Düsentriebwerk für Flugzeuge. Soll ein Düsentriebwerk im Flug mit annehmbarem Wirkungsgrad arbeiten, so muss die Flächenbelastung des vom Trieb werk angetriebenen Flugzeuges möglichst hoch sein, ansonst mit den kleinen vorhan denen Strahlquerschnitten schlechte Strahl wirkungsgrade resultieren. Nun nimmt aber mit wachsender Flächenbelastung die Lande geschwindigkeit zu, so dass zur Landung auf üblichen Plätzen das Vorsehen von Mitteln zur Landebremsung unerlässlich wird. Be kanntlich geht im Zusammenhang damit das Bestreben dahin, die bei der Landung ver fügbare Leistung des Triebwerkes in Form von Bremsleistung zu verwerten.
Gemäss vor liegender Erfindung ist nun für das Bremsen beim Landen oder im Sturzflug eine steuer bare Umlenkvorrichtung vorgesehen, welche in ihrer Bremslage die vom Triebwerk be schleunigten Gasmassen so umlenkt, dass diese Massen entgegen ihrer Einströmrich- tung durch mindestens einen lediglich bei der Bremsung durchströmten Querschnitt in die Atmosphäre ausströmen.
Zweckmässig kann in der Begrenzungswand der Düse mindestens eine von einer verstellbaren Klappe beherrschte Öffnung angebracht sein, durch die während der Bremsung die Gase entgegen ihrer Einströmrichtung ausströmen, wobei dann der Austrittsquerschnitt der Düse von der Düsennadel geschlossen wird. Es kann aber auch die Düsennadel mit einer Umlenk- vorrichtung versehen sein, die beim Ausfah ren der Nadel aus dem Verstellbereich für Normalflug in die Bremsstellung eine Um lenkung der Gase bewirkt.
Auf den Zeichnungen sind verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 in einem axialen Längsschnitt ein Düsentriebwerk mit Turbomaschinen, bei dem die Austrittsquerschnitte für einen Hoch und einen Niederdruckteilstrom je von einer Düsennadel gesteuert werden und die eine dieser Nadeln mit einer Umlenkvorrichtung versehen ist; dabei sind die Teile in der Lage für Normalflug gezeigt; Fig. 2 zeigt die zwei Düsennadeln dieser ersten Ausführungsform in der Bremslage.
Fig. 3 zeigt in einem axialen Längs schnitt ein Düsentriebwerk mit Turbomaschi- neu, bei dem der Austrittsquerschnitt für die gesamte Gasmasse von einer einzigen, mit einem Umlenkkanal versehenen Düsennadel gesteuert wird; letztere ist in der Lage für Normalflug gezeigt, und Fig. 4 zeigt die Düsennadel dieser zweiten Ausführungsform in der Bremslage.
Fig. 5 und 6 zeigen Teile einer dritten Ausführungsform, bei der in der Begren zungswand einer Düse von verstellbaren Klappen beherrschte Öffnungen angebracht sind, durch die während der Bremsung die Gase entgegen ihrer Einströmrichtung in die Atmosphäre ausströmen; dabei befinden sich die verstellbaren Teile in Fig. 5 in der Lage für Normalflug und in Fig. 6 in der Brems lage.
Fig. 7 und 8 zeigen die Anwendung der der dritten Ausführungsform zu Grunde liegenden Idee bei einem Düsentriebwerk mit unterteiltem Luftstrom und mit zwei Düsen nadeln, wobei die verstellbaren Teile in Fig. 7 in der Lage für Normalflug und in Fig. 8 in der Bremslage dargestellt sind.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungs form mit einer Düse, bei welcher der Endteil der Düsenverschalung in Achsrichtung des Triebwerkes verschiebbar angeordnet und die Düsenverschalung so ausgebildet ist, dass beim Verschieben jenes Endteils in der Flug- richteng zwischen dem verschobenen und nicht verschobenen Teil der Düsenverscha lung eine ringförmige Öffnung entsteht; da bei sind die verstellbaren Teile in Fig. 9 in der Lage für Normalflug und in Fig. 10 in der Bremslage dargestellt.
Fig. 11 und 12 zeigen die Anwendung der Idee, welche der in Fig. 9 und 10 ver anschaulichten Ausführungsform zu Grunde liegt, bei einem Düsentriebwerk mit Unter e teileng der angesaugten Luftmenge in einen Hoch- und Niederdruckteilstrom, wobei die verstellbaren Teile in Fig. 11 in der Lage für Normalflug und in Fig. 12 in der Brems lage dargestellt sind.
