DE3106644A1

DE3106644A1 - "einlassverkleidung fuer einen zweidimensionalen gasturbinentriebwerkseinlass"

Info

Publication number: DE3106644A1
Application number: DE19813106644
Authority: DE
Inventors: James Leroy Cincinnati Ohio Younghans
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1981-02-23
Publication date: 1982-01-07
Also published as: GB2070139B; JPS56143315A; IL62132A0; GB2070139A; FR2476743A1; IT1212501B; IT8119945A0

Description

Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen Gasturbinentriebwerkseinlaß

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerkseinlässe und betrifft insbesondere einen neuen und verbesserten unteren Teil einer Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen oder ebenen Einlaß, der bewirkt, daß das Gebiet der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks während des Fluges bei hohem Anstellwinkel eliminiert wird.

Flugzeuge, die dafür ausgelegt sind, bei Überschallgeschwindigkeiten zu fliegen, müssen Triebwerkseinlässe haben, welche die Luft innerhalb des Einlasses auf eine Unterschallgeschwindigkeit verlangsamen, bevor sie in das Triebwerk eintritt. Das wird erreicht, indem der Einlaß so aufgebaut wird, daß er das Profil der Stoßwellen, die während des überschallfluges in dem und um den Einlaß erzeugt werden, richtig positioniert, so daß es zu einer Verringerung der Luftströmungsgeschwindigkeit kommt.

Ein Typ von Einlaß, der, wenn er bei einem Überschallflugzeug benutzt wird, bewirkt, daß durch richtiges Positionieren der

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Stoßwellenmuster ein Unterschalluftstrom zu dem Triebwerk gelangt, ist der einen rechteckigen Querschnitt aufweisende oder zweidimensional Einlaß. Der Einlaß wird durch den unteren Teil der Einlaßverkleidung, eine Rampe oder eine Reihe von Rampenabschnitten und zwei Seitenplatten begrenzt. Diese Bestandteile haben scharfe Vorderkanten, um die Steuerung des Stoßwellenprofils zu erleichtern und den aerodynamischen Widerstand zu minimieren.

Probleme können sich jedoch ergeben, wenn ein Überschallflugzeug mit Transschall- und insbesondere mit Unterschallgeschwindigkeiten fliegt. Die Flügel eines Überschallflugzeuges entwickeln optimalen Auftrieb bei Überschallgeschwindigkeiten. Wenn das Flugzeug mit niedrigeren Geschwindigkeiten fliegt, muß es einen relativ großen Anstellwinkel haben, damit ein ausreichender Auftrieb erhalten bleibt, insbesondere während Manövrierflugzuständen. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Sehne des Flugzeugflügels und der Anströmung oder dem relativen Wind. Eine Flügelsehne ist eine

zwischen der Vorderkante und der Hinterkante des Flügels gerelative
zogene Linie. Die/Anströmung ist der resultierende Vektor des Flugzeuggeschwindigkeitsvektors und des Vektors der tatsächlichen Anströmung. Da die Triebwerkseinlässe eines solchen Überschallflugzeuges im wesentlichen in einer Linie mit der Flügelsehne des Flugzeuges sind, wenn das Flugzeug einen großen Anstellwinkel hat, sind deshalb die Einlasse ebenfalls unter einem großen Anstellwinkel angeordnet.

Zum ausführlicheren Erläutern der Probleme, die sich ergeben können, wenn ein Einlaß unter einem großen Anstellwinkel betrieben wird, ist eine kurze Darlegung der Grenzschichttheorie erforderlich. Eine Grenzschicht von Luft bildet sich über der Oberfläche eines Körpers immer dann, wenn Luft über diese Oberfläche strömt. Die Grenzschicht resultiert aus der Viskosität der Luft und aus der Hautreibung der Oberfläche. Die

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Geschwindigkeit und der Druck der Luft innerhalb der Grenzschicht ändern sich mit der Entfernung von der Oberfläche, aber an allen Punkten innerhalb der Grenzschicht ist die Geschwindigkeit der Luft kleiner als die Geechwindigkuit der ungestörten Luftströmung, d.h. der Geschwindigkeit der Luft außerhalb der Grenzschicht. Die Luft innerhalb der Grenzschicht und unmittelbar an der Oberfläche des Körpers wird nämlich auf eine Relativgeschwindigkeit verlangsamt, die nahe bei null liegt. Normalerweise ist die Grenzschicht relativ flach und bleibt nahe bei der Oberfläche des Körpers. Wenn jedoch die Druckverteilung über der Oberfläche des Körpers einen gewissen Wert erreicht oder überschreitet, löst sich die Grenzschicht ab, d.h. sie wächst von der Oberfläche aus nach außen. Der Bereich zwischen der äußeren Grenze der abgelösten Grenzschicht und der Oberfläche des Körpers ist der "Bereich der Grenzschichtablösung". Innerhalb dieses Bereiches ist die Luft unstabil und weist variierende Geschwindigkeiten, Drücke und Strömungsrichtungen auf.

