DE3012027C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubumkehrvorrichtung für ein Gebläsetriebwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schubumkehrvorrichtung ist aus der US-PS 40 30 291 bekannt.

Es ist bei Flugzeug-Strahltriebwerken seit langer Zeit übliche Praxis, gewisse Mittel zur Schubumkehr vorzusehen, indem die Schubgase von ihrer normalen, nach hinten gerichteten Strömungs­ bahn abgelenkt oder gedreht werden. Die ersten Schubumkehrer wurden auf die Schubgasdüsen angewendet und "Kernschubumkehrer" genannt. Später, mit dem Aufkommen von Turbofan- bzw. Gebläse­ triebwerken, wurden die Schubumkehrer auf den Bypasskanal des Triebwerkes angewendet und als "Fan-Schubumkehrer" bezeichnet. Üblicherweise hatten Schubumkehrmechanismen für Strahltriebwerke die Form sogenannter Sperrklappen, die auf dem Umfang verteilt sind und selektiv geschwenkt werden können, um die nach hinten gerichtete Gasströmung zu blockieren bzw. zu sperren und sie radial nach außen zu drehen. Eine weitere Drehung der Gasströ­ mung wurde durch die Verwendung von mit Ausschnitten versehenen Strukturen oder Kaskaden erleichtert, die in der Verkleidung in der Nähe der Sperrklappen angebracht waren. Um den Austritt der Luftströmung aus dem Triebwerk zu gestatten, wurden schließ­ lich Maßnahmen getroffen, um einen Teil der Oberfläche der äuße­ ren Verkleidung zu öffnen, um somit die Kaskadenstruktur frei­ zulegen, und die freie Strömung der reversierten bzw. umgekehr­ ten Luftströmung von dem Triebwerk nach außen zu gestatten.

Da es für die Steuerfunktionen eines Gebläsetriebwerkes notwen­ dig ist, eine variable Düsenstruktur am stromabwärtigen Ende des Bypasskanales zu haben, wurde es übliche Praxis, den Schubumkehr­ mechanismus mit demjenigen der variablen Düsen zu vereinigen. Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 37 79 010 bekannt. Wenn die Schubumkehr- oder Düsenfunktionen auf diese Weise kombiniert werden, kann der daraus entstehende Mechanismus relativ kompli­ ziert sein und den Verlust von wünschenswerten Charakteristiken in der einen Funktion bedeuten, um Vorteile in der anderen Funk­ tion zu gewinnen. Somit kann es aus diesem Grunde und aus anderen Gründen wünschenswert sein, getrennte und unabhängige Mechanismen für den Schubumkehrer und die eine variable Fläche aufweisende Düse vorzusehen.

Ein weiteres Merkmal, das für derzeitige Düsen einschließlich der Düse der obengenannten US-PS 37 79 010 charakteristisch ist, ist die Verwendung von Gestängen oder Stäben, die von der äußeren Verkleidung durch den Bypasskanal hindurch zur inneren Verklei­ dung führen. Eine derartige Anordnung ist unerwünscht, da die Gestänge leicht die Luftströmung in dem Bypasskanal stören.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schubumkehrvorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß das Gestänge zum Verschieben der Verkleidungshülse und der Sperrklappe voll­ ständig in dem radialen Zwischenraum zwischen diesen Komponen­ ten untergebracht ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im eingefahrenen Zustand von dem Gestänge nichts in den Bypaß-Strömungskanal vorsteht, sondern das gesamte Gestänge zwischen der radial schwenkbaren Sperrklappe und der axial ver­ schiebbaren Verkleidungshülse angeordnet ist. Weiterhin ist vor­ teilhaft, daß die Sperrklappe nicht geteilt ist und für eine Schubumkehr mit ihrem stromabwärtigen Ende in den Bypaß-Kanal geschwenkt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von einem eingebauten Flugzeugtriebwerk gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht von dem klappbaren Teil der äußeren Verkleidung.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von der Kaskade und den damit in Beziehung stehenden Abschnitten gemäß der Er­ findung.

Fig. 4 ist eine axiale Schnittansicht von der äußeren Verklei­ dung des Triebwerkes mit einer eingebauten Betätigungs­ einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 ist eine axiale Schnittansicht mit dem Umkehrer in der verstauten bzw. eingefahrenen Stellung.

Fig. 6 ist eine axiale Schnittansicht von dem Umkehrer in der teilweise ausgefahrenen Stellung.

