DE2719439C2 - Schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung mit einem kugelförmig ausgebildeten S hubrohrende und einem dieses mittels Schubstangen verschiebbar umgebenden Ringteils zur Verstellung des Schubvektors.

Schwenkbare Schubdüsen sind ar> sich In zahlreichen Ausführungsformen bekannt, die aile ziemlich aufwendige Konzeptionen aufweisen, die sich in ihrer Komplexität noch erhöhen, wenn sie eine Verstellung des Schubvektors um die z- und y-Achse aufweisen. So ist eine Konzeption bekannt, die sich aus gegeneinander verdrehbaren Rohrsegmenten zusammensetzt oder eine andere, bei der schaufelartig ausgebildete Strahlumlenkteile In den Düsenausgang eingeschwenkt werden. Wieder eine andere bekannte Ausführungsform sieht vor, daß eine mechanisch, kardanisch aufgehängte Düse, die mit geeigneten Verstellgetriebe!!, wie z. B. ein Kegelradgetriebe mit Gelenkwellen oder Verstellzylindern kombiniert, verschwenkt wird

Alle diese bekannten Ausführungsformen sind vorwiegend für relativ große Schubvektorwinkel geeignet, wobei die Winkel zwischen 30° und 90° liegen. Zwar Ist es mög-3ich, auch kleinere Schubvektonvinke! zu erzielen, absr dann erfordert die notwendige präzise Steuerung einen nicht mehr tragbaren Aufwand. Mit den bekannten Geräten Ist diese Präzision jedoch ohne den vorerwähnten Aufwand nicht zu erreichen. Auch ist der Aufwand an Einzelteilen una an Gewicrn viei zu groö. Zum vorerwähnten Stand der Technik sei auf die DE-OS 19 64 716, DE-AS Π 99 624 und DE-AS 10 86 562 hingewiesen. Hiervon zeigt die DE-OS 1964 716 eine verschwenkbare *° Schubdüse, dte durch einen Ring das Sirahlrohr verschwenkt. Hier treten erhebliche Abdichtungsprobleme des Gasstrahls auf, die einen hohen Aufwand erfordern, wenn die strCmungsiechnlsche Führung des Gasstrahls günstig gestaltet «erden soll.

Durch die DE-OS 23 50 103, DE-OS 20 52 226 und DE-OS 24 09 £96 sind Ausführungsformen bekanntgeworden, bei denen über Schubstangen ein verschwenkbarcr

65 Düsenrlngtell angeordnet ist. Da alle diese Ausführungen einen feststehenden Drehmittelpunkt aufweisen, sind zusätzliche Trägerelemente seitlich der Düse erforderlich, die eine eigene Lagerung erfordern. Außerdem Ist es wie die beiden letztgenannten Druckschriften offenbaren - erforderlich, daß das Düsenende oder die Schwenkdüse eine Querschnittseinschnürung aufweisen, durch die sich ein sirömungsungOnstlger Verlauf des Innenquerschnltts ergibt. In der erstgenannten Ausführungsform soll dieser Mangel dadurch behoben werden, daß die Sch*enkdüse durch eine eigene Tragkonstruktion In einem Abstand von dem Düsenende gehalten und verdreht wird, so daß ein Anschlagen der beiden Bauteile in einer der Endstellungen nicht mehr gegeben ist. Abgesehen von dem erheblichen Aufwand an Bauteilen und damit an Gewicht, treten hler Abdichtprobleme für den Gasstrom auf.

In allen vorgenannten Fällen aber ist eine feststehende Drehachse erforderlich, die aber nicht jeden Freiheitsgrad der Bewegung zuläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne großen Aufwand eine Verstellung des Schubvektors um kleine Winkel zwischen 0° und 10° erlaubt, um so die Düse für Steuerzwecke des Flugzeugs zu verwenden.

Diese Aufgabe wird durch die In den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen In überraschend einfacher und zuverlässiger Welse gelöst. In der nachfolgenden Beschreibung Ist ein ^usführungsbelsplel erläutert und schematisch in der Zeichnung dargestellt.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird einmal eine strömungstechnisch günstige Gasstrahl führung erreicht, die keine Drehgelenke mehr erfordert, und zum zweiten kann die Innenauskleidung des Schubrohrs unverändert bleiben. Die Abdichtung der Schwenkdüse gegenüber dem Schubrohr kann sehr einfach gestaltet werden, und es gibt keine Einschnürungen des Schubrohres bei voll ausgefahrenem Schwenkwinke!. Außerdem nehmen die Schubstangen die Längskräfte auf, die aus dem Innendruck des ausströmenden Triebwerksgases resultieren, die das Bestreben haben, das Düsenrlngtell vom Düsenende herunterzusch'.sben. Dadurch Ist es möglich, daß die vorgeschlagene Ausführungsform auf feste Lagerungen und Kardananordnungen völlig verzichten kann.

