DE2629049A1 - Duese mit variablem querschnitt und belastungsausgleich - Google Patents

Duese mit variablem querschnitt und belastungsausgleich

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DE2629049A1
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housing
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discharge nozzle
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DE19762629049
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Jarod Lee Baugh
Jun Arthur Mccardle
John Joseph Wright
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General Electric Co
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    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Düse mit variablem Querschnitt und Belastungsausgleich
Die Erfindung betrifft Gasturbinentriebwerke und insbesondere Ausströmdüsen oder Schubdüsen mit variablem Querschnitt für dieselben.
In modernen Vielzweck-Luftfahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit ist es häufig erforderlich, dass die Gasturbinentriebwerke eine Möglichkeit zur Schubsteigerung (Nachbrenner) besitzen. Dies erfordert grosse Querschnittänderungen am Düsenaustritt bei dem Umschalten des Triebwerks zwischen dem Betrieb mit Nachverbrennung und dem Betrieb ohne Nachverbrennung. In der Betriebsart ohne Nachverbrennung bei Unterschall ist der Querschnitt am Düsenauslass beträchtlich geringer als der maximale Triebwerksdurchmesser. Es treten schnelle Schliessgeschwindigkeiten (closure rates) des Querschnitts auf, unabhängig davon, ob die Triebwerke
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in Gondeln oder in dem Flugzeugrahmen (Tragfläche oder Rumpf) befestigt sind. Mit anderen Worten, konvergiert der äussere Strömungsweg des Triebwerks schnell in die Richtung des Düsenaustritts, Diese hohen Schliessgeschwindigkeiten für den Querschnitt ergeben oft einen hohen Druckwiderstand.
Die Verschlechterung des Druckwiderstandes tritt auf, da die entlang der Oberflächen des Flugzeugs strömende Luft sich beispielsweise ganz oder teilweise von den Heckteiloberflächen (hinteren Oberflächen) (oder konvergenten Oberflächen) infolge der schnellen Formänderungen durch die vorgenannte hohe Schliessgeschwindigkeit ablösen kann. Die Ablösung des Luftstroms wird normalerweise verringerte Drucke (unterhalb des Umgebungsdruckes) an den Heckteiloberflächen erzeugen mit einer resultierenden Vergrösserung des Luftwiderstandes des Flugzeugs. Ein besonders anfälliger Bereich ist der Bereich zwischen runden achsensymmetrischen Düsen von seitlich benachbarten Triebwerken, die bei Leistungspegeln ohne Nachverbrennung arbeiten. Es ist besonders schwierig, diesen Bereich mit Umgebungsluft hoher Energie auszufüllen, wegen des divergenten Verlaufs des Zwischenraums zwischen den Düsen und des herrschenden komplizierten Strömungsfeldes. Bemühungen zur Ausfüllung dieses Raums mit mechanischen Aufbauten zur Verbesserung der Querschnittsverteilung waren nur in geringem Masse erfolgreich infolge des ürfordernisses des variablen Querschnitts für die runden achsensymmetrischen Schubdüsen oder Ausströmdüsen.
Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, die Schubdüse so zu gestalten, dass sie konform an die benachbarte Struktur angepasst ist, wobei ein bevorzugtes Profil eher asymmetrisch als achsensymmetrisch ist und eine zweckmässige Form im wesentlichen ellipsenförmig oder rechteckförmig ist. Wenn daher eine im wesentlichen rechteckförmige oder ellipsenförmige Schubdüse unter einer flachen Tragfläche oder unter einem Rumpfteil oder benachbart zu einem anderen Triebwerk angebracht wird, dann
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sind bedeutend weniger Hohlräume zur Erzeugung eines Druckwiderstandes (pressure drag) am Heckteil vorhanden.
