CH341074A - Flugzeug mit Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

  Flugzeug mit Gasturbinentriebwerk    Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein  Flugzeug mit Gasturbinentriebwerk.  



  Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Flug  zeuges der genannten Art mit Mitteln, welche besser  als bei bisher üblichen Bauarten an der Steuerung des  Flugzeuges mitwirken.  



  Erfindungsgemäss besitzt das     Flugzeug    ein Paar  von mit Abstand voneinander angeordneten Schub  düsen, die beide gleiche allgemeine Wirkungsrich  tung besitzen, um einander entgegengesetzte Dreh  momente um eine Flugzeugachse auszuüben, und  welche Düsen gleichzeitig aus einem Kompressor des  Triebwerkes mit Druckluft gespeist werden, wobei  Steuermittel vorgesehen sind zum Verändern des  Verhältnisses, in welchem die vom Kompressor ge  förderte Druckluft auf die beiden Schubdüsen auf  geteilt wird, und somit zum Verändern des durch  die Schubdüsen bewirkten resultierenden Dreh  momentes.  



  Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungs  gemässen Flugzeuges sind die Schubdüsen annähernd  senkrecht zu einer im     Normalflug    horizontalen Ebene  gerichtet.  



  Die vorliegende Erfindung hat ihre besonderen  Vorteile beim Steuern des Flugzeuges während des  Startens oder     Landens,    wenn es sich um ein Flugzeug  mit Strahlantrieb handelt, dessen Strahltriebwerk einen  vertikalen Auftrieb zur Erleichterung des Startens und       Landens    erzeugen kann.  



  Es können auch mehrere Paare von Schubdüsen  vorgesehen sein, die vom Kompressor des Triebwerkes  mit Druckluft gespeist werden, wobei jedes Schubdüsen  paar so angeordnet ist, dass seine beiden Düsen ent  gegengesetzt gerichtete Drehmomente um eine Achse  des Flugzeuges ausüben können; zweckmässig sind  jedem     Schubdüsenpaar        Steuermittel    zur     Änderung    des    Verhältnisses, in welchem die Druckluftzufuhr auf die  beiden Düsen aufgeteilt wird, zugeordnet.  



  Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des  erfindungsgemässen Flugzeuges dienen die einem       Schubdüsenpaar    zugeordneten     Steuermittel        zum    Ver  ändern des Verhältnisses, in welchem die Druckluft  zufuhr auf die Düsen aufgeteilt ist, ohne Beeinflussung  der Gesamtzufuhr zu den beiden Düsen. In diesem  Fall bleibt die dem Kompressor des Triebwerkes ent  nommene Luftmenge beim Betätigen der     Steuermittel     konstant; ebenso bleibt bei Quer- und Rollsteuer  bewegungen die durch sie bedingte Gesamtkraft beim  Betätigen der Steuermittel konstant.  



  Die vorliegende Erfindung     ermöglicht    es, die An  sprechzeit der Steuerung unabhängig vom Ausmass  der Beschleunigung des Gasturbinentriebwerkes zu  machen, da die Steuergeschwindigkeit nur durch  die erzielbare Bewegungsgeschwindigkeit der druck  luftgesteuerten Steuerelemente begrenzt ist. Diese  Steuerelemente können von Hand oder automatisch  durch die üblichen Mittel betätigt werden.  



  Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen  Flugzeuges mit Gasturbinentriebwerk ist in der bei  liegenden Zeichnung dargestellt; es zeigt:       Fig.    1 eine Ansicht des Flugzeuges von unten mit  Triebwerk und Steuereinrichtung,       Fig.2    eine Draufsicht auf das Triebwerk mit  einem Teil der Steuereinrichtung,       Fig.    3 eine Seitenansicht zu     Fig.    2,       Fig.    4 eine     Einzelheit    der Steuereinrichtung und       Fig.    5 eine weitere Einzelheit der Steuereinrich  tung.  



  Gemäss     Fig.    1 besitzt das     Flugzeug    einen Rumpf  10     mit    seitlich vom Rumpf wegragenden     Flügeln    11.  Im Rumpf 10 des Flugzeuges ist ein Triebwerk  12     angeordnet,    das, wie die     Fig.    2 und 3 deutlicher  zeigen, zwei     Gasturbinenanlagen    aufweist.      Jede der genannten     Gasturbinenanlagen    besitzt  einen Kompressor 13, welcher über     Auslassrohre    15  zur Druckluftzufuhr an eine Mehrzahl von     Brenn-          kammern    14 angeschlossen ist, sowie eine durch eine  Welle 17 mit dem Kompressor gekuppelte Turbine  16.

