DE1182475B

DE1182475B - Schubduese fuer die Abgase eines Strahltriebwerkes

Info

Publication number: DE1182475B
Application number: DEU7031A
Authority: DE
Inventors: Stuart Hamilton
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1959-04-06
Filing date: 1960-04-04
Publication date: 1964-11-26
Also published as: GB884872A; US3062003A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 02 k

Deutsche Kl.: 46 g-8/10

Nummer: 1182 475

Aktenzeichen: U 70311 a/46 g

Anmeldetag: 4. April 1960

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Schubdüsen für die Abgase eines Strahltriebwerkes.

Die Erfindung hat die Weiterentwicklung von Schubdüsen der Ejektorbauart zum Ziel, die ebensogut für Überschallgeschwindigkeiten als auch für Unterschallgeschwindigkeiten geeignet sind.

Schubdüsen der Ejektorbauart, die eine Primärdüse enthalten und um diese einen Ringraum, der innen von der Primärdüsenwand und außen von einer sich zu stromabwärts einer Sekundärdüse fortsetzenden Ummantelung begrenzt wird, und bei denen der durch die Sekundärdüse gehende Strahl Luft durch den Ringraum ansaugt, die dann mit den Gasen zusammen austritt, sind seit langem bekannt. Derartige Ejektorschubdüsen sind beispielsweise in der Zeitschrift »Journal of the Royal Aeronautical Society«, 62, Bd. 573 (September 1958), S. 658 bis 662, veröffentlicht. Sie sind auch für einen Betrieb mit Unterschall- und Überschalldurchströmung veränderbar. Es gibt ferner eine Schubdüse nach der USA.-Patentschrift 2 770 944, die so konstruiert ist, daß sie sowohl zum Fliegen mit niedriger Geschwindigkeit als auch mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist. Wenn die Klappen nach dieser Patentschrift sich in ihrer inneren Stellung befinden, wird eine konvergente Schubdüse für das Fliegen mit niedriger Geschwindigkeit gebildet, wohingegen, wenn die Klappen sich in ihrer äußeren oder maximalen Flächenstellung befinden, eine konvergent-divergente Schubdüse für das Fliegen mit hoher Geschwindigkeit gebildet wird. Diese Schubdüse ist aber keine Schubdüse der Ejektorbauart. Durch die USA.-Patentschrift 2 870600 ist ebenfalls eine Ejektordüse bekannt, bei der der Ejektoreffekt lediglich für Kühlzwecke benutzt wird.

Wie aus der vorerwähnten Veröffentlichung »Journal of Royal Aeronautical Society«, 62, in Verbindung mit F i g. 7 hervorgeht, besteht ein Problem bei der grundsätzlichen Ejektordüse darin, daß die Ejektorsaugwirkung nicht immer erwünscht ist und die Ummantelung aerodynamische Probleme zur Folge hat, wenn Stauluft über den Primärdüsenkanal und das Ummantelungsäußere hinweggeführt werden soll. Wenn der Luft nicht eine im wesentlichen zylindrische Außenoberfläche geboten wird, werden Luftwiderstand erzeugende Taschen gebildet.

Die Erfindung schafft nun, wie aus den nachfolgenden Darstellungen ersichtlich ist, eine Schubdüse variabler Fläche, die sowohl für Unterschall- als Überschallfluggeschwindigkeiten geeignet ist und die das Ejektorprinzip nur während eines Teiles ihres Betriebes benutzt. Diese Schubdüse sorgt nicht nur für einen günstigeren Strömungsverlauf im Inneren Schubdüse für die Abgase eines
Strahltriebwerkes

Anmelder:

United Aircraft Corporation,

East Hartford, Conn. (V. SL A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
Stuart Hamilton,
Bloomfield, Conn. (V. St. A,.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. April 1959 (804 541)

sowohl bei den Unterschall- als auch bei den Überschallfluggeschwindigkeiten, sondern ebenso auch für einen günstigen Strömungsverlauf um die Außenkonturen bei diesen beiden Geschwindigkeiten.