Ein Bereich der Grenzschichtablösung kann sich in einem zweidimensionalen Einlaß eines Gasturbinentriebwerks bilden, insbesondere wenn der Einlaß eine scharfe Verkleidungslippe an dem unteren Teil der Verkleidung hat. Solche scharfen Verkleidungslippen sind an zweidimensionalen Einlassen von Überschallflugzeugen üblich. Wenn der Einlaß einen großen Anstellwinkel aufweist, ist die Druckverteilung an der Innenfläche des unteren Verkleidungsteils des Einlasses ausreichend, um das Ablösen der Grenzschicht längs der Innenfläche zu verursachen. Da die Form der Verkleidungslippe ein wichtiger Faktor bei der Druckverteilung innerhalb des Einlasses ist, wird der sich ergebende abgelöste Bereich als "Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung" bezeichnet. Dieser unerwünschte Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung erstreckt sich durch den Einlaß hindurch zu der vorderen Stirnseite des Triebwerks. Derjenige Teil der Triebwerksstirnseite, der durch den

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Bereich der Grenzschichtablösung überdeckt wird, ist daran gehindert, die eine höhere Geschwindigkeit aufweisende ungestörte Luftströmung zu empfangen, d.h. die Luft innerhalb des Einlasses, aber außerhalb der Grenzschicht, die das Triebwerk für einen wirksamen Betrieb benötigt.

Eine Möglichkeit des Verringerns des Einflusses des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks besteht darin, die Länge des Einlasses zu vergrößern. Ein längerer Einl-Aß gibt der eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden ungestörten Luftströmung größere Gelegenheit, sich mit der abgelösten Grenzschicht zu vermischen und deren nachteilige Auswirkung zu verringern. Die größere Länge des Einlasses führt jedoch zu größerem Gewicht und zu höheren Kosten. Weiter bringt der längere Einlaß während des Überschallfluges keinen Vorteil, da die Modifizierung ständig vorhanden ist und keine praktische Möglichkeit vorhanden ist, den Einlaß während dieser Flugphase zu verkürzen.

Eine weitere Möglichkeit zum Verringern des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung besteht darin, die Form des vorderen Randes des unteren Verkleidungsteils, d.h. der Verkleidungslippe des Einlasses zu modifizieren, um sie weniger scharf und mehr abgerundet auszubilden. Eine abgerundete Verkleidungslippe würde der Luft gestatten, über ihren Rand zu strömen, statt durch sie blockiert zu werden, und würde dadurch die Möglichkeit der Grenzschichtablösung verringern. Diese Modifizierung hat jedoch eine nachteilige Auswirkung auf die Möglichkeit der Stoßwellenprofilsteuerung und vergrößert den aerodynamischen Widerstand des Einlasses während des überschallfluges, während welchem eine scharfe Verkleidungslippe wichtig ist.

Ein weiteres Problem tritt bei Einlassen während des Starts auf. In Anbetracht der Tatsache, daß ein Einlaß für ein

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Übelychali Qugzouq ijuwtihnlich bo aungeloyt iaL, daß or di.e Stoßwellenprofile steuert und die Geschwindigkeit der Luft in ihm verringert, ist das Volumen an Luft, die bei den sehr niedrigen Geschwindigkeiten während des Starts durch den Einlaß strömt, häufig nicht ausreichend, um die erfordernchun Triebwerkaäehubwerte zu erreichen. Ältere bekannt«' Einlasse für Überschallflugzeuge haben zwar Vorrichtungen zum Vergrößern der Menge an für das Triebwerk während des Starts zur Verfügung stehender Luft, dieselbe Vorrichtung ist bislang aber nicht in einem zweidimensionalen Einlaß zum Steuern des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung, die bei großen Anstellwinkeln auftritt, benutzt worden.

