CH320649A - Flugzeug mit Strahlantrieb - Google Patents
Flugzeug mit StrahlantriebInfo
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Description
<B>Flugzeug mit Strahlantrieb</B> Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit Strahlantrieb und mindestens einer Strahl- düseneinriehtunIg.
Erfindungsgemäss ist das Flugzeug da- durell. gekennzeichnet, dass die Strahldüsen einrichtung eine erste, nach rückwärts gerich tete Düse besitzt und eine zweite, derart ab wärtsgerieht.ete Düse, dass die Verlängerung ihrer Axe mindestens annähernd die durch den Flugzeugschwerpunkt führende Queraxe des Flu"),zeuges schneidet, und dass Mittel zur wahlweisen Umlenkung des Strahls von einer Düse zur andern vorgesehen sind.
Zweckmässig besitzt die Düseneinrichtung ein Rohrstück mit, nach vorn gerichtetem Ein lass und einen abwärtsgeriehteten Rohrteil, an dessen Auslass die abwärtsgerichtete Düse angeordnet ist, sowie einen nach hinten ge richteten Rohrteil, an dessen Auslass die rück- wärtsgeriehtete Düse angeordnet ist, wobei die Strahlumlenkmittel im Rohrstück aus einer ersten Stellung, in welcher sie den abwärts gerichteten Rohrteil absperren und den rück- wärtsgeriehteten Rohrteil offen lassen,
in eine zweite Stellung bewegbar sind, in welcher sie den rüekwärtsgeriehteten Rohrteil absperren und den abwärtsgerichteten Rohrteil offen lassen.
In der beiliegenden Zeichnung ist der Er findungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt die Anordnung der Strahl düseneinriehtung in- einem Flugzeug; Fig. 2 zeigt einen Teil der Düseneinrich tung teilweise im Axialschnitt mit den Strahl umlenkmitteln in ihrer einen Einstellage; Fig.3 ist eine der Fig.2 entsprechende Aussenansicht; Fig. 4 ist, eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei sich aber die Strahlumlenkmittel in ihrer andern Einstellage befinden;
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 2; Fig. 6 zeigt in grösserem Massstab eine Ein zelheit aus Fig. 5; Fig.7 ist ein Grundriss einer Umlenk- scheibe in Richtung des Pfeils VII in Fig. 2 gesehen; Fig.8 zeigt in grösserem.
Massstab eine Umlenkscheibe im Querschnitt; Fig. 9 zeigt schaubildlich einen Teil einer Umlenkseheibe zum Verständnis der Konstruk tion, und Fig. 10 ist eine Variante der in Fig. 2 ge zeigten Düseneinrichtung.
Gemäss Fig. 1 besitzt das Flugzeug 1 in be kannter Weise ein Strahltriebwerk 2 mit einem Einlass 3. Das Strahlrohr des Triebwerkes 2 ist am Vorderende eines separat gebildeten Rohrstückes 4 der Düseneinrichtung befestigt, das eine Abzweigung besitzt: Der sich in Rich-, tung des Strahlrohres nach hinten erstreckende Rohrteil des Rohrstückes 4 trägt an seinem Auslassende ein Rohr 5' mit einer Schubdüse 5, während der gerade abwärtsgerichtete Rohr teil an seinem Auslassende eine nach unten ge richtete zweite Düse 6 trägt.
Sowohl der in der Verlängerung des Strahl rohres liegende Teil als auch der nach unten gerichtete Rohrteil des Rohrstückes 4 weisen beide im Innern zylindrische Form auf. Die Düsen 5 und 6 sind wie üblich gegen ihr Aus lassende hin verengt, wobei die Ebene der Aus trittsöffnung jeder Düse senkrecht zur Axe des sie tragenden Rohrteils steht.
