DE1285328B

DE1285328B - Strahltriebwerk mit Strahlumlenkung

Info

Publication number: DE1285328B
Application number: DEG47071A
Authority: DE
Inventors: Helmintoller Augustus Mason
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-06-07
Filing date: 1966-06-03
Publication date: 1968-12-12
Also published as: BE682003A; US3279182A; GB1092170A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk mit einander zusammenarbeiten. Diese ergeben aber inseinem doppelwandigen Außenmantel, der in radia- gesamt bei der praktischen Ausführung, auf die es lern Abstand von einem Zentralkörper angeordnet allein ankommt, einen äußerst komplizierten Mechaist, mit diesem einen im Querschnitt ringförmigen nismus.

Strömungskanal begrenzt und auf seinem Umfang 5 Auch eine weiterhin vorgeschlagene Vorrichtung zur Strahlumlenkung dienende, durch Segmente ver- weist einen äußerst komplizierten Aufbau auf, da schließbare Öffnungen aufweist, zwischen denen sich hier äußere Segmente und innere Segmente des axial erstreckende Stege verbleiben, welche Stützteile Außenmantels in komplizierter Weise gegeneinander für einen stromabwärtigen Ringteil des Außenmantels verschoben und verschwenkt werden müssen, um das bilden, wobei die Segmente etwa in ihrer Längsmitte io mit der vorliegenden Erfindung in wesentlich einum Querachsen schwenkbar gelagert sind und in der , facherer Weise erreichte Ergebnis zu erzielen. Schließstellung mit ihren stromaufwärts . von der Schließlich sind. Schubumkehrvorrichtungen be-

Schwenkachse liegenden Teilen einen Teil der kanntgeworden, die mehrteilige Segmente aufweisen, äußeren überströmten Wand des Außenmantels bil- deren Bewegung aufeinander abgestimmt werden den, während in der Strahlumlenkstellung diese Teile 15 muß und die infolge der Mehrteiligkeit bei Funküber den Umfang des Außenmantels hinausragen tionsunfähigwerden eines der beiden zusammenwir- und die stromabwärtigen Teile in den Strömungs- kenden Segmente zu erheblichen Betriebsschwierigkanal hineinragen. keiten führen können.

Es ist wichtig, bei Zwei-Strom-Strahltriebwerken Bei dem erfindungsgemäßen Strahltriebwerk, mit

mit vorn oder hinten angeordnetem Gebläse eine 20 dem die vorgenannten Schwierigkeiten überwunden Schubumkehrvorrichtung zum Umlenken des Ge- werden, können in Weiterbildung der Erfindung die bläsestrahlstromes, der durch den im allgemeinen Segmente umgreifend auf _ den, Stützteilen gelagert ringförmigen Querschnitt des Nebenschlußkanals sein, wobei in den Segmenten Nuten zur Aufnahme zum zentralen Grundtriebwerk tritt, vorzusehen. Die der Stützteile in der Ruhestellung der Segmente vorAusstattung der üblichen Strahltriebwerke mit einem 25 gesehen sind.

Gebläse führt an sich schon zu einem größeren Außerdem können die Stützteile vorteilhafterweise

Durchmesser dieser Triebwerke. Es ist daher er- U-förmigen Querschnitt haben, wobei die Betätiwünscht, eine Schubumkehrvorrichtung zu schaffen, gungsvorrichtungen in der Ruhestellung der Segweiche in der Schubumkehrstellung den bereits gro- jtnente innerhalb der von dem U-förmigen Querßen Durchmesser des Triebwerkes nicht noch zu- 30 schnitt der Stützteile gebildeten Vertiefungen liegen, sätzlich vergrößert. Da das Triebwerk relativ groß ist Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in