Fig. 13 und 14 zeigen eine siebente Aus führungsform, bei welcher eine Düsennadel und der Endteil einer Düsenverschalung in Achsrichtung des Triebwerkes verschiebbar angeordnet und so ausgebildet sind, dass nach erfolgtem Schliessen des Düsenaustrittsquer schnittes durch die zwecks Erzeugung eines Bremsschubes auszufahrende Düsennadel der genannte Verschalungsteil mitgenommen wird, wobei dann zwischen dem ausgefah renen und dem nicht ausgefahrenen Teil der Düsenverschalung eine ringförmige Öffnung entsteht; dabei sind die verschiebbaren Teile in Fig. 13 in der Lage für Normalflug und in Fig. 14 in der Bremslage veranschaulicht.
Fig. 15 und 16 zeigen schliesslich die An- wvendung der Idee, welche der Ausführungs form nach Fig. 13 und 14 zu Grunde liegt, bei einem Düsentriebwerk mit Unterteilung der angesaugten Luftmenge in einen Hoch und Niederdruckteilstrom, wobei die ver schiebbaren Teile in Fig. 15 in der Lage für Normalflug und in Fig. 16 in der Bremslage veranschaulicht sind.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den Lufteinlasskanal eines Flugzeug-Düsentrieb- werkes, das sich in Richtung des Pfeils A fortbevwegt. Ferner bezeichnet 2 den mehr stufigen Niederdruckteil und 3 den mehrstu figen Hochdruckteil eines Axialgebläses. Beim Flie--en strömt die Luft diesem Ge bläse 2, 3 durch den Kanal 1 zu, der als Diffusor ausgebildet ist, so dass darin ein Teil der kinetischen Energie der Luft in Druck umgewandelt wird.
Im Niederdruck teil 2 des Gebläses wird ein weiterer Druck- anstieg hervorgerufen. Der so verdichtete Luftstrom wird dann mit Hilfe einer verstell baren Hülse 4 in zwei Teilströme unterteilt. Der eine dieser Teilströme wird im Gebläse hochdruckteil 3 weiter verdichtet. Zwischen dem Gebhisehochdruckteil 3 und der Turbine 5 wzrd diesem Hochdrucl@teilstrom in einer Brennkammer 6 dadurch Wärme zugeführt, dass in denselben durch .eine Vorrichtung 7 Brennstoff eingespritzt wird.
Das so gebil- dete Gemisch wird in der Kammer 6 ver brannt und die dabei erzeugten Treibgase expandieren in der Turbine 5 und an schliessend in einer Düse 8 auf den Druck der Umgebung. Der Hochdruckteilstrom ist, was dessen Menge anbetrifft, so bemessen, dass die Turbine 5 bei einem bestimmten Eintritts druck und einer bestimmten Eintrittstempe ratur der betreffenden Teilstromluftmenge die für den Antrieb des Gebläses 2, 3 benö tigte Leistung aufbringt. Der übrige Teil der durch den Kanal 1 angesaugten Luft gelangt nach einer verhältnismässig schwachen Ver dichtung im Niederdruckteil 2 als Nieder druckteilstrom in eine Brennkammer 9. In diese kann zwecks Erhitzung des betreffen den Teilstromes durch eine Vorrichtung 10 Brennstoff eingespritzt werden.
An die Brennkammer 9 schliesst sich eine Ausstoss düse 11 an, die in die Atmosphäre mündet. Die vorstehend beschriebenen Teile sind von einem strömungstechnisch günstig ausgebil deten Mantel 12 umgeben. Die erwähnte Düse 8, durch die der Hochdruckteilstrom in die Umgebung ausströmt, wird von einem längs verschiebbaren Führungszylinder 13, ferner von einer in diesem verstellbaren, innern Düsennadel 14 und einer äussern Düsennadel 15 begrenzt. Von diesen zwei Düsennadeln steuert die innere Nadel 14 den Austritts querschnitt für den Hochdruckteilstrom und die äussere Nadel 15 den Austrittsquerschnitt für den Niederdruckteilstrom.
