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Diese Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung
für ein
Turbotriebwerk mit hohem Nebenstromverhältnis.
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Bei dieser Art Turbotriebwerk, das
einen Primärkanal
für die
Zirkulation der sogenannten Primärstromgase
aufweist, welcher eine Hauptausstoßbahn bildet, sowie einen koaxial
zu dem Primärkanal
angeordneten Ringkanal, in dem die sogenannten Mantelstromgase zirkulieren,
beispielsweise am Ausgang eines Gebläses, das sich am Eingang des
Turbotriebwerks befindet, aufweist, welcher eine Nebenausstoßbahn bildet,
erfolgt bei der Schubumkehr hauptsächlich oder einzig die Umlenkung
des Mantelstroms, und zwar insbesondere wenn das Nebenstromverhältnis hoch
ist.
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Bei diesen Anwendungen werden bekanntermaßen bewegbare
Elemente oder Hindernisse verwendet, die geeignet sind, in ausgeklappter
Stellung eine kontinuierliche ringförmige Gesamtanordnung zu bilden,
die diesen Nebenkanal dergestalt verschließt, dass der Mantelstrom umgelenkt
wird und diese Strombahnen so ausgerichtet werden, dass eine Schubumkehr
bewirkt wird. Im Direktstrahlbetrieb hingegen müssen diese Hindernisse eingezogen
und eingeklappt sein, so dass sie den Nebenkanal für die Zirkulation
des Mantelstroms frei machen. Bei bestimmten bekannten Typen von
Schubumkehrvorrichtung werden diese Hindernisse dazu in die radial äußere Wand
des Nebenkanals eingeklappt.
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Andere Lösungen sehen vor, diese Hindernisse
im Bereich der radial inneren Wand des Nebenkanals oder Wand, die
den inneren oder zentralen Teil des Triebwerks ummantelt, einzuklappen.
Lösungen
dieses Typs sind insbesondere in FR-A-1 479 131 beschrieben. Verschiedene
Verbesserungen wurden in FR-A-2 625 261 oder in FR-A-2 650 861 vorgeschlagen.
So werden in FR-A-2 650 861 Hindernisse beschrieben, die von oberen
und unteren Klappen gebildet werden, die aneinander angelenkt sind
und sich radial hinter der Gondel ausklappen. In eingezogener Stellung
befinden sich die Klappen in die Dicke der Hauptverkleidung eingeklappt.
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Es bleiben jedoch noch Probleme bei
der Anpassung einer Schubumkehrvorrichtung dieses Typs an eine Antriebseinheit
mit hohem Nebenstromverhältnis
bestehen, wenn man die Anforderungen des Einbaus im Flugzeug und
insbesondere die der Verringerung der Masse unter gleichzeitiger
Vermeidung einer Erhöhung
des Platzbedarfs des Triebwerks hinsichtlich seines Außendurchmessers
und der einzuhaltenden Bodenfreiheit berücksichtigt. Die Schubumkehrvorrichtung
muss auch die erforderlichen Schubumkehrleistungen wirksam gewährleisten, ebenso
im Direktstrahlbetrieb eine aerodynamisch kontinuierliche Innenwand,
die keine schädlichen Störungen in
den Strömungen
hervorruft. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine
Einfachheit der Definition zu erreichen, die die Herstellung und
die Wartung erleichtert, insbesondere indem es ermöglicht wird,
den Basismotor ohne Ausbauen der Schubumkehrvorrichtung anzubringen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, die Sicherheit dergestalt zu erhöhen, dass ein Einklappen der
Hindernisse der Schubumkehrvorrichtung erreicht wird, wobei die
ausgeklappte Stellung der Hindernisse im Falle einer Panne an dem Steuersystem
für die
Bewegungen der Hindernisse nicht beibehalten wird.
