DE1426402A1

DE1426402A1 - Austrittsduese fuer Strahltriebwerke mit veraenderlichem Innenkonus und niedrigem Widerstand

Info

Publication number: DE1426402A1
Application number: DE19631426402
Authority: DE
Inventors: Arthur Mccardie Jun; Taylor Richard Putney; Rabone George Roger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1962-12-03
Filing date: 1963-11-30
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3234264A; NL6405718A; BE679649A; GB996110A; GB1016198A; DE1283234B

Description

Austrittsdüse für Strahltriebwerke mit veränderlichem Innenkonue und niedrigem Widerstand.

Erfindung bezieht sich auf Austrittsdüsen für Strahltriebwerke zum Antrieb von Plugzeugen und insbesondere auf eine Austrittsdüse mit geringem Widerstand für ein Strahltriebwerk, welches ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit und Unterschallgeschwindigkeit antreibt, wobei die Düse einen Innenkonus mit einem veränderlichen Durchmesser hat, um den Düsenha]sqüersohnitt entsprechend den Änderungen der l'lugzeuggesohwindigkeit und der Triebwerksbetriebsbedingungen ansupassen.

Ee besteht ein eunehmendes Interesse für verbesserte Iriebwerke für Überschallflugzeuge, die mit hohen

Mach-

y - ^{: ;}- BAD OfBOlNAL

Mach-Zahlen fliegen, "beispielsweise für Turbo-Staustrahltriebwerke (TL-L Triebwerke), reine Staustrahltriebwerke (L Triebwerke) und Turbo-Raketen-Staustrahltriebwerke (TL-R-L triebwerke). Diese Triebwerke wurden ganz eingehend untersucht und diese Untersuchungen hatten das Ziel, Einrichtungen zu schaffen, durch welche die Trieb-

' Werksleistungen bei den unterschiedlichsten Plugzuständen optimale Werte erreichen, Verschiedene dieser Untersuchungen haben sich auf die Ausbildung der Austrittsdüsen der Strahltriebwerke bezogen. Es ist bekannt, daß für einen Unterschallbetrieb eine leistungsfähige Austritt sdü-se eines Strahltriebwerkes eine konvergente Form aufweist, während für die Übergangsgeschwindigkeiten und die Überschallgeschwindigkeiten es wünschenswert ist, eine Austrittsdüse zu verwenden, welche einen

* konvergenten Teil hat, an den sich ein divergenter Teil anschließt.

Bei Überschallflugzeugen, bei denen ein weiter Bereich von Düsendruckverhältnissen auftreten kann, ist es wünschenswert, Einrichtungen vorzusehen, um den minimalen StrÖmungSiiuerschnitt oder den Halsquerschnitt des konvergenten Teiles der Hüse und den Austrittsquerschnitt am stromabwärts gelegenen Ende des divergenten Teiles verändern zu können, um unter allen Betriebs-

■■■■■-■ BAD OWÖMAL —fc

zuständen hohe Leistungen zu erzielen. Dies ist insbesondere wünschenswert, wenn bei dem Triebwerk eine Einrichtung zur Schubverstärkung verwendet wird, beispielsweise wenn eine Nachverbrennung vorgesehen ist, bei welcher Kraftstoff stromabwärts vom Turbinenbereich eingespritzt und verbrannt wird, was zu einer weiteren Ausdehnung- der Verbrennungsgase führt. Zusätzlich zur Nachverbrennung durch das Einspritzen von Kraftstoff in den Auslaßkanal des Triebwerkes kann eine Schubverstärkung ebenfalls durch ein bekanntes Turbo-Strahltriebwerk erzielt werden, welches als Zweikreisturbinen-Luftstrahltriebwerk (ZTL-Triebwerk)bekannt ist. Bei diesem Triebwerk ist ein Hilfsrotor entweder am vorderen Ende des Triebwerkes oder am hinteren Ende des Triebwerkes derart angeordnet, daß dieser Rotor vom freien Luftstrom oder von einem abgezweigten Luftstrom beaufschlagt werden kann, wobei Einrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff in diesen Luftstrom vorgesehen sein können oder nicht. Verschiedene konvergent-divergente Düsen, die für derartige Triebwerke entwickelt wurden, weisen bewegliche Glieder auf, wie beispielsweise Sätze von Flügeln oder Klappen oder ü'ingern, welohe derart angeordnet und aufgebaut sind, daß diese die wirksamen,Querschnitte der konvergenten und divergenten Teile der Düse verändern können. Bin Probltm, welches jedoch bei derarti-