Analytische Untersuchungen und Modellversuche im Windkanal haben gezeigt, dass aerodynamisch angepasste asymmetrische Abströmdüsensysteme eine beträchtliche Verringerung des Widerstandes der Düse/Gondel relativ zu runden Düsen ergeben können und dass diese Verringerung bis zu 1ol des gesamten Widerstandes des Luftfahrzeugs ausmacht. Dies wird dadurch erreicht, dass eine allmählicher verlaufende Schliessgeschwindigkeit für den gesamten Gondelquerschnitt auch unter Standschubverhältnissen (Trockenschub) (dry power conditions) vorgesehen wird und eine bessere aerodynamische Angleichung zwischen dem Abströmdüsensystem und der Flugzeuggondel vorgesehen wird, wodurch örtliche schroffe Querschnittsverteilungen beseitigt werden. Insbesondere wird der Zwischenraum zwischen benachbarten Düsen von in engem Abstand angeordneten Triebwerken auf ein Minimum gebracht und hierdurch wird eine Quelle für starken Druckwiderstand vermieden.
Asymmetrische Düsen ergeben jedoch wegen ihres nicht kreisförmigen Querschnitts schwierige Aufgaben für die mechanische Konstruktion infolge von grossen Biegemomenten der Struktur, Spannungen und den grossen Stellkräften bei einer vorgesehenen Querschnittsveränderung. Da jedoch die Änderung des Düsenquerschnittes für den wirksamen Betrieb eines Gasturbinentriebwerks während des gesamten Flugbetriebs eines Luftfahrzeuges erwünscht ist und für den Nachbrennerbetrieb erforderlich ist, ist es vorteilhaft, die asymmetrische Düse mit dieser Möglichkeit auszustatten. Es ist weiterhin erwünscht, eine Düse mit variablem Querschnitt mit einem möglichst geringen Strömungsverlust vorzusehen, da ein Verlust im Abgasstrom durch Düsenklappen oder Dichtungen zu einem äquivalenten Verlust an Triebwerksschub führt.
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Zur Erfüllung dieser Erfordernisse ist es zweckmässig, einen Teil einer asymmetrischen Düse bezüglich des übrigen Teils der Düse zu verschieben oder zu drehen, so dass im wesentlichen eine Wand (sie wird hier als Klappe bezeichnet) des geschwenkten Teils die Querschnittsveränderung der Düse steuert. Infolge der grossen Fläche dieser Klappe werden grosse Stellkräfte benötigt, um sie gegen den Abgasdruck zu bewegen und hierdurch werden schwere Stelleinrichtungen und zugeordnete Bauteile, wie Kraftversorgungsteile (Pumpen) und die Struktur zur Aufnahme der Last benötigt. Da bei der Konstruktion irgendeines Bauteils für ein Luftfahrzeug das Gewicht einen Hauptgesichtspunkt darstellt, ist es erwünscht, das Gewicht des Mechanismus' für die Querschnittsänderung einer asymmetrischen Abströmdüse zu verringern und möglichst zu beseitigen.
Es ist weiterhin erwünscht, eine asymmetrische Abströmdüse zu schaffen, welche einen hohen inneren aerodynamischen Wirkungsgrad in Verbindung mit einem niedrigen Widerstand des Heckteils una einer variablen Geometrie besitzt. Mehrere frühere Versuche zur Schaffung einer Querschnittsveränderung in einer asymmetrischen Düse haben zu Bauformen geführt, bei denen in einer oder mehreren der Betriebsarten der Düse Diskontinuitäten in dem inneren aerodynamischen Strömungsweg vorhanden waren. Man wird verstehen, dass solche verlusterzeugende Mechanismen in dem inneren Strömungsweg neben dem zuvor erwähnten Strömungsverlust die beträchtlichen Vorteile aufheben können, welche durch die asymmetrische Formgestaltung des äusseren Profils erreichbar sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abströmdüse mit variablem Querschnitt zu schaffen, welche bei der Kombination mit der Struktur eines Luftfahrzeuges in starkem Masse den Widerstand des Heckteils oder rückwärtigen Teils vermindert.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines variablen Querschnittes des Düsenhalses und in der Erzielung der erforderlichen Querschnittsänderung mit einem Mindestmass an potentiellem Strömungsverlust.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine asymmetrische Düse zu schaffen, die einen Mechanismus zur Querschnittsänderung mit verringertem Gewicht enthält.