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Bei einer Schubumkehrvorrichtung
des obengenannten Typs, die diese Bedingungen erfüllt, besteht
ferner der feste Aufbau der Schubumkehrvorrichtung aus einem Innenring
mit zwei Hälften,
der die Schubumkehrvorrichtung isoliert, an welchem ein U-förmiger Verbindungsflansch,
ein radialer Zwischenrahmen und Längsrippen sitzen, wobei letztere den
Rahmen, den Flansch und den Ring miteinander verbinden, bei der
eine erste Gesamtanordnung von Klappen an Gabelgelenken angelenkt
ist, die an diesem Rahmen befestigt sind, bei der eine zweite Gesamtanordnung
von Klappen mittels Achsen an der ersten Gesamtanordnung angelenkt
ist, bei der Nachlaufklappen die Dichtigkeit zwischen den Klappen
der ersten Gesamtanordnung in ausgeklappter Stellung gewährleisten,
bei der jede Klappe der ersten Gesamtanordnung unter der Einwirkung
eines an dem genannten Innenring befestigten Zylinders ausgeklappt
wird, und jede Klappe der zweiten Gesamtanordnung, die von der zugehörigen Klappe
der ersten Gesamtanordnung betätigt
wird, ihre ausgeklappte Stellung unter der Einwirkung einer Synchronisations-Verbindungsstange
einnimmt, welche im Inneren der ersten Klappe Aufnahme findet und
zwischen dem genannten Gabelgelenk und der zweiten Klappe angeordnet
ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung näher
hervor, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
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1 in
einer schematischen Halbansicht im Längsschnitt in einer Ebene,
die durch die Drehachse des Triebwerks verläuft, ein Turbotriebwerk mit
hohem Nebenstromverhältnis
zeigt, das unter der Tragfläche
des Flugzeugs eingebaut ist und eine Schubumkehrvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung aufweist, die sich hier in Direktstrahlstellung befindet,
wobei die schematische Position der bewegbaren Elemente im Schubumkehrbetrieb gestrichelt
dargestellt ist,
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2 in
einer Ansicht eines vergrößerten Details
von 1 die an dem Zentralkörper des Triebwerks
angebrachte Schubumkehrvorrichtung in einer Direktstrahlstellung
zeigt,
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3 in
einer Teilansicht im Querschnitt gemäß der Linie III-III von 2 die in 2 dargestellte Schubumkehrvorrichtung
zeigt, wobei die geöffnete
Stellung der Umkehr-Halbschale
gestrichelt dargestellt ist,
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4 in
einer Ansicht eines vergrößerten Details
analog zu der von 2 die
Schubumkehrvorrichtung im Schubumkehrstellung zeigt,
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5 in
einer schematischen Perspektivansicht einen halben Teil des festen
Aufbaus der in den 1 bis 4 dargestellten Schubumkehrvorrichtung zeigt,
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6 in
einer schematischen Perspektivansicht von der Vorderseite des Turbotriebwerks
aus einen halben Teil der in 4 dargestellten
Schubumkehrvorrichtung zeigt,
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7 in
einer analogen Ansicht zu der von 6 von
der Hinterseite des Turbotriebwerks aus einen halben Teil der in 4 dargestellten Schubumkehrvorrichtung
zeigt.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Flugzeugtriebwerks des Typs Turbotriebwerk mit
hohem Nebenstromverhältnis,
für das
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schubumkehrvorrichtung
verwendet wird. Das Turbotriebwerk weist einen Basismotor 1 des
Typs Turbotriebwerk auf, von dem lediglich die Konturen in 1 schematisch in zentraler Position
zwischen einem Eingang 2 des Hauptkanals der Gaszirkulationsbahn
und einem Ausgang 3 dargestellt sind, und dessen Funktionsweise
und Bestandteile an sich bekannt sind und hier nicht näher beschrieben
werden. Um diesen Basismotor 1 herum ist ein Ringkanal 4 ausgeführt und
bildet einen Nebenkanal für
die Zirkulation des sogenannten Nebenstroms oder Mantelstroms, der
mit einem Pfeil 5 am Eingang und mit einem Pfeil 6 am
Ausgang, nach dem Durchgang durch ein Gebläse 7 mit mindestens einer
Stufe bewegbarer Kompressionsschaufeln 8 und einer Stufe
feststehender Leitschaufeln 9, symbolisch dargestellt ist.
