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Flugzeug mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsöffnung
für einen etwa senkrechten Luftkanal Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeug
mit etwa in waagerechter Ebene liegender Lufteintrittsöffnung für einen etwa senkrechten
Luftkanal mit abgerundeten Eintrittskanten und mit einem Leitflügel, der sich als
konzentrischer Ring längs der Eintrittskante mit Abstand von dieser erstreckt, wobei
in der Mitte des Kanals ein Träger für ein Gebläse angeordnet ist, der von zumindest
einer Strebe in Längsrichtung des Flugzeuges gehalten wird und durch eine Anzahl
von querverlaufenden Leitflügeln mit dem Leitflügelring verbunden ist, nach Patentanmeldung
G 36888 XI/62b.
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Die gemäß der Hauptpatentanmeldung vorgesehenen querverlaufenden Leitflügel
haben den Zweck, bei derartigen Gebläseanordnungen auftretende, aerodynamische und
mechanische Probleme auszuschalten. Die aerodynamischen Probleme treten dadurch
auf, daß während des Fluges die Gebläseschaufeln bezüglich der Anströmungsrichtung
eine vorlaufende und eine rücklaufende Bewegung durchführen, wie es bei Hubschraubern
bekannt ist. Durch die querverlaufenden Leitflügel werden die hierdurch auftretenden
Belastungsänderungen weitgehend ausgeschaltet. Die querverlaufenden Leitflügel haben
ferner den Zweck, den Gebläseträger an bestimmten Stellen mechanisch abzustützen.
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Durch die Erfindung soll die Anordnung der querverlaufenden Leitflügel
derart verbessert werden, daß bessere aerodynamische Ergebnisse erzielt werden.
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Erfindungsgemäß nimmt das Verhältnis der Profiltiefe der querverlaufenden
Leitflügel zu deren Abstand voneinander in Richtung nach vorn zu, was bedeutet,
daß die querverlaufenden Leitflügel in Richtung nach vorn dichter beieinander angeordnet
sind. Dadurch wird ein besseres Stabilitätsverhältnis erzielt. Unter dem Betriff
»Stabilitätsverhältnis« ist dabei eine Verhältniszahl zu verstehen, die angibt,
wieviel Flügel in einem vorgesehenen Raum Verwendung finden. Eine derartige Ausbildung
bringt auch beim Übergang zwischen den einzelnen Flugzuständen Vorteile mit sich.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Flugzeuges, welches eine Tragfläche
10 aufweist. Weiterhin ist in der Tragfläche ein trompetenförmiger Hubgebläseeintritt
vorgesehen, der mit 13 bezeichnet ist und der zu einem Kanal 14 führt, der
sich durch die Fläche 10
erstreckt. Der Aufbau ist derart, daß ein Hubgebläse
15 zum Ansaugen von Luft durch den Kanal von der oberen Oberfläche zur unteren
Oberfläche der Tragfläche in dem Kanal getragen wird. Dieses Hubgebläse 15 erzeugt
eine Hubkraft zum senkrechten Anheben des Flugzeuges.
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Um das Hubgebläse zu lagern, ist ein Haubenteil 16 in der Mitte des
Kanals angeordnet, und dieser Haubenteil wird durch Streben 17 an der Tragfläche
gehalten. Dieser Haubenteil weist Lager, die nicht dargestellt sind, auf, in denen
das Hubgebläse 15 drehbar gelagert ist. Das Hubgebläse ist ein randbeaufschlagtes
Gebläse. Die Turbinenschaufeln 19 dieses Hubgebläses werden durch Austrittsgase
beaufschlagt, um das Gebläse in an sich bekannter Weise anzutreiben.
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Bei einem Aufbau eines Senkrechtstarters, bei dem der Kanaleinlaß
in einer Tragfläche angeordnet ist, weist normalerweise der trompetenförmige Kanaleintritt
eine scharfe Krümmung bzw. kleine Krümmungsradien auf, da durch die Abmessungen
der Tragfläche, die sehr gering sind, der zur Verfügung stehende Raum begrenzt wird.
Dies führt zu einem Abreißen der eintretenden Luft an der Eintrittskante. Zusätzlich
wird dieses Abreißen noch durch Undichtigkeiten
im Bereich der
Turbinenschaufeln unterstützt, wobei von dort aus Antriebsgase in den Kanal eintreten
können. Um dieses Problem des Abreißens der Luft an der Eintrittskante zu beheben,
ist ein tragflächenartiger Ringflügel 21 vorgesehen, der konzentrisch zum Kanal
verläuft und der im Kanaleintritt derart angeordnet ist, daß sich dieser Flügel
21 vollständig um die Eintrittsöffnung herum erstreckt, wie es die Zeichnung zeigt.
Dieser Flügel ist derart angeordnet und ausgerichtet, daß dessen Vorderkante nach
oben in den Luftstrom Vp hineinragt, und dieser Flügel verläuft im wesentlichen
parallel zur Krümmung der Eintrittskante.
