-
Die Erfindung betrifft eine Schubumkehrvorrichtung für ein Zweikreis-Turbostrahltriebwerk.
Das Turbostrahltriebwerk ist mit einem Kanal hinter dem Bläser ausgestattet, der den als
kalten Strom bezeichneten Sekundärstrom kanalisieren soll. Dieser Kanal besteht aus einer
Innenwandung, die die Struktur des eigentlichen Motors hinter dem Bläser umschließt, und
einer Außenwandung, deren stromaufwärtiger Teil sich kontinuierlich an das Motorgehäuse
anschließt, das den Bläser umschließt. Diese Außenwandung kann z. B. bei einer
Triebwerkgondel mit gemischten Strömungen oder mit zusammenfließenden Strömungen sowohl
den Sekundärstrom als auch den Primärstrom in ihrem stromabwärtigen Teil kanalisieren,
und zwar hinter dem Auswurf des als heißer Strom bezeichneten Primärstroms. In dem
anderen Fall jedoch, nämlich bei Triebwerkgondeln mit sogenannten getrennten Strömen,
kanalisiert die Außenwandung nur den Sekundärstrom.
-
Eine Wandung kann die Außenseite des Motors, d. h. die Außenseite des Gehäuses, das
den Bläser umschließt, und die Außenseite der Außenwandung des oben beschriebenen
Kanals stromlinienförmig umkleiden, um den Luftwiderstand der Antriebseinheit zu
minimieren. Dies gilt insbesondere für Antriebseinheiten, die außen an dem Flugzeug angebracht
sind, speziell wenn diese Antriebseinheiten unter den Flügeln oder hinter dem
Flugzeugrumpf befestigt sind.
-
Der aus der Außenwand der Gondel bestehende Komplex wird hier als Außenverkleidung
bezeichnet.
-
Fig. 1 der anliegenden Zeichnungen zeigt ein bekanntes Realisierurgsbeispiel für eine
Schubumkehrvorrichtung dieses Typs, die, wie die schematische perspektivische
Teilansicht von Fig. 2 zeigt, an einem Zweikreis-Turbostrahltriebwerk angebracht ist.
-
Die Schubumkehrvorrichtung besteht aus Klappen 7, die einen beweglichen Teil 2 bilden
und in ihrer inaktiven Position im Direktstrahlbetrieb einen Teil der Außenverkleidung
darstellen, und aus einer festen Struktur, die die Außenverkleidung bildet, und zwar auf der
stromaufwärtigen Seite der Klappe mit einem stromaufwärtigen Teil 1, auf der
stromabwärtigen Seite der Klappen, mit einem stromabwärtigen Teil 3 und zwischen den Klappen 7, mit
Trägern 18, die den stromabwärtigen Teil 3 der Außenverkleidung mit dem
stromaufwärtigen Teil 1 der Außenverkleidung verbinden. Die Klappen 7 sind auf einem Umkreis der
Au
ßenverkleidung angeordnet. Sie sind in einer mittleren Zone ihrer Seitenwände an den zu
beiden Seiten dieser Klappen liegenden Trägern 18 schwenkbar montiert, wobei diese
Seitenwände mit den stromaufwärtigen und stromaufwärtigen Wänden die Wandungen
darstellen, die den einen Teil der Außenwandung der Gondel bildenden äußeren Teil 9 der
Klappen 7 mit dem einen Teil der Außenwandung des genannten Kanals bildenden inneren Teil
11 der Klappen 7 verbinden.
-
Der stromaufwärtige Teil 1 der festen Struktur besitzt einen vorderen Rahmen 6, der als
Träger für die z. B. aus Hydraulikzylindern 7a bestehenden Antriebsmittel für die Bewegung
der Klappen 7 dient.