"und somit der Strahlstrom um einen relativ großen den Fig. t bis 6 dargestellten, besonders bevorzug-Umfang herum umgelenkt werden muß, ist es weiter- ten Ausführungsbeispiels näher erläutert, sie ist jehin wichtig, daß die Schubumkehrvorrichtung ein ge- doch nicht auf dieses beschränkt, sondern läßt sich ringes Gewicht hat und im Betrieb unkompliziert und 35 unter den gegebenen Richtlinien in verschiedenster einfach ist. In derartigen Schubumkehrvorrichtungen Weise abwandeln. Es zeigt

wird im allgemeinen eine verschiebbare Anordnung, F i g. 1 einen teilweisen Schnitt durch ein erfin-

beispielsweise von Klappen, Nocken und komplizier- dungsgemäßes Strahltriebwerk" mit Schubumkehrvorten Gestängen, dazu verwendet, die Schubumkehr- richtung, wobei vor der Brennkammer ein Gebläse Vorrichtung in ihre Wirkstellung zu bringen und 40 angeordnet ist;-dieses Triebwerk ist an einer Trag-Klappen in ihre Schubumkehrstellung bzw. in eine fläche eines Flugzeuges aufgehängt, für den Antrieb vorgesehene Stellung zu bewegen. Fig.2 ein erfindungsgemäßes Strahltriebwerk mit

Dabei ist es zweckmäßig, an sich in dem Triebwerk Schubumkehrvorrichtung im Schnitt; hierbei sind die vorhandene Konstruktionsteile soweit wie möglich Strahlumlenksegmente mit ausgezogenen Linien in sowohl im normalen Betrieb des Triebwerkes als 45 ihrer Strahlumlenkstellung Und gestrichelt in der norauch für Schubumkehrfunktionen zu verwenden. malen Stellung während des Fluges gezeigt,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strahltriebwerk Fig.3 den Außenmantel mit den Stützteilen bei

mit einer möglichst einfachen Schubumkehrvorrich- abgenommenen Strahlumlenksegmenten in perspektung zu schaffen, die insbesondere einerseits im tivischer Darstellung* -

wesentlichen nur zwei bewegliche Konstruktions- 50 F i g. 4 in einer ähnlichen Darstellung wie F i g. 3 elemente aufweist, und zwar einen Satz von schar- die Strahlumlenksegmente in der Strahlumlenkstelnierbeweglichen Strahlumlenksegmenten und eine lung sowie eines der Stellglieder und den prinzipiel-Stelleinrichtung, wobei die Strahlumlenksegment- len Verlauf des umgelenkten^trahlstromes, anordnung im wesentlichen die ganze Schubumkehr- F i g. 5 in einer Stirnansicht, geschnitten, ein Ausvorrichtung darstellt. Andererseits soll aber gleich- 55 führungsbeispiel eines Strahlumlenksegments und des zeitig trotz der angestrebten Einfachheit eine mög- zugehörigen Stellgliedes sowie der Stützkonstruktion liehst wirkungsvolle Schubumkehr gewährleistet sein. in eingefahrenem Zustand und

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Fig. 6 in einer ähnlichen Darstellung wie in

Strahltriebwerk dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Strahltriebwerk mit die Segmente in der Schließstellung sowohl mit ihren 60 Schubumkehrvorrichtung an einem Zwei - Stromstromaufwärtigen als auch mit ihren stromabwärtigen Strahltriebwerk mit hinten angeordnetem Gebläse. Teilen eine strömungsmäßig kontinuierliche Fortset- F i g. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zwei-Strom-

zung der inneren überströmten Wand des Außen- Strahltriebwerk mit Schubumkehrvorrichtung sowie mantels bilden und in der Strahlumlenkstellung mit mit einem vorn angeordneten Gebläse. Ein Konihren stromabwärtigen Teilen den im Querschnitt 65 struktionsteil eines Flugzeuges, beispielsweise eine ringförmigen Strömungskanal verschließen. Tragfläche 10, trägt mit Hilfe einer üblichen Streben-

Zwar ist es bekanntgeworden, zwei verschiedene konstruktion 12 das Triebwerk 11. Das innen zentral verschwenkbare Segmentsätze vorzusehen, die mit- angeordnete Grundtriebwerk 13 gibt seine Abgase