Die Axe der Düse 6 kann vertikal verlaufen - falls sich das Flugzeug in seiner Lage für normalen, horizontalen Flug befindet - oder sie kann, wie dargestellt, etwas nach rückwärts zeigen und unter einem -Winkel zur Senkrechten stehen; stets aber liegt diese Axe auf einer Linie a, welche mindestens annähernd die durch den Schwerpunkt G des Flugzeuges führende Queraxe des Flugzeuges schneidet. Die Ebene der Austrittsöffnung der Düse 5 verläuft im Horizontalflug vertikal.
-Wie in Fig.2 dargestellt, sind im Rohr stück 4 schwenkbare Umlenkorgane 7 und 9 gelagert, welche die Form von Scheiben be sitzen. Die Scheibe 7 ist um eine, auf einem Durchmesser des nach hinten gerichteten Rohrstückes des Rohres 4 liegenden Achse schwenkbar, welche annähernd durch den Schnittpunkt der Strahlr ohraxe mit einer Linie führt, die eine nach oben gerichtete Ver längerung der hintersten Mantellinie der Wand des abwärtsgerichteten Rohrteils des Rohrstückes 4 ist.
Wegen der Rüekwärts- neigung des nach unten gerichteten Rohr stückes schliesst die genannte Linie einen spit zen Winkel mit der Strahlrohrachse ein. Die Umlenkscheibe 7 ist gemäss Fig. 7 eine ellip tische Scheibe, deren Drehachse die kleinere Ellipsenachse ist.
-Während des normalen Flu ges liegt die Scheibe 7, wie aus Fig. 2 zu er sehen ist, in Längsrichtung der Strahlrohr achse, und ihre Dicke nimmt von der Mitte gegen den Umfang zu ab, so dass sie annähernd Stromlinienform besitzt und dadurch dem an ihr vorbeistreichenden, nach der hintern Düse 5 strömenden Gas ein Minimum an Wider stand bereitet.
Die Scheibe 9 ist gleichfalls ellipsenförmig gebildet und in Richtung eines Durchmessers des nach unten gerichteten Rohrteils um ihre kleinere Achse v er sebwenkbar angeordnet, und zwar an oder in der Nähe der Stelle, wo dieser Rohrteil in den Einlassteil des Rohrstückes 4 einmündet.
Die Umlenkscheibe .9 liegt wäh rend des normalen Fluges quer über der Ab zweigstelle innerhalb des Rohrteils 4 und zu folge ihrer ellipsenförmigen (restalt fügt sie sieh in die Eintrittsöffnung des nach unten gerichteten Rohrteils wie in Fig. 'gezeigt ein und schliesst diesen Rohrteil ab.
Zwecks Ablenkung des Strahls nach unten werden die beiden Scheiben 7 und 9 um ihre Drehaelise in die Lage gemäss Fig. 4 v er- schwenkt. Die Scheibe 7 liegt in ihrer neuen Lage schräg zur Achse des Strahlrohres; wegen ihrer Ellipsenform passt sie in die nach der hintern Düse 5 führende Eintrittsöffnung des nach hinten gerichteten Rohrteils und schliesst dieses ab. Die Scheibe 9 dient jetzt als Umlenkorgan, das den Strahl in das nach unten gerichtete Rohrteil ablenkt.
Die Seheibe 9 liegt nach dem genannten Verschwenken teilweise längs der Achse des abwä.rtsgerich- teten Rohrteils und ragt teilweise schräg in den Einlassteil des Rohrstückes 4. Ähnlich der Scheibe 7 ist auch die Seheibe 9 von der Mitte ans gegen ihren Umfang hin verjüngt, um dem abgelenkten Triebstrahl eine strom linienförmige Oberfläche darzubieten; ferner ist diese Scheibe vorzugsweise gekrümmt, um dem Strahl eine gekrümmte Leitfläche darzu bieten.
Ein oder mehrere Verbindungsstege 12, die sieh von der Scheibe 9 nach unten erstrecken, dienen zur Befestigung einer zweiten, dün neren Leitscheibe 11 an der Scheibe 12. Wenn die Scheibe 9 den nach unten gerichteten Rohr teil schliesst, liegt die Leitscheibe 11 im ab wärtsgerichteten Rohrteil.