Die Erfindung verbessert Schubdüsen für die Abgase eines Strahltriebwerkes · mit einem primären Kanal, mit einem diesen mit radialem Abstand umgebenden sekundären Kanal und mit einem auf der stromabwärtigen Seite des sekundären Kanals mit axialem Abstand angeordneten ortsfesten Glied, das mit dem primären Kanal einen Abgaskanal bildet, dadurch, daß das ortsfeste Glied mit der Wand des sekundären Kanals einen tertiären Luftdurchlaß bildet und daß mit der Wand des Sekundärkanals mindestens eine Klappe beweglich verbunden ist, die in eine geschlossene Stellung, in der die Strömung durch Luftdurchlaß gesperrt wird, und in eine offene Stellung bewegbar ist, in der Luft durch den Durchlaß in den Abgaskanal in Form eines Saugstrahls zu strömen vermag.

Die Verwendung von Einblaseklappen ermöglicht wahlweise die Ejektorwirkung herbeizuführen. Andererseits können die Klappen mit einem Kanal und der Außenoberfläche der Ummantelung zusammenwirken, um eine zylindrische Außenoberfläche für einen glatten Strömungsverlauf über die Außenoberfläche zu schaffen, wenn die Ejektorwirkung.nicht gewünscht wird.

Das bekannte Ejektormerkmal wird dabei nur in der Unterschallstellung benutzt.

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Vorzugsweise bilden bei offener Stellung der Klappe die Außenseiten des ortsfesten Gliedes und einer an der stromabwärtigen Seite angeordneten Haube mit veränderlicher Weite zwei axial auf Abstand stehende, stromabwärts konvergierende Umdrehungsflächen elliptischen Meridianschnittes.

Das ortsfeste Glied kann eine glatte Außenseite und eine Innenseite mit einem stromaufwärts konvergierenden Teil aufweisen, der sich glatt in einem stromabwärts divergierenden Teil fortsetzt, wobei die Haube mit veränderlicher Weite in eine offene Stellung bewegbar ist, in der deren Innenseite eine glatte divergierende Fortsetzung des divergierenden Teiles des ortsfesten Gliedes für Flüge mit Überschallgeschwindigkeit bildet, während deren Außenseite mit der Außenseite des ortsfesten Gliedes zusammenwirkt und eine im wesentlichen zylindrische Umdrehungsfläche bildet und in eine geschlossene Stellung bewegbar ist, in der die Innenseite der Haube konvergiert, während die Außenseite mit der Außenseite des ortsfesten Gliedes zusammenwirkend eine glatte, stromabwärts konvergierende Umdrehungsfläche elliptischen Meridianschnittes bildet.

Zweckmäßig ist eine Anzahl von an das stromabwärtige Ende des sekundären Kanals angelenkten Klappen vorgesehen, die in eine offene und in eine geschlossene Stellung bewegbar sind.

Die Schubdüse nach der Erfindung ist einmal in ihrem Unterschallzustand gezeigt, worin die Primärdüse sich in ihrer engsten Stellung befindet und die Einblaseklappen offen sind, während die von einer Haube gebildete Sekundärdüse sich in ihrer inneren oder minimalen Durchmesserstellung befindet. Die Konstruktion bildet im Unterschallzustand eine konvergente Schubdüse. Dies ist die Schubdüse, die bei Unterschallgeschwindigkeiten am leistungsfähigsten ist. Weil jedoch beabsichtigt ist, diese Schubdüse ebenso auch bei Überschallgeschwindigkeiten zu verwenden, ist es notwendig, einen ortsfesten Körper und eine Sekundärdüse vorzusehen. Die Einblaseklappen und die Sekundärdüse im Anschluß an das feststehende Glied unterstützen bei Unterschallzuständen die Schubwirkung, weil die geöffneten Einblaseklappen durch Ejektorwirkung der atmosphärischen Luft gestatten, einzuströmen und den Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des primären Schubstrahles und dem feststehenden Glied auszufüllen. Ferner bewegt sich die Sekundärdüse in ihre innere Stellung, um einen etwaigen Abstand zwischen dem Außenumfang des sekundären Schubstrahles und ihrer inneren Spitze soweit wie möglich zu vermindern. Wären die Einblaseklappen nicht offen und' wäre die Austrittsfläche der Sekundärdüse nicht verringert, würde — da der Sehubstrahl nicht die Innenoberfläche des stationären Gliedes und die Innenoberfläche der Sekundärdüse berühren würde — ein leerer Raum zwischen diesen Oberflächen und dem Sehubstrahl sich ausbilden, der sich mit atmospärischer Luft auffüllen müßte, was aber zufolge des dort herrschenden reduzierten Druckes einen negativen Schubanteil und damit einen Verlust bedeuten würde. Die Einwärtsbewegung sowohl der Einblaseklappen als auch der Sekundärdüse verhindert diesen Verlust durch Füllung des sonst vorhandenen Zwischenraumes mit Stauluft.