Die Düsen nadel 15 ist mit dem Führungszylinder 13 starr verbunden und in ihr ist ein ringför miger Umlenkkanal 16 vorgesehen. Dieser lässt sich im Normalflug durch eine zylin drische, längsverschiebbare Hülse 17 zu decken. 18 bezeichnet ein Gerät, das zum Steuern der zwei Düsennadeln 14, 15 in Ab hängigkeit vom Druckanstieg im Gebläse niederdruckteil 2 dient. Zu diesem Behufe sind dem Steuergerät 18 zwei Druckan schlüsse 19, 20 zugeordnet, von denen der eine dem Druck unmittelbar vor und der andere dem Druck unmittelbar hinter dem Gebläseniederdruckteil 2 ausgesetzt ist.
Fer ner steht das Steuergerät 18 über zwei Lei- tungen 25, 26 mit einem Servomotor 27 zum Verstellen der innern Düsennadel 14 und über zwei weitere Leitungen 28, 29 mit einem Servomotor 30 zum Verstellen der äussern Düsennadel 15 in Wirkungsverbindung; letztere ist durch eine Stange 34 starr mit dem Kolben 33 des Servomotors 30 verbun den.
Die zur Betätigung der Servomotoren 27 und 30 benötigte und durch die Leitungen 25, 26 bezw. 28, 29 zu- und abfliessende Druckflüssigkeit wird von einer nicht gezeig ten, im Innern des Gerätes 18 angeordneten Pumpe geliefert, die ihren Antrieb von der Triebwerkswelle 24 über Zahnradgetriebe 21, 22, 23 erhält.
Eine Leitung 32, in die ein einstellbares Absperrorgan 31 eingebaut ist, gestattet die zwei Leitungen 28, 29, welche zu beiden Seiten des Kolbens 33 in Räume des Servo:motorzylinders münden, zum Aus fahren in die Bremslage kurz zu schliessen und damit den Einfluss dieses Servomotors auszuschalten..
Ist beim Landen oder während eines Sturzfluges ein Bremsschub zu erzeugen, so wird vorerst der im Normalflug in der Kulisse 36' laufende Brennstoffhebel 36 in Leerlaufstellung zurückgenommen (Fig. 1), wobei die Brennstoffzufuhr zu der Einspritz- vorrichtung 7 vermittels des mit dem Hebel 36 über das. Gestänge 362 in Wirkungsver bindung stehenden Regulierorganes 36' ent sprechend gedrosselt wird.
Durch Hinüber schieben des Hebels 36 in die Bremskulisse 364 wird über das Gestänge 35 die Hülse 17 so verschoben, dass der hintere Teil der Um lenkvorrichtung 16 abgedeckt wird und die vorbeiströmenden Gase somit eine Kraft auf die Nadel 15 ausüben, welche Kraft das Be streben hat, die Nadel auszufahren. Zugleich erfolgt über die Stange 37 mit der auf dem Zapfen 39 des Absperrorganes 31 gleitenden Kulisse 38 die Öffnung dieses Absperrorga- nes, so dass der Servomotor 30 kurzgeschlos sen ist und als Ölbremse zur Dämpfung der Ausfahrbewegung der Nadel dient.
Sobald diese die auf Fig. 2 gezeigte Bremslage er reicht hat, wird der Brennstoffhebel 36 in der Bremskulisse 364 bis zum Anschlag vorge- schoben. Dieser Anschlag begrenzt die Brenn stoffmenge in der Weise, dass in der Düse des Hochdruckteilstromes kein Gefälle mehr ver arbeitet wird und somit kein Vorwärtsschub erzeugt wird.
Zum Einfahren der Nadel dient die elektrisch angetriebene Ölpumpe 365, welche nach Rücknahme des Brennstoff hebels 36 in die normale Leerlaufstellung vom Pilotensitz aus mittels eines nicht ge zeigten Schalters eingeschaltet wird und das auf der linken Seite des Kolbens 33 befind liche Öl auf die rechte Seite dieses Kolbens fördert, wodurch die Nadel eingefahren wird und der Umlenkkanal 16 von der Hülse 17 wieder abgedeckt wird.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Düsentrieb werk gezeigt, in welchem die Gasmassen im Normalflug durch einen einzigen, von einer Düsennadel 40 gesteuerten Querschnitt 41 einer Düse 42 in die Atmosphäre ausströmen. Die vorhandene einzige Düsennadel 40 ist mit einem Umlenkkanal 43 versehen, der sich durch eine zylindrische Hülse 44 im N ormal- flug zudecken lässt. Die Hülse 44 kann, in derselben Weise wie im Zusammenhange mit der Hülse 17 der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, zwecks Abdeckens des Umlenkkanals 43 mit Hilfe eines Hebelge stänges 45 in der Längsrichtung verschoben werden.