-Wird der Strahl jedoch nach unten abgelenkt, so bilden die Scheibe 9 und die an ihr befestigte Leitscheibe 11, welche beide annähernd parallel zueinan der verlaufen und ä.hnlieh gebogen sind, ge- mäss Fig. 4 gekrümmte Eckschaufeln, welche den von der Scheibe 7 abgelenkten Gasstrahl beim Einströmen in den nach -unten gerichteten Rohrteil führen und unterteilen.
Die grösseren und kleineren Achsen der beiden Ellipsenscheiben sind so gewählt, dass wenn die Scheiben 7, 9 ihre Schliesslage ein nehmen und eine Wärmeausdehnung nach er reichter Betriebstemperatur des Strahlrohrs und der Düseneinrichtung stattgefunden hat, zwischen dem dünnen Rand der Scheibe und der benachbarten Innenwand des Rohr stückes 4 ein kleiner Spalt vorhanden ist, um -unter Einhaltung eines minimalen Strömungs verlustes am L=mfang der Scheibe ein Fest klemmen dieser Scheibe an der Rohrwand durch direkte mechanische Berührung zu ver meiden.
Da ein zti starkes Versehwenken der Scheibe 7 eine solche direkte mechanische Be rührung herbeiführen würde, sind bewe- gungsbegrenzende Mittel vorgesehen, die vor zng:sweise in die später beschriebene Betäti gungsvorrichtung eingebaut sind.
An der Scheibe 7 ist ein sich mit ihr dre hender Drehzapfen 8 befestigt; wie in Fig. 5 riezeigt, erstrecken sich die Enden dieses Drehzapfens jeweils durch Verstärkungen, die an diametral gegenüberliegenden -Wandseiten des Rohres 4 vorgesehen sind, nach äussern Stützlagern 20. Ein ähnlicher Drehzapfen 10 ist an der Scheibe 9 befestigt. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist zwecks Betätigung der Scheiben 7 und 9 ausserhalb des Rohres 4 am Drehzap fen 8 ein Winkelhebel 13 und am Drehzapfen 10 ein Hebel 14 befestigt.
Der Winkelhebel 13 und der Hebel 14 besitzen Arme von zwei verschiedenen Längen, welche in Gabeln 13a und 11,u. enden und Drehzapfen 16 aufweisen, welche durch ein vorzugsweise durch Ver schrauben in seiner Länge einstellbares Glied 15 miteinander verbunden sind, wodurch die beiden Arme sieh jeweils um zwei verschiedene Winkel versehwenken. Ein Lenker 17 ver bindet einen Zapfen 18, der in der Gabel 13b des Winkelhebels 13 liegt, mit einer Betäti gungsvorrichtung vorzugsweise hydraulischer Art.
Die hydraulische Vorrichtung kann von bekannter Bauart sein und durch einen Schie- ber so gesteuert sein, dass sie die Scheiben '1 und 9 richtig versehwenkt und durch Aus übung - hydraulischer Schliesskräfte vorbe stimmter Lage an jedem Ende der Schwenk bewegung gegenüber allen unausgeglichenen Kräften festhält, welche durch den Gasdruck auf die Scheiben ausgeübt werden, so dass auf diese Weise der gewünschte kleine Spielraum rings um jede Scheibe aufrechterhalten wird, wenn sich letztere in ihrer Schliesslage be findet.
Bei einer Linksbewegung des Lenkers 7.7 nach links (Fig.3) werden die Scheiben aus den in Fig. 2 gezeigten Lagen nach Lagen gemäss Fig. 4 bewegt.