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gen Triebwerken und DUsenkombinationen auftritt, ist
die Notwendigkeitι den sogenannten Hückseitenwiderstand zu vermindern, der als Störung der Luftströmung um das hintere Ende eines eingebauten Triebwerkes definiert
werden kann und der insbesondere durch die erforderlichen Triebwerksaustrittsdüsenkomponenten erzeugt werden

' kann, wie beispielsweise durch die Klappen und die Klappenbetätigungseinrichtungen, die sich nach auswärts erstrecken oder die in die freie Luftströmung hinein vorspringen. Obwohl es vorteilhaft ist, den maximalen
Düsendurchmesser minimal zu halten, um denRückseitenwiderstand zu verringern, ist diese Forderung insbesondere bei Zweikreisturbinen-Luftstrahltriebwerken (ZTL-Triebwerken) schwierig zu erfüllen, bei denen der maximale Durchmesser des Triebwerkes notwendigerweise ver-

* hältnismäßig groß ist. ^on einem anderen Standpunkt aus betrachtet,ntLse die Tatsache berücksichtigt werden, daß, wenn ein Triebwerk mit Nachverbrennung im Normalflug
betrieben wird, d.h. wenn dieses Triebwerk trocken oder ohne Schubverstärkung bei Fluggeschwindigkeiten und
Leistungsregelungen arbeitet, bei denen verhältnismäßig geringe Druckverhältnisse in der Austrittsdüse des
Strahltriebwerkes auftreten, die Einwirkungen des Rückseitenwiderstandes viel schwerwiegender Bind. Dies ist

auch
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auoh der Fall, falls ein Zwelkrelsturbinen-Luftstrahltriebwerk (ZXl-TrIebwerk) bei Unterschallgeschwindigkeiten und Überschallgeschwindigkeiten arbeiten muß, da der Austrittsquersohnitt des Strahltriebwerkes unter diesen Bedingungen kleiner ist als der maximale Düsenquerschnitt. Der Unterschied zwischen diesen Flächen, der als unbenutzte Dttsenflache bekannt ist, muß derart behandelt werden, daß der höcheta Wert des Triebwerksehubes minus Rü-ckseitenwiderstand erhalten werden kann. Um einen minimalen äußeren Widerstand an der Düse zu erzielen, können cwei typische Abmessungen in bestimmter Y/eise verändert werden. Dies sind erstens die maximale Querschnitt eflä-ohe der Düse und zweitens die nach achtern sich erstreckende Länge der Düse. Wenn der maximale Düsenquerschnitt so klein wie möglich gehalten wird, so wird die mögliche Widerstandsoberfläche, d.h. der unbenutzte Düsenquerschnitt auf einem Minimalwert gehalten und wenn das Verhältnis der axialen Länge der Düse zu ihrem Maimaldurchmesser, als Streckungsverhältnis bekannt, auf einem Minimum gehalten wird, so kann weiterhin der Widerstand vermindert werden.

bisherige Einrichtungen, zur Behandlung dieser und anderer Probleme, die sich auf das Triebwerk und insbesondere auf die Düeenleistung beziehen, umfassen

