DE1250278B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 64 c

Deutsche Kl.: 62 b - 37/02

Nummer: 1250 278

Aktenzeichen: R 38219 XI/62 b

Anmeldetag: 25. Juni 1964

Auslegetag: 14. September 1967

Bei Flugkörpern mit Senkrechthubstrahltriebwerken, deren Achsen im wesentlichen vertikal sind, besteht die Gefahr, daß die unter den Triebwerken liegende Oberfläche, wenn sie, wie z. B. eine Grasnarbe, gegenüber den heißen Gasen des Austrittsstrahls empfindlich ist, beim Betrieb der Triebwerke zerstört wird. Es ist bekannt, solche Triebwerke mit mindestens einer um eine horizontale Achse schwenkbaren Strahlumlenkplatte zu versehen, um den austretenden Strahl aus der senkrechten Richtung abzulenken und ihn auch zur Steuerung der Horizontalbewegung des Flugkörpers auszunützen. Um den Austrittsstrahl jedoch über 60 oder noch größere Winkelgrade abzulenken, benötigt man unverhältnismäßig große Umlenkklappen.

Um diesen Nachteil bei Flugkörpern mit Hubstrahldüsen zu beseitigen, die nahe an ihrem Austrittsrand mit einer Klappe versehen sind, die um eine waagerechte Achse aus der Verschluß- oder Offenstellung in eine geneigte Stellung zur Ablenkung des Strahles aus der senkrechten Richtung schwenkbar ist, steht gemäß der Erfindung der der Schwenkachse gegenüberliegende Endteil der Klappe in einem die Ablenkung des Strahles verstärkenden Winkel zum Hauptteil der Klappe oder ist gegenüber diesem einstellbar.

Dadurch kann die Ablenkung des Austrittsstrahles der Schubdüse wesentlich erhöht werden, ohne daß der Neigungswinkel des Hauptteiles der Klappe ungebührlich vergrößert werden muß. Die Klappenfläche und damit das Gewicht des Flugkörpers wird verringert. Darüber hinaus wird auch die Ausladung nach unten vermindert, was von Bedeutung sein kann, wenn hierfür Begrenzungsvorschriften bestehen.

Bei Inbetriebnahme der Schubdüsen können die Triebwerke ohne Nachteile für die Bodenoberfläche anlaufen, die nur während der kurzen Zeit während des Abhebens des Flugkörpers durch den Austrittsstrahl beansprucht wird.

Beim Betrieb des Triebwerks in dessen Vertikalstellung wird die Umlenkklappe und ihr Endstück so eingestellt, daß der auftreffende Strahl vorzugsweise so abgelenkt wird, daß er auf eine horizontale Fläche, z. B. den Erdboden, in einem Winkel von nicht mehr als 30° auftrifft.

In einer Ausführungsform ist die Umlenkklappe rinnenförmig, wobei der Endteil abwechselnde Flächenteile hat, die im Winkel zueinander angeordnet sind.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch den

Flugkörper mit mindestens einer Hubstrahldüse und einer Klappe an deren Austrittsrand

Anmelder:

Rolls-Royce Limited,

Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Malcolm Roy Pike,

Woodthorpe, Nottingham (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 2. Juli 1963 (26 106)

Rumpf eines mit einem Senkrechthub-Strahltriebwerk ausgestatteten Flugzeugs, dessen Umlenkklappe ein Endstück gemäß der Erfindung zeigt;

F i g. 2 ist ein schematischer Querschnitt ähnlich F i g. 1, wobei das Triebwerk jedoch mit einer Umlenkklappe einer anderen Ausführungsform des Endstückes ausgestattet ist;

F i g. 3 ist ein Querschnitt ähnlich F i g. 2 und zeigt eine weitere Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein Schaubild des Endteiles der Umlenkklappe nach F i g. 3;

F i g. 5 ist ein Querschnitt durch den Rumpf eines Flugzeugs mit zwei nebeneinander angeordneten Senkrechthub-Strahltriebwerken und zeigt verschiedene Betriebslagen der Klappen mit Endstück;

F i g. 6 ist eine schematische Ansicht eines Triebwerks mit einer die Klappe mit Endstück steuernden Drosselsteuerung, und

F i g. 7 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Endstücks einer Umlenkklappe für das in einem Flugzeugrumpf eingebaute Senkrechthub-Strahltriebwerk.

