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Dokumentenidentifikation DE602004001438T2 15.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001544106
Titel Ablaufkanal insbesondere für Tragstrebe von Strahltriebwerken
Anmelder Airbus France, Toulouse, FR
Erfinder Bonnaud, Cyril, F-31200 Toulouse, FR
Vertreter Sparing · Röhl · Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 602004001438
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 03.12.2004
EP-Aktenzeichen 041062837
EP-Offenlegungsdatum 22.06.2005
EP date of grant 05.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2007
IPC-Hauptklasse B64D 27/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ablaufkanäle, die an Verkleidungen der hinteren Strebe angebracht und dazu vorgesehen sind, eventuelle Abgänge von Flüssigkeiten, die entzündlich sein können und aus Behältern bzw. Tanks, Rohrleitungen oder hydraulischen Systemen stammen können, die sich oberhalb der hinteren Verkleidung in einer Struktur befinden können, die in die Strahltriebwerksstrebe integriert ist und häufig als "rear secondary structure (RSS)" bezeichnet wird, abzuleiten.

Diese Ablaufkanäle sind Kanäle mit einem im Allgemeinen elliptischen, nicht vernachlässigbaren Querschnitt, der beispielsweise bei großen Flugzeugen eine Abmessung von 150 mm × 58 mm erreichen kann, wobei die Kanäle von der Hinterseite der hinteren Verkleidung der Strahltriebwerksstrebe vorstehen und einen Stirn- bzw. Luftwiderstand erzeugen, der einen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch hat.

Ein weiterer Nachteil dieser Ablaufkanäle ist ihre Unzulänglichkeit hinsichtlich der Möglichkeit zur Verstellung des An- bzw. Absaugniveaus. Die Geometrie dieser Ablaufkanäle ermöglicht tatsächlich nur den Zugriff auf ein einziges An- bzw. Absaugniveau.

Ein weiteres Problem, das sich durch diese Ablaufkanäle auf Grund ihrer Größe stellt, ist die Gefahr des Eindringens oder Einnistens eines Vogels, der den Kanal verstopfen könnte.

Die vorliegende Erfindung ist auf das Beiseitigen dieser verschiedenen Nachteile gerichtet, indem sie eine neu Geometrie für diesen Typ von Ablaufkanal vorschlägt.

Dazu hat die Erfindung einen Ablaufkanal zum Gegenstand, insbesondere für die Tragstrebe eines Flugzeugstrahltriebwerks, der an der Hinterkante der hinteren sekundären Struktur der Strebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er gebildet ist aus:

  • – einem Kanal mit im Wesentlichen horizontaler Achse und
  • – mit im Wesentlichen rechtwinkligem allgemeinem Querschnitt in einer zu der Hinterkante parallelen Ebene,
  • – der an seinem äußeren Ende durch ein Abschlussteil mit im Wesentlichen spitzbogenförmigem Querschnitt längs der Achse des Kanals verschlossen ist,
  • – und wenigstens eine Ablauföffnung mit lang gestreckter Form an wenigstens einer der gegenüberliegenden Seitenwände aufweist.

Gemäß Ausführungsformen kann der Kanal symmetrisch in Bezug auf die vertikale Ebene, die die Hinterkante enthält, sein und an seinen zwei gegenüberliegenden seitlichen Wänden eine Ablauföffnung aufweisen, deren große Achse zur Hinterkante parallel ist, wobei diese zwei Öffnungen symmetrisch sein können.

Ein solcher Ablaufkanal bildet einen abgeflachten Kanal, der an seinen im Wesentlichen ebenen seitlichen Flanken bzw. Seitenflächen mit lang gestreckten Öffnungen in Form von Schlitzen versehen ist, die dank der Bildung ausgangs der Schlitze von Unterdruckzonen, die ausgeprägter sind als jene, die am Ausgang herkömmlicher Ablaufkanäle erzeugt werden, eine wirksamere Drainage gewährleisten, wobei der erfindungsgemäße Ablaufkanal überdies einen Stirnwiderstand erzeugt, der im Vergleich zu denselben herkömmlichen Ablaufkanälen gleicher Drainage- bzw. Abzugskapazität wesentlich kleiner ist.

Die Schlitze eines solchen Ablaufkanals können im Vergleich zu einem herkömmlichen Ablaufkanal mit einem elliptischen Abzugsquerschnitt von 4900 mm2, einer großen Achse von 120 mm und einer kleinen Achse von 52 mm und einer gleichen Abzugskapazität, eine im Allgemeinen rechtwinklige Form mit einer Länge von 230 mm und einer Breite von 11 mm besitzen, die überdies von der Art ist, dass vor allem jegliches Eindringen von Vögeln verhindert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung hervor, wobei die Beschreibung lediglich anhand von Beispielen und in Gegenüberstellung zu der beigefügten Zeichnung gegeben wird, worin:

1 eine perspektivische Ansicht einer Strahltriebwerksstrebe von hinten ist;

2 eine vergrößerte Teilansicht ist, die den Ablaufkanal jenes Teils genauer zeigt, der als "rear secondary structure, RSS" der Strebe bezeichnet wird;

3 ist eine Seitenansicht des Ablaufkanals von 2;

4 ist eine zu 2 ähnliche Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Ablaufkanal anstelle des herkömmlichen Ablaufkanals zeigt;

5 ist eine schematische Seitenansicht des Ablaufkanals von 4;

6 ist eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII des Ablaufkanals von 5;

7 ist eine schematische Schnittansicht längs der Linie VII-VII des Ablaufkanals von 5;

8 ist eine zwischen den Abschnitten eines erfindungsgemäßen Ablaufkanals und einem herkömmlichen Ablaufkanals mit elliptischem Querschnitt vergleichende Ansicht;

9 ist eine schematische Darstellung, die die aerodynamische Strömung auf Höhe eines Schlitzes des Ablaufkanals der Erfindung zeigt, und

10 ist eine schematische Ansicht, die den Einbau des Ablaufkanals in die RSS-Struktur zeigt.