909840/0308 SSiSS

neben der im vorstehenden erwähnten konvergent-divergenten Düse mit variablen Klappen die übliche Düse mit einem Innenkonus oder mit einem Kegeleinsatz. Es wurde jedoch festgestellt, daß alle diese Versuche nicht zufriedenstellend sind, insbesondere bezüglich des Düsenschubes minus Rückseitenwiderstandes in allen ü'lugzuständen und bezüglich der Art und Weise, in welcher der Düsenhaisquerschnitt eingestellt wird, um eine optimale Triebwerkssteuerung und um optimale Nachverbrennungs-

möglichkeiten, d_oh. um gute innere Leistungen zu schaffen. Sin Teil des Problems betrifft insbesondere die Unfähigkeit bisher bekannter Konus- oder Kegeldüsen, eine maximale Veränderung des Düsenhaisquerschnittes ■

zu ermöglichen. Ein Problem bezieht sich darauf, daß es ,',:■(' wünschenswert ist, döiii-Düsenhal3querschnitt in derartigen '■ \-i Du-sen in einer verhältnismäßig konstanten Bezugsebene '

bezüglich der Düeenachse zu halten, um eine erhöhte . ,

SteuerStabilität zu erzielen. Weiterhin bringen Konusoder Kegeleinsatzdüsen, insbesondere in Triebwerken mit einer Nachverbrennung, erhebliche Kühlungsprobleme mit sich. Es würde insbesondere vorteilhaft sein, eine Düse mit einem geringen Widerstand und mit einem veränderlichen Konus- oder Kegeleinsatz zu haben, die bei allen Flugzuständen in Flugzeugtriebwerken eine hohe leistung abgibt, wobei diese Triebwerke Schubverstärkungseinrich-

909840/0308 tungen

BAD ORIGINAL

tungen aufweisen. Es wäre weiterhin vorteilhaft, für militärische Zwecke, wenn die natürliche Eigenschaft des Konus oder des Kegels, infrarote Strahlung der heißen Triebwerksteile abzuschirmen, verbeseert würde.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Strahltriebwerksaustrittsdüse mit einem Innenkonus zu schaffen, die eine minimale vorspringende Fläche zur Verminderung möglicher Widerstandsverluste aufweist und ein verhältnismäßig hohes Streckverhältnis, um minimale Verluste durch den Einbau zu erzielen, wobei die Düse einen veränderlichen Halsquerschnitt aufweist, um in besserer Weise bei Triebwerken verwendet werden zu können, die eine Schubverstärkung aufweisen.

Gemäß der Erfindung ist eine Austrittsdüse für ein Strahltriebwerk vorgesehen, welches bei Unterschall- und Überschallgeschwindigkeiten arbeitet, wobei ein Mantelring, der in einen gegenüber der Düsenmittellinie nach innen gekrümmten Teil ausläuft, einen im allgemeinen konischen Innenkörper umgibt und mit diesem einen DtieenhalequerBchnitt bildet, wobei dieser Innen— konuekörper einen ereten Satz von sich in Längsrichtung erstreckenden Klappen aufweist, die an ihren stromaufwärts gelegenen Enden eohwenkbar gelagert sind und

909840/0308 einen

einen zweiten Satz von sich, in Längsrichtung erstreckenden Klapp-en, die an ihren stromabwärts gelegenen Enden schwenkbar gelagert sind und eine Anzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Dichtungsgliedern, die zwischen den einzelnen Klappen des ersten und zweiten Satzes angeordnet sind, wobei diese beiden Klappensätze schwenkbar an einem Träger befestigt sind, der koaxial zum Mantel verläuft, wobei dieser Träger an seinem stromaufwärts gelegenen Ende am Rahmen des Triebwerks befestigt iet und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den Einsatzkörper zu kühlen, wobei diese Einrichtungen Wandungen umfassen, die Kanäle bilden, um einen Film von Kühlluft längs der äußeren Oberflächen der Klappen zu leiten und wobei ein Motor am Träger befestigt ist, welcher die beiden Sätze von beweglichen Klappen verschwenkt, um den Haisquerschnitt entsprechend den Anforderungen der veränderlichen Betriebsbedingungen zu verändern. Die Dü-senelemente und der Motor sind derart angeordnet, daß sie zusammen mit dem Träger als Einheit ein- und ausgebaut werden können.

