DE1964716C3 - Aircraft jet engine with a thrust nozzle that is adjustable in relation to the outlet cross-section - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flugzeug-Strahltriebwerk mit einer bezüglich des Austrittsquerschnittes verstellbaren Schubdüse und einer Einrichtung zur Ablenkung des Gasstrahles, die einen koaxial zur Düsenachse angeordneten, allseitig schwenkbar gelagerten Ring mit an der Ringhinterkante angelenkten, gleichmäßig über den Ringumfang verteilten, um jeweils tangential zum Ringumfang verlaufende Achsen schwenkbaren Rohrwandsegmenten aufweist.The invention relates to an aircraft jet engine with an adjustable outlet cross-section Thrust nozzle and a device for deflecting the gas jet, one of which is coaxial to the nozzle axis arranged, pivotable on all sides ring with hinged to the rear edge of the ring, evenly over distributed around the circumference of the ring pipe wall segments pivotable about axes that are tangential to the circumference of the ring having.

Ein derartiges Triebwerk ist in der DT-OS 19 31 747 vorgeschlagen werden. Solch eine Lösung ist jedoch mit einem beträchtlichen konstruktiven und gewichtlichen Aufwand verbunden, da entweder der Antrieb für die Querschnittsveränderung mit der Düse zusammen verschwenkt werden muß oder die Übertragung der 716Such an engine is proposed in DT-OS 19 31 747. However, such a solution is with associated with a considerable construction and weight effort, since either the drive for the Change in cross-section must be pivoted together with the nozzle or the transmission of the 716

Verstellkräfte von den an einem festen Teil des Triebwerkes angeordneten Verstellmotoren über flexible Übertragungsglieder auf die schwenkbare Düse übergeleitet werden müssen. E-. ist auch bereits ein Strahlrohr für Flugzeugtriebwerke bekannt, bei welchem der eigentlichen Rückstoßdüse eine Einrichtung zur Umlenkung des Gasstrahles nachgeschalte-' ist (DT-PS 11 96 081). Diese nachgesehahete Einrichtung, die selbst in ihrem' Querschnitt unveränderlich ist, erlaubt keine Anpassung an die verschiedenen Betriebsbedingungen des Strahltriebwerkes. Außerdem weist diese Einrichtung zwei getrennte Antriebe allein für die Strahlablenkung auf, nämlich einen Antrieb zur Steuerung des Ablenkwinkels und einen zweiten zur Steuerung der Ablenkrichtung.Adjustment forces from the adjustment motors, which are arranged on a fixed part of the engine, via flexible ones Transmission links must be transferred to the pivoting nozzle. E-. is also already a Jet pipe for aircraft engines known, in which the actual thrust nozzle is a device downstream to deflect the gas jet 'is (DT-PS 11 96 081). This inspected facility, which is invariable even in its' cross-section, does not allow adaptation to the various operating conditions of the jet engine. In addition, this device has two separate drives only for the Beam deflection, namely a drive for controlling the deflection angle and a second for Control of the deflection direction.

