DE1962956A1

DE1962956A1 - Schub- und Hubgeblaese mit im Strahlkanal angeordneten Schaufeln zur Strahlablenkung und Strahlumlenkung

Info

Publication number: DE1962956A1
Application number: DE19691962956
Authority: DE
Inventors: Eckart Dipl-Ing Petri; Hans-Luzius Dr-Ing Studer; Dipl-Ing Haas Jan Tomas; Karl Wurmstedt
Original assignee: Hamburger Flugzeugbau GmbH
Current assignee: Hamburger Flugzeugbau GmbH
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1969-12-16
Publication date: 1971-07-15
Also published as: DE1962956B2; US3704828A; DE1962956C3; GB1306169A

Description

Hamburger Plugzeugbau GmbH 16. Dezember 1969

Hamburg - Finkenwerder Pt I96

Scha/MU

Anlage zum Patentgesuch vom 16. Dezember I969

Schub- und Hubgebläse mit im Strahlkanal angeordneten Schaufeln zur Strahlablenkung und Strahlumlenkung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schub- und Hubgebläse mit im Strahlkanal angeordneten Schaufeln zur Strahlablenkung und Strahlumlenkung.

Beim Verwenden von Schub- und Hubgebläeen mit Spitzenturtjinenantrieb in senkrechtstartenden und -landenden Luftfahrzeugen wird zum Erzielen einer möglichst großen Ausnutzung der installierten Antriebsleistung zur Erzeugung von Hub- oderBremsschub der Gebläseaustrittsstrahl stufenlos zwischen 0° bis etwa 105 umgelenkt. Als Umlenkeinrichtungen sind Schaufelgitter bekannt, die im Strahlkanal gelagert sind und in sich starre Schaufeln tragen. Wenn der Gebläsestrahl nicht abgelenkt wird, liegt das Schaufelgitter in einer unwirksamen Stellung an der Strahlkanalwand anj zur Strahlablenkung wird das Schaufelgitter mit einer Neigung von etwa 45 in den Strahlkanal in eine wirksame Stellung geschwenkt. Mit einem derartigen Schaufelgitter kann der Gebläsestrahl nur in einer bestimmten Richtung, nämlich nur um etwa 90 abgelenkt werden. Eine stufenlos kontinuierliche Ablenkung oder Umlenkung des "

Gebläsestrahles zwischen 0° und etwa 105° ist nicht möglich. Es sind auch andere Strahlkanaleinbauten zum Ablenken und Umlenken von Gebläsestrahlen bekannt. Diese weisen jedoch nachteilig große Umlenkverluste auf und bedingen einen erheblichen baulichen wie auch gewichtsmäßigen Aufwand. Zudem ist bei den bekannten Strahlablenk- oder -umlenkeinrichtungen oft deren Ausfallsicherheit ungenügend.

Mit der Erfindung werden diese Unzulänglichkeiten bei einem in der einy;an^s beschriebenen Weise gestalteten Schub- und Hubgebläse dadurch behoben, daß die Schaufeln ein tragflUgelähnliches symmetrisches Profil aufweisen und zu gekrümmten Schaufelformen elastisch verformbar sind.

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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Schaufeln aus einem starren, im Strahlkanal ortsfest gelagerten Vorderteil, das vorzugsweise 20 bis j50# der Schaufelprofiltiefe beträgt, und aus einem elastisch verformbaren Schaufelende bestehen. Die Schaufeln gestatten eine stufenlos kontinuierliche Ablenkung bzw. Umlenkung des Gebläsestrahles zwischen 0° bis etwa 105° bei gleichzeitig geringstmöglichen Umlenkverlusten und verhältnismäßig geringem baulichem sowie gewichtsmäßigem Aufwand. Die elastisch verformbaren Schaufeln können stufenlos mit dem jeweils erforderlichen Krümmungsradius verformt werden, so daß eine feinfühlige Strahlablenkung bzw. -umlenkung möglich ist, die das Ausführen von Plugmanövern wesentlich erleiohtert. Im Reiseflug befinden sich die Schaufeln mit ihrem etwa symmetrischen Profil in einer gestreckten Lage» die dem Gebläsestrahl den geringsten Widerstand entgegensetzt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Schaufelunterseite und/oder die Sehaufeloberseite aus einem zum Schaufelende sich keilförmig verjüngenden Blech besteht. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein günstiger Verlauf des Krümmungsradius erreicht.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Schaufeln ein an der Innenfläche der Sehaufeloberseite anliegendes, aus mehreren dünnen Blechen bestehendes Federpaket und einen Schwenkhebel mit einem an diesem beweglich angelenkten Formstück aufweisen, daß das Formstück zum Bilden einer gekrümmten Schaufelform an die Innenfläche der Schaufelunterseite anlegbar ist und daß der Schwenkhebel sowie ein im Schaufelende befindlicher Beschlag mit einem mittels Zugstangen od.dgl. betätigbaren Gestänge verbunden sind. Hiermit lassen sich die Schaufeln so gestalten, daß ihre Elastizitätseigenschaften und Krümmungsformen dem jeweiligen Anwendungsfall anpaßbar sind.

