DE1228107B - Strahltriebwerk-Schubduese - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02k

Deutsche Kl.: 46 g - 8/10

Nummer: 1228 107

Aktenzeichen: B 733381 a/46 g

Anmeldetag: 31. August 1963

Auslegetag: 3. November 1966

Die Erfindung betrifft eine Strahltriebwerk-Schubdüse mit einem innerhalb der Düse angeordneten Mittelkörper, der durch eine Kolbenanordnung axial verschiebbar ist, die durch Luft hohen Druckes aus dem Triebwerk betätigbar ist, wobei auf der Innenseite einer fest im Triebwerk angeordneten Stützhülse in axialem Abstand zwei Lager angeordnet sind, an denen sich ein verschiebbarer, mit dem Mittelkörper verbundener Zylinder abstützt.

Die Erfindung geht von einer solchen bekannten Schubdüsenanordnung aus. Bei der bekannten Anordnung ist aber das eine Lager an der Innenseite der Stützhülse angeordnet, weist also einen großen Durchmesser auf, während das zweite Lager an der Außenseite des mit dem Mittelkörper verbundenen Zylinders angebracht ist, also einen geringen Durchmesser aufweist, so daß beide Lager beim Ausfahren des Mittelkörpers in die hintere Endstellung im wesentlichen radial zueinander liegen. Dadurch ist die bekannte Anordnung sehr unstabil und wird starken Stößen und Vibrationen unterworfen. Auch kann dabei der Schwerpunkt des Mittelkörpers nicht zwischen die Lager gelegt werden. Auch ist bei der bekannten Anordnung in der Stützhülse eine den Mittelkörper in die vordere Endstellung, d. h. in die Startstellung, drückende Feder vorgesehen, die einerseits einen verhältnismäßig großen Konstruktionsaufwand erfordert und andererseits die Verstellgeschwindigkeit des Mittelkörpers beeinträchtigt. Ferner sind die Zuleitungen für die Steuerdruckluft in die Stützhülse seitlich durch die die Stützhülse tragenden Stegteile im Bereich des Mittelkörpers geführt, so daß dieser entsprechend ausgeschnitten sein muß. Dadurch wird ebenfalls die Stabilität des Mittelkörpers vermindert.

Es ist deshalb die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, den verschiebbaren Mittelkörper in der Schubdüse so anzuordnen, daß trotz der angestrebten Leichtbauweise Vibrationen infolge der auftretenden dynamischen Kräfte vermieden sind und trotz der beim Verschieben auftretenden Kräfte eine hohe Verstellgeschwindigkeit vermittelt ist.

Diese Aufgabe ist bei einer Strahltriebwerk-Schubdüse der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich von dem Zylinder radial nach innen in Tandemanordnung mindestens zwei Kolbenwände erstrecken, die mit mindestens zwei Kammerwänden, die sich von einem fest im Triebwerk angeordneten Mittelrohr, welches Leitungen für die Betätigungsluftzufuhr und -abfuhr enthält, radial nach außen erstrecken, mindestens drei Kammern für die Betätigungsluft bilden.

Strahltriebwerk-Schubdüse

Anmelder:

Bristol Siddeley Engines Limited, Bristol

(Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Terence Edward Gouvenot Gardiner,

John Rodney Dyson Fuller,

Daniel Edward O'Neill,

Philip William Davis, Bristol (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 3. September 1962 (33 704)

Es ist zwar zur Betätigung von Schubdüsenklappen ein Servomotor mit Zylinder und Kolben in Tandemanordnung bekannt (USA.-Patentschrift 2 698 605). Dabei treten jedoch die geschilderten Konstruktionsprobleme nicht auf. So erstrecken sich auch dort die Kolbenflächen von dem verschiebbaren, als Kolbenstange wirkenden Mittelrohr aus radial nach außen, und der Zylinder ist fest und mit den Kammerwänden verbunden.