In der Überschallstellung ist die Schubdüse konvergent-divergent. Dabei sind die Einblaseklappen geschlossen, so daß dort keine Ejektorwirkung vorhanden ist, und die Haube der Sekundärdüse befindet sich in der Stellung ihrer maximalen Austrittsfläche. In diesem Zustand sind die Schubgase nach Passieren der Primärdüse imstande, gegen die Innenaberfläche des feststehenden Gliedes und die Innenoberflädhe der Sekundärdüse zu expandieren. Dies sorgt für die Erzeugung eines Schubanteiles auch in der Sekundärdüse. Es ist auch zu bemerken, daß mit den geschlossenen Einblaseklappen und der Sekundärdüse in ίο Maximalstellung die Außenoberfläche der ganzen Schubdüse im wesentlichen zylindrisch ist und daher keine Taschen erzeugt, an denen ein Luftwiderstand entstehen könnte.

Die Einblaseklappen und die Klappen der Sekundärdüse können »schwebende Klappen« sein, d. h. derart angelenkt sein, daß sie sich selbsttätig in die Stellung begeben können, die dem Druckunterschied zwischen ihrer Innen- und Außenseite entspricht, welcher darauf sowohl bei Unterschall- als Über-

ao schallbedingungen wirkt. Diese Stellung würde dann mit dem optimalen Betrieb der Schubdüse voll übereinstimmen. Die Drücke, die auf die Innenoberflächen wirken, sind bei Überschallgeschwindigkeiten höher als bei niedrigen Geschwindigkeiten infolge des erhöhten Schubes, der den Druck sowohl in dem sekundären Kanal als auch im Nachbrenner erhöht. Dieser Druck hält die Klappen in ihrer äußeren Stellung. Bei niedrigen Nachflugzahlen hält dagegen der verminderte innere Druck die Klappen in ihrer inneren Stellung.

Weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung und den Zeichnungen zu ersehen, in denen

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung, zum Teil mit Ausschnitten eines Schubrohres eines strahlgetriebenen Flugzeuges,

Fig. 2 ein Querschnitt, der die Schubdüse in der Überschalleinstellung zeigt,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung der Schubdüse in der Einstellung bei Unterschangeschwindigkeit,

F i g. 4 eine Darstellung, von der Linie 4-4 in der Fig. 2 aus gesehen,

F i g. 5 eine Darstellung, von der Linie 5-5 in der Fig. 3 aus gesehen, ist.

Die F i g. 1 zeigt ein Schubrohr samt Schubdüse 10 für das Strahltriebwerk 12 eines hochgeschwinden Flugzeuges. Ferner ist ein Nachbrenner 14 zu sehen.

Alle diese Teile weisen einen allgemein kreisrunden Querschnitt auf und sind konzentrisch um die Achse oder Mittellinie 16 herum angeordnet. Das Triebwerk 12 weist einen Verdichterabschnitt 18, einen Brennerabschnitt 20 und einen Turbinenabschnitt 22 auf, der eine Verbindung zum Nachbrenner 14 besitzt. Die in das Triebwerk 12 durch den Lufteinlaß 24 tretende Luft wird im Verdichterabschnitt 18' verdichtet und beim Durchgang durch den Brennerabschnitt 20 erhitzt, während der Luft beim Durchgang durch den Turbinenabschnitt 22 Energie zum Antrieb des Verdichters 18 entzogen wird. Danach durchströmen die Triebwerksgase den Nachbrenner 14 und werden dort wieder erhitzt, bevor sie durch die Schubdüse 10 in die Atmosphäre entlassen werden. Das Triebwerk 12 weist die herkömmliche Ausführung auf und kann z. B. den in der USA.-Patentschrift 2 747 367 ausführlicher beschriebenen Aufbau haben. Der Nachbrenner 14 weist die herkömmliche Konstruktion