Ein besseres Verständnis dieser und weiterer Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, den Abbildungen und bestimmten Beispielen, die Ausführungsformen darstellen und den Umfang der Erfindung nicht beschränken sollen.
Zusammengefasst, ist die Erfindung auf eine Düsenanordnung mit geringem Widerstand des Heckteils für ein Gasturbinentriebwerk gerichtet, das eine variable Geometrie des Strömungsweges besitzt. In einer Ausführungsform ist allgemein eine im wesentlichen kreisförmige stationäre Gehäusestruktur enthalten, die in einen allgemein C-förmigen Teil übergeht und in einem allgemein elliptischen Kanalabschnitt mit variabler Einstellung endet, der um den C-förmigen Teil herum angeordnet und um denselben schwenkbar ist. Die mit Schwenkverbindung ausgestattete Wand des Kanalabschnittes bildet eine Klappe am stromabwärts gelegenen Ende des allgemein kreisförmigen Gehäuses und wirkt mit der gegenüberstehenden C-förmigen Gehäusestruktur zusammen zur Bildung eines Düsenhalses mit variablem Querschnitt zwischen den beiden Teilen.
Um den hohen Stellkräften entgegenzuwirken, welche durch den Abgasdruck auf der grossen Fläche der einstückigen Klappe erzeugt werden, wurde ein neuartiges Druckausgleichs-Kolbensystem entwickelt. Dieses Druckausgleichssystem benutzt einen Teil des
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schwenkbaren Kanalabschnittes als Ausgleichskolben. Insbesondere ist das Wandsegment, das allgemein der Klappe gegenübersteht, ausserhalb des C-förmigen AbgasStrömungsweges der Düse und innerhalb der Gehäusestruktur angeordnet und wirkt als ein Kolben. Ein Sammelraum wird durch eine stationäre Struktur in dem Gehäuse gebildet und nimmt den Kolben gleitend auf. Durch Abzweigung von Luft von einer Verdichtereinrichtung, beispielsweise dem Triebwerksverdichter oder dem Triebwerksgebläse, werden die zur Einstellung der Klappe erforderlichen Stellgliedkräfte beträchtlich verringert oder beseitigt. Mit anderen Worten, betätigt verdichtete Luft den Kolben, der seinerseits antriebsmässig mit der Klappe verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Druck in dem Sammelraum nicht zur Überwindung der Klappenbelastung ausreicht, sind mit dem Kolben zusätzliche Stelleinrichtungen antriebsmässig verbunden. Die gesamte Düsenanordnung kann zweifach in einem Paar von seitlich benachbarten Triebwerken vorhanden sein und das im wesentlichen elliptische oder rechteckförmige Profil vermindert beträchtlich den Heckteilwiderstand des Systems.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer beispielhafter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Abbildungen.
Die Figur 1 zeigt schematisch teilweise im Schnitt ein in der Tragfläche befestigtes Gasturbinentriebwerk, das die vorliegende Erfindung enthält.
Die Figur 2 ist eine vergrösserte Ansicht eines Teils des Triebwerkes nach Figur 1 und zeigt das Abgassystem in einer Betriebsart.
Die Figur 3 ist eine vergrösserte Ansicht ähnlich Figur 2 und zeigt das Abgassystem in einer zweiten Betriebsart.
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Die Figur 4 ist eine zusammengefügte Schnittansicht entlang der Linie 4A-4A der Figur 2 und der Linie 4B-4B der Figur 3 für das Ausströmdüsensystem gemäss der Erfindung.
Die Figur 5 zeigt die Rückansicht eines repräsentativen Einbaus des Abströmdüsensystems nach der Erfindung in einem Luftfahrzeug.