In den figuren der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen»

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Fig, 1 eine perspektivische Ansicht, bei der Teile weggebrochen sind, der erfindungsgemäßen Düse, die am hinteren Ende eines Abgaskanals eines Strahltriebwerkes angeordnet ist, welches Schubverstärkungseinrichtungen aufweist,

Fig. 2 eine Teileeitenansicht, teilweise im Querschnitt der Düse, welche im einzelnen den Innenkonus und dessen inneren Betätigungsmechanismus zur Veränderung des Halsquerschnittes der Düse zeigt, wobei die Düse im Unterschallbetrieb oder im nicht-verstärkten Betriebszustand gezeigt ist,

Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Düse im Überschall- oder im verstärkten Betriebszustand,

Fig. 4 eine Teilansicht, teilweise im Querschnitt, genommen längs der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilansicht, teilweise im Querschnitt, genommen längs der Linie 5-5 der Fig. 3_f

■"'ig. 6 eine andere Teilansicht, teilweise im Querschnitt, genommen längs der Linie 6-6 der Fig. 3.

Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen.

Es ist in perspektivischer Ansicht ein Abgaskanal eines nicht-dargestellten Turbinenstrahltriebwerkes

■■■%■'■ gezeigt,

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- ίο -

gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. In der Mitte des Kanals ist ein kreisförmiger Träger angeordnet, der allgemein mit 12 bezeichnet ist. An diesem Träger 12 ist ein Flammhalter 14 befestigt. Stromaufwärts vom ji'laminhalter .sind Kraftstoffeinspritzdüsen 16 angeordnet, -^m Ende des I'rägers 12 ist der Innenkonus, für die Düse, der allgemein mit 20 bezeichnet ist, befestigt. Obwohl der Brf indungs ge gensiaid als in einem Strahltriebwerk eingebaut gezeigt ist, ist es klar, daß die Erfindung auch bei einem Zweikreisturbinen-Luftstrahltriebwerk anwendbar ist.

Es sei nunmehr auf i'ig. 2 Bezug genommen, die eine Schnittansieht zeigt.

Es ist zu erkennen, daß zusätzlich zum Innenkonus 20 die Düse einen äußeren Hingmantel aufweist, der allgemein mit 22 bezeichnet ist und der einen nach innen gekrümmten Teil 23 und einen äußeren Verkleidungsteil 24 aufweist. Beide Teile, der nach innen gekrümmte Teil und der äußere Verkleidungsteil enden in einer einzigen Ebene 26, welche zusammen mit dem Innenkonus 20 einen Halsquerschnitt bildet. Im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen von Düsen mit veränderlichem Querschnitt wird durch die Erfindung eine mehr ideale Veränderung

des

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des Düsenquerschnittes dadurch geschaffen, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Durchmesser des Innenkonus 20 über einen verhältnismäßig großen Bereich von Düsenquerschnittswerten zu verändern und zwar mit einer entsprechenden Verstärkung der Büsenleistung über einen großen Bereich von -öetriebszuständen hinweg. Gleichzeitig wird der maximale üdnbaudurchmesser der Düse, der mit "A" bezeichnet ist, auf einem Minimalwert gehalten, um den Rückseitenwiderstand gering zu machen. Die beschriebene Anordnung verstärkt außerdem die innere Düsenleistung, wodurch der Schub maximal gehalten wird, wobei gleichzeitig die natürliche Eigenschaft des Konuskörpers verstärkt wird, infrarote Strahlungzu unterdrücken. Um diese wünschenswerten Ergebnisse zu erzielen, weist der Innenkonus 20 eine Anzahl von Sätzen von Schwenkklappen auf, d.h. einen ersten Klappensatz, wobei eine dieser Klappen allgemein mit 30 bezeichnet ist und wobei dieser Satz stromaufwärts vom Hals 26 liegt, und einen zweiten Klappensatz, wobei eis dieser Klappen allgemein mit 32 bezeichnet ist und wobei dieser Klappensatz stromabwärts vom Halsquerschnitt liegt. Die kürzeren stromaufwärts gelegenen Klappen 30 sind bei 34 an einem Ringflanech 36 am stromaufwärts gelegenen Ende dee Trägers 12 angelenkt, d.h. an der Verbindungsstelle des Trägere 12 und eines Konusträgers 37» der eben-