   Ein Teil des Kompressors 13, die Verbrennungs  einrichtung 14 und die Turbine 16 sind in einem  Aussengehäuse 18 eingeschlossen, welches das Flug  zeug gegen zu starke Wärmeeinwirkung von Seiten  des Triebwerkes abschirmt. Mit 64 bzw. 65 sind  die     Lufteinlasseinleitungen    der beiden Gasturbinen  anlagen bezeichnet.  



  Jede der beiden     Gasturbinenanlagen    besitzt ausser  dem eine Abgasleitung und ein Strahlrohr. Die Ab  gasleitung der in der Zeichnung links angeordneten       Gasturbinenanlage    ist mit 20 bezeichnet; aus ihr ge  langen die Abgase in einen Rohrkrümmer 21, in wel  chem diese Abgase um 90  umgelenkt und einem ab  wärts gerichteten Strahlrohr 22 zugeführt werden, das  in einer Schubdüse 23 endet, welche durch die Unter  seite des Flugzeugrumpfes 10 nach aussen führt. Die  Abgasleitung der rechts gezeichneten Gasturbinen  anlage ist mit 24 bezeichnet. Sie besitzt zwei     Auslass-          leitungen    25, welche die Abgase aus der Turbine  einem Paar Rohrkrümmer 26 zuführt, wobei je ein  solcher Rohrkrümmer beidseitig des Rohrkrümmers  21 angeordnet ist.

   Diese Rohrkrümmer 26 münden  ihrerseits in zwei     abwärtsgerichtete    Strahlrohre 27,  an deren     Auslass    je eine Schubdüse 28 angeordnet ist.  



  Die     Gasturbinenanlagen    sind bezüglich des Flug  zeugschwerpunktes ausgelastet, wobei die Mittel  linien der drei     abwärtsgerichteten    Strahlrohre 22, 26  in einer rechtwinklig zur     Längsmittelachse    des Flug  zeuges verlaufenden Ebene liegen; diese Ebene ent  hält ausserdem den Schwerpunkt des Flugzeuges.  



  Die beiden     Gasturbinenanlagen    erzeugen z. B.  beim     Starten    und Landen vertikale Schubkräfte am  Flugzeug. Mit 29 sind Brennstofftanks der Gastur  binenanlagen bezeichnet.  



  Die Steuerung des Flugzeuges erfolgt mittels der  folgenden Steuerorgane:  Es sind zwei Paare von     Hilfs-Schubdüsen    vorge  sehen. Das eine Düsenpaar 30 ist durch die Unter  seiten der Flügel 11 hindurch     abwärtsgerichtet    und  steuert das Flugzeug bei Bewegungen um dessen  Längsachse (Rollbewegungen), während das zweite  Düsenpaar 31 durch die Unterseite des Flugzeug  rumpfes abwärts ragt, wobei je eine Düse vor und  hinter dem Flugzeugschwerpunkt angeordnet ist; die  ses Düsenpaar     steuert    Bewegungen des Flugzeuges  um dessen Querachse. Die Düsen 31 sind ausserdem  schwenkbar an den Enden der ihnen zugeordneten       Zuführleitungen    32 angeordnet, so dass diese Düsen  auch Bewegungen um die Hochachse des Flugzeuges  steuern können.

   Die den Düsen 30 zugeordneten       Zuführleitungen    sind mit 33 bezeichnet.  



  Den Düsen 30, 31 wird Druckluft aus den Kom  pressoren 13 zugeführt. Diese Druckluft wird den  Leitungen 32, 33 aus einem gemeinsamen     Verteilrohr          zugeführt.       Jedem     Auslassrohr    15 wird mittels einer An  zapfleitung 34 Luft entnommen. Die den einzelnen       Gasturbinenanlagen    zugeordneten     Anzapfleitungen    34  münden in ein entsprechendes Sammelgehäuse 35.  Aus diesen Sammelgehäusen 35 führen Leitungen 36  in     eine.ringförmige        Verteilleitung    37, wobei die Mün  dungen der beiden Leitungen einander diametral  gegenüberliegen.