auf und wird von der primären Kanalwand 26- umfaßt, die einen primären Gasdurehlaß 96 bildet und die Abgase aus dem Triebwerk 12 aufnimmt. Der primäre Kanal 26 ist von dem Brennstoffverteiler 28 umgeben, der dem Kanal zerstäubten Brennstoff durch die Sprühdüsen 30 zuführt. Auf der Stromabseite der Sprühdüsen 30 ist eine Flammenhalteeinrichtung 32 angeordnet, deren Funktion in der Herstellung einer Stauzone stromab davon besteht, damit

60 werden von den Rollen 62 und 64^; getragen¹ und geführt, welche Rollen mit der Führung 66 zusammenwirken. Diese wird von einem Mantel 68 getragen, der in irgendeiner geeigneten Weise, beispielsweise 5 durch mehrere am Umfang angeordnete Streben 70, abgestützt wird, die vom primären Kanal¹26 ausgehen. Jede Klappe 52 trägt eine Rolle' 72y die Von einer Profilschiene 74 geführt wird", welche Schiene vom tragenden Mantel¹ 68 ausgeht*. Die axiale Hin- und

den können. Der Nachbrenner 14 besteht aus der herkömmlichen Ausführung uiid kann etwa den in der USA.-Patentschrift 2 714 285 beschriebenen Aufbau aufweisen.

Die in der Fig. 1 dargestellten Teile der Schubdüse 10 bestehen aus der sekundären Kanalwand 34, die die primäre Kanalwand 26 konzentrisch umhüllt, welche beiden Teile zwischen sich einen sekundären

das durch Zerstäubung aus den Sprühdüsen 30 er- io Herbewegung des Halteringes 56" untef der Einwirzeugte Kraftstoff-Luft-Gemisch und¹ die den primär-en kung der Zylinder-KOlben-Einheit 58 bewirkt, daß Kanal durchströmenden Abgase des Triebwerks von die Rolle 72 sieh längs der Schiene 74 bewegt mit der irgendeinem geeigneten Mittel, beispielsweise von Folge, daß die Klappen 52 der Abgasdüse mit verän^L einer Zündkerze oder einer Explosivladung (nicht derliehef Weite 48 zwischen der in der Fig. 2 dardargestellt), gezündet und in einer Brennzone strom- 15 gestelltenStellung'rnit dem größten Düsendurchmesser ab von der Flammenhaltereinheit 32 verbrannt wer- und def in der¹ Fig¹, 3 dargestellton¹ Stellung mit dem

kleinsten Düsendurchrhesser verschWenkt werden.

