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.