DE2014864C3 - Ummantelung einer Luftschraube - Google Patents

Description

10. Ummantelung nach Anspruch 6, dadurch dung ist jedoch, daß dieser sich bei geringen Flüggegekennzeichnet, daß in der Ummantelung (1) der schwindigkeiten in Torusform befindet.

Form der um die stromabwärtige Kante schwenk- 50 Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich baren Klappen (7 c) entsprechende Aussparungen dadurch, daß im Bereich des Austritts der Ummante-(23) vorgesehen sind, in die die Klappen (7 c) lung bewegliche Klappen vorhanden sind. Dies isl einschwenkbar sind (Fig. 13). deswegen besonders vorteilhaft, weil durch die erfin

dungsgemäße Ausbildung der Ausnehmung die Ab-

55 rei^Rerscheinungen auf ein Minimum herabgesetzl

sind. Ansonsten sind Klappen an einer ringförmigen

Die Erfindung betrifft eine Ummantelung einer Umman'elung grundsätzlich schon bekannt (US-PS Luftschraube, die aus einem Ringflügel gebildet ist, 3 301 509). In Zusammenhang mit der torusförmigen dessen Innenwand in der Schraubenebene eine ring- Ausbildung der Ausnehmung gemäß der Erfindung förmige Ausnehmung aufweist, in welche die Enden 60 kommt ihnen jedoch wegen Vermeidung der Abder Luftschraubenblätter hineinragen. reißerscheinungen eine besondere Bedeutung zu.

Bei einer bekannten Ummantelung dieser Art Vorzugsweise sind der Boden und die Klapper

(FR-PS 1 348 186) sind enge Toleranzen zwischen synchron bewegbar, um so beide Elemente an unterden Enden der Luftschraubenblätter und der Um- schiedliche Fluggeschwindigkeiten anpassen zu könmantelung erforderlich, und es besteht weiter die Ge- 65 nen.

fahr von Ablösungserscheinungen stromabwärts von Eine besonders vorteilhafte praktische Ausfüh-

den Luftschraubenblättern. rungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der elasti-

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, sehe Boden einerseits an der Ummantelung im Be-

reich ihrer Eintrittskante und andererseits an einem an der Ummantelung angelenkten, radial in Richtung auf die Luftschraubennabe verschwenkbaren Gestänge befestigt ist.

Die beweglichen Klappen können um ihre stromaufwärtige oder um ihre stromabwärtigen Kanten schwenkbar sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Ummantelung der Form der um die stromabwärtige Kante schwenkbaren Klappen entsprechende Aussparungen vorgesehen sind, in die die Klappen einschwenkbar

sind.
Vorzugsweise ist das Gestänge in einer Nut der

Trennwand geführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 eine perspektivische Übe ι dich tsansicht eines Abschnittes einer Ummantelung,

F i g. 2 eine Schnittansicht einer Ummantelung gemäß einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 3 ^e'^ne Ummantelung gemäß einer dritten Ausführungsform,

F i g. 4 und 5 schematische Schnittansichten einer Ummantelung gemäß einer vierten Ausführungsform, F i g- 6 eine perspektivische Ansicht einer Klappe der Ummantelung nach F i g. 2,

F i g. 7 eine schemalische Draufsicht auf eine Folge von beweglichen Klappen bei divergentem Austritt bzw. konvergentem Austritt des Strahles,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit der F i g. 5,

Fig. 9 und 10 schematische Schnittansichten in vergrößertem Maßstab, einer Steuereinrichtung der Klappen,

F i c. 11 einen schematischen Schnitt in verkleinertem Maßstab einer Ummantelung senkrecht zur Luftschraubennabe,

Fig. 12 und 13 schematische Schnittansichten einer Ummantelung gemäß einer weiteren Ausführungsvariante,

Fig. 14 und 15 schematische Schnittansichten im vergrößerten Maßstab, die den Aufbau der Steuereinrichtung der Klappen gemäß der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführangsform zeigen.