709 647/135

Die F i g. 1 zeigt einen Teil eines Flugzeugrumpfes 10 mit einem darin vertikal angeordneten Senkrechthub-Strahltriebwerk. 11 mit einem Schub-Gewichts-Verhältnis von mindestens 8:1 und vorzugsweise von mindestens 12 :1, wobei dieses Schub-Gewichts-Verhältnis beispielsweise 16: 1 und mehr betragen kann. Das Triebwerk 11 hat einen Einlaß 12 im Oberteil des RumpfeslO und eine Schubdüse 13 in der Unterfläche des Rumpfes 10. Eine Strahlumlenkklappe 15 ist neben der Düse 13 mittels eines am j Rumpf 10 befestigten Scharniers 14 angeordnet. Diese Klappe 15 umfaßt eine rechteckige flache Platte 16 und zwei Seitenplatten 17, welche im rechten Winkel zur ersten Platte 16 an deren Kanten so angeordnet sind, daß sie eine Klappe mit im wesentlichen ι U-förmigem Querschnitt bilden. Die Seitenplatten 17 stehen von den gegenüberliegenden Seiten der flachen Platte 16 nach oben, und das Scharnier liegt entlang einer der beiden anderen Seiten dieser Platte 16.

An der vierten Kante der Platte 16 ist gemäß der a Erfindung ein Endstück 18 vorgesehen. Dieses Endstück wird durch einen Teil der Platte 16 gebildet, welcher über die Enden der Seitenplatten 17 vorsteht und mit der flachen Platte 16 einen stumpfen Winkel bildet. a

Es ist daher zu ersehen, daß in der in F i g. 1 voll ausgezogen gezeichneten Stellung die flache Platte 16, die Seitenplatten 17 und der Fußteil 18 zusammen eine rinnenförmige Ablenkplatte bilden, in deren Innenraum die Strahlgase vom Triebwerk 11 eingeleitet werden, wobei der vorstehende Endteil 18 in den Gasstrom hineinragt.

Unter normalen Umständen werden nicht dargestellte Betätigungsmittel benützt, um die Klappe 15 um ihr Scharnier 14 zu verschwenken. In F i g. 1 zeigt der gestrichelte Linienzug 19 die Lage der Klappe 15, wenn diese durch die Betätigungsmittel um ihr Scharnier 14 so verschwenkt ist, daß sie mit der unteren Oberfläche des Rumpfes 10 fluchtet. In dieser Stellung wirkt die Klappe 15 in bekannter Weise als Schließglied für die Düse 13 des Triebwerks 11 und einen diese umgebenden Raum.

Wie in F i g. 5 dargestellt, kann die Klappe 15 auch im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden, so daß sie gänzlich aus dem Weg der Triebwerkschubgase / verschwenkt ist. Die Klappe 20 der Ausführungsform nach F i g. 2 ist im allgemeinen derjenigen nach Fig. 1 ähnlich. Diese Klappe 20 hat jedoch einen viel größeren Endteil 21 als derjenige der Klappe 15. Außerdem hat die Klappe 20 eine flache Platte 21 j und Seitenwände 23, die bedeutend kürzer sind als die flache Platte 16 und die Seitenwände 17 der Klappe 15.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 umfaßt wiederum eine der Klappe 15 ähnliche Klappe 25, welche jedoch einen Endteil 26 hat, welcher, wie in F i g. 4 dargestellt ist, eine kronen- oder zinnenförmige Ausführung hat. Die Klappe 25 hat eine flache Platte 27 und Seitenwände 28, die im wesentlichen der flachen Platte 16 und den Seitenwänden 17 in F i g. 1 ähneln. Der Endteil 26 ist jedoch eingeschnitten und bildet zwei Reihen 29 und 30 von Abschnitten.

Die Reihe 29 besteht aus drei dreieckigen Vorsprüngen 31, deren Basen am Ende 33 der flachen Platte 27 liegen und welche senkrecht zur Platte stehen. Die Reihe 30 besteht aus Trapezen 32, die mit ihren kurzen Seiten mit der Platte 27 verbunden sind. Die Trapeze 32 liegen in einem Winkel von ungefähr

45° zu den Teilen 31 und stehen über das Ende 33 der Platte 27 vor.

