondern direkt an die Unterseite des Tragflügels 3 angelegt und dort befestigt. Bei diesen Verhältnissen ist eine einzige Steuerklappe 13 an der vom Tragflügel entfernten Seite der Verkleidung 9 angeordnet. Das Einsaugen von Luft in die abgeflachte Verkleidung 9 kann vollständig von der Unterseite des Tragflügels her erfolgen, während das Strahltriebwerk 1 hängend unterhalb des Tragflügels angeordnet ist, wie dies Pig. 10 zeigt. Man kann jedoch die Luft auch zu beiden Seiten des Tragflügels 3 ansaugen, während das Strahltriebwerk 3 in den Tragflügel eingebaut ist, wie dies Pig. 11 zeigt. In diesem letzteren Pail wird die Düse 6 wegen der Versetzung zwischen dem Strahltriebwerk 1 und der Verkleidung 9 entsprechend einem Schwanenhals geformt.

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Anstatt die Zahl der Steuerklappen 13 von zwei Klappen auf eine Klappe zu reduzieren, wie es eben beschrieben wurde, könnte man im Gegensatz hierzu die Steuerklappen auch vervielfachen. Ein entsprechendes Beispiel zeigt Pig. 12, in der zwei aufeinanderfolgende Paare von Steuerklappen 13 gezeigt sind. Die Steuerklappen sind durch eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung miteinander synchronisiert. Diese Betätigungsvorrichtung ist in Form eines Betätigungszylinders 20 dargestellt, der am Tragarm 12 der abgeflachten Verkleidung 9 befestigt ist.

Die abgeflachte Verkleidung ist vorteilhafterweise mit Schalldämpfungsmitteln versehen und kann zu diesem Zweck aus einer äußeren Hülle 9a (siehe Fig. 13, 14 und 15) aus dichtem Blech und einer inneren Hülle 9b aus perforiertem Blech bestehen, wobei die innere Hülle so ausgebildet ist, daß sie einen konvergenten-divergenten Kanal bildet und der Auslaßquerschnitt 7 der Düse 6 sich am Engpaß dieses Kanales befindet. Der Raum zwischen den Blechen 9a und 9b kann entweder mit einem schalldämpfenden Material, wie z.B.Mineralwolle (schematisch dargestellt durch eine Kreuzschraffur) ausgefüllt oder aber leer sein, wobei dann das Volumen als Resonator wirkt und der Durchmesser der löcher im Blech 9b in Abhängigkeit von der Frequenz gewählt wird, die im Geräusch des ausströmenden Gasstrahles vorherrscht.

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Bei der Ausführungsform nach. Pig. 13 sind die Steuerklappen 13a-13a ebenfalls schalldämpfend ausgeführt wie die abgeflachte Verkleidung 9» hinter der sie angeordnet sind. Die Steuerklappen sind fest miteinander verbunden und Bestandteil eines beweglichen Elementes, das bei 14a am Tragarm 12 angelenkt ist.

Bei der Ausführungsform nach. fig. 14 sind die Steuerklappen 13b-13c jeweils um Achsen 14b-14c schwenkbar und können gegeneinander geklappt werden nach Art von bekannten Strahl-Ablenkelement en, die unter der Bezeichnung "Wolfsfalle" bekannt sind. Die aus der Verkleidung 9 austretende Strömung wird sich dann in zwei Teilströmungen aufteilen. Von diesen Teilströmungen wird eine durch die Klappe 13b nach oben abgelenkt und wird im Zusammenwirken mit den Spaltklappen 10 einen verstärkten Auftrieb bewirken, wie dies bereits beschrieben wurde, während die andere Teilströmung durch die Klappe 13c nach unten abgelenkt wird und einen Eeaktionsschub erzeugt, der sich zum aerodynamischen Auftrieb addiert. Diese Anordnung eignet sich, besonders für eine Bewegjping in Richtung des Schubzentrums.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 15 arbeiten die Steuerklappen 13-13 mit versenkbaren Ablenkungsklappen 21-21 zusammen, die bei 22-22 angelenkt sind und in den Umriß des Tragflügels 3 eingezogen werden können.

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Claims

Patentansprüche t

/ 1. JLuftfahrzeug, das am Ab Strömungsrand des !Pragflügels mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebes ausgerüstet ist, die Spaltklappen aufweist, gegen die bei einer dem Maximalauftrieb zugeordneten Einstellung ein Fluidstrahl gerichtet werden kann, der in Richtung der Flügelspannweite verbreitert ist und durch eine die Form eines Earpfenschwanzes aufweisende unterhalb der Unterseite des Tragflügels vor und in der Nähe der Vorrichtung angeordnete abgeflachte Reaktionsdüse erzeugt wird, wobei die Verstärkung des Auftriebes dadurch zustandekommt, daß der verbreiterte Fluidstrahl derart abgelenkt wird, daß auf der Oberseite der Spaltklappen eine korrekte Strömung des Fluids entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die karpfenschwanzförmige Wise (6) in Elementardüsen (8) unterteilt ist, von denen jede einen Elementar-Gasstrahl erzeugt, wobei die Elementar-G-asstrahlen am Vortrieb durch Schub teilnehmen und einer oder mehrere oder alle gegebenenfalls auch zur Erzeugung des verbreiterten Fluidstrahles beitragen, der gegen die Vorrichtung (10) zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebes gerichtet ist.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementardüsen (8) als im wesentlichen zueinander parallele Schlitze ausgebildet sind, die sich parallel und/oder rechtwinklig zur Spannweite des Trag-flügeis (3) erstrecken.

