CH451718A - Gebläse-Einlasskanal an einem Flugzeug für Senkrechtstart und -landung - Google Patents

Gebläse-Einlasskanal an einem Flugzeug für Senkrechtstart und -landung

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CH451718A
CH451718A CH352163A CH352163A CH451718A CH 451718 A CH451718 A CH 451718A CH 352163 A CH352163 A CH 352163A CH 352163 A CH352163 A CH 352163A CH 451718 A CH451718 A CH 451718A
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CH
Switzerland
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blades
inlet
inlet channel
flow
movable
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Application number
CH352163A
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Inventor
Edwin Clark Donald
Ray Simonson Marvin
Original Assignee
Gen Electric
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • B64C29/0025—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description


      Gebläse-Einlasskanal    an einem Flugzeug für     Senkrechtstart    und     -landung       Die     vorliegende    Erfindung betrifft eine Verbesserung  an einem     Gebläse-Einlasskanal    an einem Flugzeug für       Senkrechtstart    und     -landung    gemäss dem Hauptpatent.  



  Im Hauptpatent ist ein     Gebläse-Einlasskanal    beschrie  ben, bei welchem ein Teil zum Abstützen des Rades  zentral im Einlasskanal angeordnet und durch Streben  gehalten ist, welche parallel zur horizontalen Flugrich  tung verlaufen und wobei im Einlass eine Leitschaufel  angeordnet ist, deren Profil etwa parallel zur Krümmung  des Einlasses jedoch distanziert von diesem verläuft,  wobei die Leitschaufel ringförmig ausgebildet und kon  zentrisch zum Einlass angeordnet ist, um mit diesem  einen Durchlass     mit    konstantem Ringquerschnitt zu bil  den und eine Mehrzahl von distanzierten     Schaufeln    mit  Strömungsprofil quer zur horizontalen Flugrichtung über  den Einlass verlaufen.  



  Der erfindungsgemässe Einlasskanal zeichnet sich  nunmehr dadurch aus, dass die quer verlaufenden Schau  feln im Einlasskanal selbst angeordnet sind, wobei die  Dichte der Schaufeln entgegengesetzt zur Strömungsrich  tung zunimmt.  



  In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Aus  führungsformen des erfindungsgemässen     Eintrittskanales     dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 einen Flugzeugflügel im Grundriss mit     Geblä-          seeinlasskanal,          Fig.2    eine weitere Ausführungsform, ebenfalls im  Grundriss,       Fig.3    einen Schnitt durch den Einlasskanal nach       Fig.    2,       Fig.4    einen bezüglich     Fig.    3 um 90  versetzten  Schnitt durch die ringförmige Leitschaufel.  



  In     Fig.    1 ist ein Teil eines Flugzeugflügels 10 darge  stellt, der eine Vorderkante 11 und eine     Hinterkante    12  besitzt, wobei im Flügel eine Eintrittsöffnung 13 vorge  sehen ist, die Teil eines     Kanales    14 bildet, welcher durch  den Flügel führt. Wie aus     Fig.    3 ersichtlich ist, enthält  der Kanal 14 einen Ventilator 15, der bestimmt ist, Luft  an der Flügeloberseite abzusaugen und an die Unterseite  zu fördern, um am Flügel einen Auftrieb zu erzeugen.    Zur Abstützung des Ventilators 15 ist zentral im  Kanal 14 ein Strömungskörper 16 angeordnet, welcher  durch geeignete Streben 17 am Flügel abgestützt ist.

   Der  Strömungskörper enthält     nicht    dargestellte Lagermittel  für die     Ventilatorachse.    Der Ventilator 15 ist, wie aus       Fig.    3 ersichtlich ist, an seinem Umfang angetrieben,  wobei in bekannter Weise die äussere Enden der     Ven-          tilatorflügel    mit     Turbinenschaufeln    19 versehen sind. Die  Turbinenschaufeln werden in bekannter Weise von Ver  brennungsgasen     beaufschlagt.     



  Die Gefahr der Ablösung der Luft am Eintritt ent  steht nicht nur infolge des relativ kleinen Radius an der  Eintrittskante, welcher aus Raumgründen notwendig ist,  sondern auch durch die     Leckströmung    von Gasen aus  dem Turbinenteil, wie in     Fig.    3 durch den Pfeil 20 ange  deutet. Um diesem Problem der Ablösung zu begegnen,  ist am Eintritt eine zu diesem konzentrische     Leitschau-          fel    21 vorgesehen, die sich über dessen vollen Umfang  erstreckt (siehe     Fig.    1 und 3). Diese Leitschaufel ist mit  ihrer Vorderkante nach aufwärts in die Strömung     Vp     gerichtet und verläuft praktisch parallel zur Krümmung  der Eintrittskante     (Fig.    3).