3 4

durch die Schubdüse 14 nach außen ab und bildet Zum Ausgleich der auf die Strahlumlenksegmente einen Zentralkörper, der in üblicher Weise von einem wirkenden Kräfte sind die Gelenkverbindungen 20, Zentralkörpermantel 15 umgeben ist. Zur Erzeugung welche die Strahlumlenksegmente mit der Verkleieines zusätzlichen Schubes in an sich bekannter dung verbinden, vorzugsweise innerhalb der axialen Weise ist konzentrisch zu dem Grundtriebwerk das 5 Länge der Strahlumlenksegmente und zweckmäßig Gebläse 16 angeordnet, das sich radial über den Zen- gemäß F i g. 2 etwa in der Mitte der Axiallänge antralkörpermantel 15 hinaus erstreckt. Das Gebläse 16 geordnet. Die Anordnung in der Mitte bewirkt im ist von einem Außenmantel 17 umgeben, der einen wesentlichen einen Kraftausgleich, so daß die Begrößeren Durchmesser hat als das Grundtriebwerk tätigung erleichtert wird und schwächere Stellkräfte und daher im Abstand von dem Zentralkörpermantel io erforderlich sind. In Abhängigkeit vom Ausmaß der 15 angeordnet ist, so daß beide zusammen einen Verschwenkung der Strahlumlenksegmente 19 kann Nebenschluß - Strömungskanal 18 zum Grundtrieb- auch eine Schubsteuerung erzielt werden. Wenn die werk 13 bilden. Dieser läuft an seinem stromabwär- Strahlumlenksegmente so verschwenkt werden, daß tigen Ende in eine ringförmige Schubdüse aus, mit ihr stromabwärtiges Ende an dem Zentralkörpermander in an sich bekannter Weise durch relativ große 15 tel 15, im folgenden auch Innenmantel genannt, anMassen von langsamer strömender Luft zusätzlicher liegt, wie dies in F i g. 2 mit ausgezogenen Linien geSchub erzeugt wird. Das Gebläse dient daher im vor- zeigt ist, wird der ganze Gebläseluftstrom umgelenkt, liegenden Falle sowohl zum Fördern von Strömungs- Eine geringere Verschwenkung führt entsprechend mittel durch den ringförmigen Kanal 18 als auch als zu einem veränderten Rückwärtsschub.
Verdichter für das Grundtriebwerk 13. ao Zum Erzielen eines maximalen Schubes von dem

Bei der Schaffung der erfindungsgemäßen Aus- aus dem Ringkanal austretenden Strahlstrom können

bildung des Strahltriebwerks mit einer einfachen und die Strahlumlenksegmente 19 und der Innenmantel

leichten Schubumkehrvorrichtung für den aus der 15 so ausgebildet sein, daß sie eine Düse 24 bilden.

Ringschubdüse austretenden Strahlstrom wird der Je nach der Konstruktion kann es vorteilhaft sein,

Außenmantel 17 selbst soweit wie möglich als Schub- as wenn der Hals dieser Düse zwischen dem Innen-