Fig. 7 ist eine axiale Schnittansicht von dem Umkehrer in einer weiter ausgefahrenen Stellung.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht von der Sperrklappe und damit zusammenwirkenden Gestängeteilen gemäß einem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Erfindung allgemein bei 10 in Verbindung mit einem Gebläsetriebwerk 11 gezeigt, das von einem Pylon 12 von einem Flugzeug abgehängt ist. Es wird deutlich, daß der Schubum­ kehrer 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung axial zwischen feststehenden vorderen und hinteren Abschnitten 13 und 14 der äußeren Triebwerksverkleidung 16 angeordnet ist. Der fest­ stehende vordere Abschnitt 13 steht in Beziehung zu dem Gebläse­ rahmen und der feststehende hintere Abschnitt 14 steht in Bezie­ hung zu der feststehenden Schubdüse. Im normalen Betrieb tritt die Luft am Triebwerkseinlaß ein, wobei ein Teil davon durch den Kern und ein Teil durch den Bypasskanal strömt. Der in den Kern strömende Teil wird mit Treibstoff gemischt und in einem Brenner verbrannt. Die austretenden Verbrennungsgase strömen durch die Hochdruck- und Niederdruck-Turbinen und werden dann aus der Kern­ düse ausgestoßen. Derjenige Teil, der in den Bypasskanal eintritt, wird zunächst durch das Gebläse verdichtet und strömt dann inner­ halb der einen langen Kanal bildenden Verkleidung, wie es gezeigt ist, und wird dann aus der Gebläseschubdüse 18 ausgestoßen.

Derjenige Teil des Schubumkehrers 10, der aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt eine verschiebbare äußere Verkleidungshülse 19, eine Kaskadenstruktur 21 und die Sperrklappen 22, wobei die drei Struk­ turen konzentrisch angeordnet gezeigt sind, um einen Teil der äußeren Strömungsbahn des Bypasskanals 23 zu bilden. Der Bypass­ kanal wird an seiner Innenseite durch die innere Verkleidung 24 begrenzt. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, werden die verschiebbare äußere Verkleidungshülse 19, die Kaskadenstruktur 21 und die Sperrklappen 22 alle von symmetrischen Umfangshälften ge­ bildet, wobei jede Hälfte an dem Pylon 12 angelenkt und an der anderen Hälfte entlang der unteren Mittellinie verriegelt ist, um so für einen schnellen Zugang zum Triebwerk zu sorgen. Die innere Verkleidung 24 ihrerseits weist ihre eigene Verriegelung und Anlenkung auf, um für einen Zugang zum inneren Abschnitt des Triebwerkes zu sorgen.

Gemäß Fig. 2 ist ein Gelenkelement 26 durch einen Stift 27 schwenkbar an dem Pylon 12 angebracht. Mit dem Gelenkelement 26 ist wiederum ein Gelenkbügel 28 verbunden, in dem axial verlau­ fende Vertiefungen oder Rillen 29 und 31 ausgebildet sind, um darin entsprechende Zungenabschnitte 32 und 33 der entsprechen­ den verschiebbaren Verkleidungshülse 19 und eines Gleichlaufrin­ ges 34 gleitend aufzunehmen, der im folgenden noch näher be­ schrieben wird. Weiterhin ist an dem Gelenkbügel 28 die Kaskaden­ struktur 21 starr angebracht. Konzentrisch innerhalb der Kaskaden­ struktur 21 sind die Sperrklappen 22 angeordnet, die mit einer Führungsbahn 36 in der Kaskadenstruktur 21 durch einen Arm 37 und eine Rolle 38 bewegbar verbunden sind, die drehbar in die Führungsbahn 36 (s. Fig. 2 und 3) paßt. Die Sperrklappen 22 sind mit der äußeren verschiebbaren Verkleidungshülse 19 durch zuge­ hörige Ansätze 39 und 41 und die diese verbindende Antriebsver­ bindung 42 verbunden, die durch den Kaskadenschlitz 45 hindurch­ führt. Somit können sich die verschiebbare Verkleidungshülse 19 und der Gleichlaufring 34 in axialer Richtung innerhalb des Ge­ lenkbügels 28 verschieben, an dem die Kaskadenstruktur 21 starr befestigt ist, und die Sperrklappen 22 können sich in axialer Richtung in bezug auf die feststehende Kaskadenstruktur 21 durch die Antriebsstange 42 bewegen, wenn die verschiebbare Verkleidungs­ hülse 19 durch die Betätigungseinrichtung bewegt wird, wie es im folgenden noch beschrieben wird. Um die Reparatur und Wartung des Triebwerkes zu erleichtern, können diese Elemente um den Schwenk­ zapfen 27 gedreht werden, um den unteren Teil der inneren Ver­ kleidung freizulegen. Die äußere Verkleidung ist durch eine Reihe von Verriegelungsmechanismen 43 gesichert, wie sie in Fig. 1 ge­ zeigt sind.