Fig. 6 zeigt, wie der Drehzapfen 8 in einem sieh selbst einstellenden Lager 20 gehalten ist. Letzteres ist an dem Verstärkungsteil 21 des Rohres 4 durch Schrauben 22 befestigt und umschliesst in einem kugelförmigen Sitz das Zapfenlager 23, welches eine Bohrung zur Aufnahme des Drehzapfens 8 besitzt. Diese an beiden Enden angeordneten Kugelgelenklager erlauben bei Belastung eine Verschwenkung. Die Nabe 27 der Scheibe 7 ist durch einen Stift 25 mit dem Drehzapfen 8 verbunden, um sich mit letzterem zu drehen, wobei dieser Zapfen von einer Bohrung 27a der Nabe auf genommen wird.
Die Winkelhebel 13 ist am Ende des Zapfens 8 angebracht und durch eine Mutter 24 daran festgehalten, welche zu sammen mit dem Stift einen kleinen Spiel raum am Ende zwischen Nabe und Wand be stimmt. Das andere Ende der Nabe ist mit dem Drehzapfen nicht fest verbunden, so dass es eine relative Wärmeausdehnung der Dros selklappe gestattet, aber so, dass nach erfolg ter Ausdehnung immer noch ein Spiel auch an dem andern Ende vorhanden ist.
Jeder Drehzapfen 8 weist eine Bohrung 8a und eine zylindrische Erweiterung 8b auf, welche an eine Quelle für unter Druck be findliche Kühlungsluft angeschlossen werden kann. Durch radial angeordnete Öffnungen 8c kann Druckluft aus der Bohrung 8a nach den zwischen dem Lager, dem Drehzapfen und dem Verstärkungsteil 21 vorhandenen Räumen strömen, das Lager kühlen und kann gleich zeitig gegenüber dem vom Strahl durch den Verstärkungsring 21 ausströmenden Gas einen entgegenwirkenden Druck aufrechterhalten. In einem Kompressor und Turbine aufweisenden Triebwerk kann die Kühlungsluft dem Kom pressor des Triebwerkes entnommen werden. Bin Zapfen 26 verschliesst das Ende der Boh rung 8a.
Wird dieser Zapfen jedoch entfernt, so kann die zugeführte Luft durch in der Nabe 27 vorhandene Löcher 27b nach dem hohlen Innern der Scheibe 7 gelangen, um letztere zu kühlen, und kann dann durch Schlitzöff nungen 29a gemäss Fig. 7 in dem Strahl ent weichen. Die Drehzapfen 10 sind ähnlich konstruiert und werden in ähnlichen Lager anordnungen gehalten.
Die Nabe 27 weist einen annähernd quadra tischen oder rechtwinkligen Querschnitt auf und besitzt eine kreisförmige Bohrung 27a. Gemäss Fig.7 und 8 besteht die Scheibe aus der Nabe 27, aus einem dünnwandigen, ver jüngten Randteil 28 (der aus zwei elliptischen Hälften gebildet ist, von denen jede jeweils am Ende der Nabe angeschweisst ist), aus einer Blechhülle 29, die sich über der Nabe nach dem an der andern Seite der Scheibe befind lichen Rand erstreckt, und aus den Einsatz platten 30. Ferner sind innere Verstärkungs rippen vorgesehen, die in Fig.7 nicht dar gestellt sind.
Die Schlitze 29a, welche in der Hülle an der obern und untern Seite der Scheibe vorgesehen sind, dienen hauptsäch lich dazu, die Gefahr einer Deformation der Umhüllung infolge relativer Wärmeausdeh nung zu vermindern. Sie können auch heisses Gas in und durch das Innere der Scheibe gelangen lassen, um die Temperatur auf bei den Seiten der Hülle gleich zu halten.
Die der Düse gegenüberliegenden Schlitze sind enger als die Schlitze an der Seite, welche dem heissen Gas ausgesetzt ist. Wenn die Zap fen 26 nicht verwendet werden, dann lassen die Schlitze Kühlungsluft entweichen; bei einer solchen Anordnung würden die Schlitze an der der Düse zugekehrten Seite weggelassen werden.