lim für Sieuerzwccke eine Versteifung des Schübvektors um relativ kleine Winkel von 0 bis etwa 10° zu erhalten, sieht nun die Erfindung vor, die Düse 10 mittels eines Ringteiles 11 über das trlebwerksfeste Schubrohr 12 verschiebbar anzuordnen und In der x-Rlchtung mittels Stangen 13 zu halten. Hierbei genügen 3 oder 4 solcher Stangen !3. Das RingteÜ 1! 1st auch Träger eines Gleit- und Dichtelementes 14. Die Schwenkverstellung der Düse 10 erfolgt über Spindeln, Kraftzylinder oder ähnlichem.

Zur Verstellung der Düsenöffnung sind weitere Stangen s5 angcuiuiici, uic licn Düaciuiiig ιό TdiäCuicuci'i, der seinerseits die Düsenklappen 17 bewegt.

Die Stangen 13 und 15 werdrn von einer Steuereinheit 18 betätigt, und zwar zum Verschwenken der Düse 10 ohne eine Verstellung des Düsenquerschnitts, während zum Verstellen und Verschwenken oder nur zum Verstellen des Düsenquerschnitts der Düse 10 den Stangen 15 die erforderliche Bewegung relativ zu den Stangen 13 aufaddiert wird. Dies bewirkt - wie bereits angeführt die Sieuerelnhelt 18.

Das Schubrohrende 12 1st kugelförmig ausgebildet, wobei als Charaklerisükum anzusehen ist, daß der Mit-

te:punkt M₂ des kugelförmigen Abschnitts - In Flugrichtung gesehen - vor dem Mittelpunkt M des Düsenrlngteiis 11 Hegt. Die Verdrehung des Ringteils 11 erfolgt also um den Mittelpunkt M und der Radiusmittelpunkt M₂ des feststehenden Schubrohrendes 12 sind lagemäßig nicht gleich. Durch diese Ausgestaltung kann der Mittelpunkt M des Düsenringtells 11 bei der Verschwenkung gegenüber dem Mittelpunkt M₂ des Schubrohrendes 12 in J-. y- und z-Richtung entsprechend kleine Wanderungen ausführen.

Die Formgebuns zwischen den Schnittebenen A-A und B-B kann auch zylindrisch und zwischen den Schnittebenen B-B und C-C kugel- oder kegelförmig sein. In jedem Falle ermöglicht die vorgeschlagene Ausgestaltung, daß bei vollem Schwenkwinkel das Ringteil 11 i.'-h: mehr In das Schubrohr schlägt.

Durch die vorerwähnten Maßnahmen ist nun eine gegenüber dem Stand der Technik sehr leichie und einfache Ausführung geschaffen worden, die eine schnelle und vor allem genaue Steuerung im kleinen Winkeibereich ermöglicht, außerdem können die bisherigen Gewichtsverhältnisse erheblich optimiert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich aus der Tatsache, daß die vom Triebwerkshersteller serienmäßig gelieferten Triebwerke in Ihrer Innenauskleidung unverändert bleiben können, well In diese Struktur nicht eingegriffen wird. Auch bei vollem Schwenkwinkel wird das Schubrohr nicht berührt und erfordert daher keine Konstruktionsänderung. Wesentlich ist aber auch, daß die vorgeschlagene Konzeption keine der bisher so zahlreich erforderlichen Drehgelenke mehr benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schwenkbare Schubdüse zur Vektorsteuerung mit einem kugelförmig ausgebildeten Schubrohrende und einem dieses mittels Schubstangen verschiebbar umgebenden Ringteils zur Verstellung des Schubvektors, dadurch gekennzeichnet, dal?, ein mittels einer Steuereinheit (18) über Schubstangen (13, 15} verschwenkbarer Düsenringtetl (11) über das Schub- '<> rohrende (12) verschiebbar angeordnet ist, wobei der Mittelpunkt M des Düsenringtells (11) bei der Verschwenkung gegenüber dem Mittelpunkt M₂ des Schubrohrendes (12) In x-, y- und z-Rlchtung entsprechende kleine Wanderungen ausführen kann und in Flugrichtung gesehen, hinter dem Mittelpunkt M₂ Hegt.

2. Schubdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Schubstangen (13, 15) für die DCsenverschwenkung eine gemeinsame Steuereinheit (18) zugeordnet ist.

3. Schubdüse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (18) sowohl die Düsenverschwenkung als auch die Düsenquerschnittsveränderung steuert.