   Die ringförmige     Verteilleitung    37  ist zentral in der Anlage angeordnet und in     Fig.    4 im  Detail dargestellt. In den     Auslassenden    der Leitungen  sind schwenkbare Klappen angeordnet, welche Rück  schlagorgane bilden. An den Klappen 38 sind An  schläge 39 angebracht, welche ein flaches     Aneinan-          derliegen    der Klappen verhindern.  



  Die     Einlassenden    der Leitungen 33, 32 sind an der       Verteilleitung    37 befestigt, und zwar an einander  diametral gegenüberliegenden Stellen; die Leitungen  33, 32 führen, wie erwähnt, zu den Düsen 30, 31.  



  In den     Einlassenden    der Leitungen 33, 32 sind  Steuerorgane vorgesehen. Die Steuerorgane 40 in den       Zuführleitungen    33 besitzen Betätigungsarme 41,  welche durch eine Betätigungsstange 42 derart mit  einander verbunden sind, dass, wenn das eine Organ  40 öffnet, das andere Organ 40 um einen entsprechen  den Betrag schliesst. Die Organe 43 in den     Zuführ-          leitungen    32 besitzen Betätigungsarme 44, welche  mittels einer Betätigungsstange 45 derart mitein  ander verbunden sind, dass, wenn ein Organ 43 öffnet,  das andere Organ 43 um einen entsprechenden Betrag  schliesst. Demzufolge bleibt der Gesamtbetrag der  dem Kompressor entnommenen Luft bei einer Ver  stellung der Organe 40, 43 zwecks Steuerung des  Flugzeuges unverändert.

   Es ist zu bemerken, dass,  wenn ein Organpaar, z. B. die Organe 40 so ein  gestellt sind, dass ihr Drosseleffekt gleich     ist,    gleiche,  aber entgegengesetzt gerichtete Drehmomente am  Flugzeug erzeugt werden, und dass, wenn die Drossel  effekte der beiden Organe ungleich sind, auch un  gleiche Drehmomente erzeugt werden, was ein Drehen  des Flugzeuges um die entsprechende Flugzeugachse  zur Folge hat.  



  Das Einstellen der Organe 40, 43 kann in irgend  einer geeigneten Art erfolgen. Zweckmässig erfolgt die  Steuerung automatisch mittels einer Kreiselsteuer  vorrichtung, welche über eine Servovorrichtung wirkt.  Aus     Einfachheitsgründen    ist in der Zeichnung eine  Handsteuerung dargestellt.  



  Diese Handsteuerung ist in     Fig.    5 dargestellt. Der  vom Piloten zu bedienende Steuerknüppel 46 ist in  üblicher Weise vor- und rückwärts sowie nach beiden  Seiten schwenkbar. Der Steuerknüppel 46 ist bei 47  auf einer     Vierkantwelle    48 gelagert, welche an ihren  Enden in Lagern 49 geführt und um eine Achse  schwenkbar ist, die senkrecht zur Schwenkachse des  Lagers 47 steht.  



  Auf der Welle 48 ist eine mit äussern Keilnuten  versehene Welle 50 verschiebbar gelagert. Diese Welle  50 ist durch einen Druckring 51 und einen Lenker 52  mit dem Steuerknüppel 46 so verbunden, dass beim       Verschwenken    des Steuerknüppels 46 um den Dreh-      zapfen 47 die Welle 50 auf der Welle 48 verschoben  wird: Die Welle 50 verschiebt dabei die Stange 45 in  ihrer Längsrichtung, da diese Stange durch einen  seitlichen Vorsprung 53 und einen Schubring 54 mit  der Welle 50 verbunden ist.  



  Die Welle 50 macht die Schwenkbewegung der  Welle 48 um ihre Achse mit, wobei ein     Verschwen-          ken    der Welle 50 ein     Längsverschieben    der Stange  42 zur Folge hat. An der Stange 42 ist ein seitlicher  Vorsprung 55 vorgesehen, der zwischen feststehenden  Führungen 56 liegt. Das Ende des Vorsprunges 55  ist mit Keilen versehen, welche in die Keilnuten der  Welle 50 eingreifen.  