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3. luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elementardüsen (8) rechtwinklig zur Spannweite des Tragflügels (3) erstrecken und durch einen Schlitz miteinander verbunden sind, der sich vorzugsweise in Richtung der Spannweite erstreckt.

4. LuftfaJirseug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Encle der karpfensehwanzförmigen unterteilten Mse (β) um eine Aeia.se schwenkbar ist₉ die sich im wesentlichen parallel zur Spannweite des ^rag£Lügels (3) erstreckt (Hg₀ 5).

5. Luftfatesemg aaeh ela©s äea? A&spr-üGhe 1 bis 3? gekenn,s@ieim@t₉ äaB di@ ksx-pfensehwga^fö^aigs Düse (6) in ©ine SangstraJüpiaspeaiverkleidung (9) isiladet^ die eisen falle abgeflseM@a_s an "b@M©a geitea offea®2i Blffmsor Mldet der YQTZug3w®i&(B ko3Q,T©E'g©at-i,iⁱFergeat lsi und siis ä©m d©s? verbreitert© Fluidstrabl aastritt (fig_e 5 Mg 15)ο

β. Lnftfatesemg nach Anspruch 5? OaO¹Q^eIi gakeimzeiolmet, daS die abgeflacht© ¥©rkl@idimg (9) ibr©rs@its in nebeneinanderliegende Toneinaader getrennte Kaaäl® iinterteilt ist, wofeei je de Elementardiise (8) einem solchen Kanal zugeordnet ist, um zusammen mit diesem eine Elementar-Saugstrahlpumpe zu bilden.

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7. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachte Verkleidung (9) entweder unterhalb der Unterseite des Tragflügels (3) und im Abstand von diesem montiert oder in die Unterseite des Tragflügels (3) eingebaut und direkt daran befestigt ist.

8. Luftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die karpfenschwanzförmige Düse (6) mit einem in den Tragflügel (3) eingebauten Turbostrahltriebwerk (1) vereinigt ist, wobei im Tragflügel (3) ein Durchlaß vorgesehen ist, der das Ansaugen von Umgebungsluft an der Oberseite des Tragflügels durch die Saugstrahlpumpe ermöglicht (I¹Ig. 11).

9. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Saugstrahlpumpenverkleidung

(9) austretende Fluidstrahl durch Ablenkungseinrichtungen (13b-13c) in zwei übereinander angeordnete Teile unterteilt ist, wobei der obere Teil gegen die Vorrichtung (10) zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebes und der untere Teil nach unten gerichtet ist (Fig. 14).

10. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die karpfenschwanzförmige Düse (6) oder die abgeflachte Verkleidung (9) nach hinten durch eine oder mehrere um zur Spannweite des Tragflügels (3) im wesentlichen parallele Achsen schwenkbare Auslaß-Steuerklappen (13) verlängert ist.

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11. luftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung der Seite der Düse (6) oder der abgeflachten Verkleidung (9), die von der Unterseite des Tragflügels (3) entfernt ist, eine einzige Auslaßsteuerklappe (13) angeordnet ist (lig. 10, 11).

12. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßsteuerklappe (13) bzw. die Auslaßsteuerklappen der Düse oder der abgeflachten Verkleidung (9) mit einer oder mehreren Ablenkungsklappen zusammenwirken, die vom Fluidstrahl umspült oder außerhalb desselben angeordnet sind.

13· Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachte Verkleidung (9) schalldämpfende Wände und/oder Trennwände aufweist.

14. Luftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die karpfenschwanzförmige Düse (6) mit einem Strahltriebwerk (1) vereinigt ist, das ebenso wie gegebenenfalls vorhandenes Zubehör durch Anordnung von Schalldämpfungseinrichtungen am Lufteintritt (4)» an der !Turbine und an der Düse (6) schallgedämpft ist.

15* Luftfahrzeug, gekennzeichnet, einerseits durch mindestens ein Turbo-strahltriebwerk (1) mit einem Schalldämpfer am Ein-

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tritt (4), einer Turbine und einer Schalldämpfungsvorriehtung für diese Turbine, eine Ausströmungsvorrichtung mit einer abgeflachten Düse (6), die die Form eines Karpfenschwanzes aufweist, die mit einer ebenfalls abgeflachten und an beiden Enden offenen, zur Bildung einer Saugstrahlpumpe dienenden Verkleidung (9) kombiniert ist, wobei die Düse und die Verkleidung in nebeneinander angeordnete voneinander getrennte sehallgedämpfte Elementarkanäle unterteilt ist, um so Elementar-Saugstrahlpumpen zu bilden und verstellbare Steuerklappen (13), die an den Auslaß der Verkleidung (9) angepaßt sind und andererseits durch Spaltklappen, die stromabwärts der Verkleidung in deren Nähe derart angeordnet sind, daß der aus der Düse (6) austretende und aus einer Vielzahl von in Querrichtung nebeneinander angeordneten Elementarstrahlen gebildete Strahl durch Saugstrahlpumpeneffekt die Umgebungsluft induziert und so eine starke Verdünnung gewährleistet, wobei der induzierende Strahl und das induzierte Fluid einen homogenen Strahl bilden, der einen abgeflachten Querschnitt aufweist und durch die in der dem maximalen Auftrieb zugeordneten Stellung befindlichen Steuerklappen derart auf die Spaltklappen gerichtet wird, daß der Auftrieb durch Ablenkung des abgeflachten Strahles dadurch vermehrt wird, daß eine korrekte Strömung des Fluids über die Rückseite der Spaltklappen erfolgt.

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