DE1078375B

DE1078375B - Regelbarer Lufteinlauf insbesondere fuer Strahltriebwerke

Info

Publication number: DE1078375B
Application number: DEH34034A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Guenter; Gerhard Seidel
Original assignee: Ernst Heinkel Flugzeugbau GmbH
Current assignee: Ernst Heinkel Flugzeugbau GmbH
Priority date: 1958-08-08
Filing date: 1958-08-08
Publication date: 1960-03-24

Description

Regelbarer Lufteinlauf insbesondere für Strahltriebwerke Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen regelbaren Lufteinlauf insbesondere für Strahltriebwerke.
Der Luftdurchzug eines Einlaufdiffusors wird von der Art des Diffusors, von der Größe des Diffusorquerschnittes und von der Fluggeschwindigkeit bestimmt. So hat z. B. der axialsymmetrische Einlaufdiffusor mit verstellbarem konischem Zentralkörper dann eine mit der Flugmachzahl lineare Charakteristik, wenn der von der Kegelspitze verursachte schräge Verdichtungsstoß bei jeder Flugmachzahl auf die Einlauflippe trifft.
Die vom Strahltriebwerk geforderte Luftmenge zeigt in ihrem Verlauf über der Machzahl eine mehr als linear zunehmende Charakteristik. Somit ergeben sich maximal zwei Punkte, in denen der Einlauf die ,genau erforderliche Luftmenge dem Triebwerk liefert.
Für den Start ist der Fangquerschnitt im allgemeinen zu klein. Zusätzliche Hilfseintritte sind erforderlich, um mit der größeren angesaugten Luftinenge ebenfalls die Geschwindigkeiten im Einlaufquerschnitt zu verringern und damit die Druckverluste infolge der Umströmung der scharfen Überschalldiffusorlippen abzubauen.
Für eine bestimmte Unterschallmachzahl ist die Freistronidiffusorquerschnittsfläche gleich der Diffusorfangquerschnittsfläche. Dieser Zustand entspricht dem ersten Schnittpunkt der beiden vorher erwähnten charakteristischen Verläufe.
Oberhalb dieser Machzahl liefert der Einlaufdiffusor mehr Luft, als das Triebwerk infolge der ausgelegten Querschnitte durchsetzen kann. Die zu viel eingeströmte Luftmenge muß möglichst so abgeführt werden, daß die Zusatzwiderstände so klein wie möglich bleiben. Sehr große Zusatzwiderstände ergeben sich dann, wenn die überflüssige Luftmenge am Lufteintritt überläuft und den geraden Verdichtungsstoß aus dem kritischen Querschnitt herausdrückt in eine instabile Lage. Läßt man die überflüssige Luft jedoch durch entsprechend bemessene Nebenöffnungen vor dem Verdichtereintritt heraus, so ergeben sich lediglich schwächere schräge Verdichtungsstöße bei entsprechender Anordnung der Schlitze.
Es bleibt demzufolge nur die Möglichkeit offen, die Luftzufuhr mechanisch zu regulieren, indem der für den Lufteinlauf bestimmte offene Querschnitt regelbar gestaltet wird. Bekannte Konstruktionen gehen darauf hinaus, Luftdurchgangsöffnungen am Umfang des Einlaufs mit Klappen zu versehen, die über Servoeinrichtungen geöffnet bzw. geschlossen werden können. Sämtliche bekannten Anordnungen dieser Art weisen Klappen auf, die entweder in der Fahrtrichtung oder seitlich zur Fahrtrichtung aus- und eingeschwenkt werden, Solche Klappen haben jedoch den Nachteil, daß sie insbesondere bei höherer Geschwindigkeit starke Wirbel erzeugen. Um jede Klappe herum bildet sich demzufolge ein Turbulenzfeld, dessen Umfang und Lage von der Fluggeschwindigkeit, von der Klappenform und gegebenenfalls auch von der Flugrichtung oder Windrichtung abhängig ist. Da diese Turbulenz nicht gesetzmäßig gesteuert werden kann, ist bei den bekannten Anordnungen keine Gewähr gegeben, daß die jeweilige Luftzufuhr als reine rechnerische Funktion der Klappenstellung betrachtet werden kann. Darüber hinaus weisen Klappen der beschriebenen Art einen weiteren erheblichen Nachteil auf, indem sie in ausgeschwenkter Lage große Luftwiderstände erregen und mithin insbesondere in bestimmten Stellungen sehr große Kräfte für ihre Betätigung erfordern.