Die durch die Erfindung vermittelten Vorteile liegen in der Leichtbauweise, in der Stabilität der An-Ordnung, wobei der Schwerpunkt des Mittelkörpers zwischen die beiden Lager gelegt ist, und in der hohen Regelgeschwindigkeit infolge der durch die Tandemanordnung gebildeten Kammer und des Mittelrohres.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine konvergentdivergente Schubdüse für Flugzeuge mit Überschallgeschwindigkeit, mit einem Mittelkörper,

609 709/93

Fig. 2a und 2b einen Längsschnitt durch die Schubdüse mit dem Mittelkörper in der vorderen, eingezogenen Endstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich wie in Fig. 2b, jedoch mit dem Mittelkörper in der hinteren, ausgefahrenen Endstellung, und

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2b zur Darstellung der Lager.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen ein Gasturbinentriebwerk mit Niederdruck- und Hochdruckverdichtern, einer Brennkammer sowie Hoch- und Niederdruckturbinen, das in ein Triebwerksgehäuse eingeschlossen ist und einen geflanschten Endabschnitt 10 aufweist. Das benachbarte Gehäuse 10 a ist durch eine Verlängerung 11 nach innen fortgesetzt, bis es schließlich in eine Düse 12 einmündet, die mit einer Wellung 13 versehen ist, deren radiale Tiefe in Rückwärtsrichtung zunimmt, um eine Verminderung des Geräusches des austretenden Strahles zu erreichen. Die Düse 12 bildet die konvergente Primärdüse eines konvergent-divergenten Düsensystems. Ein Außengehäuse 14, welches mit einem aufströmseitigen Ende 14 α an dem Abschnitt 10 befestigt ist, erstreckt sich stromabwärts, bis es auf die Außenhaut 16 des Flugzeugflügels auftrifft, an welchem Punkt das Gehäuse 14 eine scharfe Biegung nach innen macht, um kurz vor dem Auslaß der Primärdüse zu enden. Das Außengehäuse 14 ist an seinem aufströmseitigen Ende 14 a mit Verzahnungen versehen, um eine Umfangsreihe von Öffnungen 17 für die Sekundärluft zu bilden, welche aus der Grenzschicht entnommen wird, die sich auf der Unterseite des Flügels aufströmseitig einer Luftansaugvorrichtung des Triebwerks mit veränderlicher Geometrie (nicht gezeigt) bildet, und auch von der Lüftungsöffnung bezogen wird, welche Grenzschichtluft von den Kompressionsflächeri in der Luftansaugvorrichtung bezieht. Nach dem Eintritt in die Öffnungen 17 strömt die Sekundärluft normalerweise auf dem Ring 18 entlang, der durch die Gehäuse 11, 14 gebildet wird, um schließlich mit einer radial nach innen gerichteten Komponente in die Wellung 13 der Primärdüse gelenkt zu werden, in der sie sich abströmseitig mit dem Auspuffgas vermischt, welches aus dieser Düse ausströmt. Der Strom der Sekundärluft durch den Ring

18 wird durch ein axial bewegliches kegelstumpfförmiges Ventil 19 gesteuert, dessen Aufström- oder geschlossene Stellung durch die gestrichelten Linien

19 α angedeutet ist.

Die Primärdüse 12 fördert in eine endgültige oder Abströmdüse 20 von feststehender Divergenz und im wesentlichen länglichem Querschnitt, welche den gemischten Strom des Auspuffgases und der Luft normalerweise rückwärts an die Atmosphäre abgibt. Die Wirkungsfläche der Primärdüse 12 wird durch die Verschiebung eines Mittelkörpers 21 von birnenförmiger Gestalt auf der Düsenachse gesteuert. Die Begrenzungen einer solchen Verschiebung sind in den F i g. 2 und 3 oberhalb und unterhalb der Mittellinie angedeutet. Zwischen den Primär- und Enddüsen ist eine Reihe von nach innen geneigten Kanälen 22 mit einem Umf angsabstand vorgesehen, um tertiäre Luft einzulassen, die von den Grenzschichten neben der Triebwerksgondel bezogen und in das aufströmseitige Ende der Enddüse eingelassen wird. Der Durchfluß durch diese Kanäle 22 wird durch drehbare Klappen 23 gesteuert. Diese tertiäre Luft ergänzt die Sekundärluft während des Unterschallfluges, um eine übermäßige Ausdehnung des Gasstromes in der Enddüse zu verhindern und damit den Schub zu vermindern. Beim Ubergangsschallflug mit Nachverbrennung und beim Uberschallflug wird der Strom der tertiären Luft unterbrochen. Die Steuerung der tertiären Luft verändert in Wirklichkeit die effektive Divergenz der fest angeordneten Enddüse 20.

