DE2652114A1

DE2652114A1 - Ueberschalleinlaufdiffusor fuer ein luftatmendes flugtriebwerk, insbesondere staustrahltriebwerk

Info

Publication number: DE2652114A1
Application number: DE19762652114
Authority: DE
Inventors: Helmut Henkel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1976-11-16
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370865A1; GB1591994A; FR2370865B3

Description

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Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, den 05,11.76

Gesellschaft mit BT013 Jk/bk beschränkter Haftung,

München 8068

Überschalleinlaufdiffusor für ein luftatmendes Flugtriebwerk, insbesondere Staustrahltriebwerk

Die Erfindung betrifft einen Überschalleinlaufdiffusor für ein luftatmendes Flugtriebwerk, insbesondere Staustrahltriebwerk, mit einem strömungsgünstig geformten Zentralkörper aus zwei hintereinander angeordneten Bauteilen, von denen das hintere ortsfest und das vordere zur Veränderung der Einlaßgeometrie längsverschiebbar ist, und zwar unter Erhaltung der strömungsgünstigen Gesamtform des Zentralkörpers·

Die Stellvorrichtungen, die bei den bekannten Öberschalleinlaufdiffusoren zum Verändern der Einlaßgeometrie üblich sind, erfordern - wie das Beispiel der DT-OS 1 301 934 zeigt einen beträchtlichen steuerungstechnischen Aufwand.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Überschal!einlaufdiffusor eingangs genannter Gattung zu entwickeln, bei dem sich das vordere Bauteil des Zentralkörpers zur Veränderung der Einlaßgeometrie mit wesentlich geringerem Aufwand als bisher längsverschieben läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zentralkörper in seinem Innern eine in Diffusorlängsrichtung sich erstreckende Kammer mit einer vom längsverschiebbaren Bauteil gebildeten vorderen Kammerstirnwand, einer vom ortsfesten Bauteil gebildeten hinteren Kammerstirnwand und einem beide Bauteile druckdicht miteinander verbindenden Faltenbalg oder dergl. längenveränderlichen Kammermantelabschnitt aufweist und dieser Kammer Leitungen mit Elektromagnetventilen oder dergl. steuerbaren Absperrorganen zum wahlweisen Verbinden des Kammerinnern mit dem Diffusorauslaßbereich und der Diffusoraußenseite im Bereich minimalen statischen Umgebungsdruckes P · zugeordnet sind, wobei die vordere Kammerstirnwand eine solche wirksame Fläche F aufweist, daß das Produkt F mal statischem Druck P_A im Diffusorauslaßbereich größer und das Produkt F mal minimalem statischen Umgebungsdruck P_um;«_n kleiner ist als das Produkt aus Anströmfläche F„ im Einlaßbereich des Zentralkörpers und darauf ausgeübtem Außendruck P_£·

Die erfindungsgemäß ergriffenen Maßnahmen lassen sich einfach verwirklichen. Sie haben einen Überschalleinlaufdiffusor zum Resultat, bei dem die bei hohen Flugmachzahlen im Diffusorbereich auftretenden erheblichen Druckunterschiede dazu ausgenutzt werden, das vordere Bauteil des Zentralkörpers zum Verändern der Einlaßgeometrie in Abhängigkeit von den Flugbedingungen in Diffusorlängsrichtung zu verschieben· Der dadurch ermöglichte Verzicht auf die bisher eigens zu diesem Zweck mitgeführten Energiekapazitäten wirkt sich raum- und gewichtsparend aus. Als besonders vorteilhaft wird dies vor allem bei für Operationsgeschwindigkeiten im Über-

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schallbereich ausgelegten luftatraenden Triebwerken von Flugkörpern empfunden. Bei Flugkörpern in Rede stehender Art erweist sich nämlich eine Unterbringung zusätzlicher Energiekapazitäten vorerwähnter Zweckbestimmung aufgrund des vergleichsweise geringen zur Verfugung stehenden Raumes wesentlich problematischer als im Fall von Flugzeugen mit gattungsgleichen Antrieben. Davon abgesehen ist der prozentuale Gewichtsanteil dieser zusätzlichen Energiekapazitäten am Gesamtgewicht bei Flugkörpern beträchtlich höher als bei Flugzeugen, so daß deren Mitführung im erstgenannten Fall auch weit mehr auf Kosten der Nutzlast bzw. Reichweite geht als im letztgenannten Fall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Flugkörper in der Vorderansicht mit im

Bereich der Überschallverdichtung quergeschnittenen uberschalleinlaufdiffusoren eines als Flugkörperantrieb fungierenden Staustrahlraketentriebwerks;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.