In den Abbildungen sind durchweg gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Figur 1 zeigt allgemein bei 1o ein Gasturbinentriebwerk in schematischer Form, das die vorliegende Erfindung enthalten kann. Die· heissen Verbrennungsgase werden in bekannter Weise durch eine nicht gezeigte Turbine expandiert und treten in das Abströmdüsensystem 12 von links ein gemäss der Darstellung durch den Pfeil 14. In einer weiteren Ausführungsform können die heissen Verbrennungsgase mit der Gebläseaustrittsluft vor dem Eintritt in das Abströmdüsensystem 12 vermischt werden. In der nachstehenden Beschreibung soll der Ausdruck Abströmdüsensystem oder Düsensystem eine Abströmdüse eines Gebläsekanals oder irgendeine andere Abströmdüse eines Gasturbinentriebwerkes einschliessen, unabhängig davon, ob der Düse strömungsmässig in Reihe eine Verbrennungskammer vorgeschaltet ist. In der Ausführungsform nach Figur 1 besitzt das Gasturbinentriebwerk einen Nachbrenner 16 in einer bekannten Bauart.
Wie aus den Figuren 1 bis 3 leicht ersichtlich, ist das dargestellte Abströmdüsensystem ein solches Düsensystem des Typs mit innerer-äusserer Expansion mit Änderung des inneren Düsenquerschnittes. Wie noch gezeigt, kann ein solches System angepasst und beispielsweise in die Tragfläche 18 eines Luftfahrzeugs eingefügt werden, um eine aerodynamische stromlinienförmige Anordnung zu erhalten, bei welcher die Leerräume oder Hohlräume nicht vorhanden sind, wie sie für Systeme mit hohem Widerstand
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des Heckteils charakteristisch sind und allgemein durch zwei oder mehr seitlich benachbarte Triebwerke mit runden Düsen verursacht werden.
Das Abströmdüsensystem umfasst benachbart zur Turbine ein allgemein zylindrisches Gehäuse 2o, das einen AbgasStrömungsweg 22 begrenzt. Da eine Verringerung des Heckteilwiderstandes erwünscht ist, geht das Gehäuse 2o allmählich etwa in der Umgebung der Stell ■* 24 beginnend in einen allgemein elliptischen Querschnitt über und konvergiert zur Bildung einer inneren Rampe 26 mit einer festen Stellung. Diese Rampe ist ein integraler Teil der festen Gehäusestruktur 2o und dient zur Strömungsführung und zur Erzielung einer hohen inneren Leistungsfähigkeit der Düse für alle Einstellungen d^s Düsenquerschnittes. Weiter rückwärts geht das Gehäuse in einen C-förmigen Querschnitt in Form einer Schütte Cscoop} über, wobei die Öffnung des C nach unten weist und teilweise durch eine allgemein axial verlaufende Fläche 2 8 begrenzt ist. Mit anderen Worten, wurde ein Segment des axial verlaufenden elliptischen Gehäuses entlang der Oberfläche 28 weggenommen, wodurch ein umkreisförmig diskontinuierlicher Kanal verbleibt, der bei Fehlen der anschiiessenden Elemente eine rasche Expansion der Abgase nach unten zulassen würde.
Ein allgemein elliptischer Kanalabschnitt 3o ist schwenkbar um den C-förmigen Rampenteil 26 des Gehäuses 2o angeordnet und bildet bei 32 das stromabwärts gelegene Ende des Gehäuses 2o, wobei dort die beiden Strukturen schwenkbar verbunden sind. Daher bildet in dem Querschnitt der Figuren 2 und 3 der Kanal abschnitt 3o eine Klappe 34 mit variabler Stellung auf dem stromabwärts gelegenen Ende der unteren Gehäusewand 36, wobei diese Klappe mit der Rampe 26 mit fester Lage zusammenwirkt zur Bildung einer Engstelle 38 zwischen den beiden Teilen mit variabler Einstellung (die Engstelle ist dabei als der kleinste Querschnitt in dem Strömungsweg 22 definiert). Die Grosse des Querschnitts der Engstelle oder Halsteils ist eine Funktion der Betriebsart
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des Triebwerkes und des Luftfahrzeuges und wird entweder durch Anweisung des Flugpersonals oder automatisch gemäss den Triebwerkserfordernissen verändert, um das Triebwerksverhalten (die Leistung) zu optimieren. Der Düsenquerschnitt ist während des Starts in niedriger Höhe geöffnet und bei der richtigen Höhe nach dem Start, welche von dem einzelnen Luftfahrzeug abhängig ist, wird die Düse geschlossen, um den notwendigen Dauerflugschub zu erreichen. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Änderung des Düsenhaisquerschnittes dadurch erreicht, dass der Kanalabschnitt 3o um seinen Schwenkpunkt 32 geschwenkt wird und dadurch die Lage der Klappe 34 relativ zur Rampe 26 verändert wird.