umkehrvorrichtung ausgebildet. mantel 15 und dem stromabwärtigen Ende der Seg-

Zu diesem Zweck ist das stromabwärtige Ende des mente 19 angeordnet ist, wie es in F i g. 2 bei 25 ge-Außenmantels aus mehreren sich axial erstreckenden zeigt ist. Der Hals kann jedoch je nach den konstruk- und in Umfangsrichtung in Abständen voneinander tionsbedingten Erfordernissen auch weiter stromaufangeordneten Segmenten 19 aufgebaut, die in F i g. 2 30 wärts in der Düse 24 angeordnet sein. Gemäß F i g. 1 gezeigt sind. Da die Konstruktion möglichst leicht und 2 kann eine Düse mit vorn angeordnetem Gesein soll und die normalerweise vorhandenen Kon- blase vorgesehen sein, wobei sich der Innenmantel 15 struktionsteile mit verwendet werden sollen, sind die stromabwärts über den Außenmantel 17 hinaus er-Strahlumlenksegmente 19 so ausgebildet, daß sie das streckt, der seinerseits teilweise von den Strahlstromabwärtige Ende und einen Teil der inneren und 35 umlenksegmenten 19 gebildet wird,
der äußeren Strömungsbegrenzungsfläche des Außen- Die Verwendung von Strahlumlenksegmenten, mantels 17 bilden; dies ist in Fig.2 genauer dar- welche das stromabwärtige Ende des Außenmantels gestellt. Bei einer solchen Anordnung der Strahl- bilden, hat den Vorteil, daß eine gemeinsame Konumlenksegmente 19 ist jede Schiebe- und Nocken- struktion für die Schubumkehr und für den normalen anordnung überflüssig, und die Strahlumlenkseg- 40 Betrieb des Strahltriebwerkes zugrunde gelegt wird mente 19 erfüllen, wie nachstehend näher erläutert, und nur ein einfaches Stellglied 21 zum Einstellen eine doppelte Funktion. der Strahlumlenksegmente zur Erzeugung jeden ge-

Beim Verschwenken der Strahlumlenksegmente in wünschten Rückwärtsschubs erforderlich ist. Infolge die mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung wird der Doppelfunktion der Strahlumlenksegmente 19 der Gebläseluftstrom in der in F i g. 2 dargestellten 45 dienen die Innenflächen der stromabwärtigen Enden Weise umgelenkt. Zu diesem Zweck sind die Strahl- 22 der Strahlumlenksegmente sowohl in der in umlenksegmente an der Stelle 20 schwenkbar ge- Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Stellung für den lagert, so daß sie aus ihrer eingefahrenen Stellung Reiseflug als auch in der mit ausgezogenen Linien durch Stellglieder 21 in die mit ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung für die Schubumkehr als Strödargestellte Schubumkehrstellung verschwenkt wer- 50 mungsbegrenzungsflächen. Das dargestellte Stellglied den können. Die Strahlumlenksegmente befinden 21 ist nur eines von vielen möglichen Ausführungssich in ihrer eingefahrenen Stellung in der in F i g. 2 beispielen; selbstverständlich können die Strahlgestrichelt gezeichneten Lage. Bei der Verwendung umlenksegmente 19 auch mit anderen geeigneten Mitdieser einfachen und leichten Vorrichtung, bei wel- teln verschwenkt werden, beispielsweise mit einem eher die Strahlumlenksegmente das stromabwärtige 55 Motor und einem Schneckentrieb, der direkt den Ende der Verkleidung bilden, dienen die Außen- und Schwenkzapfen 20 dreht. Besonders einfach ist die die Innenflächen der Strahlumlenksegmente in der vorzugsweise angewandte, nachstehend ausführlicher eingefahrenen Stellung als Strömungsbegrenzungs- beschriebene Vorrichtung mit den Stellgliedern 21.
flächen des eigentlichen Außenmantels. In der Schub- Wie F i g. 2 zeigt, werden bei einem Verschwenken umkehrstellung wirken dieselben Innenflächen 22 der 60 der Strahlumlenksegmente 19 um den ganzen Um-Strahlumlenksegmente zusammen mit den Flächen fang des Triebwerkes oder einen Teil dieses Um-23 des Außenmantels als Stromumlenkflächen. Die fangs, je nach der axialen Lage der Verstrebung 12, Strahlumlenksegmente haben daher eine doppelte die inneren Enden der Strahlumlenksegmente einFunktion, indem sie einerseits als Umlenkvorrichtung wärts verschwenkt. Hierbei werden die inneren und andererseits als Teil des Außenmantels dienen. 65 Enden der Strahlumlenksegmente einander an-Die Umstellung von der einen in die andere Funk- genähert, und die äußeren Enden der Segmente betion wird durch ein einfaches Verschwenken mit wegen sich auseinander. Hierbei soll der Ausdruck Hilfe von Stellgliedern 21 erreicht. »Segmente« insbesondere jede Anordnung umfassen,