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falls, einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Anlenkung der Klappen /bei 34 hält diese Klappen gegen den Druck der Gasströmung am stromaufwärts gelegenen Ende der Klappen und am stromabwärts gelegenen Ende einer jeden Klappe 30 ist eine IHihrungsflächen- oder Schieb er einrichtung angeordnet, die allgemein mit 38 bezeichnet ist und die das hintere Ende der kürzeren Klappen mit dem stromaufwärts gelegenen oder vorderen Ende 40 der "längeren Klappen 32 verbindet,- Es ist aus den Zeichnungen· zu erkennen, daß diese Fockenschieberverbindung eine Rolle 42 aufweist, die derart angeordnet ist, daß sich diese in einer Führungsbahn oder -schiene 44 bewegte Diese Schiene 44 ist an der äußeren Oberfläche 46 der längeren Klappe 32 und zwar am nach innen gekrümmten vorderen Ende 40 angeordnet. Die vorderen Klappenenden sind vorzugsweise nach innen gekrümmt, um die kürzeren Längen der Klappen 30 aufzunehmen und um die Verteilung der Kühlluft, wie es noch beschrieben werden soll, zu unterstützen» Die längeren Klappen sind mit ihren hinteren oder stromabwärts gelegenen Enden an Gelenken oder Scharnieren 50 befestigt, die am hinteren Ende des kreisförmigen Konuöträgers 37 befestigt sind. Der vordere Teil der längeren Klappen 32 und der Hingmantel 22 wirken zusammen, um den Halsquerschnitt 26 der Düse zu bilden.

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Es ist zu erkennen, daß der divergente Teil der Austrittsdtise des Strahltriebwerkes durch, den Teil der l^ngesren iQappen stromabwärts vom Düsenhaisquerschnitt gebildet wird, d.h. von der konvergierenden Wandung odej? vom konischem Teil des Innenkörpers 20„

Ein Tearteil, der durch die Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß es durch, die Anordnung der beweglichen Klappen, welche den Innenkonus bilden, möglich ist, die Klappeabetätigungseinrichtungen innerhalb des Konus anzuordnen¹, wodurch der Eückseitenwiderstand vermindert wird» Zu diesem Zweck ist in der Mitte einer jeden Klappe 32 und von der inneren Oberfläche 53 einer jeden Klappe, herabhängend eine Versteifung 54 vorgesehen, an der bei 55 ein Gestängeteil 56 angelenkt ist. Dieser "Verbdjidii-ngspunkt 55 liegt etwa an der Stelle des Druckmi^feeljgiankt&a. der längeren Klappen 32. Das Gestänge 56 erstreckt sich radial nach, innen und geht durch, eine ÖffUaaing oder einen Schlitz 57 hindurch und erstreckt sieh in das Inmere des Trägers 37 hinein. Das andere ErteEe dieses ies-tänges ist bei 58 an einem Bügel 60 ani otea? am einem üngträger 62 befestigt ist. Der

6.f kann U-förmig im Querschnitt aein und deai* BasdLSiteia^lSt?3 dieses Hingträgers kann nach hinten

weis en.

■ -'.. ti.

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weisen, ^ieser Basisteil ist mittels:eines Zapfens 64 schwenkbar mit einem Betätigungsgestänge 65 verbunden, welches parallel zur Düsenachse mittels eines Motors hin und her "bewegt werden kann» Damit sich der Hing 62 axial mit der Stange 65 Bewegen kann, können Gleitträger vorgesehen sein, welche "bei dem beschriebenen Äusführungsbeispiel die lorm eines Paares von entgegengesetzt zueinander divergierenden konischen Ringen 67 und 68 haben können,, Jeder dieser Ringe ist fest mit den Seiten 69 des U-förmigen Teiles 62 verbunden,, Die anderen Ränder der konischen Ringe 67 und 68 sind mit Schlitten 70 und 71 verbunden, die im axialen Abstand voneinander liegen. Diese Schlitten sind in einer Schiene 72 geführt, die an der inneren Oberfläche des Trägers 37 angeordnet ist. Der Motor oder die Betätigungseinrichtung 66 kann eine elektrische, pneumatische ο der ^hydraulische, an sich bekannte Vorrichtung sein und dieser Motor ist bei 74- am hinteren Ende mittels eines Ringes 76 schwenkbar gelagert. Der Ring 76 ist am äußersten hinteren Ende des inneren'Düsenkonus 20 befestigt und weist einen Ringteil 78 auf, der sich nach außen zum benachbarten Gelenkpunkt 50 hin erstreckt, wo dieser* XeIl an. einemHans ch 80 am hinteren Ende des Trägers 37 befestigt ist. Eine mit 82 bezeichnete Endkappe