Es wurde ein neuartiges Druckausgleichs-Kolbensystem entwickelt, um mindestens teilweise den hohen Stellkräften entgegenzuwirken, wie sie durch den Schub des Gasdrucks auf die gusse Oberfläche der einstückigen Klappe ausgeübt werden. Dieses System benutzt einen Teil 4o des schwenkbaren Kanals 3o als Ausgleichskolben (im weiteren als Kolben 4o bezeichnet). üer Kolben 4o ist das Segment des Kanals 3o, welches allgemein der Klappe 34 gegenübersteht und ausserhalb des Strömungsweges 22 im Innern des durch die Rampe 26 begrenzten Wandsegmentes liegt.
Ein Drucksamme1raum 42 ist innerhalb des Gehäuses 2o angeordnet und dient als Zylinder zur gleitenden Aufnahme des Kolbens 4o. Insbesondere ist in der Ausführungsform der Figuren 2 bis 4 der Sammelraum durch die Rampe 26, zwei bogenförmige Dichtungsflächen 44 und 46 und den Kolben 4o begrenzt, welcher zwischen den Dichtungsflächen 44 und 46 angeordnet ist. Die Flächen und 46 dienen neben der Schaffung eines Dichtungssitzes für die am Kolben 4o befestigten elastischen Dichtungen 48 und 5o noch als Führungen für die Bewegung des Kolbens 4o entlang des bogenförmigen Weges zwischen diesen beiden Teilen. Halterungen (Streben) 52 (nur eine von diesen ist in den Figuren 2 bis 4 gezeigt) erstrecken sich zwischen dem Gehäuse 2o und der Dichtungsfläche
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46 und ergeben eine Steifigkeit für die Fläche 46, die freitragend an der Rampe 26 befestigt ist.
In dem Gehäuse 2o ist mit Abstand eine thermische Verkleidung 54 angebracht zur Bildung eines Kanals 56 zwischen den beiden Teilen. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die Verkleidung "schindelartig" (shingled) gestaltet und gestattet einen Strom von Kühlluft im Kanal 56 mit Abgabe durch die Öffnungen 58 zwischen überlappenden VerkleidungsSegmenten 6o zur Bildung eines Kühlfilms entlang der radial innen gelegenen Seite der Verkleidung. Eine solche thermische Verkleidung ist beschrieben in der U.S.-Patentschrift 3 712 o62.
Die Betätigung des Kolbens 4o kann in zwei unterschiedlichen Betriebsarten erfolgen. Wo der vorhandene Druck im Sammelraum 42 zur Überwindung der Klappenkräfte ausreicht, kann die Bewegung des Kolbens 4o allein durch Regelung der Grosse des Drucks im Sammelraum bewerkstelligt werden.· In einer zweiten Betriebsart werden zusätzliche Stelleinrichtungen oder Stellglieder benötigt, wenn der Druck im Sammelraum 42 nicht ausreicht zur Überwindung der Klappenkräfte.
Da der Strom der Kühlluft typischerweise aus dem Auslass des Turbinen- oder Gebläseteils eines Gasturbinentriebwerkes erhalten wird, ist es bequem und zweckmässig, die gleiche Quelle zur Druckbeaufschlagung des Sammeisraums 42 zu benutzen. Insbesondere werden Einrichtungen wie die Öffnungen 62 vorgesehen, um verdichtete Luft in den Abgleichsamme1raum 42 zu leiten, wie dies zur Betätigung des Kolbens 4o erforderlich ist. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass irgendwelche geeigneten Einrichtungen vorgesehen werden können, um verdichtete Luft in den Sammelraum 42 zu leiten und dass die Erfindung nicht auf die Ausgestaltung nach Figur 3 begrenzt ist. Daher zeigt die Figur 2 eine allgemeine Leitung 64, welche strömungsmässig den Drucksamme1raum 42 mit einer verallgemeinerten Druckquelle 66 verbindet.