Fig. 1 gibt einen Flugkörper 1 in der Vorderansicht v^ieder. Diesem dient als Antrieb ein Staustrahlraketentriebwerk· Ausgelegt ist besagtes Triebwerk beispielsweise für Flug- !nachzahlen M zwischen 2 und 3,5. Es weist im vorliegenden Fall vier Uberschalleinlaufdiffusoren 2 auf. Letztere sind in gleichmäßigen Abständen voneinander über den Flugkörperrumpf verteilt, der das Bezugszeichen 3 trägt. Ihre Form ist im Einlaufbereich halbrotationssymmetrisch. Jeder der vier Uberschalleinlaufdiffusoren 2 weist eine Haube 4 auf. Diese begrenzt zusammen mit einem Leitblech 5 und einem ströraungs- günstig geformten Zentralkörper 6 den mit 7 bezeichneten Luftkanal. Das Leitblech 5 ist durch einen relativ hohen

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Grenzschichtpflug 8 vom Flugkörperrumpf 3 getrennt. Es stellt die rumpfseitige Begrenzung des Luftkanals 7 dar.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ragt der Zentralkörper 6 mit seinem Einlaufkegel 6a aus der mit 9 bezeichneten Einlauf-Öffnung der Haube 4 heraus. Dieselbe Figur macht des weiteren deutlich, daß der Zentralkörper 6 aus zwei hintereinander angeordneten Bauteilen 6b und 6c besteht. Das den Einlaufkegel 6a mitumfassende vordere Bauteil 6b und der Grenzschichtpflug 8 bilden dabei eine unter Erhaltung der strömungsgünstigen Gesamtform des Zentralkörpers 6 in Diffusorlängsrichtung verschiebbare Bewegungseinheit, und zwar zum Zweck einer Luftdurchsatzregelung über den vorgesehenen Operationsbereich auf dem Weg einer axialen Verlagerung des engsten Luftkanalquerschnitts. Das hintere Bauteil 6c des Zentralkörpers 6 ist im Unterschied zum vorderen Bauteil 6b ortsfest.

Die längsverschiebbare Bewegungseinheit 6a, 6b und 8 weist an den Stellen, an denen das vordere Bauteil 6b des Zentralkörpers 6 in den Grenzschichtpflug 8 übergeht, als Gleitschienen für das Leitblech 5 fungierende Nuten 10 (Fig. 1) auf. Mit ihr justierbar verbunden sind Stütz- und Führungsrollen 11 bis 13.

Die Funktion der Seitenführung üben zwei Rollenpaare 11 aus. Sie stützen sich auf den beiden vertikalen Flanken einer am Flugkörperrumpf 3 fixierten Schiene 14 ab. Dem Rollenpaar im hinteren Endbereich der längsverschiebbaren Bewegungseinheit 6a, 6b und 8 dient der Flugkörperrumpf 3 als Stütz- und Führungsfläche. Wegen der besseren Führungseigenschaften sind dessen Rollen in ihrer Lage der Rumpfaußenkontur angepaßt.

Gegen Abheben ist die längsverschiebbare Bewegungseinheit 6a, 6b und 8 in der Weise gesichert, daß sich das Rollenpaar an den zum Flugkörperrumpf 3 hin weisenden horizontalen Flanken eines als T-Profil ausgebildeten Abschnitts 14a der Führungsschiene 14 abstützt«

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Zur genauen Positionierung des Einlaufkegels 6a ist im vorderen Bauteil 6b des Zentralkörpers 6 eine Brems- bzw. Haltevorrichtung 15 untergebracht. Sie besteht aus einem Zahnrad "16, dem ein in die Führungsschiene 14 integrierter Zahnstangenabschnitt l'aals Gegenlager dient. Die Halterung des Zahnrades im Bauteil 6b ist mit 17 bezeichnet. Darin befindet sich ein Elektromagnet 18. Dessen beweglicher Kern 19 trägt am unteren Ende eine auf das Zahnrad 16 wirkende Bremsbacke 20. Die Feststellkraft für diese Bremsbacke 20 wird von einer Feder 21 aufgebracht. Zur Lösung der angezogenen Bremsbacke 20 vom Zahnrad 16 kommt es in dem Augenblick, in dem der Elektromagnet 18 zum Ansprechen gebracht wird. Die vorbeschriebene Brems- und Haltevorrichtung 15 ist dazu bestimmt, intermittierend nach dem Klingelprinzip zu arbeiten. Dies hat zur Folge, daß sich die Bewegungseinheit aus dem vorderen Bauteil 6a, 6b des Zentralkörpers 6 und dem Grenzschichtpflug 8 nur in ganz kleinen Schrittintervallen längsverschieben und ohne störenden Vor- bzw. Nachlauf in der jeweils gewünschten Position fixieren läßt.