Ein anderes Erfindungsmerkmal sieht vor, daß die Schaufeln an der Innenfläche der Schaufelunterseite befestigte, einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Holme tragen, und daß an den Holmen die Sehaufeloberseite

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bildende, gegeneinander verschiebbare und sich überlappende, elastische Blechstreifen befestigt sind. Damit wird ein in sich versteiftes und dennoch zugleich elastisches Schaufelprofil geschaffen.

Erfindungsgemäß kann diese Bauform so vervollkommnet werden, daß in die zwischen den Holmen der Schaufeln befindlichen Kammern Druckgas oder Druckluft eingeblasen wird und daß das gasförmige Medium zwischen den die Schaufeloberseite bildenden Blechstreifen austritt. Damit wird an den Schaufeloberflächen einem Strömungsablösen des Gebläsestrahls entgegengewirkt . λ

Beim Verwenden eines Gebläses zum Erzeugen eines Schub- wie auch Hubstrahles wird - unter der Voraussetzung einer in beiden Fällen gleichen Gebläseleistung - zur Huberzeugung eine geringere Strahlgeschwindigkeit als zur Schuberzeugung benötigt. Eine weitere Ausfiihrungsform der Erfindung sieht daher vor, daß im Reiseflug bei tragflügelähnlichem gestrecktem Profil der Schaufeln die in der oberen Hälfte des Strahlkanals befindlichen Schaufeln einen positiven und die Schaufeln in der unteren Hälfte des Strahlkanals einen negativen Anstellwinkel aufweisen. Hiermit wird beim Reiseflug im Strahlkanal eine in ihrer Gesamtheit verengte Strömung erzeugt* die eine erhöhte Strahlaustrittsgeschwindigkeit zur Folge hat. Zugleich ist gewährleistet, daß bei gleicher Gebläseleistung mittels der kontinuierlich verformbaren Schaufeln bei Strahlablenkungen | bzw. -umlenkungen sich entsprechend geringere Strahlgeschwindigkeiten einstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:

Abb. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch ein Schub- und Hubgebläse mit im Strahlkanal angeordneten, in der Reiseflugstellung befindlichen Schaufeln,

Abb. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch das Schub- und Hubgebläse nach Abb. 1 mit zur Strahlablenkung ge-

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krümmten Schaufeln,

Abb. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch eine mittels eines Gestänges verformbare Schaufel,

Abb. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch die Schaufel

nach Abb. 3 in einer zur Strahlablenkung gekrümmten Stellung,

Abb. 5 einen senkrechten Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer verformbaren Schaufel,

Abb. 6 einen senkrechten Längsschnitt durch die Schaufel nach Abb. 5 in einer zur Strahlablenkung gekrümmten Stellung.

Ein mit einer Schaufelspitzenturbine 1 ausgestattetes Schub- und Hubgebläse 2 ist zur Strahlablenkung und Strahlumlenkung mit in einem Strahlkanal 3 angeordneten Schaufeln 4 ausgestattet. Dem Schub- und Hubgebläse 2 ist ein nicht dargestellter Gaserzeuger zugeordnet, der zum Erzeugen eines Gebläsestrahles die Schaufelspitzenturbine 1 umlaufend antreibt. Der Gaserzeuger kann unmittelbar mit dem Schub- und Hubgebläse verbunden oder auch von diesem entfernt im Luftfahrzeug angeordnet sein. Die Schaufeln 4 weisen ein tragflügelähnliches symmetrisches Profil auf und sind EU gekrümmten Schaufelformen (Abb. 2) elastisch verformbar. Wie die Abb. 2 weiter erkennen läßt, bestehen die Schaufeln aus einem starren, im Strahlkanal ortsfest gelagerten Vorderteil, das vorzugsweise 20 bis y$> der Schaufelprofiltiefe beträgt, und aus einem elastisch verformbaren Schaufelende. Die Schaufelunterseiten und/oder die Schaufeloberseiten können aus einem zum Schaufelende sich keilförmig verjüngenden Blech bestehen.