Eine Bewegung der äußeren Verkleidungshülse 19 von ihrer einge­ fahrenen in ihre Schubumkehrstellung wird durch die Betätigungs­ einrichtung bewerkstelligt, die in Fig. 4 gezeigt ist. In ihrer eingefahrenen Stellung bildet die Verkleidungshülse 19 einen Teil der kontinuierlichen äußeren Strömungsbahnbegrenzung, wobei ihr Vorderende 44 auf einer vorspringenden Kante 46 am hinteren Ende des Gebläserahmens 13 ruht, und ihr hinteres Ende 47 auf einer ebenen Oberfläche 48 auf dem feststehenden hinteren Ver­ kleidungsabschnitt 14 ruht. Ein Betätigungsmechanismus 49 ist durch einen Stift bzw. Zapfen 51 schwenkbar an einem Bügel 52 im hinteren Teil des Gebläserahmens 13 befestigt. Die Betätigungs­ einrichtung 49, die durch hydromechanische oder pneumatische Mittel oder ähnliches angetrieben werden kann, ist so verbunden, daß sie eine mit Gewinde versehene Welle 53 drehend antreibt, die im allgemeinen parallel zu der Verkleidungshülse 19 nach hin­ ten verläuft. Mit dieser Gewindewelle 53 steht ein Schrauben­ folgeglied 54 in Eingriff, das an der Verkleidungshülse 19 durch einen Bügel 56 und Befestigungsmittel 57 befestigt ist. Wenn die Betätigungseinrichtung 49 das Schraubenfolgeglied 54 zum vorde­ ren Ende der Schraubenwelle 53 bewegt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, befindet sich das Vorderende 44 der Verkleidung in der ein­ gefahrenen Stellung, wie es durch die ausgezogenen Linien ge­ zeigt ist. In dieser Position verhindert eine Gummidichtung 58, die zwischen dem vorderen Verkleidungsende 44 und der vorsprin­ genden Kante 46 angeordnet ist, eine Luftströmung aus dem Über­ gangsbereich vor der Verkleidungshülse 19. Wenn eine Schubum­ kehr gewünscht wird, daß die Betätigungseinrichtung 49 in Be­ trieb gesetzt, um die Schraubenwelle 53 zu drehen, die ihrerseits bewirkt, daß sich der Schraubenfolger 54 nach hinten bewegt und die Verkleidungshülse 19 mit sich in eine Position verschiebt, die in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigt ist.