Zum Längsverschieben der Bewegungseinheit aus dem vorderen Bauteil 6b des Zentralkörpers 6 und dem Grenzschichtpflug 8 wird von einer Stellvorrichtung Gebrauch gemacht, die ihre Stellkräfte direkt aus den im Diffusorbereich vorhandenen differierenden Druckgebieten bezieht. Zu besagter Stellvorrichtung zählt eine im Innern des Zentralkörpers in Diffusorlängsrichtung sich erstreckende Kammer 22 mit einer vom längsverschiebbaren Bauteil 6b gebildeten.vorderen Kammerstirnwand 23, einer vom ortsfesten Bauteil 6c gebildeten hinteren Kammerstirnwand 24 und einem beide Bauteile 6b und 6c druckdicht miteinander verbindenden, längenveränderlichen Kammermantelabschnitt, der beispielsweise als Faltenbalg 25 ausgebildet ist. Dieser Kammer 22 sind Leitungen 26 und 27 mit vom Bordnetz speisbaren Elektroraagnetventilen 28 und 29 zum wahlweisen Verbinden des Kammerinnern mit dem Diffusorauslaßbereich an der durch 30 gekennzeichneten Stelle und der Diffusoraußen-

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seite im Bereich 31 (Fig. 3) minimalen statischen Umgebungsdruckes ^p _um4_n zugeordnet. Die vordere Kammerstirnwand 23 weist dabei eine solche wirksame Fläche F auf. daß das

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Produkt F_w mal statischem Druck P_A im Diffusorauslaßbereich 30 größer und das Produkt F_w mal minimale» statischen Umgebung sprodukt P_um£_n kleiner als das Produkt aus Anströmfläche F„ am Einlaufkegel 6a und darauf ausgeübtem Außendruck P_E ist. Aufgrund dessen bewegt sich das vordere Bauteil 6b des Zentralkörpers 6 mit dem Einlaufkegel 6a und dem Grenzschichtpflug 8 in Flugrichtung gesehen nach vorn, sobald das die Leitung 26 schließende Magnetventil 28 geöffnet und die Bremsbacke 20 gelöst wird. Zur Beendigung dieses Bewegungsvorgangs braucht lediglich die Bremsbacke wieder angezogen und das Magnetventil 28 geschlossen werden.

Dies ist beispielsweise in dem Augenblick geschehen, in dem der Einlaufkegel 6a nach Zurücklegung der Wegstrecke χ die in Fig. 2 strichpunktiert wiedergegebene Lage erreicht hat. Die Folge davon ist eine Drosselung des Luftdurchsatzes. Die umgekehrte Wirkung tritt ein, wenn das Bauteil 6b des Zentralkörpers 6 mit dem Einlaufkegel 6a und dem Grenzschichtpflug 8 eine Bewegung in Gegenrichtung ausführt. Zu solch einer Bewegung kommt es beim Lösen der Bremsbacke und Öffnen des Magnetventils 29 in der Leitung 27. Beenden läßt sie sich durch Anziehen der Bremsbacke 20 und Schliessen des Magnetventils 29 in der Leitung 27.

Patentansprüche·

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Claims

PATENTANSPRUCH

Überschalleinlaufdiffusor für ein luftatmendes Flugtriebwerk, insbesondere Staustrahltriebwerk, mit einem strömungsgünstig geformten Zentralkörper aus zwei hintereinander angeordneten Bauteilen, von denen das hintere ortsfest und das vordere zur Veränderung der Einlaßgeometrie längsverschiebbar ist, und zwar unter Erhaltung der strömungsgünstigen Gesamtform des Zentralkörpers, dadurch gekennzeichnet , daß der Zentralkörper (6) in seinem Innern eine in Diffusorlängsrichtung sich erstreckende Kammer (22) mit einer vom längsverschiebbaren Bauteil (6a,6b) gebildeten vorderen Kammerstirnwand (23), einer vom ortsfesten Bauteil (6c) gebildeten hinteren Kammerstirnwand (24) und einem beide Bauteile (6a,6b,6c) druckdicht miteinander verbindenden Faltenbalg (25) oder dergl. längenveränderlichen Kammermantelabschnitt aufweist und dieser Kammer (22) Leitungen (26,27) mit Elektromagnetventilen (28,29) oder dergl. steuerbaren Absperrorganen zum wahlweisen Verbinden des Kammerinnern mit dem Diffusorauslaßbereich (30) und der Diffusoraußenseite im Bereich (31) minimalen statischen Umgebung s druck es (^p _utn;}_n) zugeordnet sind, wobei die vordere Kammerstirnwand (23) eine solche wirksame Fläche (F ) aufweist, daß das Produkt (F ) mal statischem Druck (P_A) im Diffusorauslaßbereich (30) größer und das Produkt (F_w) mal minimalem statischen Umgebungsdruck (Pv_1nH_n) kleiner als das Produkt ist aus Anströmfläche (Fg) im Einlaßbereich (6a) des Zentralkörpers (6) und darauf ausgeübtem Außendruck (P_P).

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ORIGINAL INSPECTED