F i g. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Flugzeugrumpfes 40, in welchem zwei Triebwerke 41

> nebeneinander angeordnet sind. Diese Triebwerke 41 haben Einlasse, die in der ' oberen Oberfläche des Rumpfes 40 angeordnet sind, wobei Klappen 44 vorgesehen sind, um diese Einlässe zu verschließen, wenn die Triebwerke 41 nicht in Betrieb sind. Die Triebwerke 41 haben Schubdüsen 45, die in der unteren Oberfläche des Rumpfes 40 liegen. Jedes Triebwerk 41 hat eine Ablenkklappe 46,. welche eine der vorgenannten Ausführungsformen haben kann, wobei in der Zeichnung eine Klappe nach F i g. 1 dargestellt ist. Diese Klappen 46 sind um ein gemeinsames Scharnier 47 verschwenkbar, das sich axial entlang des Rumpfes 40 des Flugzeugs erstreckt.

Die Klappen 46 sind in ihren drei alternativen Stellungen dargestellt. In der voll ausgezogenen Stellung lenken die Klappen 46 den Strahl vom Triebwerk 41 nach beiden Seiten des Flugzeugrumpfes 40 ab. In der oberen, durch den gestrichelten Linienzug . 48 dargestellten Stellung, blockieren sie die Auslässe der Triebwerke 41 und bilden einen Teil der glatten unteren Oberfläche des Rumpfes 40. In der unteren, durch einen gestrichelt gezeichneten Linienzug 49 dargestellten Stellung hängen die Klappen 46 senkrecht herab und haben keinerlei Wirkung auf den von den Triebwerken 41 kommenden Strahl.

Die zum Verschwenken der Klappen 46 um ihr Scharnier 47 notwendigen Betätigungsorgane sind in dieser Zeichnung nicht dargestellt.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Triebwerk 50 mit einem Brennstoffregelaggregat 51, welches (wie durch die strichpunktierten Linien 52 angezeigt) von einer Drosselsteuerung 53 aus betätigt wird. Eine der Konstruktion nach F i g. 1 ähnliche Klappe 54 dient zum Ablenken des Gasstrahls vom Triebwerk 50. Diese Klappe ist bei 55 angelenkt und kann in an sich be-

o kannter Weise durch einen hydraulischen oder pneumatischen Kolben um sein Scharnier 55 über Zwischenglieder 57 bewegt werden. Wie durch die strichpunktierten Linien 58 angezeigt, wird der Kolben 56 auch durch die Drosselsteuerung gesteuert. Wenn die

l·5 Drosselsteuerung 53 in die Abstellstellung 60 bewegt wird, bewirkt der Kolben 56 die Bewegung der Klappe 54 in die Stellung, in welcher sie die Düse des Triebwerks 50 abschließt. Bewegen der Drosselsteuerung 53 in die Anlaufstellung 61 bewirkt, daß der

ίο Kolben 56 die Klappe 54 in die Stellung nach F i g. 6 bringt, in welcher die Abgase des Triebwerks 50 vom Boden abgelenkt werden, um Erosion beim Anlaufen des Triebwerks auf volle Startdrehzahl zu verhindern. Wenn die Drosselsteuerung 53 in ihre Startstellung 62 gebracht wird, bewegt der Kolben 56 die Klappe 54 so, daß sie senkrecht nach unten hängt und den Startschub des Triebwerks 50 nicht beeinträchtigt.