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Es sei angenommen, dass im Betrieb der Kanal 3o die Stellung nach den Figuren 2 und 4A besitzt und es erwünscht ist, den Halsquerschnitt oder Querschnitt der Engstelle 38 zu verringern. Es wird dann ein verdichtetes fliessfähiges Mittel, beispielsweise Luft, in den Sammelraum 42 abgezweigt. Die unter relativ hohem Druck stehende und auf die Oberfläche des Kolbens 4o wirkende Luft erzeugt eine Kraft entgegengesetzt zu der durch das auf die Oberfläche der Klappe 34 wirkende Abgas erzeugten Kraft. Wie zuvor erläutert, wird der Kanal 3o im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 32 in die Stellung nach den Figuren 3 und 4B schwenken, wenn die Kraft auf dem Kolben grosser ist als die Kraft auf der Klappe.
Wenn die Kraft auf dem Kolben kleiner ist als die Kraft auf der Klappe, dann werden zum Ausgleich der Differenz zusätzliche Stelleinrichtungen benötigt. Es wurden daher zur Ergänzung des Druckausgleichssystems Stellglieder 68 vorgesehen. Die Stellglieder sind antriebsmässig an einem Ende durch einen Schwenkstift 7o mit dem Gehäuse 2o verbunden und an ihrem anderen Ende antriebsmässig über einen Gabelkopf 72 mit dem Kolben 4o verbunden. Diese Stellglieder können beliebige bekannte Stellglieder sein, vorzugsweise hydraulische oder pneumatische Stellglieder. Es ist jedoch zu beachten, dass die Stellglieder 68 nur eine Hilfsrolle spielen, wenn die auf den Kolben 4o ausgeübte Kraft kleiner ist als die auf die Klappe 34 ausgeübte Kraft und daher die Abmessungen der Stellglieder beträchtlich kleiner sind als für Verhältnisse, bei denen sie die Haupteinrichtung zur Verstellung bilden. Daher kann das Gewicht des Systems verringert werden.
Die Sequenz der Vorgänge ist umgekehrt, wenn eine Vergrösserung des Halsquerschnitts 38 erwünscht ist. Der Druck im Sammelraum 42 wird auf einen Wert verringert, bei dem die Kraft auf den Kolben kleiner ist als die Kraft auf die Klappe 34 und hierdurch wird bewirkt, dass der Kanal 3o im Uhrzeigersinne um den
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Schwenkzapfen 32 schwenkt. Mit der Verkleinerung der Grosse des Sammelraums wird die Luft in demselben entweder durch die gleiche Einrichtung herausgedrängt, durch die sie eingetreten ist, oder durch Auslassventile, wie sie beispielsweise bei 74 vorgesehen sind. In ähnlicher Weise können bei vorhandenen Stellgliedern 68 und bei etwa gleich gehaltenen wirkenden Kräften auf den Kolben 4o und die Klappe 34 die Stellglieder in der Lage sein, den Kanal 3o relativ leicht einzustellen. Daher wurde ein Stellmechanismus für eine asymmetrische Düse mit variablem Querschnitt geschaffen, der ein Mindestmass an Kompliziertheit und Gewicht besitzt.
Weiterhin enthält das Düsensystem eine verringerte Möglichkeit zum Abgasverlust. Da der Kanal 3o einen kontinuierlichen Aufbau besitzt und die Dichtungen 48, So einen Leckverlust zwischen dem Kolben 4o und den Dichtungsflächen 44 bzw. 46 ausschliessen, verbleibt lediglich als möglicher Leckstromweg der Weg zwischen dem Druckausgleichskolben 4o und dem Rampenteil 26 des Gehäuses 2o. Dieser Weg ist jedoch, wie in Figur 4 angedeutet, durch Dichtungen 76 versperrt, die als Federdichtungen abgebildet sind; sie können jedoch verschiedene Bauformen aufweisen, ohne · den allgemeinen Umfang der Erfindung zu verlassen.