Die Enddüse 20 ist in ihrer Längsmitte mit oberen

ίο und unteren Abgabeöffnungen 24 versehen, über die sich ein Leitschaufelgitter 25 erstreckt. Die Öffnungen 24 sind normalerweise durch die Mittelabschnitte von zwei Ablenkkörpern 26 mit kanalförmigem Querschnitt abgedeckt, wenn sie sich in ihren Ruhe-Stellungen befinden. Für die Schubumkehr werden die Körper 26 nach hinten und nach innen verschwenkt, um die Öffnungen 24 freizulegen und auf der waagerechten Ebene 26 a, die die Düsenachse enthält, aneinander anzustoßen. In dieser Stellung

ao lenken die Körper 26 den Strom in der Enddüse durch die Öffnungen 24 nach außen ab, wobei die Gitter 25 dazu dienen, das abgelenkte Gas in die Atmosphäre abzugeben, und zwar mit einer nach vorn gerichteten Geschwindigkeitskomponente für Bremszwecke.

Der Mittelkörper 21, der in der Primärdüse 12 liegt, ist in der Fig. 2b über der Mittellinie in seiner äußersten Auf Strömstellung und in der F i g. 3 unter der Mittellinie in seiner äußersten Abströmstellung 21a gezeigt. Der Mittelkörper, welcher birnenförmig ist, hat einen gebogenen Auf strömabschnitt 27, welcher zu einem Mittelabschnitt 30 hinführt, sowie einen kegelstumpfförmigen Abströmabschnitt 31. Die Bereiche und die Form dieser Abschnitte 27, 31 sind so gewählt, daß die entstehende Belastung von den entgegengesetzten aerodynamischen Kräften, die darauf wirksam sind und durch den Strom des Abgases entstehen, den Mittelkörper in die Abströmrichtung drückt. Diese Belastung nimmt mit der Rückwärtsverschiebung des Mittelkörpers zu.

Der Mittelkörper besitzt eine Außenhaut 32 und eine Innenhaut 33. An dem hinteren Ende sind beide Häute konisch ausgebildet und auf einem Ansatz 35 angeordnet und werden durch eine Hutmutter 34 an ihrem Platz gehalten. Dieser Ansatz 35 ist eine Verlängerung eines konischen Endabschnittes 39 des Zylinders 36 des Mittelkörpers. Die Innenhaut 33 besitzt einen zylindrischen Auf strömteil 33 α, welcher den Zylinder umgibt. Zwischen dem Zylinder 36 und der Innenhaut 33 α sind eine Stützrohrhülse 40 und ein Wärmeschild 43 angeordnet. Die Innenhaut 33 α besitzt einen zylindrischen Zentrierbund 37, welcher in einen zylindrischen Zentrierbund 38 auf dem Endabschnitt 39 des Zylinders hineinpaßt. Der Zentrierbund 38 und der Ansatz 35 bilden die gesamte Einrichtung zum Stützen und Ausrichten des Mittelkörpers. Beim Lösen der Hutmutter 34 kann der Mittelkörper entfernt werden.

Die Stützhülse mündet aufströmseitig in einen kegelstumpfförmigen geflanschten Endabschnitt 44, welcher mittels Bolzen an einem Flansch auf dem Auspuffkonus 45 der Turbine befestigt ist, der an die radialen inneren Enden hohler radialer Stützschaufeln 46 angeschweißt ist, die sich quer über den ringförmigen Gasdurchflußkanal erstrecken und an ihren äußeren Enden mittels Bolzen an einem Verstärkungsring 47 befestigt sind, der an dem Aufströmende des Gehäuses 11, das die Düse 12 auf-

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nimmt, angeschweißt ist. Die Schaufeln 46 sind an Stützhülse 40 angeordnet sind, jedoch von Rollen 87,

Verkleidungen 48 angeschlossen, deren radiale innere 88 erfaßt werden.

