-
Antriebsvorrichtung für Flugkörper Die Erfindung betrifft einen Flugkörper
mit Strahltriebwerken, die sowohl zur Erzeugung von Auftrieb für Senkrechtstart
und -landung als auch zur Erzeugung von Vortrieb dienen.
-
Der Hauptzweck der Erfindung ist, eine in den Rumpf eines Flugkörpers
einzubauende Vorrichtung so zu gestalten, daß sie durch Rückstoß den senkrechten
Auftrieb und den üblichen Vortrieb bewirken kann., wobei diese Vorrichtung erfindungsgemäß
aus mindestens. zwei Zentrifugalkompressoren, besteht, deren. Achsen, parallel zur
Querachse des Flugkörpers liegen und zu denen je ein spiralförmiger Kollektor gehört,
der um die Kompressorachse derart winkelmäßig verstellbar ist, daß der Luftstrahl
des. dazugehörigen Kompressors wahlweise nach unten oder horizontal nach hinten
gerichtet werden kann. Die Vorrichtung enthält ferner Mittel für den Antrieb dieser
Kompressoren sowie Mittel zum Richten. der Kollektoren. Hierdurch wird erreicht,
daß die Vorrichtung einen Vortrieb des Flugkörpers bewirkt, wenn die Richtung der
Luftstrahlen der Kompressoren horizontal ist, während, wenn die Luftstrahlen senkrecht
stehen, die Vorrichtung einen Auftrieb des Flugkörpers entweder für das Starten
oder für das Landen oder auch für den Schwebeflug hervorruft.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß jeder Auf- und
Vortriebskompressor einzeln an, -getrieben wird, wobei die verschiedenen Antriebe
und die Kompressoren so gebaut und angeordnet sind, daß in jeder Stellung der Kompressordüsen
die auf den Rumpf einwirkende Kraftresultante ungefähr durch den Schwerpunktdes
Flugkörpers verläuft.
-
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, daß die Auf- und Vortriebskompressoren
satzweise angeordnet sind und jeder Satz wenigstens aus zwei Kompressoren besteht,
wobei jeder Kompressorensatz von. einer gemeinsamen Krafteinheit angetrieben wird
und die Kompressoren sowie die Krafteinheiten derart gebaut und angeordnet sind,
daß in jeder Stellung der Kompressordüsen die auf den Rumpf wirkende Kraftresulta.nte
annähernd durch den Schwerpunkt des Flugkörpers verläuft.
-
Eine besondere Ausbildung gemäß der Erfindung liegt darin, daß in
einem Flugkörper zwei Reihen von Auf- und Vortriebskompressoren vorgesehen sind,
die symmetrisch zur mittleren vertikalen Symmetrieebene des Flugkörpers angeordnet
sind, wobei die Kompressoren durch Krafteinheiten angetrieben werden und jede Krafteinheit
die gleiche Anzahl von Kompressoren in jeder Reihe antreibt.
-
Die Anordnung der Kompressoren und der Krafteinheiten ist derart,
daß einerseits in jeder Stellung der Kompressordüsen die .auf den Rumpf einwirkende
Kraftresultante annähernd durch den Schwerpunkt des Flugkörpers verläuft, während
andererseits ein Ausfall einer Krafteinheit keine Störung im Gleichgewicht des Vortriebes
hervorruft.
-
Ein noch anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß mindestens
zwei Kompressoren in Längsrichtung miteinander fluchtend derart angebracht sind,
daß in jeder Stellung der Kompressordüser die auf den Rumpf einwirkende Resultante
der Kräfte annähernd durch den: Schwerpunkt des Flugkörpers verläuft.
-
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung der Zentrifugalkompressoren
für den Auf- und Vortrieb in zwei parallel zur Längsachse des Flugkörpers verlaufenden
Reihen ist, daß es genügt, falls ein Kompressor einer Reihe defekt wird, die Leistung
aller Kompressoren der anderen Reihe etwas zu drosseln, um wieder ein ausreichendes
Vortriebsgleichgewicht herzustellen.
-
Ein noch weiteres Merkmal der Erfindung ist das Einbringen der in
den Kompressoren komprimierten Luft mittels geeigneter Injektoren mit Treibstoff
gespeiste Verbrennungskammern, wodurch der dynamische Vortrieb durch Erzeugung von
thermischer Energie gesteigert wird, die an der Austrittsöffnung der Verbrennungskammern
in einen Vortrieb umgewandelt wird.