   Während diese Leitschaufel  hauptsächlich die Aufgabe hat, die Ablösung der Strö  mung im statischen Zustand zu vermeiden, ist diese auch  in der Übergangsphase des Fluges wirksam, um eine  Ablösung der ausströmenden Luft bei 13     (Fig.    3) zu ver  hindern. Somit ist die Leitschaufel sowohl im Schwebe  zustand als auch in der Übergangsphase wirksam.  



  Um die Leitschaufel 21 wirksam zu machen und die  Verluste möglichst gering zu halten, ist diese Leitschaufel  praktisch parallel zum Radius 22 am Eintritt angeord  net, wobei deren Erstreckung der Erstreckung der Krüm  mung entspricht. Die Vorderkante der Leitschaufel ist  etwa bündig mit der Oberseite des Flügels, wenn auch  in Wirklichkeit eine geringe Versetzung in den Eintritt  hinein notwendig sein kann, siehe     Fig.    3, um den Eintritt  durch Klappen für den horizontalen Flug abdecken zu  können. Die Leitschaufel 21 kann sich, wie ebenfalls  aus     Fig.    3 hervorgeht, etwas über das innere Ende der  Krümmung 22 erstrecken, um die     Leckströmung    20 aus      der Turbine abzufangen und in den Luftstrom umzulen  ken.

   Die Leitschaufel 21 bildet zusammen mit dem Ein  lass einen ringförmigen Durchtritt 23. Aus der Tatsache,  dass die Leitschaufel etwa bündig mit der     Flügelobor-          fläche    ist, ergibt sich, dass deren Eintrittskante etwa der  Kontur des Flügels im Einlassbereich folgt. Da die Ge  schwindigkeitsspitze der anströmenden Luft etwa am  Punkt 24 am Radius der Eintrittskrümmung auftritt, der  bezüglich der Horizontalen etwa um 45  versetzt liegt,  ergibt die Erstreckung der Leitschaufel über die volle       Krümmungsfläche    und der im wesentlichen konstante       Durchlassquerschnitt    eine Reduktion der Geschwindig  keitsspitze und verhindert eine Ablösung am Eintritt.  



  Der Ausdruck  Dichte  bezeichnet die Zahl der  Schaufeln pro     Dimensions-Einheit.    Somit ist die Dichte  um so grösser. je grösser die Zahl der Schaufeln ist. Eine  zunehmende Dichte bedeutet, dass der Abstand zwischen  benachbarten Schaufeln abnimmt.  



  In der Übergangsphase,     d.h.    bei der Erzeugung von  Auftrieb und Vortrieb ergeben sich weitere Strömungs  verzerrungen am Eintritt, welche unerwünscht sind. Bei  der Rotation des Ventilators 15 unter gleicher Vorwärts  bewegung des Flugzeuges wird derjenige     Ventilatorflügel,     welcher sich in Flugrichtung bewegt, stärker belastet als  in statischem Zustand und als derjenige Flügel, welcher  sich nach rückwärts bewegt. Es handelt sich hierbei um  ein bei Helikoptern bekanntes Phänomen, welches auf  tritt, weil der     Anstellwinkel    am Flügel des Ventilators  sich verändert. Dies ist auch der Grund, weshalb der       Anstellwinkel    bei Helikopterflügeln verstellbar gemacht  wird.

   Die wiederholte Belastung und Entlastung der     Ven-          tilatorflügel    während deren Rotation ergeben eine pulsie  rende Vibration am Rotor, wodurch sowohl in mechani  scher als auch in aerodynamischer Beziehung Schwierig  keiten entstehen. Bei jeder Umdrehung werden die     Ven-          tilatorflügel    einem Impuls ausgesetzt. Um die Grösse der  Schwingung an den     Ventilatorflügeln    zu reduzieren, müs  sen     Massnahmen    getroffen werden, um die durch die  Vorlaufbewegung der Flügel erzeugte Komponente zu  kompensieren. Dies wird durch Verwendung der fest  stehenden Schaufeln erreicht, welche bei 25 angedeutet  sind.