Enden mit Flanschen versehen und an dem ge- Die gesamte Feststellung des Zylinders wird durch flanschten Aufströmende des Hitzeschildes 43 mittels zwei mit axialem Abstand angeordnete Sätze von Bolzen befestigt sind. Die Aufströmenden der Ver- 5 Rollenlagern bewirkt, die auf der Stützhülse angekleidungen 48 nehmen Brennstoffsprühringe 49 für ordnet sind, nämlich einem hinteren Satz Rollenlager eine Nachbrenneranlage auf, während die abström- 87 und einem vorderen Satz Rollenlager 88, die mit seitigen Enden flammenstabilisierende Rinnen 50 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Keilnuten aufnehmen. 85 zusammenarbeiten, die sich über einen rück-

Der Zylinder 36 bildet den beweglichen Zylinder 10 wärtigen Endabschnitt des Zylinders 36 erstrecken einer pneumatisch betätigten Tandemanordnung zur bzw. mit im Uhrzeigersinn gerichteten Keilnuten 85', Steuerung der Stellung des Mittelkörpers und besitzt die sich über einen vorderen Endabschnitt des Zylinzwei nach innen verlaufende Kolbenwände 55, die ders 36 erstrecken. Die Achsen der Lager sind paraus Festigkeitsgründen kegelstumpfförmig ausgebil- allel zu den Radien des Zylinders, jedoch gegenüber det sind. Das fest im Triebwerk angeordnete Mittel- i₅ diesen versetzt, so daß die Lauffläche jeder Keilnut rohr 56 der Tandemanordnung hat die Form eines radial ist. Dieses gestattet eine radiale Wärmedoppelten rohrförmigen Körpers, der äußere und ausdehnung.

innere konzentrische Luftkanäle 57, 58 enthält, und Der Mittelkörper und auch andere Teile müssen besitzt zwei sich nach außen erstreckende Kammer- gekühlt werden. Demzufolge wird z. B. von einer Anwände 59, die ebenfalls kegelstumpfförmig ausge- _ao fangsstufe des Hochdruckverdichters Luft abgenombildet sind. In den freien Rändern der Wände 55, 59 men und über den Gaskanal innerhalb einer der sind Dichtungselemente 60 angeordnet. Der Zylinder hohlen Schaufeln 46 geführt, um in den Raum 90 36, das Mittelrohr 56 sowie deren entsprechende aufströmseitig des Mittelrohres 56 einzutreten, in Wände bilden zusammen die Kammern 61, 62 und dem der Luftstrom geteilt wird, so daß ein Teil nach 63 der Tandemanordnung, während eine vierte Kam- 25 außen durch Löcher 91 in der Wand des Auspuff mer 64 durch die abströmseitig nach außen verlau- konus 45 und der verbleibende Teil nach hinten fende Endwand 59 und den kegelstumpfförmigen durch die größeren Löcher 92 in dem Stützhülsen-Endabschnitt 39 des Mittelkörperzylinders bestimmt abschnitt 44 strömt. Der Auswärtsstrom der Kühlwird, luft teilt sich wieder, wobei ein Teil radial nach

Das Mittelrohr 56 dieser Kolbenanordnung besteht 30 außen zwischen die Schaufeln 46 und" deren Verkleiaus zwei koaxialen Abschnitten, welche erweiterte düngen 48 strömt, um die Außenwand der Primär-Endabschnitte 65, 66 aufweisen, welche mit zuein- düse zu erreichen, wo sie sich nach hinten wendet, ander passenden teilsphärischen Oberflächen ausge- um dann auf der Außenseite des Düseninnenmantels stattet sind, die durch hohle radiale Stifte 67 anein- 93 entlangzuströmen, wobei Löcher (nicht gezeigt) ander angelenkt sind. Der Luftkanal 57 des Mittel- 35 mit Abständen in dem Mantel angeordnet sind, um rohres ist mit seitlichen, in einem aufströmseitigen den Durchtritt des Kühlmittels in den Strom des Endanschlußstück 69 ausgebildeten Öffnungen 68 Auspuffgases hinein zu gestatten. Der andere Teil des und mit seitlichen Öffnungen 70 und 72 in seiner Kühlmittels, welcher durch die Löcher 91 strömt, Außenwand versehen. Der Luftkanal 58 des Mittel- strömt sofort nach rückwärts, wobei mit axialem rohres, welcher an beiden Enden offen ist, ist mit ₄₀ Abstand angeordnete Düsen 94 in dem Wärmeschild seitlichen Öffnungen 73 versehen, die mit den hohlen 43 vorgesehen sind, um das Kühlmittel in Form Stiften 67 fluchten, welche als Luftübertragungs- eines schützenden Filmes nach rückwärts abzugeben, kanäle dienen. Das Auf strömende 56 a des Mittel- Das hintere Ende des Raumes zwischen dem Wärmerohres wird in eine geschlitzte Klemmhülse 74 ein- schild und der Stützhülse wird durch einen Ring 41 gesetzt, die in einem inneren Flansch 75 des End- 45 geschlossen, in dem der Wärmeschild gelagert ist und abschnittes 44 der Stützhülse gehalten wird. An die- der eine Umfangsdichtung 42 aufnimmt, auf der die sem Flansch sind mittels Bolzen zwei Rohrverbin- Innenhaut des Mittelkörpers gleitet,
düngen 76, 77 befestigt, die ein Luftzufuhrrohr 78 Derjenige Teil des Kühlmittels, welcher durch die mit dem Innenluftkanal 58 des Mittelrohres und ein Löcher 92 hindurchströmt, fließt zwischen dem Zyzweites Luftzufuhrrohr 79 durch die Öffnung 80 mit 50 linder 36 und der Stützhülse 40 nach hinten und dem Außenluftkanal 57 des Mittelrohres verbinden. kühlt auf diesem Weg die Lager 88, 87, bis das Für eine Verschiebung des Zylinders 36 und damit Kühlmittel die Innenhaut des Mittelkörpers erreicht, des Mittelkörpers 21 nach hinten wird unter hohem Hier wird es in seiner Richtung umgekehrt und Druck stehende Luft an den Innenluftkanal 58 des strömt durch Löcher 95, um zunächst in der Vor-Mittelrohres durch die Leitung 78 herangeführt, wäh- 55 wärtsrichtung zwischen die Innenhaut 33 und ein rend für die Verschiebung in Auf Strömrichtung unter Futter 96 für den Mittelkörper zu strömen. An dem hohem Druck stehende Luft an dem Außenluftkanal vorderen Teil 21 b des Mittelkörpers 21 trifft die 57 durch die Leitung 79 herangeführt wird. Innenhaut 33 auf die Außenhaut 32, welche über den