Nach der F i g. 1 ist in der Innenwandung einer Ummantelung 1 einer Luftschraube im folgenden Ringflügel 1 genannt, die nach F i g. 2 mit einem Motor 1 α durch Streben 1 h verbunden ist, eine allgemein lorusförmigc Ausnehmung! gegenüber vom Motor 1 α angetriebenen Propellerflüseln 3 angeordnet. Wenn sich die Flügel 3 in der Richtung des Pfeiles F drehen, zirkuliert die Luft wirbelnd und kontinuierlich in dem Hohlraum (Pfeile F₁). Die durch den Auftrieb der Flügel 3 erzeugten Rand-Wirbel sind also eingefangen.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführangsform ist die Ausnehmung 2 gleichfalls in der Innenwandung des Ringflügels 1 ausgeführt, jedoch sind in Radialebcnen profilierte Trennwände 5 in der Weise angeordnet, daß sie gemäß F i g. 11 Sektoren 4 bilden.

Bei der Drehung der Flügel 3 des Propellers wird die Luft auf Grund der Anwesenheit der Trennwände 5 zwangläufig in Richtung der Pfeile /, in Drehung versetzt und nicht in Drehrichtung des Propellers mitgenommen. Darüber hinaus bewirkt diese Drehung, daß die Luftschicht am Ausgang des Ringtlügels 1 ohne eine Abreißerscheinung ausströmt (Pfeil /o).

Da die Erscheinung des Abreißens auf diese Weise beseitigt ist, kann man dem Ringflügel 1 bewegliche Klappen 7 in der Weise zuordnen, daß man einen Ausgang mit veränderlicher Durchtrittsquerschnitt 5 erhält, wodurch der innere Durchsatz unabhängig von der Fluggeschwindigkeit besser an die Luftschraubensteigung angepaßt werden kann. In F i g. 2 ist die Klappe 7 in Divergenzlage in durchgezogenen Linien und in Konvergenzlage in gestrichelten Linien ίο gezeigt.

Die gemäß F i g. 6 geformten Klappen 7 können um eine Achse 8 gelenkig angebracht sein, die mit der stromabwärtigen Kante des Ringflügels 1 fest verbunden ist, und sich gemäß Fig. 7 teilweise schuppenartig überdecken. Sie können zwischen der Divergenzlage (A) und der Konvergenzlage (B) bewegt werden.

Die Vorteile bezüglich der Nichtbeachtung von Toleranzen, der Kontinuität der Zirkulation und des Strömens entlang den Wandungen stromabwärts des Ringflügels 1 ohne Abreißerscheinungen weist ebenso mit einem zusätzlichen Vorteil die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform auf. Bei dieser Ausführunguform weist die Ausnehmung 2 wieder einen Durchmesser in der Größenordnung der Dicke des Ringflügels 1 auf, und es kann der stromaufwärtige Teil des Ringflügels 1, der in gestrichelten Linien gezeigt ist, weggelassen werden. In diesem Fall ist der Boden 6 der Ausnehmung 2 fest. Es können weiter Trennwände 5 (strichpunktierte Linien) vorgesehen sein. Auch die obenerwähnten stromabwärtigen Klappen 7 können bei der Ausführungsform nach F i g. 3 verwendet werden.

In den F i g. 4, 5 und 8 bis 11 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, die insbesondere bei senkrecht startenden Flugzeugen von Vorteil ist Es ist bekannt, daß in unbeweglicher Luft der Austritt divergent und das Verhältnis zwischen dem äußeren und dem inneren Durchmesser des Ringflügels größer als 1,20 sein muß. Dagegen muß bei großen Fluggeschwindigkeiten der Ringflügel eine geringe Dicke aufweisen, um keinen störenden Widerstand zu erzeugen. Der Eintritt darf nicht oder nur leicht gewölbt sein, und der Austritt muß konvergent sein. Nun bietet die in diesen Figuren dargestellte Ausführungsform eine Kompromißlösung für die durch die extremen Betriebsbedingungen aufgezwungenen Formen.

Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform vorgegangen, indem die im wesentlichen längs den Radialebenen des Ringflügels 1 angeordneten profilierten Trennwände 5 und ein durch eine einklappbare Wandung gebildeter Boden 9 vorgesehen werden Die Trennwände 5 weisen eine bestimmte Dicke au! und sind hohl, so daß dort die verschiedenen nach folgend beschriebenen Steuervorrichtungen angeord net werden können. Die einziehbare Wandung be steht aus einem elastischen Material. Sie ist mit den Ringflügel 1 bei Ic fest verbunden worden. Ihn stromabwärtige Kante trägt ein Gestänge 10, da durch eine Kurbel 11 gesteuert wird, die in de Trennwand S liegt und bei 12 angelenkt ist. Darübe hinaus ist das Gestänge 10 in seiner Bewegung durcl eine Nut 13 in Form eines Kreisbogens geführl Wenn die Kurbel 11 betätigt wird, kann Jie elasti sehe Wandung die zwei extremen Positionen einneli men, die in durchgezogenen und strichpunktierte

Linien in F i g. 9 gezeichnet und in den F i g. 4 und 5 dargestellt sind. In der Position der Fig. 4 bildet diese Wandung den Boden9 der Ausnehmung!, während sie zurückgezogen ist. wenn sie sich in der in Fig. 5 dargestellten Position befindet. Der Vorteil dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.

In Verbindung mit einem solchen einziehbaren Boden9 ist eine Ringklappe 7« vorgesehen, die wie die Klappe 7 in F i g. 6 ausgeführt oder gemäß einer anderen Ausführungsform aus einem elastischen Material bestehen kann, dessen Anbringung und Steuerung in der folgenden Weise ausgeführt werden kann (Fig. 10).

Die Klappe Ta ist mit ihrer stromaufwärtigen Kante 14 beispielsweise durch eine Stange mit den Trennwänden 5 fest verbunden. Ein Metallbeschlag 15 ist in ihrem Inneren versenkt und trägt ein Teil in Form eines bei 17 gelenkig angebrachten Winkelteiles 16 und ist bei 18 mit einer Stange 19 verbunden, die durch eine Kurbelstange 20 gesteuert wird, die bei 21 an den Ringflügel angelenkt ist. Wenn die Kurbelstange 20 die in durchgezogenen Linien in der Fig. 10 dargestellte Position einnimmt, nimmt die Ringklappe 7 α ebenfalls die in durchgezogenen Linien in dieser Figur dargestellte Lage ein. Wenn man jedoch die Kurbelstange 20 betätigt, um sie in die in gestrichelten Linien dargestellte Position zu führen, dreht sich das Teil 16 um 17 und führt die Klappe la in die in gestrichelten Linien dargestellte Position, wobei der Verbindungspunkt 18 dann die Lage 18 a einnimmt.

Die Steuerung der einklappbaren Wandung durch die Kurbel 11 und der Klappe Ta durch die Kurbelstange 20 können zweckmäßigerweise synchronisiert sein, wodurch die einklappbare Wandung und die Klappe Ta zu gleicher Zeit variable Lagen einnehmen können, deren äußere Grenzen in den F i g. 4 und 5 in schematischer Weise dargestellt sind.

Insbesondere bei senkrecht startenden Flugzeugen ist diese Ausführungsform vorteilhaft, und ihre Anwendung erfolgt mit guten Wirkungsgraden. In dem Fall der F i g. 4 mit divergentem Austritt (Abflug bzw. Start) wird der Strahl, der aus dem Umfangsteil des Propellers austritt, nach vorne geschleudert (Pfeile /₃) und wieder eingesogen, wobei er einen eingefangenen Wirbel in der durch Wände abgeteilten Ausnehmung 2 des Ringflügels 1 bildet (Pfeile /₄).

Dagegen bietet in dem Fall der F i g. 5 mit konvergentem Austritt während des Fluges der Ringflügel \ (Pfeile /₅) wenig störenden Widerstand auf Grund der geringen Stärke der Profile und der geringen benetzten Oberfläche. Somit erhält man auf Grund der einklappbaren Wandungen einen Kompromiß zwischen den idealen Formen für die Betriebsbedingungen in unbeweglicher Luft (F i g. 4) und die Betriebsbedingungen bei großer Fluggeschwindigkeit (F ig. 5).