-
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist der Antrieb der Auf- und Vortriebskompressoren
der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch Turbinenstrahltriebwerke, die jeder Kompressor
über ein geeignetes Kege,lradgetriebe antreiben, Ein noch anderes Merkmal der Erfindung
ist die Steuerung der winkelmäßigen Verstellungen der spiralförmigen
Kollektoren
der- Auf-- :und Vortriebskompressoren durch Servosteuerungen, die auf jeden der
Kollektoren über ein Zahngetriebe einwirken.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, bei Antrieb der
Kompressoren durch Turbinenstrahltriebwerke, die mit Strahlablenkmitteln versehen
sind, die die Stellung der Düsen innerhalb einer vertikalen Ebene steuern können,
die Ablenkmittel durch Steuermittel zu betätigen, die mit den Mitteln zum Steuern
der Stellung der spiralförmigen Kollektoren synchronisiert sind, so daß die Richtung
der Düsen stets etwa parallel zur Richtung der Luftstrahlen aus den Kompressoren
bleibt, so daß sich die Schubkräfte durch die Turbinenstrahltriebwerke und die Kompressoren
während des horizontalen Fluges, während des Startens und während des Landens addieren.
-
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die Kompressoren mit
Einsaß- und/oder Auslaßdrosselmitteln versehen, so daß mittels geeigneter automatischer
oder nichtautomatischer Steuerungen der Luftstrom durch wenigstens einige Kompressoren
unterbrochen werden kann:, so daß diese Kompressoren dann wirkungslos sind. Dieses
»Kurzschließen,« gewisser Kompressoren kann besonders beim Reiseflug verwendet werden,
um den Gesamtausstoß der Kompressoren zu regulieren.
-
Nachstehend werden, einige zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung
an Hand der Zeichnun, gen beschrieben. Es. zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht
mit Teilschnitt eines Abschnittes eines Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung desselben Abschnittes desselben Teiles. in
einer anderen Arbeitsstellung, Fig. 3 eine schematische, teilweise aufgebrochene
Draufsicht desselben Abschnittes desselben Teiles, Fig. 4 einen schematischen Schnitt
längs der Linie 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 einen .schematischen horizontalen Schnitt
des mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Flugkörpers, Fig. 6 eine
schematische Ansicht derselben Vorrichtung, Fig. 7 eine schematischen horizontalen
Schnitt eines. mit einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestatteten Flugkörpers, Fig. 8 einen schematischen vertikalen Schnitt desselben
Flugkörpers längs der Linie 8-8 in Fig. 7, Fig. 9, 10 und 11 schematisch drei spezifische
Möglichkeitem für den Antrieb der Kompressoren, Fig. 12 einen horizontalen Schnitt
des Flugkörpers, Fig. 13 einen vertikalen. Schnitt desselben, Fig. 14 einen vertikalen
Schnitt eines Abschnittes desselben Flugkörpers und Fig. 15 und 16 zwei Stellungen
eines Kompressors für zwei verschiedene Flugbedingungen..
-
In Fig. 1 bis 4 ist ein Kompressor der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. In. diesen Figuren ist 1 ein Turbinenstrahltriebwerk, dessen Hauptwelle
2 die Welle 3 des Kompressors über ein geeignetes Kegelradigetriebe 4 antreibt.
Die Welle 3, auf der der Rotor 5 des Kompressors aufgekeilt ist, ist in den Lagern
6 und 6' gelagert, die in der Wandung der Düse 7 angebracht sind, durch die die
Luft in den Kompressor und in das Turbinenstrahltriebwerk eintritt. 8 ist ein spiralförmiger
Kollektor dies. Kompressors, der winkelförmig verstellt werden kann und dessen Winkelstellung
durch ein darauf befestigtes Zahnsegment 9 bestimmt wird, das mit einer tangentialen,
von einer schematisch mit 11 angedeuteten Servosteuerung angetriebenen Schnecke
10 im Eine griff steht. Die gegenseitige Stellung des Zahnsegmentes und der tangentiale
Schnecke ist derart, daß durch die winkelmäßige Verstellung der Richtung der Luftdüse
13 von der in Fig. 1 gezeigten, vertikalen Stellung in die in Fig. 2 gezeigte horizontale
Stellung gelangt.
-
Fig. 5 zeigt einen horizontalen Schnitt einer Auftrieb- und Vartriebgruppe
mit zwei Zentrifugalkampressoren, deren Rotoren mit 15 bzw. 15' und deren spiralförmigen
Kollektoren mit 18 bzw. 18' bezeichnet sind.
-
Die Kompressoren 15 und 15' werden durch Turbinenstrahltriebwerke
21 bzw. 21' angetrieben, deren Bewegungskraft zwei Kegelradgetriebe 14 und 14' übertragen.