-
In aktivierter Position sind die Klappen 7 so gekippt, daß der stromabwärts der Drehzapfen
gelegene Teil der Klappen den Kanal mehr oder weniger vollständig versperrt und der
stromaufwärtige Teil der Klappen einen Durchgang in der Außenverkleidung freigibt, so daß
der Sekundärstrom relativ zu der Achse des Kanals in radialer Richtung kanalisiert werden
kann. Der stromaufwärtige Teil der Klappen 7 ragt aus der Außenverkleidung heraus und
bestimmt dadurch die Abmessung des Durchtritts, der diesen Strom durchlassen können
muß, ohne daß die Funktion des Motors beeinträchtigt wird. Der Schwenkwinkel der
Klappen wird so eingestellt, daß der Durchtritt der Strömung ermöglicht und die Schubkraft
dieser Strömung unterdrückt wird und sogar die Erzeugung einer Gegenschubkraft beginnt,
indem eine zur stromaufwärtigen Seite gerichtete Komponente der Strömung erzeugt wird.
-
Die Klappen 7 sind außerdem in ihrem stromaufwärtigen Teil mit einem Spoiler 13
ausgestattet, der relativ zur Innenseite der Klappen nach vorne ragt, wenn die Klappen 7
ausgefahren sind, so daß sie die Strömung zur stromaufwärtigen Seite hin ablenken und die
Erzeugung der Gegenschubkomponente ergänzen.
-
Bekannte Realisierungsbeispiele sind z. B. in FR 1 482 538 oder in FR-A-2 030 034
angegeben.
-
Außerdem beschreibt FR-A-1 267 850 eine Schubumkehrvorrichtung des sogenannten
Kaskadentyps mit Kanälen, die mit Schaufelgittern ausgestattet sind und für eine
unsymmetrische Verteilung der ausgeworfenen Strömungen sorgen.
-
Es gibt auch Vorrichtungen, wie die in US 3 605 411 beschriebene, die eine Ausladung des
Spoilers zur stromaufwärtigen Seite ermöglichen, wenn die Klappen ausgefahren sind,
wobei sie die Kontinuität der Außenwandung des Kanals sicherstellen, wenn die Klappen nicht
ausgefahren sind. Durch FR-A-2 618 853 ist außerdem eine Vorrichtung bekannt, bei der der
Spoiler im Direktstrombetrieb eingezogen ist, um die Motorleistungen zu optimieren.
-
Bei bestimmten Anwendungen stehen die Spoiler 13, wie in Fig. 1 dargestellt, selbst im
Direktstrombetrieb relativ zur Innenseite 11 der Klappen 7 hervor, ohne daß sie jedoch in den
Kanal hineinragen, der in diesem Beispiel Hohlräume 16 aufweist, die die Motorleistungen
etwas beeinträchtigen, wobei die Schubumkehrvorrichtung jedoch extrem einfach wird.
-
Die Kombination der Spoiler und der Ablenkkanten ermöglicht auch eine Optimierung der
Auswurfrichtung des Stroms, wie dies in FR-2 680 547 angegeben ist.
-
Bei den bekannten Realisierungsformen von Schubumkehrvorrichtungen für
Turbostrahltriebwerke mit Klappen und insbesondere bei den zitierten Beispielen ist die Breite der
Klappen 7 für alle Klappen gleich oder nahezu gleich. Im Schubumkehrbetrieb tritt durch jeden
Schacht, der durch das Ausfahren der einzelnen Klappen freigegeben wird, der gleiche oder
nahezu der gleiche Fluiddurchsatz hindurch. In diesem Fall verläuft die radiale Führung der
Schichten des Umkehrstroms relativ zu der Medianebene jeder Klappe, die die
geometrische Rotationsachse des Turbostrahltriebwerks enthält. Die radiale Orientierung jeder dieser
Ebenen hängt direkt von der Verteilung der Klappen mit annähernd identischer Breite ab.