Bei der Einstellung: nach dtef Fig. 2 für Überschallgeschwindigkeit nehmeff die'Eihblaseklapperi 44 20 und die Haube 46 mit veränderlicher Weite die nach außen verschwenkte Lage' ein. Obwohl nach der Darstellung beide Teile hydromechanisch betätigt wefden, sei bemerkt, daß die Möglichkeit besteht, die Klappen 44 und die Haube 46» aerodynamisch· unter Luftdurchlaß 36 bilden, der komprimierte Luft aus 25 Ausnutzung der inneren* und äußeren Druckverändedem Einlaß 24 zugeführt erhält oder Luft aus einem rangen zu betätigen, die' bei¹ einem Flug mit Übergesonderten (nicht dargestellten) Einlaß erhält. oder Üntersc-hällgeschwihüigkeit- auftreten. Im allge--Stromab der sekundären Kanalwand 34 ist axial ein meinen sind die auf die Innenseiten 80 und 82 einortsfestes Glied 40 angeordnet, das von mehreren Wirkenden Drücke bei Überschallgeschwindigkeit auf Abstand stehenden und axial verlaufenden Stre- 30 größer als bei¹ niedrigeren Geschwindigkeiten infolge ben 42 getragen wird. Zwischen der sekundären des erhöhten Staueffektes, der eine Erhöhung- des Kanalwand 34 und dem ortsfesten Glied 40 sind in Druckes im^; sekuüdäreil· Durchlaß 36 wie aüch^; im noch zu beschreibender Weise mehrere sich abdich- Nachbrenner 14·* bewirtet'.- Diesel* Druck hält die tend überlappende, am Umfang angeordnete' und Klappen 44 und 102· iü der' AußenstellUhg: Andererschwenkbare Einblaseklappen 44 angebracht. An das 35 seits hält bei niedrigetf Mach^LZahlen der verringerte ortsfeste Glied 40 ist eine Haube 46 angelenkt, die Innendruck die Klappen in deren¹ InnehStellung fest, eine Fortsetzung des ortsfesten Gliedes mit veränder- Die Fig. 2 zeigt die- EinblaSeklajppen 44 in deren licher Weite bildet und aus mehreren sich abdichtend nach außen verschwenkteff Lage, in" der sie eine Verüberlappenden und am Umfang in Abständen artge- bindung der Sekundären Kanalwand 34^£fflit^:dern ortsordheten Klappen 102 besteht, die in· noch zu te- 40 festen Glied 40'herstellen.

schreibender Weise schwenkbar gelagert sind. Sind die Klappen¹44⁷ und die Abdeckung oder

Die Fig. 2 zeigt die Schubdüse 10 in der Einstel· Haube 46-nach'außen*Verschwenkt (Fig- 2), So wirlung für hohe oder Überschallgeschwindigkeit. Die ken deren Außenseiten 76 urtd'78 mit der Außenseite Schubdüse 10 weist^ wie bereits bemerkt, einen all· 8Φ des ortsfesten¹ Gliedes 40'uüd-rüit· der Außenseite gemein kreisrunden Querschnitt auf-und liegt konzen- 45 86- der sekundären KanalWänd" 34* zusammen und irisch in bezug auf die Achse 16; so daß, wie be- bilden eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche, achtet werden muß, eine vollständig ausgeführte die einen verhältnismäßig niedrigen' äußeren Kopf-Schnittzeichnung des Auslasses 10 auf der entgegen- Widerstand'aufweist; AuSdeih Fi^!g, 2 ist weiterhin zu gesetzten Seite der Achse 16 der Darstellung in* den ersehen, daß die Innenseite 82 der Haube 46 eine Fig. 2 und 3 gleich und symmetrisch sein würde, da 50 glatte divergierende Fortsetzung: des divergierenden die Fi g. 2 und 3 tatsächlich nur die eine Hälfte des Teiles 88 der Inrienseite 90'des" ortsfesten· Gliedes 40 Abgasauslasses 10 zeigen. Bei der in der Fig. 2 bildet, wobei darauf hingewiesen wird, daß def divet¹-dargestellten Einstellung für eine Überschallgeschwin- gierende Teil 88=des-ortsfesten Gliedes 4O'sich strörhdigkeit bildet die primäre Abgasdüse 48, die den in auf^; mit dem konvergierenden· Teil 9-Ä bei 94 unter den USA.-Patentschriften 2 815 643 oder 2 836034 55 Bildung einer glätten¹ ununterbrochen-verlaufenden beschriebenen Aufbau aufweisen kann, eine primäre KanalWänd vereinigt: Steht die'Schübdüse 10 in 'der Düse veränderlicher Weite am Strömabende 50'des in der Fig. 2 dargestellten Einstellung für Überprimären Kanals 26, wobei die Darstellung die Düse Schallgeschwindigkeit, so ströfüen die Abgase des in der Stellung zeigt, in der sie dengrößten oder fast Triebwerkes durch den vom Kanal 26 gebildeten den größten Durchmesser aufweist: Die Abgasdüse 60 primären Gasdurehlaß 96 und durch den von der 48 mit veränderlicher Weite besteht aus einer Anzahl Abgasdüse 48 gebildeten primären Abgasdüsenhals von sich dicht überlappenden und am Umfang an- 98 und erzeugen stromab den primären Strähl 124; geordneten schwenkbaren Klappen 52. Jede Klappe Die sekundäre Luft strömt aus dem Durchlaß 36 52 ist am Drehpunkt 54 an den Betätigungsring 56 längs der Innenseite 8Ö der Einbläs'eklappen 44 und angelenkt, der von einer hydraulisch betätigten 65 der Oberseite 92 des!ortsfesten Gliedes 40'und füllt Zylinder-Kolben-Einheit 58 axial bewegt werden die Zone 126 zwischen dert Flächen 44, 74- 92 und kann, deren Kolben mit dem Ring 56 über die Ver- dem primären Strahl 124 auf. Danach strömt die bindungsglieder 60 in Verbindung steht. Die Glieder sekundäre Luft über die Fläche-90 des ortsfeste«