welche mit dieser einfachen Betätigungseinrichtung verstellbar ist. Allgemein erhält man entsprechend der Form des Außenmantels ringsektorförmige Segmente, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Wenn beim Verschwenken der Strahlumlenksegmente deren Außenumfange sich auseinanderbewegen, ist es zweckmäßig, eine Abdichtung vorzusehen, damit der ganze Strahlstrom umgelenkt wird. Ferner müssen die inneren oder stromabwärtigen Enden der Strahlumlenksegmente übereinander gleiten können, damit eine Relativbewegung der Segmente zueinander möglich ist. Zu diesem Zweck sind die Segmente abgestuft ausgebildet und überlappend angeordnet, wie es bei 26 in F i g. 4 angedeutet ist. Diese Anordnung kann mit identischen Strahlumlenksegmenten erreicht werden. Es können aber beispielsweise auch zwei verschiedenartige Strahlumlenksegmente miteinander abwechseln. Die Strahlumlenksegmente können übereinander gleiten, und es ist stets eine geschlossene Fläche für das Strömungsmittel vorhanden.

Ein Ausführungsbeispiel, welches eine einwandfreie schwenkbare Lagerung der Segmente und eine vorteilhafte Unterbringung der Stellglieder in der Anordnung gestattet, ist in den F i g. 3 bis 5 dargestellt. Der Außenmantel 17 ist in F i g. 3 mit abgenomme- as nen, nicht dargestellten Strahlumlenksegmenten gezeigt. Es sind mehrere sich im wesentlichen axial erstreckende und in Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnete Stützteile 27, vorzugsweise in Form von auswärts offenen U-Profilen, vorgesehen. Diese Stützteile erstrecken sich in der durch den Pfeil 28 angedeuteten Strömungsrichtung und sind an dem Außenmantel 17 als dessen Fortsätze befestigt. Als Halterung für die Segmente 19 ist an dem stromabwärtigen Ende der Stützteile ein ringförmiger, den Außenmantel fortsetzender Teil 29 befestigt, wie es in den F i g. 3 bis 5 gezeigt ist. Der ringförmige Teil ist ortsfest und bildet den Träger für die Strahlumlenksegmente. Es sind daher Schwenkzapfen 20 vorgesehen, welche gemäß Fig.5 auf beiden Seiten 4Q jedes Stützteiles 27 angebracht sein können, so daß die Strahlumlenksegmente 19 rittlings auf den Stützteilen angeordnet sind. Zur Betätigung der Strahlumlenksegmente 19 dienen die Stellglieder 21, die bei 30 mit den Segmenten und bei 31 mit dem Außenmantel schwenkbar verbunden sind. Vorzugsweise werden die Stellglieder 21 an den Strahlumlenksegmenten bei 30 in dem stromabwärts von dem Gelenk 20 befindlichen Teil befestigt, so daß die stärkste Kraft auf ein Strahlumlenksegment ausgeübt werden kann, wenn es etwa in der Mitte seiner axialen Länge schwenkbar gelagert ist, wie in Fig.2 dargestellt. Dadurch wird ein sehr guter Kräfteausgleich erzielt und eine Betätigung der Strahlumlenksegmente mit minimalem Kraftaufwand ermöglicht.