   Wie aus     Fig.    1 ersichtlich ist, handelt es sich dabei  um eine Mehrzahl von voneinander distanzierten Schau  feln, die sich quer zur horizontalen Flugrichtung über  den Einlauf erstrecken, wobei deren Vorderkanten in die  Strömung gerichtet sind. Diese Schaufeln sind vorzugs  weise parallel zueinander angeordnet, wobei sie mit ihren  einen Enden an der ringförmigen Leitschaufel 21 und  mit den anderen Enden am Strömungskörper 16 befe  stigt sind. Die Leitschaufeln sind dabei im Einlass so  angeordnet, dass die Dichte entgegen der Strömungs  richtung zunimmt,     d.h.    die Schaufeln liegen umso näher  beieinander, je näher sie der Vorderkante 11 sind.

   Diese  Schaufeln sind ausgebildet, um einen wesentlichen Teil  der     Belastungskomponente    an denjenigen Seiten aufzu  heben, an welchen die Belastung kritisch ist, wodurch  eine starke Veränderung der Last vermieden werden  kann. diese Schaufeln entlasten die Flügel beim Vorlauf  und belasten dieselbe beim Rücklauf. Somit entfallen die  auftretenden Impulse beim Umlauf der Flügel, womit in  mechanischer Beziehung ein ruhiger Lauf gewährleistet  ist und der     Anstellwinkel    korrigiert wird, um ein Ab  reissen der Strömung zu verhindern.  



  Es ist festzuhalten, dass sich die quer verlaufenden       Schaufeln    nicht in den Bereich des Durchlasses 23 er  strecken, welcher einen praktisch konstanten Querschnitt  aufweist. um eine Veränderung der Strömung zu vermei-    den. Überdies ist die Grenzschicht an der Leitschaufel 21  dünner als am Eintrittsradius, so dass geringere Verluste  bei der Umlenkung entstehen. Um die Verzerrung der  Strömung weiterhin zu reduzieren, sind diejenigen Schau  feln, welche in der Projektion des Körpers 16 liegen, mit  radialen Teilen 26 an ihren inneren Enden versehen, wel  che die Verbindung mit dem Körper 16 herstellen.  



  Kombiniert mit den feststehenden Schaufeln sind be  wegliche Schaufeln 27, die in den     Fig.    2 und 3 darge  stellt sind und in einer noch zu     beschriebenden    Art und  Weise mit den feststehenden Schaufeln zusammenwirken.  Die beweglichen Schaufeln 27 sind oberhalb der festste  henden Schaufeln 25 angeordnet, und zwar ist über jeder  feststehenden Schaufel eine parallel zu dieser verlaufende  bewegliche Schaufel vorgesehen. Die beweglichen Schau  feln haben ein Strömungsprofil, wobei die Vorderkante  desselben in den Luftstrom gerichtet ist und wobei des  sen Hinterkante bei 28 an der festen Schaufel     angelenkt     ist. Es werden somit Schaufelgruppen gebildet, die aus  je einer feststehenden und einer beweglichen Schaufel  gebildet sind.

   Diese Schaufeln lenken die Strömung in  axialer Richtung gegen das Gebläse um, wobei die  Schaufeln 27 bestimmt sind, im Stillstand des Gebläses,  z. B. beim Horizontalflug, einen Abschluss für den     Ein-          lass    zu bilden.  



  Wie aus     Fig.    4 ersichtlich ist, erstreckt sich die beweg  liche Schaufel 29 über die Enden der festen Schaufeln,  welche mit der ringförmigen Leitschaufel verbunden  sind. Diese radialen Verlängerungen 30 dienen dazu, sich  auf die konkave Seite der ringförmigen Leitschaufel 21  zu erstrecken, so dass Verzerrungen von den Enden der  beweglichen Schaufeln an der konkaven Seite der     Leit-          schaufel    21 eingeführt werden, welche die Druckseite des       Schaufelprofiles    bildet und somit bevorzugt ist, die Wir  belverzerrungen von den Enden der Schaufel 29 aufzu  nehmen. Die Saugseite,     d.h.    die konvexe Seite der Schau  fel 21 ist hierzu weniger geeignet.  