Die Figur 5 zeigt eine Einfügung von zwei Triebwerken mit der erfindungsgemässen Abströmdüse in den Tragflügelabschnitt 8o eines Luftfahrzeugs. Es ist leicht ersichtlich, dass die glatte Einfügung und Anpassung der erfindungsgemässen Düse in die Tragfläche zu einem stark verringerten Heckteilwiderstand führt, da die Hohlräume, welche eine äussere Luftablösung erzeugen, gemäss der vorstehenden Erläuterung beseitigt sind. Weiterhin ergibt die vorliegende Erfindung einen aerodynamisch glatten inneren und äusseren Strömungsweg für die Düse und verringert dadurch Druckverluste, welche durch Abstufungen in den Seitenwänden verursacht werden. Insbesondere können die Kanäle 3o und 2o, wie in Figur 4 gezeigt, in ihrem Bereich des teleskopartigen Übergangs leicht gestaltet werden.
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Ein weiterer interessanter Gesichtspunkt der erfindungsgemässen Düse besteht darin, dass bei einem Tragflügelabschnitt 80 in Form einer Flügelklappe (Figuren 1 bis 3) die Klappe 34 in eine vorgegebene Beziehung zur Flügelklappe 80 gebracht werden kann, um ein gewisses Mass an Schubrichtungsverstellung zu erhalten, und Steuerorgane vorgesehen werden können, um eine solche Funktion zu erzielen.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass gewisse Änderungen in den vorgeschriebenen Anordnungen vorgenommen werden können, ohne die umfassende Konzeption der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Triebwerke Seite an Seite in Gondeln befestigt werden, welche an der Tragfläche oder am Rumpf des Luftfahrzeugs befestigt sind, oder sie können unmittelbar in der Tragfläche oder im Rumpf befestigt werden. In einer Ausführungsform, bei der das Triebwerk über etwa 9o Grad geschwenkt wird, kann die Rampe 34 völlig an dem Rumpf des Luftfahrzeuges befestigt werden. Weiterhin können in anderen Ausführungsformen die Stellglieder 68 an dem Flugzeugrahmen befestigt sein oder in dem Sammelraum angeordnet sein. Weiterhin ist die Erfindung auf alle Arten von Gasturbinentriebwerken anwendbar, und zwar auf Turbo-Gebläsetriebwerke, Turbo-Strahltriebwerke, Triebwerke mit Nachbrenner oder andere Triebwerksarten. Weiterhin ist die Konzeption der Klappe mit Druckabgleich auf Düsen mit anderem Querschnitt als einem elliptischem Querschnitt anwendbar.
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Claims (1)

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    Patentansprüche:
    1.)y Ausströmdüsensystem für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Gehäuse, das teilweise einen Abgasströmungsweg bildet und an entgegengesetzten Enden zum Durchlass des Abgasstroms offen ist, gekennzeichnet durch:
    eine Klappe (34) mit variabler Einstellung zur Steuerung des Querschnittes des Strömungsweges (22) und eine erste Klappenbetätigungseinrichtung, die umfasst: einen Drucksamme1raum (42) mit variablem Querschnitt, der teilweise durch das Gehäuse (2o) gebildet ist, und einen Kolben (4o), der in dem Sammelraum angeordnet ist und antriebsmässig mit der Klappe (34) verbunden ist zum Abgleich der Abgasdruckbelastung auf die Klappe (34) und zur Unterstützung der Klappenbetätigung.
    2.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (42) in Strömungsmittelverbindung mit einer Quelle für verdichtete Luft steht, welche die Kraft zur Verstellung des Kolbens (4o) liefert.
    3.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) und der Kolben (4o) zusammen einen Kanal (3o) mit variabler Stellung zur weiteren Begrenzung des AbgasStrömungsweges bilden, wobei der Kanal (3o) einen Teil des Gehäuses (2o) in seinem einen Ende aufnimmt und zur Schwenkung um eine Achse allgemein senkrecht zur Längsachse des Gehäuses gestaltet ist.