Die Erfindung beinhaltet in einer Ausgestaltung eine Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen Einlaß eines Gasturbinentriebwerks, die einen unteren Teil hat, welcher einen vorderen Verkleiduncjsabschnitt, einen mit Abstand von dem vorderen Verkleidungsabschnitt und stromabwärts dcasselben angeordneten hinteren Verkleidungsabschnitt und eine Vorrichtung zwischen dem vorderen und dem hinteren Verkleidungsabschnitt zum Eliminieren des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks enthält.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung zum Eliminieren des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung eine Verkleidungstür. Die Verkleidungstür schwenkt vorzugsweise um ihren stromaufwärtigen Rand in eine geöffnete Stellung, in der sie sich in die Luftströmung innerhalb des Einlasses erstreckt und daher einen Endpunkt für den Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung, zu der es über dem vorderen Verkleidungsabschnitt bei großen Anstellwinkeln kommt, bildet. Wenn die Tür ge-

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öffnet ist, besteht ein Hilfslufteinlaß zwischen der offenen Tür und dem hinteren Verkleidungsabschnitt, welcher einen Strom von einen hohen Druck und eine hohe Geschwindigkeit aufweisender Luft durch diesen Einlaß hindurch zu dem Triebwerk während des Fluges bei großen Anstellwinkeln und während des Starts ergibt. Das stromabwärtige Ende der Tür kann so geformt sein, daß es, wenn die Tür geschlossen ist, an dem vorderen Rand des hinteren Verkleidungsabschnittes anliegt. Der vordere Verkleidungsabschnitt weist vorzugsweise eine Verkleidungslippe auf, die eine scharfe Kante bildet, und der hintere Verkleidungsabschnitt hat vorzugsweise einen vorderen Rand, welcher eine abgerundete (contoured) Form hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Teilvorderansicht des

zweidimensionalen Einlasses, der die Merkmale der Erfindung aufweist,

Fig. 2 eine Teillängsschnittansicht eines zweidimensionalen Einlasses, der unter einem relativ großen Anstellwinkel angeordnet ist, wobei die Verkleidungstür in ihrer geöffneten Stellung gezeigt ist, in der sie einen Hilfslufteinlaß bildet,

Fig. 3 eine Teillängsschnittansicht des zweidimensionalen Einlasses, der unter einem kleinen Anstellwinkel angeordnet ist, wobei die Verkleidungstür verschlossen dargestellt ist, und

Fig. 4 eine Teillängsschnittansicht des zweidimensio-

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nalen Einlasses, der unter einem relativ grossen Anstellwinkel angeordnet ist und bei dem die Verkleidungstür geschlossen ist.

Die Zeichnung und insbesondere Fig. 1 zeigt eine verbesserte Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen Einlaß eines Gasturbinentriebwerks, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Einlaß oder die Öffnung, der bzw. die durch die Einlaßverkleidung 1 umschlossen ist, zweidimensional und hat eine Rampe 2, die einen Abzapfschlitz 2a haben kann, zwei Querabstand aufweisende Seitenplatten 3 und einen insgesamt mit 4 bezeichneten unteren Verkleidungsteil. Mit "zweidimensional" ist gemeint, daß der Einlaß eine vordere Öffnung mit insgesamt rechteckigem Querschnitt hat. Der Einlaßhohlraum 5 ist das hohle Gebiet, das durch die Rampe 2, die Seitenplatten 3 und den unteren Verkleidungsteil 4 begrenzt wird, der, wie unten beschrieben, aus mehreren Abschnitten besteht. Die Rampe 2 und die Seitenplatten 3 weisen die Innenflächen der Einlaßverkleidung 1 auf. Eine Seitenplatte 3 kann jedoch einstückig mit dem Flugzeugrumpf sein, wenn der Einlaß auf der Seite des Rumpfes befestigt ist.