  Wie vorangehend erwähnt, sind die Düsen 31 auf  ihren     Zuführleitungen    32 zwecks Steuerung des  Flugzeuges um seine Hochachse schwenkbar. Das       Verschwenken    der Düsen 31 wird mittels einer Steuer  stange 58 bewirkt. Ein     Verschwenken    der Steuer  stange 58 bewirkt ein Drehen eines Rades 59, an  welchem ein endloses Kabel 60 befestigt ist. Das  Kabel 60 führt vom Rad 59 nach vorn über Leitrollen  61 und ist bei 62 an der einen Düse 31 befestigt; von  hier führt das Kabel 60 auf der andern Seite der       Zuführleitung    32 über Leitrollen 61 zurück und ist  auf der andern Seite des Rades 59 am letzteren be  festigt.

   Ebenso führt das Kabel 60 rückwärts über       Leitrollen    61 und ist bei 63 an der andern Düse 31  befestigt, von wo das Kabel zum Rad 59 zurückführt.  Beim     Verschwenken    der Steuerstange 58 wird die eine  Düse 31 z. B. nach rechts und die andere Düse 31  nach links gedreht.  



  Vertikales Steigen und Sinken des Flugzeuges,  z. B. beim Starten und Landen, wird zweckmässig  durch Verändern der am Flugzeug mittels der Gas  turbinenanlagen erzeugten vertikalen Auftriebskraft  gesteuert. Wenn es sich um ein durch einen Pi  loten gesteuertes Flugzeug handelt, kann diese Höhen  steuerung von Hand durch Wahl des vertikalen Auf  triebes durch eine entsprechende Drosselbewegung er  zielt werden.  



  Vor und hinter dem Schwerpunkt des Flugzeuges  können zwei weitere     Schuberzeugungselemente,    z. B.  Düsen, vorgesehen sein, die z. B. in zueinander ent  gegengesetzten Richtungen horizontal gerichtet sein  können, jedoch ausserhalb der durch den Schwer  punkt gehenden Horizontalebene. Durch unter  schiedliche Einstellung des diesen Düsen entströmen  den Gasstromes kann ebenfalls eine Steuerung des  Flugzeuges um die Hochachse erzielt werden.  



  Weitere     Hilfsschubdüsen    können zur Steuerung  von seitlichem Gleiten und von Längsbewegungen  des Flugzeuges vorgesehen sein. Anderseits lassen  sich diese Bewegungen auch durch Einstellung der  Schublinien jener Schubdüsen erzielen, die zur Steue  rung des Flugzeuges um andere Achsen vorgesehen  sind, indem die Einstellung dieser Schublinien so ge  wählt wird, dass eine horizontale Kraftkomponente  entsteht, welche seitliches Gleiten oder Schieben des       Flugzeuges    in Längsrichtung bewirkt.  



  Die     Gasturbinen-Triebwerksanlage    des Flugzeuges    kann anstelle abwärts gerichteter Strahlrohre auch ein  stellbare Schubdüsen     aufweisen,    welche es ermög  lichen, den Antriebsstrahl so zu lenken, dass Hori  zontalflug erzielt wird oder dass eine vertikale Auf  triebskraft erzeugt wird. Es können auch Mittel  vorgesehen sein, um den Gasstrom einer Schubdüse  zur Erzeugung einer solchen     vertikalen    Auftriebskraft  aufzuteilen. Anderseits könnte die Anordnung auch  so getroffen sein, dass einerseits die Düse einstellbar  ist, um eine vertikale Auftriebskraft zu erzeugen und  dass anderseits Mittel zur Aufteilung des Antriebs  strahls vorhanden sind.  



  Die     vorbeschriebenen    Massnahmen können mit  Vorteil auch bei andern Flugzeugen angewendet wer  den, welche als Triebwerke     Gasturbinenanlagen    be  sitzen, z. B. bei Helikoptern, deren Rotor durch eine  Gasturbine angetrieben wird, wobei die genannten  Mittel zur Flugsteuerung des Helikopters verwendet  werden     können.  