Ein verstellbarer Düsenquerschnitt ermöglicht die Anpassung des Triebwerkes an verschiedene Betriebsbedingungen, wie sie beispielsweise bei Zuschaltung des Nachbrenners gegeben sind. Ein zusätzlich ablenkbarer Schubstrahl kann bei modernen Flugzeugkonzeptionen verwendet werden, um etwa Steucnnoineme um die Hoch- oder Querachse aufbringen zu können.An adjustable nozzle cross-section enables the engine to be adapted to different operating conditions, as they are given, for example, when the afterburner is switched on. An additionally distractible one The thrust jet can be used in modern aircraft designs, for example to control the To be able to apply vertical or transverse axis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flugzeug-Strahltriebwerk der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit einfachen konstruktiven und baulichen Mitteln eine Steuerung des Düsenquerschnittes und der Strahlrichtung möglich ist.The invention is based on the object of providing an aircraft jet engine of the type mentioned at the beginning to be designed in such a way that the nozzle cross-section can be controlled with simple structural and structural means and the direction of the beam is possible.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schubdüse radial innerhalb der Rohrwandsegmente bzw. des Rings koaxial zu deren gemeinsamer Längsachse (Strahlrohrachse) angeordnet ist und daß jedes der zumindest drei Rohrwandsegmente durch einen eigenen Verstellantrieb betätigbar ist. wobei die Rohrwandsegmente miteinander derart gekoppelt sind, daß sie sich nur gemeinsam zur Sirahlrohrachse verstellen können.According to the invention, this object is achieved in that the thrust nozzle is radially inside the pipe wall segments or the ring is arranged coaxially to their common longitudinal axis (jet pipe axis) and that each of the at least three pipe wall segments can be actuated by its own adjusting drive. where the Pipe wall segments are coupled to one another in such a way that they only move together to the Sirahlrohrachse can adjust.

Die an dem Ring angeordneten Rohrwandsegmente dienen ausschließlich zur Führung und Ablenkung des Gasstrahles. Sie haben keine Dusenfunktion, d. h. der Gasstrahl ist beim Verlassen der eigentlichen am Strahlrohr angeordneten Düse bereits auf den Außendruck entspannt. Aus diesem Grunde sind die Anforderungen an die aerodynamische Güte des durch die Rohrwandsegmente gebildeten Rohrstückes nicht sehr hoch, was eine entsprechende bauliche Vereinfachung mit sich bringt.The pipe wall segments arranged on the ring are used exclusively for guiding and deflecting the Gas jet. They have no shower function, i. H. the gas jet is on when leaving the actual Jet pipe arranged nozzle already relaxed to the external pressure. Because of this, the requirements are the aerodynamic quality of the pipe section formed by the pipe wall segments is not very important high, which brings a corresponding structural simplification with it.

Der Ring ist allseitig schwenkbar gelagert, und an ihm selbst greifen keinerlei Verstellantriebe an. Durch die gegenseitige Koppelung der Rohrwandsegmente bleiben das durch sie gebildete Rohrstück sowie der Ring stets koaxial zueinander ausgerichtet. Bei einer gleichmäßigen Verstellung der an den Rohrwandsegmenten angreifenden Stellantriebe werden diese symmetrisch zur Düsenachse im Sinne einer Querschnittsänderung bewegt, während bei einer ungleichmäßigen Betätigung der Verstellantriebe die gesamte aus dem Ring und aus den Rohrwandsegmenten bestehende Einheit gegenüber der Düsenachse gekippt wird. Auf diese Weise dienen die an den Rohrwandsegmenten angreifenden Verstellantriebe sowohl zur symmetrischen Verstellung der Rohrwandsegmente gegenüber der Düsenachse als auch zur Schwenkung des Ringes und damit zur Ablenkung des Gasstrahles.The ring is pivoted on all sides, and no adjustment drives act on it. Through the Mutual coupling of the pipe wall segments remain the pipe section formed by them and the ring always aligned coaxially to one another. With an even adjustment of the on the pipe wall segments attacking actuators, these are symmetrical to the nozzle axis in the sense of a change in cross-section moves, while with an uneven actuation of the adjustment drives the entire out of the ring and out the pipe wall segments existing unit is tilted relative to the nozzle axis. In this way the adjusting drives acting on the pipe wall segments serve both for symmetrical adjustment of the pipe wall segments with respect to the nozzle axis as well as for pivoting the ring and thus for Deflection of the gas jet.