  Um die Verzerrungen möglichst gering zu halten und  ein vollständiges Abschliessen des Einlasses in den Ka  nal 14 zu ermöglichen, sind die Enden der Schaufeln 27  in ihrer Breite erweitert wie bei 31 angedeutet. Auch  diese Massnahme dient dazu, die Verzerrungen an den  Schaufelspitzen an die Druckseite der Schaufel 21 zu  leiten, wodurch niedrigere Verluste entstehen als wenn  diese Verzerrungen dem Radius 24 entlang geführt wür  den. In ähnlicher Weise sind die beweglichen Schaufeln,  welche mit dem Strömungskörper 16 zusammenstossen  mit verbreiterten Teilen 32 versehen.  



  Um den Einlass während des horizontalen Fluges  vollständig abzuschliessen, ist ein geeignetes Gestänge 33       (Fig.    3) vorgesehen, um die beweglichen Schaufeln zu       verschwenken.    Überdies sind die beweglichen Schaufeln  27 mit den festen Schaufeln 25 so verbunden, dass der  Neigungswinkel entgegengesetzt zur Strömungsrichtung  progressiv zunimmt, wie dies aus     Fig.    3 klar ersichtlich  ist. Die Hinterkante der beweglichen Schaufeln 27 wer  den bei der dargestellten Anordnung am stärksten bela  stet, wobei diese Last zum Teil auch durch die festste  henden Schaufeln aufgenommen wird. Es ergibt sich  damit in den beweglichen Schaufeln eine minimale Krüm  mung.

   Der Zweck dieser Massnahme liegt darin, die be  wegliche Schaufel möglichst nahe an die Flügeloberfläche  anschliessen zu lassen und damit in geschlossenem Zu  stand eine möglichst glatte Oberfläche zu bilden. Die  zunehmende Neigung der Schaufel nach     vorwärts    resul  tiert aus der Tatsache, dass die Strömung an der Vorder-      kante stärker gekrümmt ist, so dass die     Mittellinie    jeder  Schaufelgruppe einer stärkeren Krümmung bedarf.  



  Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, lässt sich durch  die dargestellte Anordnung ein kleines Segment in der  Nähe der Hinterkante an der Öffnung nicht schliessen.  Um aber trotzdem einen vollständigen Abschluss zu  schaffen, kann ein geeigneter Deckel 34 vorgesehen sein,  um das Segment abzuschliessen. Der Deckel 34, welcher  nur schematisch dargestellt ist, kann entweder durch       Verschwenkung    oder Verschiebung in die Schliesslage  gebracht werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Gebläse-Einlasskanal an einem Flugzeug für Senk rechtstart und -landung nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die quer verlaufenden Schaufeln im Einlasskanal selbst angeord net sind, wobei die Dichte der Schaufeln entgegengesetzt zur Strömungsrichtung zunimmt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Einlasskanal nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die quer verlaufenden Schaufeln ge- lenkig sind und je einen feststehenden Schaufelteil und einen beweglichen Schaufelteil besitzen, wobei der beweg liche Schaufelteil an seiner Hinterkante mit der Vorder kante des feststehenden Schaufelteiles gelenkig verbun# den ist, und dass Mittel vorgesehen sind, um die beweg lichen Schaufelteile in eine den Einlasskanal abschlies- sende Lage zu bewegen. 2.
    Einlasskanal nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die beweglichen Schaufelteile über die Enden der feststehenden Schaufelteile erstrecken und sich nach aussen verbreitern. 3. Einlasskanal nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeich net, dass die feststehenden Schaufeln im Bereiche des zentralen Strömungskörpers radial zu diesem verlaufende Abschnitte aufweisen. 4. Einlasskanal nach Unteranspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass die beweglichen Schaufeln mit den feststehenden Schaufeln einen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung progressiv zunehmenden Nei gungswinkel einschliessen.
CH352163A 1962-03-23 1963-03-20 Gebläse-Einlasskanal an einem Flugzeug für Senkrechtstart und -landung CH451718A (de)

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US181973A US3116898A (en) 1962-03-23 1962-03-23 Vto inlet
CH166363A CH422532A (de) 1962-02-12 1963-02-11 Gebläseeinlasskanal an einem Flugzeug für Senkrechtstart und -landung

Publications (1)

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CH451718A true CH451718A (de) 1968-05-15

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CH352163A CH451718A (de) 1962-03-23 1963-03-20 Gebläse-Einlasskanal an einem Flugzeug für Senkrechtstart und -landung

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