weist S09840/Q308

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weist ein äuiäeres Gehäuse 84 und ein hinteres Leitblech 85 auf und ist vorgesehen, um das Hinterende des Einsatzkörpers abzudichten. Der Einsatzkörper ist kegelstumpfförmig dargestellt. Es ist jedoch möglich, daß dieser l/insatzkörper bis zu einer Spitze konvergiert, obwohl es im Interesse einer Gewichtseinsparung liegt, das stumpfe Ende zu verwenden.

Es ist zu erkennen, daß die Klappen 30 und 32 sowohl '■ ' ' als Bauteile des Innenkörpers 20 dienen, als auch als ■Einrichtungen zur Veränderung des Halsquerschnittes, wie es deutlich' aus den 3?ig. 5 und 6 zu erkennen ist, '' ~ welche die Klappen im Querschnitt zeigen. Die zuletzt genannten Ji¹Xg. 5 und 6« zeigen ebenfalls die Dichtungsteile 90 und 92, die zwischen den langen und kurzen Klappen vorgesehen sind, um den Raum^wisehen den Klappen insbesondere während der Veränderung des Durchmessers des EinsatzHrpers abzudichten. Die Dichtungen werden in ihrer Stellung durch die Belastung grehjalten, die durch die ausströmenden Gase ausgeübt wird und durch die Ver- ^! Wendung von geeigneten Halterungseinrichtungen. Es sei bemerkt, daß die Anlenkstellen 34 und 50 mit dem Träger 37 verbunden sind, der durch die Mitte des Innenkörpers 20 von veränderlichem Durchmesser hindurchgeht, wodurch

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alle

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alle Probleme vereinfacht werden, die durch die Zusammenwirkung und Wechselwirkung der "beweglichen Klappen und Dichtungen entstehen. Durch diese Ausbildung wird die Möglichkeit, daß die Betätigungseinrichtung blockiert wird, ausgeschaltet. Die gesamte Düse ist praktisch am Flansch 36 mit dem Hauptträger 12 des Triebwerkes, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist, verbunden und die gesamte Düse kann als vollständige Einheit zum Zwecke der Wartung oder zum Zwecke des Austausche abgebaut werden. . "■■-■-

In betrieb wird der richtige Düsenhalsquerschnitt 26, dessen Größe vom Flugzustand abhängt, automatisch eingestellt und eingehalten und zwar durch eine einzelne hydraulische Betätigungseinrichtung 66, die. beispielsweise von einem nicht-dargesteilten hydraulischen Servosystem gesteuert wird. Diese Betätigungseinrichtung kann die Düsenklappen dadurch einstellen, daß diese den Ring 62 vor-· und zurück bewegt. Der Ring 62 dient sowohl als Träger als auch als Einstelleinrichtung der Klappen und zwar unter Zwischenschaltung des Gestänges 56, wie es deutlich aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. In Fig. 2 sind die Klappen bei Unterschallflug dargestellt, wobei ein minimaler Halsq.uerscnnittsbereich erforderlich ist,

während 909840/0308

während in Fig. 3 sind die Klappen in der Stellung dargestellt, in der ein maximaler Halsquerschnitt erzeugt wird, wo "bei die SchulDverstärkungs einrichtung oder der Nachbrenner in Betrieb ist, was beispielsweise beim Start oder beim Überschallflug der Fall ist. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, ist in vorteilhafter Weise die Betätigungseinrichtung am Ende des Einsatzkörpers angeordnet und die Wartung der Betätigungseinrichtung und der ^Ausbau der Betätigungseinrichtung wird dadurch vereinfacht, daß die Kappe 82 als Einheit abgenommen werden kann, um die Betätigungseinrichtung zugänglich zu machen.

Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung bewirkt, daß in dem Fall, in dem die Betätigung ausfällt, sich die Düse in die minimale Halsquerschnittsstellung bewegt und zwar durch die Beaufschlagung der Klappen durch das Austrittsgas, Dies ist durch eine ia'nere Druckbeaufschlagung des Körpers möglich, welche einen radial nach außen gerichteten Druckunterschied ergibt, wobei die Druckbeauf-, schlagung zusammen mit der Unterdrückung der Infrarot-■ strahlung und mit der Kühlung erreicht wird, wie es noch beschrieben werden soll. Wie bereits ausgeführt, ist es

> ■

einender Ziele des Aufbaues der erfindungsgemäßen Düse,

die 909840/0308

-To-

die Intensität der Infrarotstrahlung zu vermindern und zwar insbesondere bei Zweikreistriebwerken. Dieses Merkmal wird hauptsächlich durch die Verwendung eines Kühlfilmes für die ausgesetzten Metallteile verwirklicht, um die Oberflächentemperaturen zu vermindern und durch die Verwendung eines verbesserten Aufbaus einer Düse mit Innenkonus j um die direkte Richtlinie zu den Verbrennungsbereichen der Maschine zu begrenzen. Zusätzlich kann bei .Zweikreistriebwerken eine Mischung der Gebläse- und Turbinenaustrittsgase, falls erforderlich„ verwendet werden, um die Austritts Strahltemperatur zu vermindern«. Es sei bemerkt, daß in beiden, in den lig. 2 und 3 gezeigten Betriebszuständen, d.h. also im Unterschallbetrieb und. im Überschallbetrieb ein Kühlluftfilm längs der inneren und äußeren Oberflächen der Klappen 30 und 32 des Innenkörpers vorgesehendst. Dieser IiIm wird mittels eines Kanals 94 erzeugt, der eine Innenwandung aufweist, die vom Träger 12 gebildet wird und eine äußere Wandung 95, die konzentrisch zu diesem Träger verläuft. Dieser Kanal steht mit einer nicht-dargesteilten Kühlluftquelle in Verbindung und diese Kühlluft wird durch einen divergenten flansch 96 gelenkt. dieser Flansch 96 ist am stromabwärts gelegenen Ende der Wandung 95 befestigt. Der Flansch 96 lenkt die

Kühlluft 909-840/0308

Kühlluft längs der äußeren Oberfläche 41 der kurzen Klappen 30 "bei jeder Betriebsweise, wie es aus den i'igo 2 und 3 zu erkennen ist. Zusätzlich, sind Öffnungen zwischen den Dichtungen 92 und den kurzen Klappen 30 in der lähe der Anlenksteilen 34 vorgesehen, damit die Kühlluft, "bei 97, in das Innere des Einsatzlirpers 20 eintreten kann. Ein Teil dieser luft strömt längs der inneren Oberflächen der kürzeren Klappen und teilweise durch den G-leitführungsmechanismus 38 nach außen, um, wie durch die Pfeile in den "J?ig. 2 und 3 dargestellt, eine zusätzliche Kühlung zu Meten» Ein zusätzlicher Teil dieser luft strömt längs der inneren- Oberfläche 53 der langen Klappen 32. Kühlluft wird ebenfalls dem Innenraum des Trägers 37 über den hohlen Träger 12 zu-geleitet. Diese luft wird durch Öffnungen 98 und 99 in das Innere des Einsatzkörpers geleitet. Die zusätzliche Kühlluft strömt längs der äußeren Oberfläche des Trägers 37, wie es in den Zeichnungen durch die kleinen Pfeile dargestellt ist und tritt durch Öffnungen in der Nähe der hinteren Anlenkstelle 50 der längeren Klappen aus.