Die Konstruktion der Scheibe 11 ist ähnlich (mit Ausnahme der Krümmung der Scheibe) wie jene der in den Fig.8 und 9 gezeigten Scheibe 9. Fig. 8 zeigt einen Schnitt der eine Bohrung 27a. aufweisenden Nabe 27 und des Randteils 28 und der an diesen ange schweissten Hülle 29. Fig.9 zeigt dieselben Teile und ferner zwei der Rippen 31, welche an der Nabe 27 angeschweisst sind und sieh parallel zur Hauptachse der Ellipse bis nach aussen zum Randteil 28 erstrecken, an welchen sie ebenfalls angeschweisst sind.
Diese Rippen laufen von der Nabe nach dem Randteil hin, um die Hülle 29 zu stützen und ihr das ge wünschte gekrümmte Aussenprofil zu ver leihen. Fig. 9 zeigt auch, wie die Hülle über die Nabe gelegt ist, und zwar dort, wo Nabe und Randteil zusammenstossen, und zeigt, wie die Hülle durch ein Einsatzstück 30 über deckt wird.
Falls erforderlich, kann die Scheibe 11 die selbe Ausführungsform besitzen und durch den Steg 12 mit der Nase 27 verbunden sein.
Das Rohrstück 4 ist von starker Konstruk tion und direkt am Flu-zeugrahmen befestigt sowie in der üblichen \Weise umhüllt. Die Verbindungen mit dem Strahlrohr des Trieb werkes und mit der Düse 5 können in übli- eher Form vorgesehen sein - das heisst die Verbindungen können biegsame Balge oder kugelige Verbindungselemente einschliessen, welche nicht nur keine Biegungsbelastung übertragen, sondern ferner auch derart sind, dass sie eine relative _N@'ärmeausdehnung in Längsrichtung des Triebwerkes gestatten.
Bei der in Fig.10 gezeigten Variante ist die Scheibe 39 kreisförmig ausgebildet und liegt rechtwinklig über dem abwärtsgerichteten Rohrstück des Rolrr:stückes 4. Diese Scheibe 39 ist durch Drehzapfen 40 um eine diametrale Achse verschwenkbar, welche sieh in Längsrich tung des Flugzeuges durch das abwä.rtsgerich- tete Rohrstück erstreckt. Die andere Scheibe 37 ist durch Drehzapfen 38 um eine diametrale Achse v erschwenkbar, welche sich quer zur Strahlrohraehse erstreckt.
Die Drehzapfen 38 und 40 sind durch ein Kegelradgetriebe 41 un tereinander verbunden. Die Betätigungsvor richtung greift in nicht gezeichneter Weise mittels eines Hebelarmes oder eines Zahn stangengetriebes an einem dieser Drehzapfen an.
Die Scheibe 39 kann von einer Lage, in welcher sie das abwärtsgerichtete R olirstück abschliesst., in eine Lage verschwenkt werden, in welcher sie parallel zur Axe des abwärts führenden Rohrteils liegt und, wie durch strichpunktierte Linien angedeutet, dem Strahl ihre Kante darbietet. Gleichzeitig dreht sich die Scheibe 37 aus ihrer Lage, in welcher sie parallel. zum nach hinten gerichteten Rohrteil liegt, in eine ebenfalls strichpunktiert ange deutete Lage, in welcher sie den letztgenannten Rohrteil abschliesst.