Die Pfeile .geben die die Kompressoren speisenden Luftströmungen an. Die Mittel
zur Steuerung der Winkelstellung der Kollektoren sind in Fig. 5 und 6 weggelassen
worden. In Fig. 6 ist dieselbe Vorrichtung in einer schematischen Ansicht eines
Vertikalschnittes gezeigt, in der die Pfeile die Richtung der Luftstrahlen an den
Austrittsöffnungen der Kollektoren angeben. Fig. 7 ist ein schematischer Schnitt
in einer die Neigungsachse des Flugkörpers enthaltenden horizontalen Ebene, während
Fig. 8 einen schematischen Vertikalschnitt längs. der Linie 8-8 in Fig. 7 eines
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Flugkörpers darstellt.
-
In diesem Flugkörper besteht das Auf- und Vortriebäsystem aus vier
Kompressoren, deren Rotaren 25, 25', 25" und 25" von zwei Turbinenstrahltriebwerken
31, 31' angetrieben werden.
-
Das an dem Rumpf des Flugkörpers angebrachte Turbinenstrahltriebwerk
31 treibt über die beiden Kegelradggetriebe 24 und 24" die Rotoren 25 bzw. 25" an.
Das Turbinenstrahltriebwerk 31' treibt über die Kegelradgetriebe 24' und 24"' und
überein Ritzes 30 die Rotaren 25' und 25"' an. In Fig. 7 geben die Pfeile die die
Kompressoren .speisende Luftströmung an.
-
In Fig. 8 geben die Pfeile die Richbungen der den. gewünschten Antrieb
erzeugenden Luftstrahlen an. Die horizontalen Pfeile beziehen sich auf den Fall,
in dem die Vorrichtung eine den horizontalen Flug des Flugkörpers erzeugende Vortriebswirkung
hat, während die vertikalen Pfeile dem vertikalen Flug während des Aufstiegs oder
während des Landens oder aber beim Schwebeflug des Flugkörpers entsprechen.
-
In Fig. 9, 10 und 11 sind verschiedene Möglichkeiten: für den Antrieb
der Kompressoren schematisch gezeigt.
-
Nach Fig. 9 liegen zwei Kompressoren 5 in der die Querachse des Flugkörpers
enthaltenden vertikalen Ebene in Längsrichtung hintereinander ausgerichtet; sie
werden durch zwei Krafteinheiten 1 angetrieben.
-
In Fig. 10 sind vier von zwei Turbinenstrahltriebwerken 31 angetriebene
Kompressoren 25 gezeigt. Es handelt sich um den gleichen Fall wie in Fig. 7 und
B.
-
In Fig. 11 treiben drei Krafteinheiten; 41, 42, 43 die Kompressoren
51 bis 56.
-
Bei dieser Anordnung bleibt ein ausreichendes Antriebsgleichgewicht
bei Ausfall einer der Krafteinheiten erhalten. Da ein solcher Ausfall gleichzeitig
zwei Kompressoren mit symmetrischen Rückstoßkräften ausschalten würde, ist das.
Gleichgewicht der übrigen Teile des Auftriebs- bzw. Vertriebssystems rnicht beeinträchtigt.
-
In Fig. 12 bis 16 bedeutet die Bezugsziffer 57 den Rumpf des. Flugkörpers.
An jeder Seite des Rumpfes
sind Lufteintrittsöffnungen 58 bzw. 59
vorgesehen. Die Kompressoren und ihre mit der Bezugsziffer 60 bezeichneten spiralförmigen
Kollektoren sind mit ihren Wellen rechtwinklig zur senkrechten Symmetrieebene des
Flugkörpers. angeordnet. Sie sind in symmetrischen Gruppen an den beiden Seiten
des Flugkörpers angeordnet. jede Gruppe hat zwei Kompressorenpaare, und zwar ein
vorderes und ein hinteres Paar. Die beiden Kompressoren in jedem Paar haben eine
gemeinsame Welle.
-
Das vordere Paar der Kompressoren jeder Gruppe wird von einem Turbinenstrahltriebwerk
63 (beispielsweise von der Bauart Bristol BE 25) angetrieben, während das hintere
Kompressorenpaar über eine mechanische Transmission 64 vom vorderen Paar angetrieben,
wird. Die Turbinenstrahltriebwerke 63 sind mach hinten gerichtet.
-
Durch die Länge des Flugkörpers verläuft oberhalb der Kompressomenwellen
ein Gang.
-
Der Führersitz 62 liegt am vorderen Ende des Flugkörpers. Hinter dem
Führersitz liegen. die beiden ersten Auf- und Vortriebseinheiten, die je zwei Kompressoren
mit spirailförmigen Kollektoren und ein schräg im Rumpf liegendes Turbinenstrahltriebwerk
haben. In jeder Einheit treiben die Turbinenstrahltriebwerke unmittelbar die beiden
Kraftkompressoren an. Eine mechanische Transmission 64 verbindet die beiden vorderen
Kompressoren mit den beiden hinteren Kompressoren, in derselben Einheit.