Der Nebenkanal 4 ist ferner durch eine radial äußere Wand 10 begrenzt,
die in eine Gondel 11 eingebaut ist, die in diesem Fall
sehr kurz sein kann, so dass ein beachtlicher Vorteil hinsichtlich
der Masse und des aerodynamischen Luftwiderstandes der Antriebseinheit
erreicht werden kann. Bei dem in 1 dargestellten
Beispiel ist das Turbotriebwerk unter der Tragfläche 12 einer Flugzeugs
eingebaut, wobei es auf an sich bekannte Weise durch ein Aufhängungssystem 13 gehalten
wird, das insbesondere aus einem Stiel oder einer Verbindungsstrebe
besteht. Die in 1 dargestellte
Konfiguration entspricht einem Direktstrahlbetrieb, wobei ein Teil
des Schubs, im Falle eines hohen Nebenstromverhältnisses der größere Teil,
durch den Strom 6 erzeugt wird, der hinten aus dem Nebenkanal 4 austritt.
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Um in den entsprechenden Phasen ein
Abbremsen des Flugzeugs zu ermöglichen,
ist dieses Turbotriebwerk mit einer Schubumkehrvorrichtung 14 ausgerüstet, deren
erfindungsgemäße Ausführungsdetails
in den 2, 3 und 4 dargestellt
sind.
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In der eingezogenen Stellung, die
in den 1, 2 und 3 dargestellt
ist und die dem Direktstrahlbetrieb entspricht, sind die Elemente
der Schubumkehrvorrichtung 14 im Inneren einer Außenhülle 15 untergebracht,
die den zentralen Körper
des Basismotors 1 des Turbotriebwerks umgibt und die radial
innere Wand des Kanals 4 für die Zirkulation des Nebenstroms 6 bildet.
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Der feste Aufbau der Schubumkehrvorrichtung 14,
wie in 5 dargestellt,
besteht aus einem Innenring 16 mit zwei Hälften, der
an seinem vorderen Ende mit einem vorderen Flansch 17 mit
U-förmigem
Querschnitt fest verbunden ist, welcher die Verbindung mit dem vorderen
Teil der Hülle 15 des
Triebwerks gewährleistet.
Der Ring 16 trägt
ebenfalls einen radialen Zwischenrahmen 18 und Längsrippen 19,
die regelmäßig verteilt
sind und den Rahmen 18, den Flansch 17 und den
Ring 16 miteinander verbinden. Ferner sind mehrere Gabelgelenke 20 an
dem Ring 16 und dem Rahmen 18 befestigt. Die Schubumkehrvorrichtung 14 ist
in zwei Halbschalen 21 ausgeführt, von denen eine teilweise
in 3 dargestellt ist.
In dem dargestellten Beispiel ist die Halbschale 21 mit
ihrem oberen Teil an einer Achse 22 angelenkt, die mit
dem Aufhängungsstiel
oder Strebe 13 fest mit dem Flugzeug verbunden ist. Eine
Verbindungsstange 23 von variabler Länge gewährleistet das Öffnen der
Halbschalen 21 in die Stel lung, die in 3 gestrichelt dargestellt ist. Eine Verriegelung, die
die beiden Halbschalen 21 miteinander verbindet, ist im
unteren Teil vorgesehen.
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Wie in 4 und
gestrichelt in 1 dargestellt,
sind die bewegbaren Elemente der Schubumkehrvorrichtung, die Umlenkhindernisse
für den
Nebenstrom 6 bilden, im Schubumkehrbetrieb hinter dem Ringkanal 4 ausgeklappt.