Es ist ferner bekannt, den Lufteinlauf für Strahltriebwerke mit axial verschiebbarem Einlaufkonus und einer den Lufteinlaufurnfang gegen die umgebende Atmosphäre begrenzenden ringförmig ausgebildeten Wand dadurch zu regeln, daß konisch ausgebildete und eine Becherform aufweisende ringförmige Abschnitte axial verschiebbar angeordnet sind. Es ist auch bekannt, einen von den Abschnitten im Verhältnis zum Einlaufkonus axial verschiebbar anzuordnen. Schließlich ist es bekannt, einen Abschnitt mit dem Einlaufkonus derart zu verbinden, daß er eine etwaige Axialverschiebung mitmacht. Diese bekannten Anordnungen gestatten jedoch nur die Regelung des Lufteinlaufs in engen Grenzen.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile der be- kannten Anordnungen zu vermeiden. Bei einem regelbaren Lufteinlauf, bestehend aus einem axial verschiebbaren Einlaufkonus und einer den Lufteinlaufumfang gegen die umgebende Atmosphäre begrenzenden ringföTmig ausgebildeten Wand, von welcher konisch aus 'gebildete und eine Becherforin aufweisende ringförmige Abschnitte zum Einlaß fehlender oder Auslaß überschüssiger Luft axial verschiebbar angeordnet sind, ist daher gemäß--der Erfindung von den Abschnitten einer in an sich bekannter Weise im Verhältnis zum Einlaufkonus axial verschiebbar, ein anderer in an sich bekannter Weise mit dem Einlaufkonus derart verbunden, daß der letztere eine etwai 'ge Axialverschiebung mitmacht.- Durch diese Vereinigung an sich bekannter Merkmale wird ein Lufteinlauf geschaffen, der die Regel ung der Luftzufuhr in weiten Grenzen gestattet, ohne- daß eine wesentliche Wirbelbildung eintritt. - Nach der Erfindung kann der vordere erste Ab- schnitt des Lufteinlaufs im Verhältnis zum Einlaufkonus axial verschiebbar und der in Stromrichtung folgende zweite Abschnitt mit dem Einlaufkonns verbunden sein.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung geht dahin, daß der zweite Abschnitt nach vorn und rückwärts eine gegensätzlich gerichtete konische Ausbildung aufweist und noch ein verschiebbarer konisch anschließender rückwärtiger -dritter Abschnitt vorgesehen ist. Ferner kann der vordere erste Abschnitt des Lufteinlaufs mit dem Tragkörper des Einlaufkonus fest verbunden sein und der in Stromrichtung folgende zweite Abschnitt des Lufteinlaufs demgegenüber axial verschiebbar sein und eine nach vorn und rückwärts gegensätzlich gerichtete konische Ausbildung aufweisen. Auch kann noch ein rückwärtiger dritter, vorn konisch ausgebildeter, im Verhältnis zum zweiten Abschnitt und zum Strahltriebwerk verscbiebbarer Abschnitt vorgesehen sein.
Ist der Lufteinlauf mit einem Servoorgan zur Verschiebung der Abschnitte versehen, so ist das Servoorgan erfindungsgemäß so angeordnet, daß der zweite Abschnitt sowohl mit dem vorderen, konisch anschließenden ersten Abschnitt zusammen nach vorn als auch zusammen mit einem rückwärtigen, konisch anschließenden dritten Abschnitt nach rückwärts verschoben werden kann. Schließlich kann der Einlaufkonus im Verhältnis zu seinem Tragkörper oder im Verhältnis zu den Rippen und damit zu den Ab- schnitten axial verstellbar sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Lufteinlauf gemäß der Erfindung, schematisch und in einem Längsschnitt, mit einem vorderen ersten Abschnitt, der im Verhältnis zum l#-'inlaufkonus axial verschiebbar ist und mit einem in Stromrichtung folgenden zweiten Abschnitt, der mit dem Einlaufkonus verbunden ist, Fig. 2 den Lufteinlauf Fig. 1 in einer Vorderansicht, Fig. 3 die obere Hälfte des Lufteinlaufs Fig. 1, schematisch und in einem Längsschnitt mit nach vorn verschobenem erstem Abschnitt.