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Zylinder 36 vorderen Teil 21 & des Mittelkörpers von außen innerhalb der Stützhülse 40 derart gelagert ist, daß 60 durch eine Reihe von Ringen 99 abgedeckt ist, bei seiner axialen Verschiebung jeweils eine geringe welche mit ihren führenden Rändern 98 an der Drehung des Zylinders verursacht wird, um die Wir- Außenhaut 32 befestigt sind. Das Futter 96 schließt kung irgendeiner heißen Stelle an dem Mittelkörper sich an das Futter 96' für die Außenhaut an. Das abzuschwächen, die beispielsweise durch eine un- Kühlmittel tritt in den Raum zwischen der Außengleichmäßige Verbrennung in der Nachbrenneranlage 65 haut und dem Futter 96' ein, strömt durch die Ausentstehen kann. Zu diesem Zweck ist die Außenseite lasse 97 nach außen durch die Räume zwischen den des Zylinders mit schneckenförmigen Keilnuten 85, Ringen 99 und der Außenhaut 32 und entweicht 85' versehen, welche mit lichtem Abstand von der schließlich in den Gasstrom zwischen den Abstands-

haltern 100 auf jedem Ring 99, welche Filmkühlschlitze für die Kühlmittelabgabe über die äußere gebogene Oberfläche des Mittelkörpers begrenzen. Unmittelbar an dem Vorderteil des Mittelkörpers befindet sich ein Ring 104, welcher Luftauslaßlöcher 105 aufweist, sowie auch Schlitze unterhalb seines hinteren Randes. Das verbleibende Kühlmittel fließt nach hinten zwischen das Futter 96' und die Haut 32 und dann zwischen die Häute 32, 33, um von dem Mittelkörper um die Hutmutter 34 herum nach hinten abgegeben zu werden. Die Öffnungen 101, 102 zwischen den hinteren Rändern der Futter 96 und 96' und in einer Querwand 103, welche die Futter zusammen versteift, ermöglichen es, daß das Innere des Mittelkörpers mit dem unter Druck stehenden Kühlmittel gefüllt wird. Der Kühlmitteldruck, welcher höher sein muß als der maximale Gasdruck innerhalb der Düse, übt auf den Mittelkörper eine nach rückwärts gerichtete innere Kraft aus, welche daher in Abströmrichtung wirksam ist.

Um ein schnelles und sicheres Verschieben des Mittelkörpers sicherzustellen und einen hohen Widerstand gegenüber zufälligen Verschiebungen des Mittelkörpers, die auf Grund von plötzlichen Schwankungen in der aerodynamischen Belastung entstehen können, zu erreichen, wird für die Betätigung der Tandemanordnung der höchste verfügbare Luftdruck benutzt. Daher werden die Luftzufuhrleitungen 78, 79 durch eine Steueranlage mit der Förderung des Hochdruckverdichters des Triebwerkes verbunden.