-
Bei einer Anwendung, die von der Erfindung in besonderer Weise ins Auge gefaßt wird, ist
die Schubumkehrvorrichtung unter dem Flügel des Flugzeugs installiert und besitzt vier
Klappen, von denen, wie in dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Realisierungsbeispiel,
zwei in oberer und zwei in unterer Position angeordnet sind. Diese Anordnung ist gut an die
Anforderungen dieser Installationsart angepaßt, nämlich das Wiedereindringen der
Strömungsschichten in das betroffene Turbostrahltriebwerk oder in die anderen
Turbostrahltriebwerke des Flugzeugs zu verhindern und aerodynamische Interferenzen mit dem Flügel
und dem Rumpf des Flugzeugs zu vermeiden. Auf diese Weise werden vier bevorzugte
Orientierungsrichtungen der. Schichten des Umkehrstroms festgelegt, nämlich zwei obere
Richtungen zu beiden Seiten des Flugzeugstiels, wobei eine Beeinträchtigung des
Flügelauftriebs vermieden wird, und zwei Richtungen nach unten, seitlich zu beiden Seiten der
Antriebseinheit, die das Turbostrahltriebwerk umfaßt. Auf diese Weise wird die Hälfte des
gesamten Fluiddurchsatzes von den beiden oberen Klappen abgelenkt, und unabhängig
davon, welche herkömmlichen Führungsmittel für die Schichten der Umkehrströmung
angewendet werden, wird eine Komponente nach oben in Richtung auf die Ebene des Flügels
und auf die stromaufwärtige Seite des Flügels gelenkt.
-
Diese Anordnungen haben jedoch einen größeren Nachteil. Im Fall eines unbeabsichtigten
Ausfahrens der Klappen im Flug wird die Steuerbarkeit des Flugzeugs durch die dabei
entwickelten Änderungen des Flügelauftriebs beeinträchtigt.
-
Eine Schubumkehrvorrichtung des oben beschriebenen Typs, die diesen Bedingungen
entspricht und die Nachteile der bekannten früheren Lösungen minimiert, ist dadurch
gekennzeichnet, daß dann, wenn der Antriebskomplex unter dem Flügel eines Flugzeugs montiert
ist und die Schubumkehrvorrichtung vier Klappen aufweist, die Breite der oberen Klappen
gegenüber der Breite der unteren Klappen reduziert ist.
-
Als Ergänzung zu diesen Maßnahmen kann außerdem vorgesehen sein, daß, in einer
Seitenansicht betrachtet, eine optimierte unterschiedliche Breite einer Seite relativ zu der
anderen Seite festgelegt wird.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen
wird.
-
Fig. 1 zeigt eine schematische Halbansicht einer bereits oben beschriebenen bekannten
Schubumkehrvorrichtung mit in geschlossener Position dargestellten schwenkbaren
Klappen als Längsschnitt in einer durch die Drehachse des zugehörigen
Turbostrahltriebwerks verlaufende Ebene,
-
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Schubumkehrvorrichtung des
erwähnten Typs in montierter Stellung und mit geschlossenen Klappen,
-
Fig. 3 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Schubumkehrvorrichtung mit
schwenkbaren Klappen in einer Schubumkehrposition nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
-
Fig. 4 zeigt eine Realisierungsvariante einer Schubumkehrvorrichtung gemäß der Erfindung
in einer zu Fig. 3 analogen Ansicht.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt eine
Schubumkehrvorrichtung, die in den betreffenden Flugphasen eines Flugzeugs eine Strömungsumkehr
des zugehörigen Turbostrahltriebwerks ermöglicht, die bekannten Hauptbestandteile, die
oben anhand von Fig. 1 und 2 für ein bekanntes Realisierungsbeispiel erläutert wurden.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten speziellen Anwendung ist ein Antriebskomplex 20 mit einem
in einer Gondel 22 montierten Turbostrahltriebwerk 21 mittels eines Stiels 23 unter dem
Flügel 24 eines Flugzeugs aufgehängt. In dem dargestellten Beispiel besitzt die
Schubumkehrvorrichtung vier schwenkbare Klappen, nämlich zwei Klappen 27, die bezogen auf die
normale Position des Flugzeugs auf dem Boden als obere Klappen bezeichnet werden, und
zwei Klappen 37, die als untere Klappen bezeichnet werden. Die Zahl der Klappen, nämlich
vier, ist an die in der Zeichnung dargestellte Konfiguration mit Installation unter einem Flügel
angepaßt. Die Optimierung der Zahl der Klappen berücksichtigt insbesondere die Effekte,
die durch die Führung der Schichten der Umkehrströmung erzeugt werden. Die im
folgenden anhand von Fig. 3 beschriebene Erfindung läßt sich auch bei einer
Schubumkehrvorrichtung anwenden, die eine abweichende Zahl von Klappen, zumindest zwei, aufweist, sowie
bei einer anderen Art der Installation.