Es wird betont, daß die eigentliche Umsetzung der Druckenergie des Gases in Geschwindigkeitsenergie nach wie vor in der direkt am Strahlrohr angeordneten, querschnittsveränderlichen Düse erfolgt, so daß das durch die Rohrwandsegmente gebildete RohrstückIt is emphasized that the actual conversion of the pressure energy of the gas into velocity energy still takes place in the cross-section variable nozzle arranged directly on the jet pipe, so that the Pipe section formed by the pipe wall segments

lediglich die Aufgabe der Führung und Richtungsgebung des Gasstrahles hat.only has the task of guiding and directing the gas jet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ring eine kugelig gewölbte Innenfläche aufweist und auf mehreren auf dem Strahlrohrende befestigten, der Innenfläche des Ringes entsprechenden Stegen gelagert ist. Diese Lagerung entspricht im wesentlichen einer Kugelgelenkverbindung, wobei jedoch die Kugel durch die einzelnen Ausschnitte aus der Kureloberfläche darstellenden Siege ersetzt ist. ro Selbstverständlich ist jede technisch gleichwertige Lagerungsart, beispielsweise eine kardanische Lagerung, ebenso verwendbar.According to a further development of the invention it is provided that the ring has a spherically curved inner surface and on a plurality of fastened on the nozzle end, corresponding to the inner surface of the ring Stegen is stored. This storage corresponds essentially to a ball joint connection, wherein however, the sphere is replaced by the individual excerpts from the surface of the curve depicting victories. ro It goes without saying that any technically equivalent type of storage, for example a cardan bearing, also usable.

Nach einem weiteren Merkmai der Erfindung sind die Rohrwandsegmente im Bereich ihrer hinteren Enden etwa kreisbogenförmig gekrümmt und überlappen sich gegenseitig seitlich. Der Grad der Überlappung ist so gewählt, daß sich bei vollkommen geöffneter Stellung der Rohrwandsegmente gerade noch eine geschlossene Rohrwand ergibt. In der Übergangszonc verändert sich das Profil jedes Rohrwandsegmentes von einem schmalen flachen, am Ring angelenkten Er.de zu dem eigentlichen breiten Rohrwandteil.According to a further feature of the invention, the pipe wall segments are in the region of their rear ends curved approximately in the shape of a circular arc and laterally overlap one another. The degree of overlap is like this chosen that with the completely open position of the pipe wall segments just a closed one Pipe wall results. In the transition zone changes the profile of each pipe wall segment from a narrow flat Er.de hinged on the ring to the actual wide pipe wall part.

Da der Durchmesser des Ringes im allgemeinen wesentlich größer ist als der Durchmesser des durch die Rohrwandsegmente gebildeten Rohrstückes, ist nach einem Merkmal der Erfindung weiterhin vorgesehen, daß die Rohrwandsegmente in ihrer Übergangszone derart gekröpft sind, daß sie sich ringseitig an dem Ringdurchmesser und auf der dem Ring abgewandten Seite etwa dem Durchmesser der Düsenmündung anpassen.Since the diameter of the ring is generally much larger than the diameter of the through the Pipe wall segments formed pipe section is further provided according to a feature of the invention, that the pipe wall segments are cranked in their transition zone so that they are on the ring side Ring diameter and on the side facing away from the ring approximately the diameter of the nozzle mouth adjust.

