DE1066429B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in Flugzeugen schwenkbar angeordnete Gasturbinentriebwerke, durch die in ausgeschwenkter Lage ein nach oben gerichteter Schub erzeugt wird.

Es ist bei Flugzeugen, von denen Senkrechtstart- und Senkrechtlandeeigenschaften verlangt werden, "bekannt, in dieselben (jasturbinentriebwerke schwenkbar einzubauen oder die Triebwerke schwenkbar an. den Tragflächenenden anzubringen. Beim Start und bei der Landung werden diese in einem Winkel von 90° oder weniger als 90° zur. Flugzeuglängsachse angestellt, so daß der erzeugte Schub entgegen der Schwerkraft gerichtet ist. Bei Normalflug sind die Triebwerke wieder eingeschwenkt, und der Schub wirkt in Richtung Flugzeuglängsachse.

Dieser bekannten Art der schwenkbaren Anordnung der Triebwerke haftet der Nachteil an, daß die gesamte Triebwerkverkleidung und der Lufteintrittsdiffusor^#usammen mit dem übrigen Triebwerk geschwenkt wird.

Bekanntlich hat bei Überschallflugzeugen der Einlaufdiffusor zwei extremen Bedingungen strömungstechnischer Art gerecht zu werden. Bei Start und Landung sowie im Langsamflug wird die Luft vom Verdichter, konzentrisch angesaugt und dabei im Einlauf beschleunigt. Dazu ist eine große und möglichst trichterförmige, nach vorn sich erweiternde Ansaugöffnung erforderlich, um die bei Kantenumströmung auftretenden Verluste gering zu halten.

Dagegen ist für den Schnell- und^Überschallflug ein Uberschalleinlauf nötig, der möglichst als sogenannter Schrägstoßdiffusor mit einem konischen Verdrängerkörper und mit verhältnismäßig scharfen und schlanken Fanglippen ausgebildet sein muß. Ist daher ein Lufteinlauf so ausgelegt, daß er beim Start und bei langsamen Geschwindigkeiten mit geringen Drückverlusten arbeitet, so ist erklärlicherweise sein Wirkungsgrad im Schnell- und Überschallflug schlecht. Genauso liegen die Verhältnisse umgekehrt, wenn der Einlauf für Überschallbedingungen. gebaut ist. Eine befriedigende Kompromißlösung wurde bisher nicht gefunden, und eine Formänderung des Einlaufs durch bewegliche Organe bei rotationssymmetrischer Ausbildung des EinlaufdifFusors stößt auf erhebliche konstruktive und fertigungstechnische Schwierigkeiten.

Um die vorstehend genannten Mängel zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, nur den für den Unterschallbereich bestimmten Teil des Einlaufdiffusors mit dem eigentlichen Triebwerk zu schwenken, während der für den Überschallbereich gültige vordere Teil des Diffusors mit der Flugzeugzelle fest verbunden ist. . ~.

In Ausgestaltung dieses Hauptgedankens der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, den Übersehall-Anordnung von Gasturbinentriebwerken in Flugzeugen

Anmelder: Daimler-Benz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstf. 136

Kurt Reiniger, .Stuttgart-Zuffenhausen, ist als Erfinder genannt worden

diffusor oder zumindest Teile desselben und den Verdrängerkörper als tragende Zellenelemente des Flugzeuges auszubilden bzw. diese Teile als tragende Elemente in den Zellenverband, mit einzubeziehen.

Insbesondere bei einer Anordnung von mehreren Triebwerken unmittelbar nebeneinander, z. B. eingebaut in Doppelrumpfflugzeugen oder in 'Flugzeugen,

as die einen Mittelrumpf und zwei seitlich nebeneinänder-. liegende Nebenrümpfe besitzen, wirkt sich die zuletzt angeführte Maßnahme besonders vorteilhaft aus, da . hierbei der Verdrängerkörper ebenso wie die unbeweglichen Teile des Diftusors als querverlaufende Holme zwischen den Rümpfen liegen und beidseitig mit denselben fest verbunden sind.