Die nicht gezeigte Steueranlage für die Betätigungsluft des Zylinders kann eine Vorrichtung umfassen, die das Druckverhältnis wahrnimmt und einerseits auf den Gasdruck in der Düse 12 und andererseits auf das vorbestimmte Verhältnis des Förderdruckes des Hochdruckverdichters anspricht, sowie einen Servokolben, dessen gegenüberliegende Enden mit der Hochdruckverdichterförderung in Verbindung stehen, ein Lüftungsventil für die Steuerung des Luftaustrittes von der einen oder der anderen Seite des Servokolbens, welches auf die Bewegung eines Körpers anspricht, der durch die Druckverhältnisvorrichtung betätigt wird, und ein Magnetventil, welches mechanisch mit dem Servokolben verbunden ist und die Zufuhr von Hochdruckverdichterförderluft zu den Leitungen 78, 79 sowie die Lüftung dieser Leitungen zur Atmosphäre steuert. Um die gesteuerte Verschiebung des Mittelkörpers zu stabilisieren und ein Pendeln zu vermeiden, sind zwei Rückkopplungsvorrichtungen vorgesehen, von denen die eine eine mechanische Vorrichtung ist, welche auf die Verschiebung des Magnetventils anspricht, und die andere eine Dämpfervorrichtung ist, welche auf die Geschwindigkeit einer solchen Verschiebung anspricht, wobei diese beiden Vorrichtungen dazu dienen, die Druckverhältnisvorrichtung in ihre neutrale Stellung zurückzuführen.

Wenn im Betrieb das Verhältnis des Verdichterförderdruckes zum Düsengasdruck wechselt, dann spricht die Steueranlage an, um die Betätigung der Tandemanordnung zu verursachen und den Mittelkörper in die richtige Lage für die neue Betriebsbedingung der Düse zu bewegen. Für eine Verschiebung des Mittelkörpers in Aufströmrichtung wird eine Kraft in der Aufströmrichtung benötigt, um sowohl die rein aerodynamische Belastung, die auf dem Mittelkörper wirksam ist, als auch die Kraft zu überwinden, welche durch die Luftkühlanlage ausgeübt wird. Der volle Hochdruckverdichterförderdruck wird durch die Leitung 79 und den äußeren Luftkanal 57 auf die Betätigungskammern 61, 63 der Tandemanordnung übertragen, und der Druck in den Kammern 62, 64 wird gleichzeitig um das erforderliche Mindestmaß vermindert, indem der innere Luftkanal 58 und die Leitung 78 zur Atmosphäre entlüftet werden. Wenn sich der Mittelkörper in

ίο Aufströmstellung befindet, dann nimmt seine rein aerodynamische Belastung in Abströmrichtung ab, so daß der Luftdruck in den Kammern 62, 64 entsprechend angehoben werden kann.

Für die Verschiebung des Mittelkörpers in Ab-Strömrichtung, wenn bei erwähnten Kräfte wirksam sind, um die Verschiebung zu unterstützen, wird der auf die Kammern 61 und 63 übertragende Luftdruck auf dem Hochdruckverdichterförderdruck gehalten, während der auf die Kammern 62 und 64 übertragene Luftdruck in Richtung auf den Hochdruckverdichterförderdruck gesteigert wird. Es ist somit ersichtlich, daß der höchste verfügbare Luftdruck vom Triebwerk immer auf die eine Seite der Kolbenanordnung übertragen wird, wobei der Druck auf der entgegengesetzten Seite nötigenfalls jedoch sowenig wie möglich vermindert wird. Dies vermittelt eine größere Stabilität des Mittelkörpers gegenüber jeglichen plötzlichen Schwankungen in der aerodynamischen Belastung und trotz des Wechsels in der aerodynamischen Belastimg bei der Mittelkörperverschiebung. Die Luft innerhalb der Tandemanordnung hat die Wirkung einer Feder, und je höher der Durchschnitt der Drücke in den verschiedenen Kammern ist, um so größer ist die Stärke dieser imaginären Feder und um so größer ist der Widerstand gegenüber unerwünschten Bewegungen des Mittelkörpers.