Bei der in den F i g. 12 bis 15 dargestellten weiteren Ausführungsform ist auf der Innenwandung des Ringflügels 1, die mit dem Motor 1 α durch die Stieben 1 b verbunden ist, eine Ausnehmung 2 gegenüber den Flügeln 3 des Propellers ausgeführt, der einen Durchmesser in der Größenordnung der Dicke des Ringflügel 1 aufweist, wobei wieder der stromaufwärtigeTeil des Ringflügels 1 weggelassen ist.

Es können profilierte Trennwände 5 (strichpunktierte Linien) vorgesehen werden, die im wesentlichen längs Radialcbcnen des Ringflügels 1 angcordnet sind. Der Boden 9a des Ringflügels I wird durch eine cinklappbare Wandung gebildet, die entweder starr ist oder aus elastischem Material besteht.

Die stromaufwartige Kante dieser Wandung trägt eine Stange 10«, die durch eine in dem Ringflügel 1 ausgeführte Gleitschiene 13 a geführt ist. Die Stange 10 a ist mit einer Mutter 21 fest verbunden, die mit einer Schraubspindel 11 b zusammenwirkt, die durch ein Getriebe in Drehung versetzt wird, das in F i g. 15 schematisch bei 22 dargestellt ist. Die Stange 10 a dient ebenso als Drehachse für die Kurbelstange 19a, die bei %b gelenkig an dem stromaufwärtiten Teil einer Klappe Tc angebracht ist, die um die stromabwärtige Achse 8a geschwenkt weiden kann. Eine Aussparung 23 ist auf dem stromabwältigen

»5 Teil des Ringflügels 1 in der Weise vorgesehen, daß sie die Klappe Tc aufnehmen kann, wenn sich diese in der Konvergenzposition befindet (s. Fig. 13 und die in den strichpunktierten Linien dargestellte Position in Fig. 15). Wenn der Boden 9a starr ist, können die Kurbelstangen 19 a forlgelassen werden.

Aus der Beschreibung der Fig. 15 geht hervor, daß die Mutter 21 sich, wenn das Getriebe 22 betätigt wird, entlang der Schraubspindel lib verschiebt, wobei sie die Stange 10 a, die entlang der Führungs-

schiene 13 a gleitet, und das stromaufwartige Ende der Kurbelstange 19 a mitnimmt, die der gleichen Bewegung folgt und durch ihr Ende 9 b den stromaufwärtigen Teil der Klappe Tc mit sich zieht, die mit ihrem stromabwärtigen Teil um 8 a schwenkt. Sie

♦0 nimmt dann die in strichpunktierten Linien in Fig. 15 gezeigte Position ein, indem sie in die Aussparung 23 des Ringflügels 1 eintritt.

Die zwei extremen Positionen der Klappen 7 c sind in den Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei Fig. 12 die

divergente Position der Stromlinien F₁. hinter der Einfangsstelle F₇ in dem Ringflügel 1 mit torusförmiger Ausnehmung 2 (mit oder ohne Trennwand 5) und Fig. 13 die konvergente Position der gleichen Stromlinien darstellt.

Wie bei der in den F i g. 4, 5 und 8 bis 11 darge stellten Ausführungsform sind die Steuerung der einklappbaren Wandung und die der Klappe Tc synchronisiert, wodurch die einklappbare Wandung unc die Klappe 7 c zur gleichen Zeit veränderliche Posi

tionen einnehmen können, deren extreme Positioner in den Fig. 12 und 13 schematisch dargestellt sind Diese Ausführungsform weist den gleichen Vortei wie oben erwähnt auf, und der Ringflügel 1 umfaß darüber hinaus bei konvergentem Austritt nur eil

einziges dünnen Profil mit minimalem Widerstand.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

eine Ummantelung der eingangs genannten Gattung Patentansprüche: zu schaffen, mittels der Ablösungserscheinungen stromabwärts von der Luftschraubenblätterebene ver-

1. Ummantelung einer Luftschraube, die aus mieden und verhältnismäßig weite Toleranzen zwieinem Ringflügel gebildet ist, dessen Innenwand 5 sehen den Enden der Luftschraubenblätter und der in der Schraubenebene eine ringförmige Ausneh- Ummantelung zugelassen werden können.