Gliedes 40 und die Innenseite 82 der Abdeckung oder Haube 46, so daß sich gegen diese Flächen eine kühlende Luftschicht legt, wobei das erhitzte Abgas aus dem primären Durchlaß 96 nach dem Durchströmen des primären Düsenhalses 98 sich ausdehnt und den primären Strahl 124 erzeugt, der mit der sekundären Luft zusammenwirkt und infolge der Anwesenheit der sekundären Luft im Durchlaß 126 eine stetige, fortgesetzte Expansion durch den divergierenbildet die Innenseite 82 eine konvergierende Fortsetzung des divergierenden Teiles 88 der Innenseite 90 des ortsfesten Gliedes 40, während die Außenseite 78 mit der Außenseite 84 des ortsfesten Gliedes 40 5 zusammenwirkt und eine glatte und ununterbrochen verlaufende Außenseite schwacher Krümmung bildet, die vorzugsweise elliptisch ausgebildet ist und in der Stromabrichtung konvergiert. Diese elliptische Gestalt gestattet die Verwendung der günstigen Kombination

den Durchlaß 100 aus dem Hals 98 zum Auslaß 130 ίο eines geringen äußeren Kopf Widerstandes, ange-

erfährt, wodurch der größte Schub erzeugt wird. messen kurzer Klappen 46 und einer genügend redu-

Die Abdeckung oder Haube 46 besteht aus einer Anzahl von sich dicht überlappenden Klappen 102, die sich, wie in der F i g. 5 dargestellt, für die Zwecke

zierter Ausgangsweite 130, die von einem guten Arbeiten im Inneren begleitet ist.

Nimmt die Schubdüse 10 die Einstellung für Unter-

der Gasabdichtung überlappen, wobei jede Klappe 15 Schallgeschwindigkeit nach der F i g. 3 ein, so werden am Drehpunkt 104 am stromabseitigen Ende des die den primären Abgasauslaß 98 durchströmenden ortsfesten Gliedes 40 angelenkt ist. Obwohl die Abgase des Triebwerkes zuerst von der den sekun-Haube 46, wie bereits beschrieben, aerodynamisch dären Durchlaß durchströmenden kühlenden Luft betätigt werden kann, kann es sich bei einigen An- und danach von dem den tertiären Durchlaß 122 lagen als erforderlich erweisen, die Betätigung 20 durchströmenden freien Luftstrom konzentrisch einmechanisch oder auch hydromechanisch durch Be- gehüllt, so daß sich eine Luftsäule bildet, die gleich tätigung eines Kniehebels 106 mittels der Kolben- der Querschnittsfläche der von der Haube 46 gebil-Zylinder-Einheit 108 zu bewirken, welche Elemente deten Düsenmündung 130 ist. nach der Zeichnung vom ortsfesten Glied 40 getragen Um den besten Wirkungsgrad zu erzielen, soll der

werden. Die Einblaseklappen 44 sind am Drehpunkt 25 Strömungsbezirk 122 der Einblaseklappen für die 110 an der sekundären Kanalwand 34 angelenkt und tertiäre Luft zwischen den Klappen 44 und der ortswerden von den Gliedern 112 verschwenkt, die von festen Fläche 92 ungefähr gleich dem ringförmigen den Rolleneinheiten 114 und 116 auf der Führung Strömungsbezirk für die tertiäre Luft am Auslaß sein, 118 getragen und geführt werden und die von der wenn diese den ringförmigen Bezirk durchströmt, der hydraulisch betätigten Zylinder-Kolben-Einheit 120 30 zwischen dem expandierten primären Strahl 124 und axial bewegt werden. dem von der hinteren Kante 46 der Klappen 102 in