Bei der in den Abb. 3 und 4 gezeigten AusfUhrungsform ist vorgesehen, daß 'le Schaufeln 5 ei^{n an} der Innenfläche der Schaufeloberseite 5a. anliegen- C^s, aus mehreren dünnen Blechen 6, 7, 8 bestehendes PederpaM und einen

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Schwenkhebel 9 mit einem an diesem beweglich angelenkten Formstück 10 aufweisen. Das Formstück ist zum Bilden einer gekrümmten Schaufelform (Abb. 4) an die Innenfläche der Schaufelunterseite 5b anlegbar. Der Schwenkhebel 9 sowie ein im Schaufelende befindlicher Beschlag 11 sind mit einem mittels einer Zugstange 12 betätigbaren Gestänge 15, 14, 15, 16, VJ verbunden.

Im Reiseflug nehmen die Schaufeln 5 die in Abb. jj gezeigte gestreckte Lage ein. Zur Strahlablenkung oder Strahlumlenkung wird die Zugstange 12 in der Pfeilrichtung a bewegt, so daß der doppelarmige Hebel 1? um eine als Schaufellager dienende Welle 18 geschwenkt wird. Auf der WeI- ™ Ie 18 ist der Schwenkhebel 9 ortsfest gelagert. Dieser nimmt an der Schwenkbewegung des doppelarmigen Hebels Γ5 teil und legt das Formstück 10 an die Innenfläche der Schaufelunterseite 5b. Dadurch wird die Schaufelunterseite gekrümmt.

An unteren Ende des doppelarmigen Hebels 1? sind ein Winkelhebel 15 und eine Lasche 16 drehbeweglich gelagert. Das eine Ende des Winkelhebels ist mit einer weiteren Lasche 17 drehbeweglich verbunden, die gleich der Lasche 16 drehbar am Beschlag 11 angelenkt ist. Das andere Ende des Winkelhebels 15 ist an eine Zug- und Druckstange 14 angelenkt, die um einen Festpunkt 19 schwenkbar ist.

Zugleich mit dem vorerwähnten Schwenken des doppelarmigen Hebels 1? im Uhrzeigersinn - wobei die Schaufel 5 die in der Abb. 4 gezeigte Krümmung erhält - , wird zufolge der Relativbewegung des unteren Endes des doppelarmigen Hebels Ij5 gegenüber dem Festpunkt 19 der Winkelhebel 15 von der Zug- und Druckstange 14 in der Pfeilrichtung b geschwenkt, so daß die Laschen 16 und 17 den Beschlag 11 zum Krümmen der Schaufeloberseite 5a in die in der Zeichnung gezeigte Lage bringen. Zum Verstellen der Schaufelnase 5c wird während des Verlagerns der Zugstange 12 in der Pfeilrlch«· tung a eine weitere, mit der Schaufelnase verbundene Zugstange 20 In der Pfeilrichtung c bewegt, um die Schaufelnase in die In der Abb. 4 gezeigte Stellung anzuheben.

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Beim Ablenken oder Umlenken des Gebläse Strahls werden die Schaufeln 5 entsprechend der gewünschten Strahlablenkung bzw. -»umlenkung zwischen 0° und etwa 105° durch ein Verlagern der Zugstangen 12 und 20 so weit gekrümmt, wie es für den jeweiligen Betriebszustand erforderlich ist. Das Krümmen der Schaufeln erfolgt kontinuierlich und stufenlos. Zum Zurückführen der Schaufeln in die Reiseflugstellung (Abb. 3) werden die Zugstangen 12 und 20 in den Pfeilrichtungen d und e bewegt. Der doppelarmige Hebel 13 und die mit diesem verbundenen Bauteile führen sodann die Schaufeln in die in der Abb. 3 gezeigte Lage zurück. Für die Verstellbewegungen sind am Beschlag 11 befindliche Lager 21 und 22 der Laschen 16 und 17 in nicht gezeichneten Schlitzen des Strahlkanals geführt.