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Die sich in den Luftstrom hinein erstreckende Vorderkante des Ringflügels
21 verläuft im wesentlichen bündig oder. glatt zur oberen Oberfläche der Tragfläche.
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Unter »Stabilitätsverhältnis« ist eine Verhältniszahl zu verstehen,
die angibt, wieviel Flügel in einem vorgegebenen Raum Verwendung finden. Dies bedeutet,
daß je höher das Stabilitätsverhältnis ist, um so mehr Flügel verwendet werden.
Weiterhin bedeutet ein ansteigendes Stabilitätsverhältnis, daß die Flügel in Richtung
des Ansteigens näher beieinander liegen.
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In den L7bergangsflugzuständen vom Senkrechtflug zum Vorwärtsflug
und umgekehrt treten zusätzliche Einlaßströmungsstörungen auf, die nicht erwünscht
sind. Wenn sich das Gebläse 15 dreht und wenn das Flugzeug vorwärts fliegt, so nehmen
die Gebläseschaufeln, die sich in Richtung des Fluges bewegen, eine größere Belastung
auf als unter statischen Bedingungen. Die sich rückwärts bewegenden Schaufeln nehmen
eine geringere Belastung auf. Dies ist ein an sich bekanntes Problem bei Hubschraubern
und tritt wegen der Anstellwinkel und der Anströmwinkel der Gebläseschaufeln, die
sich verändern, auf, und dies ist der Grund, daß Hubschrauberblätter mit einer Steuerung
des Anstellwinkels ausgestattet sind. Die konstante Belastung und Entlastung der
Hubgebläseschaufeln im Betrieb führt zu einer pulsierenden Vibration des Rotors,
und dies führt wiederum sowohl zu mechanischen Problemen und Schwierigkeiten als
auch zu aerodynamischen Schwierigkeiten. Mit anderen Worten, die sich drehenden
Gebläseschaufeln sind bei jeder Umdrehung einem Impuls unterworfen. Um die Größe
dieser Rotorbeaufschlagung zu vermindern, ist es wünschenswert, Vorkehrungen zu
treffen, um die vorwärts gerichtete Komponente der Fluggeschwindigkeit abzufangen,
und dies wird dadurch erreicht, daß feste Leitflügel, die allgemein mit 25 bezeichnet
sind, eingebaut werden. Wie die Zeichnung zeigt, bestehen diese Leitflügel
25 aus einer Anzahl von festen Flügeln, die im Abstand voneinander angeordnet
sind und die sich über den Einlaß quer zur Richtung des Horizontalfluges erstrecken
und die oberhalb des Gebläses angeordnet sind. Diese Leitflügel sind derart orientiert,
daß deren Vorderkanten in den Luftstrom hineinragen. Diese Leitflügel sind, wie
dargestellt, vorzugsweise parallel angeordnet und erstrecken sich über die gesamte
Eintrittsöffnung und sind mit ihren Enden am Ringflügel 21 und am Haubenbauteil
16 befestigt. Die Befestigung am Haubenbauteil erfolgt an den Stellen, an denen
dieser Haubenbauteil ihre Erstrekkung schneidet.
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Diese Flügel überspannen die Eintrittsöffnung derart, daß in Richtung
nach vorn zu, wie es die Zeichnung zeigt, das Stabilitätsverhältnis ansteigt. Mit
anderen Worten, die Leitflügel sind in Richtung zur Vorderkante 11 der Tragfläche
hin dichter beieinander angeordnet, wie es die Zeichnung zeigt.
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Diese Leitflügel sind dazu bestimmt, den größten Teil der Komponenten
der Querlast an den Seiten der Gebläseteile aufzunehmen, wobei gerade an diesen
Stellen die Belastung am meisten kritisch ist. Weiterhin vermindern diese Leitflügel
die durch Vorlauf und Rücklauf erzeugten Schaufellastveränderungen. Diese Leitflügel
entlasten den schwerer belasteten vorlaufenden Teil des Gebläses und belasten den
rücklaufenden Teil des Gebläses, um die Impulse zu vermindern und um die Vibration
herabzusetzen und um den Anstellwinkel zu korrigieren, so daß ein Abwürgen des Gebläses
vermieden wird. Es sei bemerkt, daß sich diese Leitflügel nicht in den Kanal 23
zwischen dem Ringflügel 21 und der Eintrittskante hinein erstrecken, um Störungen
auszuschalten. Weiterhin ist die Grenzschicht am Flügel 21 dünner als an der Eintrittskante
des Kanals, und dadurch wird ein geringerer Verlust bei der Umlenkung der Luft in
den Kanal bewirkt. Um weiterhin Störungen zu vermindern, sind die Leitflügel, die
normalerweise den Haubenbauteil 16 durchsetzen würden, am inneren Ende mit einem
radialen Teil 26 versehen.