Angestellte Versuche haben gezeigt, daß eine Vorrichtung ähnlich der nach F i g. 1, jedoch ohne den Endteil 18, eine Ablenkung von ungefähr 45° zur normalen Richtung bewirkt, wenn die Klappe ebenfalls im Winkel von 45° zu den normalen Strömungsachsen des Abgasstrahls steht. Wenn jedoch ein Endteil 18 nach Fig. 1 vorgesehen ist, vergrößert sich der Ablenkungswinkel auf 72°, ohne daß der Stellungswinkel der Klappe hierzu geändert werden muß. Es ist daher zu ersehen, daß dieser Endteil den Ablenkungswinkel vergrößert. Ähnliche Versuche zeigen

Claims (1)

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auch, daß Klappen mit solchen Endteilen weit weni- tung beim Anlaufen des Triebwerks und beim Laufen

ger Bodenerosion verursachen als diejenigen ohne auf dem Boden ablenken, eine Vertikalstellung 80, in

solche Endteile. · — -■ welcher"die" Klappe als"Xufthutze wirkt, um beim

Um die Erosion einer unvorbereiteten Oberfläche Wiederanlassen des Triebwerks beim Vorwärtsflug

auf ein annehmbares Maß zu beschränken, ist der 5 des Flugzeugs behilflich zu sein und eine eingezogene

Gasstrahl vorzugsweise so abzulenken, daß sein Ein- Horizontalstellung 81, in welcher die Klappe von der

fallwinkel auf die Oberfläche ungefähr 30° oder Düse 66 absteht und in einem Fahrgestellabteil 82

weniger beträgt. liegt, um so den Luftwiderstand beim Vorwärtsflug

Es ist zu bemerken, daß in allen in den Zeich- auf ein Mindestmaß herabzusetzen,

nungen dargestellten Ausführungsformen der Endteil i° Es ist auch zu ersehen, daß der Endteil 73 in den

der Klappe am vom Triebwerk abliegenden Ende der Stellungen 74, 80 und 81 im Hauptteil 71 liegt.
Platte vorgesehen ist. Durch diese Anordnung des

Endteils wird der auf das Triebwerk einwirkende, Patentansprüche:

durch diesen Endteil hervorgerufene Rückdruck her- 1. Flugkörper mit mindestens einer Hubstrahl-

abgesetzt. 15 düse, nahe deren Austrittsrand eine Klappe um

Die Abmessungen des Endteils und der Platte so- eine waagerechte Achse aus der Verschluß- oder wie der Winkel, in welchem der Endteil zur Platte Offenstellung in eine geneigte Stellung zur Abangeordnet ist, sind so, daß sie die erwünschte Ab- lenkung des Strahles aus der senkrechten Richlenkung bewirken, ohne dabei die Strahlgase über tung schwenkbar ist, dadurch gekennden Flugzeugrumpf zu leiten und dessen Überhitzen 20 zeichnet, daß der der Schwenkachse gegenzu verursachen. überliegende Endteil (18) der Klappe in einem

F i g. 7 zeigt den Rumpf eines Flugzeugs mit einem die Ablenkung des Strahles verstärkenden Winim Winkel von Il ¹I₂ ⁰ zur Vertikalen angeordneten kel zum Hauptteil der Klappe steht oder einSenkrechtstart - Gasturbinenstrahltriebwerk 61. Das stellbar ist.

Triebwerk 61 hat eine Düse 66, neben welcher auf 25 2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch geeinem Drehzapfen 67 eine Ablenkklappe 70 befestigt kennzeichnet, daß der Endteil (30) der Umlenkist. Diese Klappe 70 hat einen rinnenförmigen Haupt- klappe Teilablenkflächen (29, 31, 32) aufweist, teil 71 mit einem darin vorgesehenen, einen Endteil die zur Umlenkklappe (27) unterschiedlich ge-73 tragenden Drehzapfen 72. neigt sind (F i g. 4).

Die Klappe 70 kann durch nicht dargestellte Mittel 3° 3. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gein vier Stellungen gebracht werden, nämlich in eine kennzeichnet, daß die Teilablenkflächen (29, 31, horizontale Außerbetriebsstellung 74, in welcher sie 32) aus dreieckartigen Ausschnitten des Endzusammen mit einem schwenkbar angeordneten Rin- teiles (30) bestehen.

nenteil 75 die Düse 66 blockiert, eine geneigte Be-

triebsstellung 76, in welcher der Endteil 73 durch 35 In Betracht gezogene Druckschriften: >

nicht dargestellte Mittel vom Hauptteil 71 nach außen Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 080 409,

bewegt wird und beide Teile 71, 73 die Strahlgase 1 109 530, 1150 878;

von der auf den Boden auftreffenden vertikalen Rieh- USA.-Patentschrift Nr. 3 094 298.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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