Die Funktion des Einlasses ist es, einen Unterschalluftstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und gleichmäßigem Druck zu dem Triebwerk 6 zu leiten, auch wenn das Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt. Wenn Luft in den Einlaß mit Überschallgeschwindigkeit eintritt, werden innerhalb des Einlasses und um diesen herum Stoßwellen erzeugt. Der Einlaß ist geometrisch so ausgebildet, daß er die Luft verlangsamt und daß es zu der schwächsten praktischen Kombination von Stoßwellen kommt, damit Energieverluste mini-

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miert werden. Die Formen der Rampe 2 und des unteren Verkleidungsteil 4 sowie ihre gegenseitige Beziehung sind so gewählt, daß das Stoßwellenprofil in einer Weise gesteuert wird, daß diese Energieverluste minimiert werden. Verschiedene Formen der Rampe und der Verkleidung können mit Erfolg bei der Erfindung benutzt werden, und die besonderen Formen, die in Fig. 2 gezeigt sind, sind lediglich Beispiele. Beispielsweise kann die Rampe 2 mehrere bewegliche Rampenabschnitte aufweisen, die gestatten, die Form der Rampe zu ändern. Die Rampe 2 kann einen Abzapfschlitz 2a zum Abzapfen von Luft, die über die durch das Triebwerk benötigte Luftmenge hinausgeht, aufweisen. Die Spitze 7 der Rampe 2 und die Verkleidungslippe 8 des unteren Verkleidungsteils 4 haben vorzugsweise scharfe Kanten, um die Einlaßleistungsfähigkeit bei Uberschallzuständen weiter zu verbessern.

Der untere Verkleidungsteil 4 hat einen vorderen Verkleidungsabschnitt 9, einen hinteren Verkleidungsabschnitt 10 mit Abstand von dem vorderen Verkleidungsabschnitt und stromabwärts desselben, sowie eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine Verkleidungstür 11, zwischen dem vorderen und dem hinteren Verkleidungsabschnitt, die, wie im folgenden kurz beschrieben, bewirkt, daß der Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks 6 eliminiert wird.

In der bevorzugten Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, bildet der vordere Rand oder die Verkleidungslippe 8 des vorderen Verkleidungsabschnittes eine scharfe Kante. Der vordere Rand 12 des hinteren Verkleidungsabschnittes 10 hat aus weiter unten dargelegten Gründen eine abgerundete Form. Die Verkleidungstür 11 befindet sich zwischen und unmittelbar neben dem vorderen Verkleidungsabschnitt 9 und dem hinteren Verkleidungsabschnitt 10, erstreckt sich über die Breite des unteren Verkleidungsteils 4

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und hat vorzugsweise eine Dicke, die ungefähr gleich der des vorderen und des hinteren Verkleidungsabschnittes ist. Die Tür 11 ist um ihren stromaufwärtigen Rand 13 schwenkbar, beispielsweise durch ein Scharnier 13a, welches sich innerhalb einer konkaven Ausnehmung erstreckt, die durch den stromabwärtigen Rand des vorderen Verkleidungsabschnittes gebildet ist. Wenn die Tür 11 in eine geöffnete Stellung geschwenkt ist, die in Fig. 2 gezeigt ist, erstreckt sich ihr stromabwärtiges Ende 14 in den Einlaßhohlraum 5. Wenn die Tür so verschwenkt oder geöffnet ist, ist ein Hilfslufteinlaß 15 gebildet, dessen Wirkungsweise weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Das stromabwärtige Ende 14 der Tür ist geeignet geformt, so daß es eine Dichtung mit dem hinteren Verkleidungsabschnitt 10 bildet, wenn die Tür 11 geschlossen ist. Diese Anordnung verhindert nicht nur eine Luftleckage zwischen der Tür 11 und dem hinteren Verkleidungsabschnitt 10, sondern bietet auch eine glatte innere Fläche dem durch den Einlaß hindurchgehenden Luftstrom dar. Ein Beispiel für eine geeignete Form des stromabwärtigen Endes der Tür 11 ist in Fig. 2 als eine spitz zulaufende Verlängerung gezeigt, deren Kontur so gewählt ist, daß sie der Form des vorderen Randes 12 des hinteren Verkleidungsabschnittes 1O entspricht.

Eine geeignete Vorrichtung kann zum öffnen und Schließen der Tür 11 benutzt werden. Beispiele einer dafür geeigneten Vorrichtung sind, obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, eine Federanordnung, durch die die Tür 11 automatisch geöffnet wird, wenn der Druck auf ihrer unteren Seite die Vorspannung der Federn übersteigt, und ein hydraulisch oder elektrisch betätigter Stellantrieb, durch den die Tür 11 geöffnet wird, wenn ein vorgewählter Parameter, wie der Anstellwinkel, überschritten worden ist.