Nahe an der Verkleidungshülse 19 ist eine Kaskadenstruktur 21 angeordnet, die eine Anzahl von Abschnitten 60 umfaßt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die in einer Umfangsanordnung in Form eines Zylinders angeordnet sind. Die in Fig. 3 gezeigten Kas­ kadenabschnitte 60 sind an ihren Vorderenden 59 an einer vor­ springenden Kante 61 auf dem hinteren Ende des Gebläserahmens 13 und an ihren hinteren Enden 62 an einem nach vorne ragenden Ab­ schnitt 63 des feststehenden hinteren Verkleidungsabschnittes 14 starr befestigt. Der Zweck der Kaskaden besteht darin, die durch die Sperrklappen abgelenkte Luft in eine Vorwärtsrichtung zu drehen, um die Schubumkehrfunktion zu unterstützen. Diese Ablen­ kung der Luft wird durch mehrere Schaufeln 64 herbeigeführt, die in Fig. 3 gezeigt sind.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist die äußere Verkleidungshülse 19 in ihrer eingefahrenen, in ihrer teilweise ausgefahrenen und in einer weiter ausgefahrenen Stellung gezeigt. Weiterhin sind die Sperr­ klappen 22 und der zugehörige Gelenkmechanismus gezeigt, wie ihre Stellungen verändert werden, um diese drei Betriebszustände her­ beizuführen. In der eingefahrenen Stellung greifen die Sperr­ klappen 22 an ihren vorderen Enden 66 an einem gekrümmten Ab­ schnitt 67 des Gebläserahmens 13 und an ihrem hinteren Ende 68 an einem ebenen Abschnitt 69 des hinteren Verkleidungsabschnittes 14 an, um eine im wesentlichen kontinuierliche äußere Strömungs­ begrenzung für den Bypasskanal zu bilden. Wie bereits ausgeführt wurde, ist der vordere Abschnitt der Sperrklappen 22 an der Ver­ kleidungshülse 19 durch die Sperrantriebsstange 42 und an der Kaskade 21 durch die Rolle 38 befestigt. Um einen symmetrischen und im Gleichgewicht befindlichen Betrieb sicherzustellen, weist jede Sperrklappe zwei derartige Verbindungen jeweils zur Ver­ kleidungshülse und zur Kaskade 21 auf, und am hinteren Ende der Sperrklappen 22 befindet sich eine ähnliche symmetrische Anord­ nung. Ein Flansch oder Führungselement 71 ist an der Außenseite der Sperrklappen 22 befestigt und weist einen darin ausgebildeten Schlitz 72 auf (s. auch Fig. 8). In dem Schlitz 72 ist ein Gleit­ schuh 73 bewegbar angeordnet, an dem eine sich nach vorne erstrec­ kende Gleitantriebsstange 74 und eine sich nach hinten erstrecken­ de Gleitverzögerungsstange 76 schwenkbar ist. Die Hemm- oder Ver­ zögerungsstange 76 führt durch den Kaskadenschlitz 45 hindurch und ist an einem Ansatz 77 schwenkbar befestigt, der an dem hin­ teren Verkleidungsabschnitt 14 starr angebracht ist. Die Gleitan­ triebsstange 74 führt ebenfalls durch den Kaskadenschlitz 45 hin­ durch und ist durch einen Ansatz 78 an dem Gleichlaufring 34 be­ festigt, der an dem Gelenkbügel 28 verschiebbar befestigt ist, wie es vorstehend bereits beschrieben wurde, und der dazu dient, die Sperrklappen 22 zu öffnen, wenn sie nach hinten geschoben werden, was auftritt, wenn die Verkleidungshülse 19 nach hinten verschoben wird. Der Gleichlaufring 34 ist axial zwischen einem Gleichlaufringpuffer 79 und einem Vorspannblock 81 angeordnet, der an der Verkleidungshülse 19 angebracht ist und sich von die­ ser radial nach innen erstreckt. Zwischen dem Gleichlaufring 34 und dem aufliegenden Abschnitt der Hülse auf dem Vorspannblock 81 ist eine der Feder 82 angeordnet, um den Gleichlaufring 34 nach vorne vorzuspannen.

Wenn die Verkleidungshülse 19 und die Sperrklappen 22 sich in der eingefahrenen Position befinden, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Gleichlaufringpuffer 79 von dem Gleichlaufring 34 axial beabstandet, und der Gleichlaufring 34 ist durch die Feder 82 nach vorne vorgespannt, um die Sperrklappe 22 in ihrer Schließ­ stellung zu halten. Am hinteren Ende der Sperrklappe 22 befindet sich eine Schräge 83, mit deren äußerer Oberfläche eine Rolle 84 in Eingriff kommt, die an dem hinteren Verkleidungsabschnitt 14 befestigt ist. Diese Rampenanordnung wird aus Fig. 8 deutlicher. Wenn die Verkleidungshülse 19 durch den Betrieb der Betätigungs­ einrichtung 49 nach hinten verschoben wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, beginnt das Gestänge 42 den vorderen Abschnitt der Sperrklappen 22 zu öffnen, während zur gleichen Zeit die Feder 82, die über den Gleichlaufring 34 und die Gleitantriebs­ stange 74 einwirkt, den hinteren Abschnitt der Sperrklappen in Richtung auf die geschlossene Stellung vorspannt. Dieser Zustand ist in Fig. 6 gezeigt. Wenn sich die Verkleidungshülse 19 in die in Fig. 7 gezeigte Stellung bewegt hat, ist der Gleichlauf­ ringpuffer 79 mit dem Gleichlaufring 34 in Eingriff gekommen und bewirkt, daß die Sperrklappen durch das Antriebsgestänge 74 weiter geöffnet werden. Somit ist ersichtlich, daß während der Bewegung der Sperrklappen durch die in den Fig. 5 bis 7 ge­ zeigten Stellungen der Gleitschuh 73 sich von einer hinteren Po­ sition zu einer vorderen Position innerhalb des Schlitzes 72 bewegt. Eine weitere Verschiebung der Verkleidungshülse 19 aus der in Fig. 7 gezeigten Stellung bewirkt eine weitere Drehung der Sperrklappen in eine Stellung, wo sie die gesamte Bypass­ strömung im wesentlichen blockiert und diese durch die Kaskaden und schließlich durch den offenen Raum zwingt, der durch die Verkleidungshülse 19 freigegeben ist. Um den Schubumkehrer wie­ der einzufahren, würde der vorstehend beschriebene Ablauf umge­ kehrt.