Sobald die Düsennadel 40 aus dem in Fig. 3 gezeigten Verstellbereich für Nor malflug in die in Fig. 4 gezeigte Bremslage ausgefahren worden ist, sind die durch den Düsenquerschnitt 41 strömenden Gase ge zwungen, den Umlenkkanal 43 zu durch laufen, durch den sie dann entgegen ihrer Einströmrichtung in die Atmosphäre aus strömen, wobei ein Bremsschub erzeugt wird.
Auch in den Fig. 5 und 6 ist ein Düsen triebwerk gezeigt, in welchem die Gasmassen im Normalflug durch einen einzigen, von einer Düsennadel 451 gesteuerten Querschnitt 46 einer Düse 47 in die Atmosphäre aus strömen. In der Begrenzungswand 48 der Düse 47 sind eine Anzahl Öffnungen 49 in Fig. 6 sind zwei ersichtlich - angebracht; jeder Öffnung 49 ist eine vom Pilotensitz ans durch nicht gezeigte Mittel einstellbare Klappe 50 zugeordnet.
Ist ein Bremsschub für die Landung oder während eines Sturzfluges zu erzeugen, so werden die Klappen 50 im Sinne einer Frei gabe der Öffnungen 49 verstellt, und gleich zeitig ist durch ähnliche Mittel, wie sie in Verbindung mit der Düsennadel 14 der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind, zu veranlassen, dass der Austrittsquerschnitt 46 durch die Düsennadel 451 geschlossen wird. Die in die Atmosphäre auszustossenden Gasmassen sind nun gezwungen, durch die Öffnungen 49 auszuströmen. und zwar ent gegen ihrer Einströmrichtung, wodurch der angestrebte Bremsschub erzeugt wird.
In den Fig. 7 und 8 ist die Idee, welche der unmittelbar vorher beschriebenen Aus führungsform zu Grunde liegt, bei einem Düsentriebwerk verkörpert, in welchem die angesaugte Luftmenge, in derselben Weise wie z. B. beim ersten Ausführungsbeispiel, in einen Hoch- und einen Niederdruckteilstrom unterteilt wird. Der Austrittsquerschnitt 52 einer vom Hochdruekteilstrom durchströmten Düse 53 wird von einer Düsennadel 54 ge steuert.
In der äussern Begrenzungswand 55 einer vom Niederdruckteilstrom durchström ten Aussendüse 56, deren Austrittsquerschnitt von einer Düsennadel 59 reguliert wird, sind Öffnungen 57 (Fug. 8) angebracht; der Durchfluss von Gasen. durch diese Öffnungen 57 wird von verstellbaren Klappen 58 be herrscht. 51 ist eine Turbire, welche einen nicht gezeigten Turboverdichter antreibt.
Soll ein Bremsschub erzeugt werden, so sind die Klappen 58 zu öffnen und die Düsen nadel 59 ist in die in Fig. 8 gezeigte Lage auszufahren, in welcher sie dann den Aus trittsquerschnitt der Düse 56 versperrt, so dass die Gase des Niederdruckteilstromes gezwun gen sind, durch die von den nun freigegebe nen Öffnungen 57 entgegen ihrer Einström- richtung in die Atmosphäre auszuströmen. Dabei wird durch diese ausströmenden Gas massen der angestrebte Bremsschub erzeugt.
Auch in diesem Falle ist dafür zu sorgen, dass während der Bremsung vor der Turbine 51 eine solche Temperatur herrscht, dass in der vom Hochdruckteilstrom durchströmten Düse 53 kein Gefälle mehr verarbeitet wird und die Hochdruckgase daher keinen Vorwärts schub erzeugen.
Bei der in Fig. 9 und 10 veranschaulich ten Ausführungsform, bei welcher eine Düsennadel 60 den Austrittsquerschnitt 61 einer Düse 62 steuert, ist der Endteil 63 der Düsenverschalung 64 in Achsrichtung des Triebwerkes verschiebbar angeordnet. Dabei sind die Teile 63, 64 der Düsenverschalung so ausgebildet, dass, nachdem der Endteil 63 in der Flugrichtung B in die in Fig. 10 ge zeigte Lage verschoben worden ist, zwischen dem verschobenen Teil 63 und dem nicht ver schobenen Teil 64 der Düsenverschalung eine ringförmige Öffnung 65 entsteht. Die Gase werden dann gezwungen, wie in Fig. 10 durch Pfeile angedeutet ist, durch diese Öff nung 65 entgegen ihrer Einströmrichtung in die Atmosphäre auszuströmen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen die Anwen dung der Idee, wie sie bei der Ausführung nach den Fig. 9 und 10 verkörpert ist, bei einem Triebwerk, bei welchem die angesaugte Luftmenge in einen Hoch- und einen Nieder druckteilstrom unterteilt wird. Der Hoch druckteilstrom wird durch eine Düse 68 aus gestossen, dessen Austrittsquerschnitt 67 von einer Düsennadel 69 gesteuert wird. Der End- teil 70 der Verschalung für eine Düse 71, durch die der Niederdruckteilstrom im Nor malflug in die Atmosphäre austritt, ist in der Achsrichtung des Triebwerkes verschieb bar ausgebildet.