Die Rohrwandsegmenle sind an ihrem am Ring angelenkten Ende sowohl schmaler als auch weniger gekrümmt als an ihrem entgegengesetzten Ende, so daß ihre Festigkeit in diesem Bereich geringer ist. Aus diesem Grund sind die Rohrwandsegnientc nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in ihrer Übergangszone durch je eine senkrecht zu ihrer Außenfläche stehende Rippe verstärkt, welche auch das Auge zur Anlenkung des zugehörigen Verstellantriebes aufweist. Dadurch kann die Verstellkraft auf einer beliebig großen Basis auf das Rohrwandsegment abgesetzt werden.The pipe wall segments are both narrower and less at their end hinged to the ring curved than at its opposite end, so that its strength is lower in this area. Out For this reason, according to a further feature of the invention, the pipe wall segments are in their transition zone each reinforced by a rib standing perpendicular to its outer surface, which also leads to the eye Has articulation of the associated adjusting drive. As a result, the adjusting force can be applied to the pipe wall segment on a base of any size will.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Verstcllantrir-be hydraulische Zylinder, welche getrennt steuerbar sind. Die Steuerung erfolgt beispielsweise durch einen Pilotenbefehl über ein zentrales Steuerorgan, welches je nach dem Kommando entweder alle Verstellantriebe gleichmäßig oder aber ungleichmäßig beaufschlagt. Im ersten Fall ergibt sich :^;ne symmetrische Querschnittsveränderung des durch die Rohrwandsegmente gebildeten Rohrstückes, im zweiten Falle eine Schwenkung des Ringes und damit eine Ablenkung des Düsenstrahles.According to a further feature of the invention, the actuators are hydraulic cylinders which can be controlled separately. The control takes place, for example, by a pilot command via a central control element which, depending on the command, either acts uniformly or non-uniformly on all adjustment drives. In the first case, it ^follows:; ne symmetrical change in cross-section of the pipe section formed by the pipe wall segments, in the second case a pivoting of the ring and thus a deflection of the nozzle jet.

Die Rohrwandsegmente werden im allgemeinen so eingestellt, daß sie den durch die eigentliche Düse gebildeten Gasstrahl gerade berühren.The pipe wall segments are generally adjusted so that they pass through the actual nozzle just touch the formed gas jet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrie- g_c ben. Es zeigtAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing and described in more detail below ben g _c. It shows

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Schubdüse mit Ablenkeinrichtung,F i g. 1 is a perspective view of a thrust nozzle with a deflection device,

Fig.2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Schubdüse gemäß Fig. 1.FIG. 2 shows a partial longitudinal section through a thrust nozzle according to FIG. 1.

Das Strahlrohr 1 trägt an seinem rückwärtigen Ende eine herkömmliche verstellbare Düse 2, welche in der üblichen Art beispielsweise aus einer Reihe von Klappen oder Segmenten aufgebaut sein kann, die durch eine gemeinsame Verstelleinrichtung betätigt werden können. Koaxial zum Strahlrohr 1 ist ein Ring 3 angeordnet, welcher mit seiner kugelig gewölbten Innenfläche auf den Stegen 4 allseitig schwenkbar gelagert ist.The jet pipe 1 carries at its rear end a conventional adjustable nozzle 2, which in the usual type, for example, can be constructed from a number of flaps or segments that can be operated by a common adjustment device. A ring 3 is coaxial with the jet pipe 1 arranged, which is pivotable on all sides with its spherically curved inner surface on the webs 4 is stored.

An der Hinterkante des Ringes 3 sind vier Rohrwandsegmente 5 bis 8 um tangential zum Ringumiang verlaufende Achsen schwenkbar angelenkt. Diese Rohrwandsegmente formen an ihrem rückwärtigen Ende ein Rohrstück 9, welches in Normallage die Verlängerung der Düse 2 darstellt, jedes Rohrwandsegment weist eine Übergangszone auf, in der es von eir.em geringeren, etwa dem Strahldurchmesser entsprechenden Durchmesser auf den größeren Ringdurchmesser gekröpft ist. Das Rohrwandsegment 8 ist ebenso wie die übrigen in dieser Übergangszone durch eine Rippe IO verstärkt. An dieser Rippe ist auch ein Auge 11 ausgebildet, welches zur Anlenkung des hydraulischen Verstellantriebs 12 dient. Der hydraulische Verstellantrieb 12 stützt sich gegen einen mit der Strahlrohrwand verbundenen Bock 13 ab.At the rear edge of the ring 3, four pipe wall segments 5 to 8 are tangential to the Axles running around the ring are articulated so that they can pivot. These pipe wall segments shape on their rear end a pipe section 9, which in the normal position represents the extension of the nozzle 2, Each pipe wall segment has a transition zone in which it has a smaller diameter, for example the beam diameter corresponding diameter is cranked to the larger ring diameter. The pipe wall segment 8 Like the others in this transition zone, it is reinforced by a rib IO. This rib is also an eye 11 is formed, which is used for the articulation of the hydraulic adjustment drive 12 is used. The hydraulic adjustment drive 12 is supported against one with the Beam pipe wall connected block 13 from.