mung aufweist, in welche die Enden der Luft- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung

schraubenblätter hineinragen, dadurch ge- vor, daß die Ausnehmung von den Begrenzungswänkennzeichnet, daß die Ausnehmung (2) den eines Torus oder eines in bezug auf die Luftvon den Begrenzungswänden eines Torus" oder io Schraubenströmung stromaufwärts offenen Torus beeines in bezug auf die Luftschrauber.Etrömung grenzt ist, dessen Wulstdicke in der Größenordnung stromaufwärts offenen Torus begrenzt ist, dessen der Dicke der Ummantelung liegt. Auf Grund dieser Wulstdicke in der Größenordnung der Dicke der Ausbildung werden bei der Umströmung der Enden Ummantelung (1) liegt. der Luftschraubenblätter entstehende Wirbel von

2. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch 15 der Nutzströmung ferngehalten, indem sie in der gekennzeichnet, daß im Inneren der Ausnehmung Ausnehmung verbleiben und dort die Wirbelenergie (2) im wesentlichen in Radialebenen profilierte durch eine Rotation in den Radialebenen des Torus-Trennwände (5) vorgesehen sind. querschnitts vernichtet wird. Zwischen den Enden

3. Ummantelung "nach Anspruch 1 oder 2, da- der Luflschraubenblätter und dem Innenraum der durch gekennzeichnet, daß der Boden (9) der 20 Ausnehmung sind dabei keine engen Toleranzen ein-Ausnehmung (2) eine elastische Wand ist, die in zuhalten, sondern es genügt vielmehr ein verhältniseine zur IniiL-nwand des Ringflügeis annähernd mäßig geringes Eintauchen der Blattenden in die toparallele Lage schwenkbar ist. rusförmige Ausnehmung, um die in der Radialebene

4. Ummantelung nach einem der vorhergehen- entwickelten Wirbel so auszubilden, daß sie innerden Anspiüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ^_s halb der torusförmigen Ausnehmung gehalten wer-Bereich des Austritts der Ummantelung (1) be- den.

wegliche Klappen (7, 7«, 7 c) vorhanden sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind im

5. Ummantelung nach Anspruch 4, dadurch Inneren der Ausnehmung im wesentlichen in Radialgekennzeichnet, daß die beweglichen Klappen (7, ebene profilierte Trennwände vorgesehen. Es ist 7 λ) um ihre stromaurwärtige Kante schwenkbar so zwar schon an sich bekannt, einen Ringraum bei sind. einer Ummantelung für eine Luftschraube in vier

6. Ummantelung nach Anspruch 4, dadurch gleiche Sektoren zu unterteilen. Erfindungsgemäß gekennzeichnet, daß die Klappen (7c) um ihre sind die Trennwände jedoch profiliert und liegen in stromabwärtigen Kanten schwenkbar sind. einer torusförmigen Ausnehmung.

7. Ummantelung nach Anspruch 3 bis 6, da- 35 Eine weitere vorteilhafte Ausführung kennzeichnet durch gekennzeichnet, daß der Boden (9) und die sich dadurch, daß der Boden der Ausnehmung eine Klappen (7«, 7 c) synchron bewegbar r.ind. elastische Wand ist. die in eine zur Innenwand des

8. Ummantelung nach Anspruch 5, dadurch Ringflügels annähernd parallele Lage schwenkbar gekennzeichnet, daß der elastische Boden (9) ei- ist. Diese Ausführun^sform hat den Zweck, den Bonerseits an der Ummantelung (1) im Bereich ih- 4-> den bei höheren Geschwindigkeiten des Luftfahrzeurer Eintrittskante und andererseits an einem an ges in eine gestreckte Lage zu bringen, während er der Ummantelung (1) angelenkten, radial in sich jedoch bei geringen Fluggeschwindigkeiten in Richtung auf die Luftschraubennabe verschwenk- Torusform befindet. Einrichtungen ·""■ Anpassung baren Gestänge (10) befestigt ist des Profils von Ringflügeln an verschiedene Flugpe-

9. Ummantelung nach Anspruch 8, dadurch 45 schwindigkeilen sind an sich bekannt (GB-PS gekennzeichnet, daß das Gestänge (10) in einer 1 006 614). Wesentlich an dem elastischen Boden der Nut (13) der Trennwand (5) geführt ist. Ausnehmung der Ummantelung gemäß der Erfin-