Der beschriebene Düsenaufbau weist dadurch zwei Hauptvorteile auf. Es wird
ersten ein Kühlfilm geschaffen, um die Klappen und die

anderen 90984 0/030 8

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anderen Teile von den heißen Austrittsgasen au isolieren, wodurch die Baufestigkeit und damit die Lebensdauer der Baukomponenten des Einsatzkörpers erhöht werden; zweitens eine verbesserte Unterdrückung der infraroten Strahlen dadurch erzielt, daß die Temperaturen vermindert werden, die eine Strahlung bewirken, wobei gleichzeitig die natürliche Eigenschaft der mit einem Einsatzkörper versehenen Düse verbessert wirdfmdie Richtlinie der infraroten Strahlen dadurch zu unterbrechen, daß der Veränderungsbereich des Einsatzkörperdurchmessers erhöht wird.

Da der Ring "B" bei dem in ü^lig. 3 gezeigten Überschallbetrieb größer ist als der Ring ¹¹C", wird eine gewisse Unterdrückung der infraroten Strahlung durch eine Erhöhung der strömung der Kühlluft bewirkt, obwohl in Betrieb mit einer Schubverstärkung die infrarote Strahlung des Austrittsstrahles so stark ist-, daß diese Strahlung alle praktischen Versuche zur Unterdrückung dieser Strahlung überwindet. In jedem Fall verlängert die Kühlluftströmung die Lebensdauer der Düsenteile und insbesondere der Einsatzkörperklappen und der Dichtungen.

Patentansprüche 909840/0308

Claims

- 21 - U26402 Patentansprüche

1. Austrittsdüse für ein Strahltriebwerk, welches bei Unterschall- und bei Überschallgeschwindigkeiten arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringmantel vorgesehen ist, der in einen gegenüber der Düsenmittellinie nach innen gekrümmten Teil ausläuft, daß ein im allgemeinen konisch geformter Innenkörper koaxial zum Mantel angeordnet ist und mit diesem Mantel einen Düsenhaisquerschnitt bildet, daß der Innenkörper einen ersten Satz von sich in Längsrichtung erstreckenden Klappen aufweist, die mit ihren stromaufwärts gelegenen Enden schwenkbar gelagert sind, daß ein zweiter Satz von in Längsrichtung sich erstrekkenden Klappen vorgesehen ist, die schwenkbar an ihren stromabwärts gelegenen Enden gelagert sind, daß eine Anzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Dichtungsteilen zwischen den einzelnen Klappen des ersten und zweiten Satzes vorgesehen ist, daß die beiden Klappensätze an einem Träger angelenkt sind, der koaxial im Innern des Einsatzkörpers verläuft, daß der Trä-ger an seinem stromaufwärts gelegenen Ende am Hahmen des Triebwerks befestigt ist, daß Mittel vorgesehen sind, um den Einsatzkörper zu kühlen,

__A.^ welche 909840/0308

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welche fandungen aufweisen, die Kanäle "bilden, um einen Kühlluftfilm längs der äußeren Oberflächen der Klappen zu leiten, daß ein Motor am Träger befestigt ist, um die beiden Klappensätze zu verschwenken, um den Halsquerschnitt gemäß den- Erfordernissen der Veränderung der Geschwindigkeit sm verändern.

2. -Austrittsdüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Klappensatz miteinander pleitbar und sich gegenseitig abstützend verbunden sind.

3. Austrittsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Trägers mit einer Kühlluftquelle verbunden ist, daß die Kühlluft vom Inneren des Trägers ins Innere des Einsatzkörpers strömt und in die Austrittsgase des Triebwerkes und zwar durch Schlitze im Einsatzkörper.

4. Austrittsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Betätigungsstangen mit einem Ende an den Klappen des zweiten Satzes angelenkt sind und mit dem anderen Ende an einem Tragring, der vom Motor betätigt werden kann, daß der Tragring im Innern des Trägers gleitbar gelagert ist.

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5. ^ustrittsdüee nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneleiuente und der Motor als Einheit mit dem Träger abnehmbar sind.

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