Die allgemeine Aiisfüh- rum dieser Scheiben mit ihren zugeordneten Drehzapfen und Lagern ist im übrigen gleich wie jene der Scheiben 7 und 9.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Flugzeug mit Strahlantrieb und mindestens einer Strahldüseneinrichtung, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strahldüseileinriclltung eine erste, nach rückwärts gerichtete Düse be sitzt und eine zweite, derart abwärtsgerichtete Düse, dass die Verlängerung ihrer Axe min destens annähernd die durch den Flugzeug schwerpunkt führende Queraxe des Flugzeuges schneidet, und dass Mittel zur wahlweisen Um lenkung des Strahls von einer Düse, zur an dern vorgesehen sind. UNTERANSPRÜCHE l..Flugzeug nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung ein Rohrstück mit nach vorn gerichtetem Ein lass und einen abwärtsgerichteten Rohrteil be sitzt, an dessen Auslass die abwärtsgeriehtete Düse angeordnet ist, sowie einen nach hinten gerichteten Rohrteil, an dessen Auslass die rüekwärtsgeriehtete Düse angeordnet ist, wo bei die Strahlumlenkmittel im Rollrstüek (4) aus einer ersten Stellung, in welcher sie den abwärtsgeriehteten Rohrteil absperren und den rückwärtsgerichteten Rohrteil offen lassen,in eine zweite Stellung bewegbar sind, in welcher sie den rückwärtsgerichteten Rohrteil absper ren und den abwä.rtsgerichteten Rohrteil offen lassen. 2. Flugzeug nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenk- mittel neben einem Absperrorgan für den nach hinten gerichteten Rohrteil mindestens ein Ele ment aufweisen, durch welches in der ersten Stellung dieser Mittel zum Umlenken des Strahls nach unten mindestens eine wenig stens annähernd längs des Strahlumlenkweges verlaufende Strahlführungsfläehe geschaffen ist. 3.Flugzeug nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das genannte Element der Strahlumlenkmittel eine Mehr zahl von gekrümmten, mit gegenseitigem Ab stand im Rohrstück (4) angeordneten Umlenk- organen aufweist. Flugzeug nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenk- mittel mindestens eine schwenkbare Scheibe besitzen. 5. Flugzeug nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkmittel ein Absperrorgan aufweisen, das eine schwenk bare Scheibe besitzt, deren Schwenkaxe die Scheibe halbiert. 6.Flugzeug nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass das genannte Ab sperrorgan zum Absperren des zur nach hinten gerichteten Düse führenden Strömungsweges dient, während ein zweites Absperrorgan, das eine schwenkbare Scheibe besitzt, deren Schwenkaxe die Scheibe halbiert, zum Absper ren des zur nach unten gerichteten Düse füh renden Strömungsweges dient, und dass zwi schen den beiden Absperrorganen Verbin dungsmittel zum gleichzeitigen Verschwenken der beiden Organe vorgesehen sind, derart, dass das eine Absperrorgan seine Schliesslage einnimmt, wenn das andere sich in seiner Offenlage befindet. 7.Flugzeug nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die Scheibe des zweiten Absperrorgans in ihrer Offenlage teil weise in Längsrichtung der Axe des nach unten gerichteten Rohrstückes liegt und der art gekrümmt ist, dass sie den umgelenkten Strahl in den nach unten gerichteten Rohr teil führt. B. Flugzeug nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan eine Scheibe aufweist, welche eine drehbare Nabe mit einem daran befestigten Randteil und eine Blechhülle besitzt. 9.Flugzeug nach Unteranspruch 8, ge kennzeichnet durch einen hohlen Drehzapfen, der .sich von der Scheibe des Absperrorgans durch einen in der Wand des Rohres gebil deten Verstärkungsteil erstreckt, durch ein ausserhalb des Rohrstückes (4) angeordnetes Lager für den genannten Drehzapfen und durch einen an diesem Drehzapfen jenseits des Lagers- befestigten Betätigungshebel, wo bei der Drehzapfen Mittel zum Zuführen von unter Druck befindlicher Kühlungsluft ins Innere des Drehzapfens aufweist und mit einem zwischen dem Verstärkungsteil und dem Lager geschaffenen Raum in Verbindung steht. 10. Flugzeug nach Unteranspruch 8, ge kennzeichnet durch in der Blechhülle vorhan dene Sehlitzöffnungen. 11.Flugzeug nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan einen zur Aufnahme von Kühlungsluft hohl ausgebildeten Drehzapfen besitzt, dessen In nenraum in Verbindung mit dem Innenraum der Scheibe des Absperrorgans steht.
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