Claims (16)

1. Schubumkehrvorrichtung für ein Gebläsetriebwerk mit einer äußeren Gondelverkleidung, einer verschiebbaren Verkleidungshülse, einer feststehenden Kaskade, einer Gebläsekanal-Sperrklappe, einer Einrichtung zum ver­ schieblichen Positionieren der Verkleidungshülse und der Sperrklappe in ihren eingefahrenen Positionen zwi­ schen zwei axial beabstandeten, feststehenden Verklei­ dungsabschnitten und einer Gestängeeinrichtung der Sperrklappe zwischen ihren eingefahrenen Positionen und ausgefahrenen oder Schubumkehrpositionen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Sperrklappe (22) einteilig ausgebildet ist,
• - die Sperrklappe (22) und die Verkleidungshülse (19) nahe ihren jeweiligen Vorderenden durch ein Gestänge (42) miteinander verbunden sind und
• - an dem hinteren Ende der Sperrklappe (22) das eine Ende (73) einer Antriebsstange (74) angelenkt ist, deren anderes Ende (78) an einem Gleichlaufring (34) befestigt ist, der bei einer Rückwärtsverschiebung der Verkleidungshülse (19) mit einem von der Verklei­ dungshülse (19) vorstehenden Puffer (79) in Eingriff bringbar ist derart, daß bei einem Eingriff die Sperrklappe (22) mit einer radialen Komponente in den Gebläsekanal schwenkbar ist.

2. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier- und Gestängeeinrichtung eine der Rückwärtsverschiebung entgegenwirkende Gelenkstange (76) aufweist, die die Sperrklappe (22) mit dem hin­ teren (14) der zwei axial beabstandeten, feststehen­ den Verkleidungsabschnitte (13, 14) verbindet.

3. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstange (76) an ihrem einen Ende mit einem Gelenk (77) verbunden ist, das an dem hinteren, fest­ stehenden Verkleidungsabschnitt (14) starr angebracht ist.

4. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstange (76) an ihrem einen Ende an einem Führungselement (71) schwenkbar und gleitend angebracht ist, das an der Sperrklappe (22) starr befestigt ist.

5. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (71) einen Schlitz (72) zur gleitenden Aufnahme eines Schuhes (73) aufweist, der an dem einen Ende der Gelenkstange (76) schwenkbar an­ gebracht ist.

6. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier- und Gestängeeinrichtung relativ verschiebbare Sperrklappen- und verbundene Kaskadenab­ schnitte aufweist.

7. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verbundenen Abschnitte ein Rollenelement (38) umfassen, das an der Sperrklappe (22) be­ festigt ist und auf einer Führungsbahn (36) in der Kaskade (21) abrollt.

8. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgestänge dreh­ bar mit der Sperrklappe (22) verbunden ist.

9. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgestänge drehbar und verschiebbar mit der Sperrklappe (22) verbunden ist.

10. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgestänge an dem einen Ende einen Gleitschuh (73) und die Sperrklappe (22) einen Schlitz (72) aufweist zur gleitenden und drehbaren Aufnahme des Gleitschuhes (73).

11. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (82) zum Vor­ spannen des Gleichlaufringes (34) nach vorne vorgesehen sind.

12. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (82) eine Feder aufweisen, die zwischen dem Gleichlaufring (34) und einem anstoßenden Abschnitt der verschiebbaren Verklei­ dungshülse (19) angeordnet ist.

13. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (31) nicht an dem Gleichlaufring (34) angreift, wenn sich die verschieb­ bare Gehäusehülse (19) in ihrer eingefahrenen Stellung befin­ det.

14. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichlaufring (34) gleitend an einem Triebwerkspylon (12) befestigt ist.

15. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier- und Ge­ stängeeinrichtung einen Triebwerkspylon (12) umfaßt und die verschiebbare Gehäusehülse (19) gleitend mit dem Pylon (12) verbunden ist.

16. Schubumkehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier- und Gestängeeinrichtung ein Betätigungsglied (49) aufweist zum selektiven Bewegen der Verkleidungshülse (19) von ihrer ein­ gefahrenen Position nach hinten in ihre offene Position.