Die einzelnen Rohrwandsegmente sind durch eine Kopplungseinrichtung derart miteinander verbunden, daß sich immer nur alle vier Rohrwandsegmenle gleichmäßig und symmetrisch zur Strahlrohrachse 14 verstellen können. Diese Kopplungseinrichtung kann beispielsweise durch an der Innenseite der Rohrwandsegmente 5 und 7 angeordnete Nasen dargestellt sein, welche mit in den Rohrwandsegmenten 6 und 8 angeordneten Schlitzen zusammenwirken. Derartige Einrichtungen sind in allen Bereichen der Technik üblich und deswegen hier nicht näher dargestellt.The individual pipe wall segments are connected to one another by a coupling device in such a way that that only all four pipe wall segments are evenly and symmetrically to the jet pipe axis 14 can adjust. This coupling device can for example by on the inside of the pipe wall segments 5 and 7 arranged lugs can be shown, which with in the pipe wall segments 6 and 8 arranged slots cooperate. Such devices are common in all areas of technology and therefore not shown here in more detail.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden Rohrwandsegmente so eingestellt, daß sie den Gasstrahl 15 gerade berühren. Mit 16 ist die Verkleidung bezeichnet, welche durch den Heckteil der Flugzeugzelle gebildet wird.As can be seen from Fig. 2, pipe wall segments are adjusted so that they the gas jet 15 straight touch. The lining is denoted by 16, which is formed by the rear part of the airframe.

Der Betrieb der Einrichtung erfolgt in der Weise, daß entweder alle Verstellmotoren gleichzeitig und gleichmäßig bewegt werden, wobei sich die Rohrwandsegmente symmetrisch zur Achse verstellen und an den Gasstrahldurchmesser anpassen lassen, oder daß bei einer ungleichmäßigen Betätigung der Verstellmotoren der Durchmesser des Rohrstückes 9 unverändert bleibt und das Rohrstück 9 zusammen mi* dem Ring 3 aus der Richtung der Strahlrohrachse ausgeschwenkt wird. Wenn die Einrichtung, so wie in F i g. 2 dargestellt, über die Rumpfkontur nach hinten übersteht, so daß das Rohrstück 9 bei Auslenkung in den freien Luftstrom hineinragt, so ergibt sich gleichzeitig mit der Ablenkung des Strahles eine gleichsinnig wirkende aerodynamische Steuerkraft.The operation of the device is carried out in such a way that either all adjustment motors are moved simultaneously and evenly, with the pipe wall segments adjust symmetrically to the axis and adjust to the gas jet diameter, or that at an uneven actuation of the adjusting motors, the diameter of the pipe section 9 remains unchanged and the pipe section 9 is pivoted together with the ring 3 from the direction of the jet pipe axis. If the device, as in FIG. 2, protrudes over the fuselage contour to the rear, so that the Pipe section 9 protrudes into the free air flow when it is deflected, this results at the same time as the deflection of the jet an aerodynamic control force acting in the same direction.