Der vordere Rand 12 des hinteren Verkleidungsabschnittes

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wird durch das stromabwärtige Ende 14 der Tür 11 dicht verschlossen, wenn die Tür geschlossen ist. Wenn die Tür 11 geöffnet wird, wird der vordere Rand 12 zu einer Lippe für den Hilfslufteinlaß 15. Der vordere Rand 12 hat eine geeignete abgerundete Form, d.h. er ist insgesamt gekrümmt, statt scharf zu sein, wie die Verkleidungslippe 8.Die geeignetste Konturform für den vorderen Rand 12 wird durch die besonderen Flugkennwerte festgelegt, die für den Einlaß normalerweise vorhanden sind, wie beispielsweise der erwartete maximale Anstellwinkel und die erwartete maximale Flugzeuggeschwindigkeit.

Die verbesserte Einlaßverkleidung nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen. Die Tür 11 bleibt in ihrer geschlossenen Stellung, wenn das Flugzeug einen kleinen Anstellwinkel hat. Das ist in Fig. 3 gezeigt. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Sehne eines Flugzeugflügels und der Anströmung. Eine Flügelsehne ist eine zwischen der Vorderkante und,der _T,. ,.

(relativer Wind)

Hinterkante des Flügels gezogene Linie. Die Anströmung/ist der resultierende Vektor des Flugzeuggeschwindigkeitsvektors und des Vektors des tatsächlichen Windes oder der tatsächlichen Anströmung. Die Flügelsehne eines Flugzeuges, an welchem der Einlaß befestigt ist, ist ungefähr parallel zu dem unteren Verkleidungsteil 4 dieses Einlasses. Bei kleinen Anstellwinkeln strömt deshalb die Luft oder der Fahrtwind (d.h. die Anströmung), der in den Einlaß eintritt, insgesamt parallel zu dem unteren Verkleidungsteil 4. Die resultierende Druckverteilung über der inneren Fläche des unteren Verkleidungsteils 4 ist so, daß die Grenzschichtablösung nicht erfolgen wird und daß die Grenzschicht relativ seicht und nahe bei der inneren Fläche des unteren Verkleidungsteils verbleiben wird. Die Stirnseite des Triebwerks 6 wird daher nicht durch irgendeinen Grenzschichtablösungsbereich blockiert und die gesamte Luft in dem Einlaß wird die Stirnseite des Triebwerks mit ungefähr derselben Geschwindigkeit und ungefähr

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demselben Druck erreichen.

Gemäß Fig. 4 strömt jedoch der Fahrtwind nicht parallel zu dem unteren Verkleidungsteil 4. Stattdessen tritt er in den Einlaß unter einem Winkel ein. Auf Grund dieses Winkels und auf Grund der Tatsache, daß die Verkleidungslippe eine scharfe Kante ist, ist die Druckverteilung über der inneren Fläche des unteren Verkleidungsteils 4 so, daß sich ein Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung bildet. Die obere Grenze des Bereiches der abgelösten Grenzschicht ist in den Fig. 2 und 4 als eine Linie 21 dargestellt. Die Luft innerhalb des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung hat eine Geschwindigkeit, die kleiner ist als die des ungestörten Luftstroms innerhalb des Einlaßhohlraums 5 und außerhalb der Grenzschicht, und hat außerdem einen anderen Druck und eine andere Strömungsrichtung. Der Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung erstreckt sich, wie es in Fig. 4 schematisch gezeigt ist, zu der Stirnseite des Triebwerks 6 selbst und blockiert effektiv einen Teil des Triebwerks und hindert diesen daran, einen stetigen Luftstrom hoher Geschwindigkeit aus dem Einlaß zu empfangen. Der Bereich der durch die Verkleidüngslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung hat daher den unerwünschten Effekt, den Triebwerkswirkungsgrad zu verringern, und außerdem kann er ein Pumpen des Triebwerks oder einen Strömungsabriß in diesem hervorrufen.

Das Ändern der Form der Verkleidungslippe 8, indem diese statt als eine scharfe Kante als ein abgerundeter Rand ausgebildet wird, würde die Dicke des Bereiches der durch die Strömungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung verringern oder könnte diesen Bereich eliminieren, indem dom Luftstrom gestattet wird, über den abgerundeten Rand und näher an der inneren Fläche des unteren Verkleidungsteils 4

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zu strömen. Diese Änderung ist jedoch unerwünscht, weil sie den Luftwiderstand vergrößern würde und weil, wenn sich der zweidimensionale Einlaß an einem Überschallflugzeug befindet, eine scharfe VerkIeidungslippe zum Steuern der Stoßwellenprofile erforderlich ist.