Falls jedoch die Verschiebung des Mittelkörpers in Abströmrichtung beschleunigt werden soll, dann kann der Druck, der in den Kammern 61, 63 wirksam ist, entsprechend vermindert werden.

Sollte die Zufuhr von Betätigungsluft versagen, wenn sich der Mittelkörper in einer Aufströmstellung befindet, dann werden die aerodynamische Kraft und die Kühlmittelkraft (wenn vorhanden) ausreichend sein, um den Reibungswiderstand des Zylinders zu überwinden, so daß sie den Mittelkörper in seine äußerste Abströmstellung bewegen werden, welche die normale betriebssichere Stellung wäre.

Die konvergent-divergente Schubdüse arbeitet wie folgt: Für ein Starten beim höchsten Schub ohne Nachverbrennung wird der Mittelkörper nahezu bis in seine äußerste Abströmstellung geschoben. Sowohl die sekundären als auch die tertiären Luftventile 19, 23 sind geöffnet. Während des Steigens bei Unterschallgeschwindigkeit nach dem Start wird der Mittelkörper nahezu bis in seine äußerste Stellung in Aufströmrichtung bewegt, um die wirksame Fläche der Düse 12 beträchtlich zu erweitern und somit die Geschwindigkeit des Gasstromes und damit das Düsengeräusch zu vermindern.

Für eine Überschallbeschleunigung unter Verwendung einer Nachverbrennung wird der Mittelkörper in seine äußerste Aufströmstellung bewegt, um die größte Wirkfläche für die Düse 12 vorzusehen. Die sekundären Luftventile 19 bleiben offen, jedoch die tertiären Luftklappen werden geschlossen. Für einen

Rug bei Überschallgeschwindigkeit ohne Nachverbrennung wird der Mittelkörper in seine äußerste Abströmstellung bewegt.

Für den Auslauf vor dem Übergang auf den Landekreis wird der Mittelkörper in Richtung auf seine äußerste Aufströmrichtung bewegt, und die tertiären Luftklappen werden geöffnet. Schließlich werden nach dem Aufsetzen, wenn ein Bremsschub erforderlich ist, die Ablenkklappen 26 in ihre Schubumkehrstellung bewegt, der Mittelkörper wird nahezu in seine äußere Abströmstellung bewegt, und das Sekundärluftventil wird geschlossen.

Claims (6)

Patentansprüche: X5

1. Strahltriebwerk-Schubdüse mit einem innerhalb der Düse angeordneten Mittelkörper, der durch eine Kolbenanordnung axial verschiebbar ist, die durch Luft hohen Druckes aus dem ao Triebwerk betätigbar ist, wobei auf der Innenseite einer fest im Triebwerk angeordneten Stützhülse in axialem Abstand zwei Lager angeordnet sind, an denen sich ein verschiebbarer, mit dem Mittelkörper verbundener Zylinder abstützt, d a durch gekennzeichnet, daß sich von dem Zylinder (36) radial nach innen in Tandemanordnung mindestens· zwei Kolbenwände (55) erstrecken, die mit mindestens zwei Kammerwänden (59), die sich von einem fest im Triebwerk angeordneten Mittelrohr, welches Leitungen für die Betätigungsluftzufuhr und -abfuhr enthält, radial nach außen erstrecken, mindestens drei Kammern (61, 62, 63) für die Betätigungsluft bilden.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abströmseitige Kolbenwand der abströmseitigen Betätigungskammer durch einen konischen, mit dem Mittelkörper (21) kongruenten Endabschnitt des beweglichen Zylinders gebildet ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, bei einem Gasturbinentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (40) aufströmseitig am Auspuffkonus (45) der Turbine des Gasturbinentriebwerks befestigt ist.

4. Düse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkörper (21) den abströmseitigen Endabschnitt der Stützhülse (40) mit radialem lichtem Abstand überdeckt.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß schneckenförmige Keimuten (85, 85') auf der Außenseite des verschiebbaren Zylinders (36) mit den Lagern (87, 88) derart zusammenwirken, daß eine axiale Verschiebung des Mittelkörpers und seines Zylinders eine Drehung desselben verursacht.

6. Düse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkörper (21) durch Druckänderung der Betätigungsluft in der mittleren Kammer (62) verschoben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 873 173;
USA.-Patentschriften Nr. 2 893 209, 2 698 605,
363.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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