Es besteht die Möglichkeit, die Verstellantriebe für die Rohrwandsegmente hydraulisch mit der Verstellung der eigentlichen Düse zu koppeln, so daß der Düsenquerschnitt und der Querschnitt des Rohrstückes aufeinander abgestimmt sind.It is possible to use the adjustment drives for to couple the pipe wall segments hydraulically with the adjustment of the actual nozzle, so that the The nozzle cross-section and the cross-section of the pipe section are matched to one another.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche: 19Claims: 19 1. Flugzeug-Strahltriebwerk mit einer bezüglich des Austrittsquerschnittes verstellbaren Schubdüse und einer Einrichtung zur Ablenkung des Gasstrahles, die einen koaxial zur Düsenachse angeordneten, allseitig schwenkbar gelagerten Ring mit an der Ringhinterkante angelenkten, gleichmäßig über den Ringumfang verteilten, um jeweils tangential zum to Ringumfang verlaufenden Achsen schwenkbaren Rohrwandsegmenten, aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (2) radial innerhalb der Rohrwandsegmente (5 bis 8) bzw. des Rings (3) koaxial zu deren gemeinsamer Längsachse (Strahlrohrachse 14) angeordnet ist und daß jedes der zumindest drei Rohrwandsegmente durcr. einen eigenen Verstellantrieb (12) betätigbar ist, wobei die Rohrwandsegmente miteinander derart gekoppelt sind, daß sie sich nur gemeinsam zur Strahlrohrachse verstellen können.1. Aircraft jet engine with a thrust nozzle that can be adjusted with respect to the outlet cross-section and a device for deflecting the gas jet, which is arranged coaxially to the nozzle axis, All-round pivoting ring with hinged to the rear edge of the ring, evenly over the Distributed around the circumference of the ring, pivotable about axes that are tangential to the circumference of the ring Pipe wall segments, characterized in that the thrust nozzle (2) is radial within the pipe wall segments (5 to 8) or the ring (3) coaxially to their common longitudinal axis (Beam pipe axis 14) is arranged and that each of the at least three pipe wall segments durcr. a own adjusting drive (12) can be actuated, the pipe wall segments being coupled to one another in this way are that they can only be adjusted together to the nozzle axis. 2. Flugzeug-Strahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) eine kugelig gewölbte Innenfläche aufweist und auf mehreren auf dem Strahlrohrende befestigten, der Innenfläche des Ringes entsprechenden Stegen (4) gelagert ist.2. aircraft jet engine according to claim 1, characterized in that the ring (3) has a Has spherically curved inner surface and attached to several on the end of the jet pipe, the Inner surface of the ring corresponding webs (4) is mounted. 3. Flugzeug-Strahltriebwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandsegmente (5 bis 8) im Bereich ihrer hinteren Enden etwa kreisbogenförmig gekrümmt sind und sich seitlich gegenseitig überlappen.3. aircraft jet engine according to claim 1 and 2, characterized in that the pipe wall segments (5 to 8) are curved approximately in the shape of a circular arc in the region of their rear ends and extend laterally overlap each other. 4. Flugzeug-Strahltriebwerk nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandsegmente (5 bis 8) in ihrer Übergangszone derart gekröpft sind, daß sie sich ringseilig an den Ringdurchmesser und auf der dem Ring abgewandten Seite etwa dem Durchmesser der Düsenmündung anpassen.4. aircraft jet engine according to claims I to 3, characterized in that the pipe wall segments (5 to 8) are cranked in their transition zone in such a way that they are attached to the Ring diameter and on the side facing away from the ring approximately the diameter of the nozzle mouth adjust. 5. Flugzeug-Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandsegmente (5 bis 8) in ihrer Übergangszone durch je eine senkrecht zu ihrer Außenfläche stehende Rippe (10) verstärkt sind, welche auch das Auge (11) zur Anlenkung des zugehörigen Verstellantriebes (12) aufweist.5. aircraft jet engine according to claims 1 to 4, characterized in that the pipe wall segments (5 to 8) in their transition zone by a rib standing perpendicular to their outer surface (10) are reinforced, which also the eye (11) for articulation of the associated adjustment drive (12) having. 6. Flugzeug-Strahltriebwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellantriebe (12) hydraulische Zylinder sind, welche getrennt steuerbar sind.6. aircraft jet engine according to claims 1 to 5, characterized in that the adjusting drives (12) are hydraulic cylinders which can be controlled separately.