Durch die Anwendung der hier beschriebenen Erfindung wird nicht nur der Bereich der durch die Strömungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung auf der Stirnseite des Triebwerks 6 effektiv eliminiert, sondern es wird auch möglich, die scharfe Kante der Verkleidungslippe 8 beizubehalten.

Bei großen Anstellwinkeln wird die Tür 11 geöffnet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung, der weiterhin über dem vorderen Verkleidungsabschnitt 9 auftritt, endigt an der oberen Fläche der Tür 11. Bei geöffneter Tür 11 bleibt die unstabile Luft innerhalb des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung über dem vorderen Verkleidungsabschnitt 9 stromaufwärts der Tür gefangen. Luft innerhalb, aber nahe der äußeren Grenze des Bereiches der Grenzschichtablösung wird durch die obere Fläche der Tür 11, wenn die Luft über sie hinweggeht, auf die Geschwindigkeit der ungestörten Luftströmung außerhalb des Bereiches der Grenzschichtablösung beschleunigt. Die axiale Länge der Tür 11 wird durch die Dicke des Bereiches der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung, die erwartungsgemäß auftreten wird, bestimmt. Je dicker der erwartete Bereich ist, umso größer ist die erforderliche Erstreckung der Tür 11 in den Einlaßhohlraum Der Winkel, bis zu dem die Tür geöffnet wird, wird außerdem durch die erwarteten Flugbedingungen bestimmt, wie beispielsweise durch den Anstellwinkel und die Fluggeschwindigkeit, da die untere Fläche der Tür zusammen mit der Kontur des vorderen Randes 12 den Luftstrom durch den Hilfslufteinlaß

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und über die innere Fläche des hinteren Verkleidungsabschnittes 10 leitet, während die obere Fläche der Tür die Luft innerhalb und nahe der äußeren Grenze des Bereiches der Grenzschichtablösung beschleunigt. Die Tür 11 kann außerdem so aufgebaut sein, daß der Winkel, bis zu dem sie geöffnet wird, sich mit dem Anstellwinkel ändert.

Wenn die Tür 11 geöffnet wird, wird ein Hilfslufteinlaß 15 zwischen der unteren Fläche der Tür 11 und dem vorderen Rand 12 des hinteren Verkleidungsabschnittes 10 gebildet. Der vordere Rand 12 wird zu einer Lippe für den Hilfslufteinlaß 15. Da der vordere Rand 12 abgerundet ist, strömt die Luft, die über den Hilfslufteinlaß 15 eintritt, glatt über die Kontur des vorderen Randes 12 und nahe an der inneren Fläche des hinteren Verkleidungsabschnittes 10. Infolgedessen ist die Druckverteilung über dem hinteren Verkleidungsabschnitt 10 so, daß die Grenzschichtablösung über dem hinteren Verkleidungsabschnitt verhindert wird. Die kombinierte Strömung aus dem ungestörten Luftstrom, der über den rechteckigen zweidimensionalen Einlaß eintritt, und dem Hilfsluftstrom, der über den Hilfslufteinlaß eintritt, bietet an der Stirnseite des Triebwerks 6 eine Luftströmung mit im wesentlichen gleichmäßigem Druck und im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit dar, die vor allem frei von jedem Bereich an durch die Verkleidungslippe hervorgerufener Grenzschichtablösung ist. Wenn der Anstellwinkel so weit verringert wird, daß es zu keiner Grenzschichtablösung über dem vorderen Verkleidungsteil 9 kommt, wird die Tür 11 geschlossen.

Bei Bedarf kann die Tür 11 so aufgebaut sein, daß sie beim Start geöffnet wird, um die Luftzufuhr zu dem Triebwerk zu steigern. Bei Benutzung für diesen Zweck tritt ein Hilfsluftstrom in den Einlaß über den Hilfslufteinlaß 15 in der oben beschriebenen Weise ein.

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Das öffnen der Tür kann auf Fluggeschwindigkeiten im Unterschall- und im Transschallbereich begrenzt werden, um den Verlust an Kontrolle über das Stoßwellenprofil im Überschallbereich zu vermeiden. Darüberhinaus kann die verbesserte Einlaßverkleidung nach der Erfindung in zufriedenstellender Weise sowohl bei einem zweldimensionalen Unterschalleinlaß als auch bei einem zweidimensionalen Überschalleinlaß benutzt werden.