Weiter . wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, das oder die Triebwerke derart innerhalb einer Tragfläche einzubauen, daß in ausgeschwenkter Lage Teile der Tragflächenbeplankung sich mit den Triebwerken mitbewegen. Damit ist die Tragfläche in ausgeschwenkter Lage der Triebwerke unterbrochen, wodurch eine Querdurchströmung von der Saugseite zur Druckseite stattfinden kann, was eine Verminderung des Ausströmwiderstandes mit sich bringt, die für den Start- und Steigflug von Wichtigkeit ist.

Bei einem festen Einbau des Nachbrenners gegenüber der Turbine in der Weise, daß die Längsachsen dieser beiden Teile einen Winkel zueinander bilden, wobei die Längsachse des Nachbrenners gegenüber der Längsachse der Turbine nach , unten geneigt verläuft und — analog dazu — bei einer festen Anordnung der Schubdüse gegenüber dem Nachbrenner derart, daß die Längsachse beider Teile ebenfalls einen Winkel zueinander bilden, wobei die Längsachse der Schubdüse gegenüber der Längsachse der Turbine auch nach unten geneigt verläuft, wird der Schwenkwinkel für die Triebwerke, der im anderen Falle 90° betragen müßte, wesentlich vermindert; trotzdem aber

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Claims (6)

eine Austrittsrichtung, des Treibgasstrahles senkrecht zur Horizontalen erreicht. Durch eine weitere Anstellung des Flugzeuges gegenüber der Horizontalen bzw. gegenüber dem Boden kann der Schwenkwirtkel des Triebwerkes noch mehr verringert werden. Eine konstante Voranstellung des Nachbrenners und der. Schubdüse gegenüber der Flugzeuglängsachse ist zwar mit einem gewissen Schubverlust in horizontaler Richtung verbunden, sie bringt jedoch eine Vertikalkomponente mit sich, die den Auftrieb unterstützt. Für große Flughöhen, in denen sich diese Art von Flugzeugen meistens 'aufhalten, ist dieser Umstand sehr erwünscht. Hier ist der auftriebsabhängige Widerstandsanteil (induzierter Widerstand) sehr groß. Eine Verringerung des Auftriebs durch Unterstützung des Reaktionsstrahles kann also den auftriebsabhängigen Widerstand nennenswert verkleinern und damit trotz des Schubverlnstes in horizontaler Richtung den Vortrieb zu optimalen Höhenleistungen führen. Weitere Einzelheiten deiy. Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Sie sirid iri der Beschreibung hierfür näher erläutert. . .:_.·· In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein innerhalb einer Tragfläche eingebautes, •schwenkbar angeordnetes"Gasturbinentriebwerk in ein- und ausgeschwenkter Lage, Fig. 2 die Anordnung von mehreren Gasturbinentriebwerken nebeneinander zu beiden Seiten des Mittelrumpfes in einem mehrrumpfigen Flugzeug. Das vordere Ende des Gasturbinentriebwerkes, bestehend aus einem Verdichter 11, einer Turbine. 12, einem Nachbrenner 13 und einer Schubdüse 14, ist mit einem. Unterschalldiffusor. 15 versehen. Mit dem Triebwerk sind Tragflächenteile 16, 16' fest verbunden, die mit demselben mitschwenken. Dem Triebwerk ist ein Schrägstoß-Überschalldiffusor vorgelagert, bestehend aus feststehenden Teilen 17, 17', aus beweglich daran angelenkten Luftfanglippen 18, 18' und aus einem Verdrängerkörper 19. Die feststehenden Teile 17, 17' des Überschäildiffusors sowie der Verdrängerkörper 19 können als/ tragende Zellenteile ausgebildet sein und sind in.diesem Fall in den Zellenverband mit einbezogen. \Vie.insbesondere die Fig. 2 zeigt, sind die Teile 17, 17' als in Querrichtung verlaufende Längsteile ausgeführt, ebenso der Verdrängerkörper 19 und die ^anglippen 18, 18'. Zwischen der Vorderkante des UnterschaHdiffusors 15 und der hinteren Kantender Teile 17, 17' verbleibt ein Luftspalt 20, durch den zuviel geschluckte Luft nach außen überströmt. Auch die Trennfugen zwischen den feststehenden Zellen- !bzw. Tragflächenteilen 21 sind als Luftspalte 22 zur Absaugung der Grenzschicht ausgebildet, wodurch eine Kühlung des Außenumfanges des Nachbfenners 13 und der Schubdüse 14 bewirkt wird. ; Am rückwärtigen Eilde"- der oberen Tragflächenbeplankung 21 ist ein Rudet 23 angelenkt, das sowohl als Höhenruder als auch als Querruder fungieren kann. Auch zwischen den beiden vorstehend genannten Teilen 21 und 23 ist ein: Luftspalt 24 vorgesehen, durch den-die Grenzschicht abgesaugt wird, wodurch ein Kühlluftschleier zwischen dem heißen TreibgasStrahl Tind der LTnterseite des Ruders 23 entsteht. Zwischen dem Verdichtergehäuse und der vorderen "Innenkante des Unterschalldiffusors 15 verbleibt ein Einbauspalt 26, um . den Einbauraum 30 des Triebwerkes innerhalb der Tragfläche mit Kühlluft zu beschicken. Die Längsachse 27 der Gasturbine und die Längsachse 28 des Nachbrenners 13 bilden zusammen einen Winkel; ebenso die Längsachse 29 der Schubdüse 14 mit der Längsachse 28 des Nachbrenners 13, wobei die beiden Längsachsen 28 und 29 jeweils schräg nach unten geneigt verlaufen. Mit 25 ist die gemeinsame Schwenkachse der Triebwerke bezeichnet. Die als tragende Zellenelemente ausgebildeten Teile sind in der Zeichnung kreuzweise schraffiert dargestellt. Für Start, Landung und Langsamflug wird die Tragfläche zweckmäßig so weit angestellt, daß der maximale Auftrieb erreicht wird, ohne daß die Tragflächenströmung ganz zusammenbricht. Beim Deltaflügel liegt dieser Höchstauftrieb camax wegen des geringen Auftriebsanstiegs mit dem Anstellwinkel im Bereich verhältnismäßig großer Winkel (zwischen 20 und 25°). Unter Berücksichtigung von Triebwerksvoranstellung und Flügelanstellwinkel (zusammen etwa 35°) verbleibt bis zur Erzielung einer vertikalen Strahlrichtung noch ein erforderlicher Schwenkwinkel von nur noch etwa 55°. Im langsamen Horizontalflug mit einem maximalen Auftriebsbeiwert bedeutet die gesamte Triebwerksanstellung von etwa 35°, daß schon bei eingefahrenem Triebwerk mehr als die 'Hälfte des· Fluggewichtes »strahlgetragen« wird und sich damit verhältnismäßig niedrige Minimalgeschwindigkeiten bereits ohne Triebwerksschwenkung ergeben. Patentansprüche:

1. In Flügzeugen, insbesondere in Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeugen, schwenkbar angeordnete Gasturbinentriebwerke zur Erzeugung einer in ausgeschwenkter Lage nach oben gerichteten Schubkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß nur der für den Unterschallbereich bestimmte Teil (15) des Einlaufdiffusors mit dem eigentlichen Triebwerk schwenkbar ist, während der für den Überschallbereich gültige vordere Teil des Diftusors (17, 18, 19) mit der Flugzeugzelle fest verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschalldiffusor oder zumindest Teile (17) desselben und der Verdrängerkörper (19) als tragende Zellenelemente des Flugzeuges ausgebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Triebwerke derart in einer Tragfläche eingebaut sind, daß in ausgeschwenkter Lage Teile (16, 16') der Tragflächenbeplankung sich mit den Triebwerken mitbewegen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, insbesondere mit mehreren nebeneinanderliegenden Triebwerken innerhalb der Tragfläche oder bei Flugzeugen mit Mittelrumpf in einer Tragflächenhälfte, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschalldiffusor (17, 17') den vorderen Abschnitt der oberen und unteren Tragflächenbeplankung bildet, an dem verstellbare, als Flächenteile gestaltete Klappen (18) angelenkt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere nebeneinanderliegende Triebwerke ein gemeinsamer Verdrängerkörper (19) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrrumpfigen Flugzeugen die feststehenden Teile der Überschall-