    4.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Kanal (3o) aufgenommene Teil des Gehäuses einen allgemein C-förmigen Querschnitt besitzt.
    5.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) und der Kolben (4o) allgemein gegegenüberstehend angeordnet sind.
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    6.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) und der Kolben (4o) zusammen einen umkreisförmig kontinuierlichen integralen Kanal bilden.
    7.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) ein stromabwärts gelegenes Ende des Ausströmdüsensystems bildet.
    8.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (4 2) durch mindestens eine bogenförmige Dichtungsfläche (44, 46) begrenzt ist.
    9.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4o) in dem Sammelraum (42) schwenkbar ist.
    1o.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtungseinrichtungen (48, 5o) zwischen dem Kolben (4o) und der Dichtungsfläche (44, 46) vorgesehen sind.
    11.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine zweite Betätigungseinrichtung (68) für die Klappe (34) besitzt, die antriebsmässig mit dem Kolben (4o) verbunden ist, wobei die erste Betätigungseinrichtung und die zweite Betätigungseinrichtung beide einen Teil der zur Einstellung der Klappe erforderlichen Stellkraft liefern.
    12.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelleinrichtung (68) für die Klappe (34) eine hydraulische Stelleinrichtung ist.
    13.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (3o) mit variabler Stellung durch Scharnier (32) mit dem Gehäuse (2o) verbunden ist.
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    14.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (34) mit variabler Einstellung mit dem Gehäuse (2o) zusammen eine Engstelle (38) oder einen Hals des Strömungsweges (22) mit Mindestquerschnitt zwischen den beiden Teilen begrenzt.
    15.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine thermische Verkleidung (54) in dem Gehäuse (2o) besitzt und ein Kühlkanal (56) zwischen den beiden Teilen gebildet ist, wobei der Kühlkanal mit einer Quelle für verdichtete Luft aus einer Verdichtereinrichtung in Verbindung ist und strömungsmässig mit dem Sammelraum (42) verbunden ist.
    16.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur strömungsmässigen Verbindung des Kühlkanals und des Sammelraums öffnungen (62) in dem Gehäuse umfasst.
    17.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt besitzt.
    18.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Ablenkteil zur Richtungseinstellung des Abgases im Zusammenwirken mit der Klappe besitzt.
    19.) Ausströmdüsensystem für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Gehäuse, das teilweise einen Strömungsweg für das Abgas begrenzt und an entgegengesetzten Enden zur Aufnahme und zum Durchgang des Abgases offen ist, gekennzeichnet durch: einen Kanal (3o) mit variabler Einstellung zur weiteren Begrenzung des Abgasströmungsweges (22), wobei dieser Kanal
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    (3o) einen Teil des Gehäuses (2o) in seinem einen Ende aufnimmt und um eine Achse allgemein senkrecht zur Längsachse des Gehäuses schwenkbar ist, ein erster Teil des Kanals (3o) eine Klappe (34) bildet zur Steuerung des Strömungsweges zwischen dieser Klappe und dem Gehäuse (2o) und
    ein zweiter Teil des Kanals allgemein dem ersten Teil gegenüberstehend angeordnet ist und einen Kolben (4o) umfasst, auf den eine Quelle für ein verdichtetes fliessfähiges Mittel zur Unterstützung der Verstellung oder Betätigung der Klappe (34) einwirkt.
    2o.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4o) in einem Drucksamme1raum (42) angeordnet ist, der teilweise durch eine bogenförmige Dichtungsfläche (44, 46) gebildet ist.
    21.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2o) einen konvergenten Rampenteil (26) enthält und zwischen dem Rampenteil und der Klappe (34) eine Engstelle (38) gebildet ist.
    22.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Kanal (3o) aufgenommene Teil des Gehäuses einen allgemein C-förmigen Querschnitt besitzt.
    23.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Kanals (3o) an dem Gehäuse . (2o) durch Scharnier (32) befestigt ist.
    24.) Ausströmdüsensystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4o) zum Abgleich der Kräfte des Abgases auf die Klappe (34) eingerichtet ist.
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