Weiter ist die Erfindung unabhängig von der Gesamtlänge des Einlasses wirksam. Der gesamte Einlaß einschließlich des unteren Verkleidungsteils 4 kann daher in der Länge verkleinert werden, was mit einer entsprechenden Gewichtsverringe-IUtHJ und einer entsprechenden Kostensenkung verbunden lat, und die Erfindung wird trotzdem den Bereich der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks 6 eliminieren.

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Claims

Dr. rer. not. Horst Schüler ό00° fiwiWurt/Main ι, 2o.pebr.ΐ9βι PATENTANWALT Kaisersrraße 4! Me./Vo./he. Telefon (0611)235555 3106644Telex! 04-16759 m°pat d Portscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt-M. Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M. 8608-13DV-6567 GENERAL ELECTRIC COMPANY 1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Ansprüche :

1. Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen Gasturbinentriebwerkseinlaß, gekennzeichnet durch einen unteren Teil (4) mit:

a) einem vorderen Verkleidungsabschnitt (9) mit einer Verkleidungslippe (8);

b) einem hinteren Verkleidungsabschnitt (10) mit Abstand von dem vorderen Verkleidungsabschnitt und stromabwärts desselben; und

c) einer Vorrichtung (11) zwischen dem vorderen und dem hinteren Verkleidungsabschnitt zum Eliminieren der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks (6).

2. Einlaßverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Eliminieren der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung eine Verkleidungstür (11) zwischen und unmittelbar an dem vorderen und dem hinteren Verkleidungsabschnitt (9, 10) aufweist.

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3. Einlaßverkleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür (11) um ihren stromaufwärtigen Rand (13) schwenkbar ist, um sie in den Einlaß (5) hinein zu öffnen und dadurch einen Hilfslufteinlaß (15) zum Einleiten eines Hilfsluftstroms in die Einlaßverkleidung (1) zu begrenzen.

4. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungslippe (8) eine scharfe Kante ist.

5. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Verkleidungsabschnitt (10) einen abgerundeten vorderen Rand (12) hat.

6. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Verkleidungsabschnitt (10) so angeordnet ist, daß ihn die Tür (11) berührt, wenn diese geschlossen ist.

7. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Rand des vorderen Verkleidungsabschnittes (9) eine konkave Ausnehmung bildet, die den stromaufwärtigen Rand (13) der Tür (11) aufnimmt.

8. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tür (11) über die gesamte Breite des unteren Verkleidungsteils (4) erstreckt.

9. Einlaßverkleidung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Tür (11) im wesentlichen gleich der Dicke des vorderen und des hinteren Verkleidungsabschnittes (9, 10) ist.

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10. Einlaßverkleidung für einen zweidimensionalen Gasturbinentriebwerkseinlaß, gekennzeichnet durch einen unteren Teil (4) mit:

a) einem vorderen Verkleidungsabschnitt (9), der eine Verkleidungslippe (8) aufweist, die eine scharfe Kante bildet, und einen stromabwärtigeη Rand, der eine konkave Ausnehmung bildet;

b) einem hinteren Verkleidungsabschnitt (10) , der mit Abstand stromabwärts von dem vorderen Verkleidungsabschnitt angeordnet ist.und einen abgerundeten vorderen Rand (12) hat; und

c) einer Verkleidungstür (11) zwischen und unmittelbar an dem vorderen und dem hinteren Verkleidungsabschnitt, die um ihren vorderen Rand (13) schwenkbar ist, damit sie in den Einlaß (5) hinein geöffnet werden kann, um dadurch einen Hilfslufteinlaß (15) zum Eliminieren der durch die Verkleidungslippe hervorgerufenen Grenzschichtablösung an der Stirnseite des Triebwerks (6) zu begrenzen und einen Hilfsluftstrom in die Einlaßverkleidung einzulassen, wobei die konkave Ausnehmung in dem vorderen Verkleidungsabschnitt den stromaufwärtigen Rand der Tür aufnimmt, wobei die Tür den abgerundeten vorderen Rand (12) des hinteren Verkleidungsabschnittes berührt, wenn die Tür geschlossen ist, und wobei sich die Tür über die gesamte Breite des unteren Verkleidungsteils (4) erstreckt und eine Dicke hat, die im wesentlichen gleich der Dicke des vorderen und des hinteren Verkleidungsabschnittes ist.

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