Diese Hindernisse bestehen aus einer ersten ringförmigen Gesamtanordnung
von Klappen 24 und einer zweiten ringförmigen Gesamtanordnung von
Klappen 25. Die ersten Klappen 24 sind an den
Gabelgelenken 20 des festen Aufbaus im Bereich der Gelenkverbindung 26 angelenkt
und die zweiten Klappen 25 sind an den ersten Klappen 24 mittels
Achsen 27 angelenkt. Bei jedem Paar einer ersten Klappe 24 und
einer zweiten Klappe 25 werden die Bewegungen mit Hilfe
eines Steuersystems erzielt, das von einem Zylinder 28 gebildet wird,
der durch ein Gabelgelenk 37 an dem Ring 16 des
festen Ausbaus gehalten wird, und die Zylinderstange 29 ist
in 30 an einer Stütze 31 angelenkt,
die mit der ersten Klappe 24 fest verbunden ist. Die Stellung
der zweiten Klappe 25 zu ihrer Drehachse 27 wird
durch eine Verbindungsstange 32 bestimmt, die mit einem
Ende an der zweiten Klappe 25 und mit ihrem anderen Ende 34 an
dem festen Gabelgelenk 20 angelenkt ist. Die Verbindungsstange 32 findet
im Inneren der ersten Klappe 24 Aufnahme und sie bildet eine
Diagonale des Vierecks, das von den vier Gelenkpunkten der Klappen
bzw. der Stange, nämlich 26, 34, 27 und 33 gebildet
wird, so dass eine Drehbewegung jeder Klappe in die gleiche Richtung
unter Verschiebung des hinteren Endes der Klappe nach vorn erzielt
wird, wobei vorn und hinten bezogen auf die Normalrichtung der Zirkulation
der Gase des Turbotriebwerks definiert sind. Wie in den 1 und 2 dargestellt, bilden die ersten Klappen 24 und
zweiten Klappen 25 im Direktstrahlbetrieb mit der Außenhülle 15 des
Basismotors eine aerodynamisch kontinuierliche Wand mit optimiertem
Profil. Der Ring 16 isoliert die Schubumkehrvorrichtung 14 und
die Abteilung des Basismotors. Eine Verkleidung 35, die
an einer Achse 38 an der Vorderseite des Rahmens 18 angelenkt
ist, ermöglicht
ggf. den Zugang zu den Zylindern 28.
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Gemäß dem in den 6 und 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist jede Halbschale 21 der Schubumkehrvorrichtung 14 fünf Paare
von ersten Klappen 24 und zweiten Klappen 25 auf.
Die Dichtigkeit zwischen zwei aneinandergrenzenden ersten Klappen 24 in
ausgeklappter Stellung wird durch ein Paare Nachlaufklappen 36 mit
angelenkten Rändern
gewähr leistet.
In dem in den 6 und 7 dargestellten Beispiel
werden vier Paare von Nachlaufklappen 36 verwendet, die
jeweils zwischen den ersten Klappen 24 angeordnet sind.
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Die gemäß dieser Erfindung ausgeführte Schubumkehrvorrichtung 14 entspricht
den angestrebten Zielen und ermöglicht
es insbesondere, den aerodynamischen Luftwiderstand der Antriebseinheit zu
verringern und dabei gleichzeitig eine günstigere Masse der Gesamtanordnung
zu gewährleisten.
Die Sicherheit im Falle einer Panne an dem Steuersystem für die Bewegungen
der bewegbaren Klappen ist dadurch verbessert, dass durch Anordnen
der Kammern der Zylinder 28 im Niederdruckbereich des Steuerkreislaufs
erreicht wird, dass sich die ersten und zweiten Klappen 24, 25 unter
der Einwirkung der aerodynamischen Kräfte, die von dem Strom ausgeübt werden,
einklappen und damit die Stellung einnehmen, die dem Direktstrahlbetrieb
entspricht.
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Ferner werden durch die Anordnungen
zum Öffnen
der beiden Halbschalen 21 die Wartungsarbeiten sehr erleichtert,
insbesondere dadurch, dass die Wartung des Motors ohne vollständigen oder
teilweisen Ausbau der Schubumkehrvorrichtung ermöglicht wird.