Fig. 4 die in Fig. 3 gezeigte obere Hälfte des Lufteinlaufs mit nach vorn verschobenem erstem und zweitem Abschnitt einschließlich Einlaufkonus, Fig. 5 einen Lufteinlauf gemäß der Erfindung, schematisch und in einem Längsschnitt, mit einem ersten Abschnitt, der mit dem Tragkörper des Einlaufkonus fest verbunden ist, während ein zweiter und ein dritter Abschnitt im Verhältnis zum Einlaufkonus verschiebbar sind, Fig. 6 den in Fig. 5 gezeigten Lufteinlauf in einer ZD Vorderansicht, Fig. 7 die obere Hälfte des in Fig. 5 gezeigten Lufteinlaufs mit nach rückwärts verschobenen zweiten und dritten Abschnitten und Fig. 8 den in Fig. 7 dargestellten Lufteinlauf mit vorn anliegendem zweitem Abschnitt und hinten anliegendem drittem Abschnitt.
- Das in Fig. 1 gezeigte Strahltriebwerk 1 weist einen Einlaufkonus 2 und einen aus einem ersten Abschnitt 3 und einem zweiten Abschnitt 4 bestehenden Lufteinlauf 3, 4 auf. Beide Abschnitte 3 und 4 sind im Verhältnis zueinander und Abschnitt 3 zum Einlaufkonus 2 axial verschiebbar.
Der erste Abschnitt 3 des Lufteinlaufs 3, 4 ist nach rückwärts konisch ausgebildet und weist eine nach rückwärts sich öffnende Becherform auf. An diese konische Ausbildung schließt sich eine entsprechend nach vorn ausgerichtete konische Ausbildung des zweiten Abschnittes 4 an. Der zweite Abschnitt 4 besitzt ebenfalls nach rückwärts eine konische Ausbildung, die in eine entsprechende Ausbildung des Strahltriebwerkkörpers 1 hineinpaßt. Wenn der erste Ab- schnitt 3 nach vorn im Verhältnis zu dem zweiten Abschnitt 4 verschoben wird, bildet sich ein schräg von vorn nach innen und rückwärts gerichteter und konusmantelförmiger Lafteintrittskanal 6 (Fig. 3). Wenn der zweite Abschnitt 4 ebenfalls mit nach vorn bewegt wird, öffnet sich ein ähnlicher Kanal 7, der jedoch von vorn schräg nach außen und rückwärts gerichtet ist und als Luftaustrittskanal dient (Fig. 4).
Die in Fig. 2 gezeigten Rippen 8 sind als Verbindung des ringförmigen Teiles 4 mit dem Tragkörper 5 des Einlaufkonus bestimmt und nehmen bei einer Verschiebung des zweiten Abschnittes 4 den Einlaufkonus 2 mit. Ferner kann der Einlaufkonus 2 im Verhältnis zu den Rippen 8 und damit zu den ersten Ab- schnitten 3, 4 nochmals getrennt axial verstellt werden, z. B. über eine Spindel.
Die Fig. 5 bis 8 stellen eine abgeänderte Form des Ausführungsbeispieles dar. Der Lufteinlauf ist hier aus drei Abschnitten zusammengesetzt, und zwar aus einem ersten Abschnitt 3, einem zweiten Abschnitt 4 und einem dritten Abschnitt 9. Der erste Abschnitt 3 ist nach rückwärts konisch ausgebildet, während der zweite Abschnitt 4 sowohl nach vorn als auch nach rückwärts eine konische Ausbildung erfahren hat. Der dritte Abschnitt 9 ist nach vorn konisch ausgebildet und nach hinten offen, derart, daß dieser Abschnitt im Verhältnis zur Strahltriebwerkswand verschoben werden kann. Die konische Ausbildung der drei Ab- schnitte ist so bemessen, daß die Konusflächen der Abschnitte aufeinander anliegen.
Falls der zweite Abschnitt 4 und der dritte Ab- schnitt 9 beide nach rückwärts bewegt werden, öffnet sich zwischen den Abschnitten 3 und 4 ein Lufteintrittskanal 10. Der Lufteintrittskanal 10 ist etwa kegelmantelförmig aufgebildet. Wenn nur der dritte Abschnitt 9 nach hinten bewegt wird, öffnet sich ein Luftaustrittskanal 11 zwischen den Abschnitten 4 und 9. Die Bewegung der Abschnitte kann über ein Servoorgan erfolgen, das in Fig. 5 mit Ziffer 12 bezeichnet ist. Dieses Servoorgan kann derart angeordnet sein, daß es wahlweise die Abschnitte 4 bis 9 zusammen oder den Abschnitt 4 und den Abschnitt 9 je für sich bewegen kann. Das gleiche gilt für die Ab- schnitte 3 und 4 in Fig. 1.
Fig. 5 zeigt ferner Tragstreben 13, welche die feststehenden Teile 3, 5, 8 mit dem Strahltriebwerk 1 verbinden.