Claims (1)

1. <B>P</B> PATENTANSPRUCH Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk, gekenn zeichnet durch ein Paar von mit Abstand vonein ander angeordneten Schubdüsen, die beide gleiche allgemeine Wirkungsrichtung besitzen, um einander entgegengesetzte Drehmomente um eine Flugzeug achse auszuüben, und welche Düsen gleichzeitig aus einem Kompressor des Triebwerkes mit Druck luft gespeist werden, wobei Steuermittel vorgesehen sind zum Verändern des Verhältnisses, in welchem die vom Kompressor geförderte Druckluft auf die bei den Schubdüsen aufgeteilt wird, und somit zum Ver ändern des durch die Schubdüsen bewirkten resultie renden Drehmomentes. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den mit Abstand voneinander angeordneten, im glei chen Sinne gerichteten Düsen rechtwinklig zu einer Ebene angeordnet sind, die bei Normalflug des Flug zeuges horizontal liegt. 2. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel so ausgebildet sind, dass das Verhältnis, in welchem die vom Kompressor geförderte Druck luft auf die Düsen aufgeteilt wird, ohne Veränderung der Gesamtzufuhr an Druckluft zu den Düsen ver änderbar ist. 3.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wei tere Steuermittel zur Verschwenkung einer Düse vor gesehen sind, um in einer von der genannten Wir kungsrichtung abweichenden Richtung einen Schub zu erzeugen. 4. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den Schubdüsen um eine Achse schwenkbar sind, welche senkrecht zur genannten Flugzeugachse steht, um beim Verschwenken der Düsen eine Bewegung des Flugzeuges um eine von der Drehung um die ge nannte Achse verschiedene Achse zu erzeugen.

   5. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu sätzliche Steuermittel vorgesehen sind, um die beiden Schubdüsen in zueinander entgegengesetzten Rich tungen zu verschwenken, zwecks Erzeugung von sich unterstützenden Drehmomenten um eine zweite Achse. 6.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paare von Schubdüsen vorgesehen sind, die vom Kompressor mit Druckluft gespeist werden, wobei jedes Schubdüsenpaar so gerichtet ist, dass es einander entgegengesetzt gerichtete Drehmomente um eine Achse erzeugt, wobei jedem Schubdüsenpaar Steuer mittel zugeordnet sind, um das Verhältnis, in welchem die Druckluft auf jedes Paar Schubdüsen aufgeteilt wird, verändern zu können. 7.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jedem Schubdüsenpaar zugeordneten Steuermittel so ausgebildet sind, dass das Verhältnis, in welchem die Druckluft auf die Düsen aufgeteilt wird, ohne Änderung der Gesamtluftzufuhr zu den beiden Düsen veränderbar ist. B. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass min destens eines der Schubdüsenpaare um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht zu jeder Achse steht, in bezug auf welche das Düsenpaar einander ent gegengesetzte Drehmomente erzeugt, um Bewegungen des Flugzeuges um eine weitere Achse zu steuern. 9.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wei tere Steuermittel zum gleichzeitigen Verschwenken der genannten Schubdüsen in entgegengesetzten Rich- tungen vorgesehen sind, um sich gegenseitig unter stützende Drehmomente um die genannte zweite Achse zu bewirken. 10. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubdüsenpaare an eine gemeinsame Druckluft- verteilleitung angeschlossen sind. 11.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schubdüsenpaar eine Druckluft-Zuführleitung zugeordnet ist, und dass ein ringförmiges Druckluft Verteilrohr vorgesehen ist, wobei eine Zuführleitung einer Düse eines jeden Düsenpaares an einer dem Anschlusspunkt der andern Düse dieses Paares an das Verteilrohr diametral gegenüberliegenden Stelle an dieses Verteilrohr angeschlossen ist. 12.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an das Verteilrohr an einander diametral gegenüber liegenden Stellen Druckluftleitungen angeschlossen sind. 13. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei die Triebwerke des Flugzeuges bildende Gas turbinenanlagen aufweist, wobei eine der genannten Druckluftleitungen an den Kompressor der einen Anlage und die andere Druckluftleitung an den Kom pressor der andern Anlage angeschlossen ist. 14.

   Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasturbinen-Triebwerk zur Erzeugung einer verti kalen Auftriebskraft bestimmt ist. 15. Flugzeug mit Gasturbinen-Triebwerk nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-Zuführmittel während des Betriebes des Triebwerkes kontinuierlich arbeiten.