Aus den Fig.4 und 5 ist zu ersehen, daß es die beschriebene Halterung der Stellglieder 21 gestattet, diese in die U-Profile 27 einzuschwenken, so daß die Stellglieder von den U-Profilen und dem Außenmantel aufgenommen werden, wenn die Strahlumlenk-Segmente aus dem Strahlstrom ausgeschwenkt sind und das stromabwärtige Ende des Außenmantels bilden. Das stromabwärtige Ende der Strahlumlenksegmente wird zur Schubumkehr in den Strahlstrom verschwenkt, indem die Stellglieder aus den U-Profilstützen27 herausbewegt werden. In Fig.3 sind die U-Profilstützen 27 im wesentlichen axial angeordnet. Sie können aber auch in Anpassung an das in F i g. 2 gezeigte Profil der Außenwand 17 leicht radial auswärts gerichtet sein. Damit der ringförmige Strömungskanal 18 beim Normalbetrieb nicht verengt wird, befinden sich die Stellglieder innerhalb des Außenmantels 17 in den U-Profilstützen 27. Diese wiederum sind in entsprechenden Ausnehmungen 32 der Strahlumlenksegmente 19 angeordnet. Auf diese Weise bleibt die innere Strömungsbegrenzungsfläche unverändert, und die Stellglieder können auf einfache Weise aus dem Strömungskanal aus- und in den Außenmantel eingeschwenkt werden, wobei nur ein relativ sehr dünner Außenmantel erforderlich ist.

F i g. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Schubumkehrvorrichtung an einem Triebwerk mit hinten angeordnetem Gebläse, die aber auch bei einem Triebwerk mit vorn angeordnetem Gebläse angewendet werden kann, bei dem der Außenmantel bis zum hinteren Ende des Zentralkörpers reichen soll. In F i g. 6 können insbesondere dieselben Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, wie sie im vorstehenden beschrieben sind.

In der erfindungsgemäßen Schubumkehrvorrichtung brauchen weder Umlenkschaufelgitter noch Schubanordnungen oder komplizierte Gestänge verwendet zu werden. Eine vollständige oder teilweise Schubumkehr kann hiernach bereits mit einfachen Stellgliedern und drehbar gelagerten Strahlumlenksegmenten erzielt werden. Die Erfindung nutzt die an sich vorhandene Konstruktion der Gebläsedüse zur Schubumkehr aus. Als zusätzliche Teile sind bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform nur die Gelenke und die Betätigungseinrichtungen erforderlich. Diese Teile sind einfach und erfordern keine Verschiebung. Bis auf die Bewegung des Stellgliedes ist die einzige Bewegung eine einfache Drehung der Strahlumlenksegmente. Auf diese Weise kann jeder Grad der Schubumkehr erzielt werden, und es wird dieselbe Konstruktion für den Normalbetrieb und zur Schubumkehr verwendet.

Claims

Patentansprüche:

1. Strahltriebwerk mit einem doppelwandigen Außenmantel, der in radialem Abstand von einem Zentralkörper angeordnet ist, mit diesem einen im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal begrenzt und auf seinem Umfang zur Strahlumlenkung dienende, durch Segmente verschließbare Öffnungen aufweist, zwischen denen sich axial erstreckende Stege verbleiben, welche Stützteile für einen stromabwärtigen Ringteil des Außenmantels bilden, wobei die Segmente etwa in ihrer Längsmitte um Querachsen schwenkbar gelagert sind und in der Schließstellung mit ihren stromaufwärts von der Schwenkachse liegenden Teilen einen Teil der äußeren überströmten Wand des Außenmantels bilden, während in der Strahlumlenkstellung diese Teile über den Umfang des Außenmantels hinausragen und die stromabwärtigen Teile in den Strömungskanal hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (19,22) in der Schließstellung sowohl mit ihren stromaufwärtigen als auch mit ihren stromabwärtigen Teilen eine strömungsmäßig kon-

tinuierliche Fortsetzung der inneren überströmten Wand des Außenmantels (17) bilden und in der Strahlumlenkstellung mit ihren stromabwärtigen Teilen (22) den im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal verschließen.

2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (19) umgreifend auf den Stützteilen (27) gelagert sind, wobei in den Segmenten Nuten (32) zur Aufnahme der

Stützteile (27) in der Ruhestellung der Segmente (19) vorgesehen sind.

3. Strahltriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile (27) U-förmigen Querschnitt haben, wobei die Betätigungsvorrichtungen (21) in der Ruhestellung der Segmente (19) innerhalb der von dem U-förmigen Querschnitt der Stützteile (27) gebildeten Vertiefungen liegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 647/1713