Die Ausführungsform nach den Abb. 5 und 6 zeigt eine Schaufel 26, die an der Innenfläche einer Schaufelunterseite 26a befestigte, einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Holme 27 trägt. An den Holmen sind eine Schaufeloberseite 26b bildende, gegeneinander verschiebbare und sich überlappende, elastische Blechstreifen 28 befestigt. Die Schaufelunterseite 26a besteht aus einem zum Schaufelende sich keilförmig verjüngenden Blech. Am Schaufelende befindet sich ein Lager 30, das einen Zapfen 3I aufnimmt.

Bei einem Krümmen der Schaufel, das mittels eines nicht dargestellten, am Zapfen 3I angreifenden Gestänges herbeigeführt wird, nehmen die Schaufelteile die in der Abb. 6 gezeigte Lage ein. Die Schaufeln werden, wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, entsprechend dem jeweiligen Betriebszustand mehr oder weniger gekrümmt und im Reiseflug in die in Abb. 5 gezeigte gestreckte Lage zurückgeführt. In die zwischen den Holmen 27 befindlichen Kammern 29 kann Druckgas odbr Druckluft eingeblasen werden, die zwischen den die Schaufeloberseite 26b bildenden Blechstreifen 28 austritt. Auf diese Weise wird einem Strömungsablösen des abgelenkten oder umgelenkten Strahles auf der Schaufeloberseite entgegengewirkt .

Die elastisch verformbaren Schaufeln nach den vorbeschriebenen Ausfüh-

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rungsbeispielen wie auch bei anderen Bauformen der Erfindung können im Reiseflug bei tragflügelähnlich gestrecktem Profil in der oberen Hälfte des Strahlkanals (Abb. l) einen positiven und in der unteren Hälfte
des Strahlkanals einen negativen Anstellwinkel aufweisen. Damit wird im Reiseflug die eingangs erwähnte, für eine hohe Strahlaustrittsgeschwindigkeit benötigte Strömungsverengung im Strahlkanal J herbeigeführt.

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Claims

Hamburger Plugzeugbau GmbH 16. Dezember I969 Hamburg - Finkenwerder Pt I96 Scha/Mü Patentansprüche

1. Schub- und Hubgebläse mit im Strahlkanal angeordneten Schaufeln zur Strahlablenkung und Strahlumlenkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln ein tragflügelähnliches symmetrisches Profil aufweisen und zu gekrümmten Schaufelformen elastisch verformbar sind.

2. Schub- und Hubgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus einem starren, im Strahlkanal ortsfest gelagerten Vorderteil, das vorzugsweise 20 bis 50^ der Schaufelprofiltiefe beträgt, und aus einem elastisch verformbaren Schaufelende bestehen.

j5. Schub- und Hubgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelunterseiten und/oder die Schaufeloberseiten aus einem zum Schaufelende sich keilförmig verjüngenden Blech bestehen.

4. Schub- und Hubgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln ein an der Innenfläche der Schaufeloberseite anliegendes, aus mehreren dünnen Blechen bestehendes Federpaket und einen Schwenkhebel mit einem an diesem beweglich angelenkten Formstück aufweisen, daß das Formstück zum Bilden einer gekrümmten Schaufelform an die Innenfläche der Schaufelunterseite anlegbar ist und daß der Schwenkhebel sowie ein im Schaufelende befindlicher Beschlag mit einem mittels einer Zugstange betätigbaren Gestänge ver-

■ bunden sind»

5« Schub- und HubgeblKse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

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J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln an der Innenfläche der Schaufelunterseite befestigte, einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Holme tragen, und daß an den Holmen die Schaufeloberseite bildende, gegeneinander verschiebbare und sich überlappende, elastische Blechstreifen befestigt sind.

6. Schub- und Hubgebläse nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß in die zwischen den Holmen der Schaufeln befindlichen Kammern Druckgas oder Druckluft eingeblasen wird und daß das gasförmige Medium zwischen den die Schaufeloberseite bildenden Blechstreifen austritt.

7. Schub- und Hubgebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Reiseflug bei tragflügelähnlich gestrecktem Profil der Schaufeln die in der oberen Hälfte des Strahlkanals befindlichen Schaufeln einen positiven und die Schaufeln in der unteren Hälfte des Strahlkanals einen negativen Anstellwinkel aufweisen.

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