-
Erfindungsgemäß ist die in Fig. 3 mit 25 bezeichnete Breite der oberen Klappen 27
gegenüber der in Fig. 3 mit 26 bezeichneten Breite der unteren Klappen 37 reduziert. Auf diese
Weise ist im Schubumkehrbetrieb, wenn die Klappen der Schubumkehrvorrichtung
ausgefahren sind, so wie das in Fig. 3 dargestellt ist, der Durchsatz der nach oben ausgeworfenen
Luft geringer, wodurch die eventuellen nachteiligen Auswirkungen auf die Steuerbarkeit des
Flugzeugs selbst im Fall eines unbeabsichtigten und zufälligen Ausfahrens der Klappen
verringert werden. Außerdem besitzt die Medianebene jeder oberen Klappe 27, deren Spurlinie
in Fig. 3 mit 28 bezeichnet ist, durch diese Anordnung eine Ausrichtung, die der mit 29
bezeichneten vertikalen Richtung näher liegt, wodurch die genannten nachteiligen Effekte
ebenfalls verringert werden.
-
Daraus folgt auch, daß der Durchsatz größer wird, der nach unten durch die durch das
Ausfahren der unteren Klappen 37 freigegebenen Schächte ausgeworfen wird. Trotzdem
werden die angestrebten Eigenschaften bezüglich des Nicht-Wiedereindringens beibehalten.
Die Gefahr des Wiedereindringens wird nämlich minimiert, weil die jeweilige Ausrichtung
der Medianebenen der unteren Klappen 37, deren Spurlinie in Fig. 3 mit 30 bezeichnet sind,
der mit 31 bezeichneten horizontalen Richtung näher liegt.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anwendung, bei der die Zahl der Klappen der
Schubumkehrvorrichtung gleich vier ist, kann die Breite 25 der beiden links und rechts liegenden oberen
Klappen 27 gleich sein, und die Breite 26 der beiden links und rechts liegenden unteren
Klappen 37 kann ebenfalls gleich sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
-
In diesem Fall sind Realisierungsvarianten möglich: Zwischen der oberen linken Klappe und
der oberen rechten Klappe können Breitenunterschiede vorgesehen sein, die im Hinblick auf
das angestrebte Ergebnis einer Verbesserung der Steuerbarkeit des Flugzeugs im Fall eines
unbeabsichtigten Ausfahrens der Klappen optimiert sind. Ebenso können die untere rechte
Klappe und die untere linke Klappe unterschiedliche Breiten haben. Die Optimierung kann in
diesem Fall in Abhängigkeit von der Breite der oberen Klappen oder in Abhängigkeit von den
speziellen Anforderungen der Führung der Schichten der Umkehrströmung erfolgen, wie
z. B. der Bedingung, einen geringeren Fluiddurchsatz in Richtung des Flugzeugrumpfes zu
schicken. Fig. 4 zeigt ein Realisierungsbeispiel für eine solche Variante, bei der die Breite 32
der oberen rechten Klappe 107 größer ist als die Breite 33 der oberen linken Klappe 117,
und die Breite 34 der unteren linken Klappe 127 größer ist als die Breite 35 der unteren
rechten Klappe 137, wobei die Breiten der oberen Klappen erfindungsgemäß kleiner bleiben
als die Breiten der unteren Klappen.