Claims

PATENTANSPRCCHE: 1. Regelbarer Lufteinlauf insbesondere für Strahltriebwerke, bestehend aus einem axial verschiebbaren Einlaufkonus und einer den Lufteinlaufumfang gegen die umgebende Atmosphäre begrenzenden, ringförmig ausgebildeten Wand, von welcher konisch ausgebildete und eine Becherform aufweisende ringförmige Abschnitte zum Einlaß fehlender oder Auslaß überschüssiger Luft axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den Abschnitten (3, 4) einer in an sich bekannter Weise im Verhältnis zum Einlaufkonus (2) axial verschiebbar, ein anderer in an sich bekannter Weise mit dem Einlaufkonus derart verbunden ist, daß der letztere eine etwaige Axialverschiebung mitmacht.
2. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere erste Ab- schnitt (3) des Lufteinlaufs (2, 3, 4) im Verhältnis zum Einlaufkonus (2) axial verschiebbar und der in Stromrichtung folgende zweite Abschnitt (4) mit dem Einlaufkonus (2) verbunden ist. 3. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt nach vorn und rückwärts eine gegensätzlich gerichtete konische Ausbildung aufweist und noch ein verschiebbarer konisch anschließender rückwärtiger dritter Abschnitt vorgesehen ist. 4. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere erste Ab- schnitt (3) des Lufteinlaufs mit dem Tragkörper (5) des Einlaufkonus (2) fest verbunden ist und der in Stromrichtung folgende zweite Abschnitt (4) des Lufteinlaufs demgegenüber axial verschiebbar ist und eine nach vorn und rückwärts gegensätzlich gerichtete konische Ausbildung aufweist. 5. Regelbarer Luf teinlauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß noch ein rückwärtiger dritter, vorn konisch ausgebildeter, im Verhältnis zum zweiten Abschnitt und zum Strahltriebwerk verschiebbarer Abschnitt (9) vorgesehen ist. 6. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 5 mit einem Servoorgan zurVerschiebung derAbschnitte, dadurch gekennzeichnet,- daß das Servoorgan (12) so angeordnet ist, daß der zweite Abschnitt sowohl mit dem vorderen, konisch anschließenden ersten Abschnitt zusammen nach vorn als auch zusammen mit einem rückwärtigen, konisch anschließenden dritten Abschnitt nach rückwärts verschoben wird. 7. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkonus (2) im Verhältnis zu seinem Tragkörper (5) axial verstellbar ist. 8. Regelbarer Lufteinlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufkonus (2) im Verhältnis zu den Rippen (8) und damit zu den Abschnitten (3, 4, 9) axial verstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 330 267; französische Patentschriften Nr. 1147 191, 1066 135, 999 494, 966 975; britische Patentschrift Nr. 717 760; »Aviation Week«, 67. Band, Nr. 17, (28. 10. 1957), S. 86 bis 89.