Dieser Teil 70 ist zusammen mit dem übrigen Teil 72 der Verschalung für die Düse 71 so ausgebildet, dass nach dem Verschieben des Endteils 70 in die in Fig. 12 gezeigte Lage zwischen dem verschobenen Teil 70 und dem nicht verschobenen Teil 72 der Verschalung eine ringförmige Öffnung 73 vorhanden ist, durch welche die Gase des Niederdruckteilstromes entgegen ihrer Ein- strömrichtung in die Atmosphäre ausströmen.
Während des Bremsens ist auch in diesem Falle dafür zu sorgen, dass vor der Turbine 66, welche einen nicht gezeigten Verdichter an- treibt, eine solche Temperatur herrscht, dass in der vom Hochdruckteilstrom durchström ten Düse 68 kein Gefälle verarbeitet wird und die Gase des Hochdruckteilstromes daher keinen Vorwärtsschub erzeugen.
Bei dem in Fig. 13 und 14 ebenfalls nur zum Teil veranschaulichten Düsentriebwerk bezeichnet 75 eine Düsennadel, welche den Austrittsquerschnitt 76 einer Düse 77 steuert. Die Düsennadel 75 lässt sich durch nicht ge zeigte Mittel zusammen mit dem Endteil 78 einer Verschalung 79 für die Düse 77 in Achsrichtung des Triebwerkes verschieben.
Dabei sind die Teile so gestaltet, dass nach dem Ausfahren der Düsennadel 75 und des Verschalungsendteils 78 in die in Fig. 14 ge zeigte Bremslage (wobei dann der Austritts querschnitt 76 der Düse 77 von der Nadel 75 versperrt wird) zwischen dem ausgefahrenen Teil 78 und dem nicht ausgefahrenen Teil der Düsenverschalung 79 eine ringförmige Öff nung 80 entsteht, durch welche die Gase ent gegen ihrer Einströmrichtung in die Atmos phäre ausströmen,
wobei sie dann einen Bremsschub erzeugen.
Die Fig. 15 und 16 zeigen schliesslich die Anwendung der Idee, auf welcher die Bauart nach den Fig. 13 und 14 fusst, bei einem Düsentriebwerk mit Unterteilung der ange saugten Luftmenge in einen Hoch- und einen Niederdruckteilstrom. In diesen Figuren be zeichnet 81 eine Turbine, welche einen nicht veranschaulichten Turboverdichter antreibt. Der Austrittsquerschnitt 82 einer Düse 83 für den Hochdruckteilstrom wird von einer Nadel 84 gesteuert.
Der Endteil 85 der Ver schalung 86 für eine Düse 87, durch die der Niederdruckteilstrom hindurchtritt, ist in der Achsrichtung des Triebwerkes verschiebbar angeordnet. Der Austrittsquerschnitt der Düse 87 wird von einer Düsennadel 88 ge steuert.
Soll ein Bremsschub erzeugt werden, so, sind die Teile 85, 88 in die in Fig. 16 ge zeigte Bremslage auszufahren, in welcher die Düsennadel 88 den Austrittsquerschnitt des Verschalungsendteils 85 versperrt. Zwischen dem ausgefahrenen Endteil 85 und dem nicht ausgefahrenen Teil 86 der Verschalung für die äussere Düse 87 ist dann ein ringförmiger Raum 89 vorhanden, durch den der Nieder druckteilstrom entgegen seiner Einströmrich- tung in die Atmosphäre ausströmt.
Nährend des Bremsens ist auch in diesem Falle dafür zu sorgen, dass vor der Turbine 81 eine solche Temperatur herrscht, dass in der vom Hoch druckteilstrom durchströmten Düse 83 kein Gefälle mehr verarbeitet wird und die Gase des Hochdruckteilstromes daher keinen Vor wärtsschub erzeugen.