Die F i g. 3 zeigt die Schubdüse 10 in deren Ein- deren nach innen verschwenkter Lage abgegrenzten Stellung für Unterschallgeschwindigkeit, wobei die Auslaß 130 gebildet wird. Dadurch, daß die Strahlprimären Abgasdüsenklappen 52, die Einblaseklappen strömung und die tertiäre Strömung mit nahezu kon-44 und die Haube 46 die nach innen verschwenkte 35 stanten Strömungskanalweiten versehen sind, bleiben Lage einnehmen und der Nachbrenner außer Betrieb die Geschwindigkeiten dieser Strömungen fast konist. Bei dieser Einstellung für Unterschallgeschwindig- stant, so daß Verluste im Kanal bei nahezu gleichkeit nach der F i g. 3 bildet die Abgasdüse 48 einen bleibendem Druck, der ungefähr gleich dem Außenprimären Abgasauslaß 98 mit kleinstem Durchmesser, druck ist, auf einem Mindestwert gehalten werden, durch den die Abgase aus dem Triebwerk 12 strömen, 40 wodurch Verluste durch Überexpansion und Kopfnachdem sie zuerst den unwirksamen Nachbrenner widerstand nicht auftreten. Bei einigen Einrichtungen 14 durchströmt haben. Nehmen die Klappen 44 ihre kann die Weite dieser tertiären Strömung am besten nach innen verschwenkte Lage nach der F i g. 3 ein, dadurch konstant gehalten werden, daß die Einblaseso wirkt deren Außenseite 76 mit der konvergieren- klappen wie auch die Klappen an der hinteren Kante den Fläche 92 des ortsfesten Gliedes 40 zusammen 45 zusammen anstatt jede Gruppe für sich verhältnis- und bildet einen tertiären Luftdurchlaß 122, der den mäßig kurz bemessen werden, die einzeln viel länger sekundären Durchlaß 36 und den primären Durchlaß
96 konzentrisch umschließt. Weiterhin wirken die
Außenseiten 86 und 76 der sekundären Kanalwand
34 und der Klappen 44 zusammen und bilden eine so
schwach gekrümmte Fläche, die vorzugsweise elliptisch ausgebildet ist und in der Stromabrichtung konvergiert, über welche Fläche die Luft frei hinwegströmt und in den tertiären Durchlaß 122 eintritt. Die

vorgenannte schwache und vorzugsweise elliptische 55 ponenten der Ausgestaltung oder auch der Aufbau Krümmung verhindert eine Ablösung der freien Luft- nicht mit Notwendigkeit axialsymmetrisch zu sein strömung längs der Flächen 86 und 76 mit der Wir- braucht, wie oben beschrieben, um ein gutes Arbeiten kung, daß große Luftmengen in den tertiären Durch- zu erzielen. Dieses kann auch durch eine Nebeneinlaß 122 treten und die ringförmige Zone zwischen anderanordnung beim Aufbau des Triebwerkes erdem primären Strahl 124 und dem Ausgang 130 der 60 reicht werden. Bei der bevorzugten Ausführung soll Haube auffüllen, wodurch Verluste durch den Grund- die vordere Kante der elliptischen Außenseiten 86 kopfwiderstand und durch eine Uberexpansion der und 84 der Haube große Krümmungsradien aufweisen, Abgase vermieden werden. Ferner können auch die vorzugsweise gleich mindestens dem Fünffachen andere Ausbildungen, beispielsweise als Evolvente, des Radius der Kanalwand 34 sind, gemessen von verwendet werden, wobei der große Krümmungsradius 65 der Mittellinie 16 aus.

an der vorderen Kante der Flächen 86 und 84 liegt. Die Schubdüsen und die Länge der Haube 46 sind

Nimmt die Abdeckung oder Haube 46 die nach so bemessen, daß das erwünschte Arbeiten bei Flügen

innen verschwenkte Lage nach der Fig. 3 ein, so mit Überschallgeschwindigkeiten erhalten wird, wenn

sein müßten, um dem Erfordernis einer fast gleichbleibenden Weite des Strömungsdurchlasses zu genügen.