-
Hinter diesen beiden Einheiten liegt der Raum für die Passagiere,
der, in zwei mit 65 und 66 bezeichnete und durch einen Treppenaufgang 67 verbundene
Decks aufgeteilt ist. Weiter hinten liegen zwei weitere, mit den vorderen übereinstimmende
Auf- und Vortriehseinheiten. Die Tragflächen sind beiderseits des Rumpfes befestigt,
und ihre Achse liegt unterhalb des vor dem oberen Passagierdeck. Die Tragflächen
enthalten den Treibstoff.
-
Das Bezugszeichen 68 (Fig. 14) deutet schematisch die Steuerstange
zum Verstellen des. Luftaustrittes aus den spiralförmigen Kollektoren an, die sie
mittels der Schnecke 69 um die Achse ihrer Kompressoren schwenkt. Die Stange 68
dreht außerdem über einen Kettentrieb eine weitere Schnecke 70 zum Steuern der Ablenkplatte
71 für die durch das entsprechende Turbinenstrahltriebwerk ausgestoßenen Ausstoßgase.
Diese Steuerung ist so gebaut, daß die Richtung der Gase aus dem Turbinenstrahltriebwerk
stets etwa parallel zu der Richtung der Luftstrahlern aus den Kompressoren ist.
Der Deutlichkeit halber sind die Schnecken in Fig. 14 nur an einem einzigen Kompressor
und an einem einzigen Turhinenstrahltrieb werk gezeigt. An jedem Kompressor und
an jedem Turbinenstrahltrieb, welche die Auf- und Vortrieibseinheiten bilden, sind
identische und mit der dargestellten Vorrichtung synchronisierte Vorrichtungen vorgesehen.
Sie können alle über die gleiche Steuerstange 68 gesteuert werden. Am Austritt aus
den Turbinenstrahltriebwerken wird mittels eines Rohres 72 (von dem; in Fig. 14
nur ein Abschnitt gezeigt ist) ein Teil der Gase abgezweigt und zu Stabilisierungszwecke
nach hinten bzw. an die Flügelspitzen geführt.
-
Unter normalen Bedingungen, d. h. wenn die Last nicht schwer ist,
kann das Starten einfach durch den kombinierten Schuh der Kompressoren und der parallel
zu den Kompressordüsen ausgerichteten Turbinenstrahltriebwerke erzielt werden. In
Fig. 16 ist die entsprechende Stellung eines Konnpressorenkollektors gezeigt. Wenn
der Flugkörper bis auf eine gewisse Höhe gebracht worden ist, so wird die Richtung
der Düsen (d. h. der Luftstrahlen der Kompressoren und' der abgelenkten Gase aus
den Turbinenstrahltriebwerken) allmählich verändert, bis sie schließlich eine in
Fig. 12 bis 14 gezeigte Stellung erreicht' hat.
-
Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 8 der Schwenkungswinkel
der Kollektoren mit 90° angenommen worden ist, beträgt er in der Ausführungsform
nach Fig. 12 bis 16 annähernd 80°, so daß die Richtung der Düsen von senkrecht bis,
etwa 10° gegen die Horizontale geschwenkt werden kann.
-
Die Winkelverstellung der Kollektoren um die Achsen der entsprechenden
Kompressoren ist mit der an den Turbinenstrahltriebwerken vorgesehenen Strahlablenkplatten
71 synchronisiert.
-
Wie erwähnt, kann zwecks Einstellung der gewünschten Reisegeschwindigkeit
eine gewisse Anzahl von Kompressoren abgeschaltet werden, selbstverständlich bei
gleichzeitiger Ausschaltung der gleichen Anzahl von Kompressoren auf beiden Seiten
der senkrechten Symmetrieebene des Flugkörpers.
-
Wenn der Flugkörper überbelastet ist, so kann nach der Erfindung das
Startern doch noch vor sich gehen. In diesem Falle werden die Kompressoren in. die
dem normalen, Flug entsprechende Winkelstellung gebracht.
-
Wenn der Flugkörper erst eine gewisse Geschwindigkeit -am Boden erreicht
hat, so werden die Düsen allmählich in die senkrechte Richtung gebracht., so daß
der von den Tragflächenbewirkte Auftrieb nach Erreichen einer gewissen Geschwindigkeit
von dem durch die Düsen bewirkten Auftrieb so weit unterstützt wird, daß das Aufsteigen
möglich ist.
-
Wenn so einmal die gewünschte Höhe erreicht worden ist, werden die
Düsen wieder allmählich in die Vortriebsstellung gebracht.
-
Das vertikale Landen wird durch Senkrechtstellen der Düsen bewirkt.