Das Erfordernis einer konstanten Weite der tertiären Strömung ist nicht entscheidend. Änderungen in mäßigen Grenzen können ohne nennenswerte Leistungsverluste vorgenommen werden. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Ausgestaltung oder die Korn-

die Klappen 44 und die Klappen 102 an der hinteren Kante die nach außen verschwenkte Lage einnehmen. Normalerweise würde die so bemessene Schubdüse für ein gutes Arbeiten bei verminderter Fluggeschwindigkeit bei weitem zu groß sein. Die Erfindung bezieht sich deshalb auf ein besseres Arbeiten, das bei geringen Fluggeschwindigkeiten durch die Verwendung von in geeigneter Weise ausgebildeten Einblaseklappen und Klappen an der hinteren Kante, wie oben beschrieben, erzielt wird, und beschränkt sich nicht auf irgendeine besondere Wahl der Weite der Schubdüse oder der Länge der Abdeckung oder Haube.

Claims

Patentansprüche:

1. Schubdüse für die Abgase eines Strahltriebwerkes mit einem primären Kanal, mit einem diesen mit radialem Abstand umgebenden sekundären Kanal und mit einem auf der stromabwärtigen Seite des sekundären Kanals mit axialem Abstand angeordneten ortsfesten Glied, das mit dem primären Kanal einen Abgaskanal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Glied (40) mit der Wand (34) des sekundären Kanals (36) einen tertiären Luftdurchlaß (122) bildet und daß mit der Wand des Sekundärkanals mindestens eine Klappe (44) beweglich verbunden ist, die in eine geschlossene Stellung, in der die Strömung durch den Luftdurchlaß (122) gesperrt wird, und in eine offene Stellung bewegbar ist, in der Luft durch den Durchlaß (122) in den Abgaskanal (100) in Form eines Saugstrahls zu strömen vermag.

2. Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei offener Stellung der Klappe (44) die Außenseiten (78, 84) des ortsfesten Gliedes (40) und einer an der stromabwärtigen Seite angeordneten Haube (46) mit veränderlicher Weite zwei axial auf Abstand stehende, stromabwärts konvergierende Umdrehungsflächen elliptischen Meridianschnittes bilden.

3. Schubdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Glied (40) eine glatte Außenseite (84) und eine Innenseite mit einem stromaufwärts konvergierenden Teil (92) aufweist, der sich glatt in einem stromabwärts divergierenden Teil (90) fortsetzt, und daß die Haube (46) mit veränderlicher Weite in eine offene Stellung bewegbar ist, in der deren Innenseite (82) eine glatte divergierende Fortsetzung des divergierenden Teiles des ortsfesten Gliedes für Flüge mit Überschallgeschwindigkeit bildet, während deren Außenseite (78) mit der Außenseite (84) des ortsfesten Gliedes zusammenwirkt und eine im wesentlichen zylindrische Umdrehungsfläche bildet und in eine geschlossene

ao Stellung bewegbar ist, in der die Innenseite (82) der Haube konvergiert, während die Außenseite (78) mit der Außenseite (84) des ortsfesten Gliedes zusammenwirkend eine glatte, stromabwärts konvergierende Umdrehungsfläche elliptischen Meridianschnittes bildet.

4. Schubdüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von an das stromabwärtige Ende des sekundären Kanals (36) angelenkten Klappen (44) vorgesehen sind, die in eine offene und in eine geschlossene Stellung bewegbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 870 600, 2 836 034,
2831321, 2815643, 2770944, 2747367, 2714285; »Journal of the Royal Aeronautical Society«, 62, Bd. 573 (September 1958), S. 658 bis 662.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 729/115 11.64

ι Bundesdruckerei Berlin