In 1 sind unter 1 ein Flugzeugstrahltriebwerk, unter 2 die als Strahltriebwerksstrebe bezeichnet Tragstrebe des Strahltriebwerks unter 3 die als RSS oder "rear secondary structure" bezeichnete Struktur, d. h. die hintere sekundäre Struktur, und unter 4 die sich in unmittelbarer Nähe der Hinterseite des Strahltriebwerks 1 befindende Verkleidung der hinteren Strebe schematisch gezeigt.

In der RSS-Struktur sind in herkömmlicher Weise verschiedene Ausrüstungssysteme wie etwa Feuerlöschgeräte, Behälter bzw. Tanks und Rohrleitungen für Hydraulikfluide, die für eine Leckage von Flüssigkeit, beispielsweise infolge eines Lösens der Verrohrung, anfällig sind, eingebaut. Deshalb ist an dem unteren Abschnitt der RSS-Zone an der Hinterkante 6 der Letzteren ein Ablaufkanal 5 angeordnet.

Herkömmlicherweise besitzt dieser Ablaufkanal 5, der auf die Hinterkante 6 aufgesetzt ist, einen elliptischen Querschnitt, dessen kleine Achse 7 (2) horizontal verläuft und zur Hinterkante 6 senkrecht ist.

Die Längsachse des Ablaufkanals 5 ist oberhalb der Achse der aerodynamischen Strömung während des Flugs geringfügig (um etwa 7°) hochgezogen. Unter 8 in 3 ist die große Achse des elliptischen Querschnitts des Ablaufkanals, dessen Ausgang abgeschrägt ist, angegeben, wobei die Austrittsebene zur Hinterkante 6 parallel ist. Der Ablaufkanal 5 steht von der Hinterseite der Hinterkante um einen Abstand 9 von etwa 120 mm vor, und zwar bei einem Ablaufkanal 5 mit einer großen Achse 8 von 126 mm und einer kleinen Achse 7 von 58 mm, wobei die Achsenabmessungen außen am Kanal, der den Ablaufkanal, dessen Wanddicke etwa 3 mm beträgt, bildet, abgenommen sind.

4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ablaufkanals 10 im Austausch für den Ablaufkanal 5, der aus einem an seinen Seitenflächen abgeflachten Kanal gebildet ist. Zum besseren Verständnis der Form des Ablaufkanals 10, sei auch auf die 5 bis 8 verwiesen.

5 ist ein Seitenriss des Ablaufkanals 10, der an einer im Wesentlichen ebenen seitlichen Flanke bzw. Seitenfläche 11a eine schräge Öffnung hervortreten lässt, die die Form eines Schlitzes 12 mit einem im Allgemeinen schmalen rechtwinkligen Querschnitt und genauer die Form eines Parallelogramms und eine zur Hinterkante 6 der Struktur 3 parallele große Achse 13 besitzt, wobei die eigentliche Hinterkante 14 des Ablaufkanals 10 ebenfalls vorzugsweise parallel zur Kante 6 ist.

8 zeigt in einem Vergleich die jeweiligen Querschnitte des erfindungsgemäßen Ablaufkanals 10 und des Ablaufkanals 5, die senkrecht zu ihrer Achse aufgenommen sind. Es ist zu erkennen, dass der Querschnitt 15 des Ablaufkanals 10 rechteckig mit aus aerodynamischen Gründen abgerundeten Winkeln ist und eine Länge L aufweist, die etwas größer als die große Achse (8) des elliptischen Querschnitts 16 des Ablaufkanals 5 ist, wobei jedoch die Breite I des Querschnitts 15 etwas kleiner als die kleine Achse (7) ist.

In 8 symbolisieren die gestrichelten Linien 17 und 18 die beiden Schlitze 12, die an den zwei gegenüberliegenden parallelen Seitenflächen 11a und 11b des Ablaufkanals 10 ausgebildet sind.

In 7, die ein zur Achse des Ablaufkanals 10 paralleler Schnitt ist, ist zu erkennen, dass der Letztere in Bezug auf die vertikale Ebene, die die Hinterkanten 6 und 14 enthält, symmetrisch ist und dass der Kanal, der den Ablaufkanal bildet, mit einem Teil 19 mit einem ebenfalls aus aerodynamischen Gründen spitzbogenförmigen Querschnitt abschließt.

In 5 ist zu sehen, dass sich die Schlitze 12 nicht bis zu den oberen und unteren Rändern des Ablaufkanals 10 erstrecken, sondern (8) am Beginn der abgerundeten Zonen 20 der Winkel des Ablaufkanals aufhören. Es ist folglich eine kleine untere Zone des Ablaufkanals vorhanden, die nicht dräniert wird, wobei zur Abhilfe auch ein Loch in der Wand des Bodens des Ablaufkanals 10 in der Nähe der Hinterkante 14 ausgebildet sein könnte, wie unter 21 in 5 angedeutet ist.

Unter 22 in 6 ist die Breite der Schlitze 12, zwischen einem Rand der Seitenfläche 11b und dem Rand des Abschlussteils 19 genommen, angegeben. Die Breite 22 der Schlitze 12 beträgt beispielhalber etwa 11 mm bei einer Länge 13 (5) von etwa 238 mm.

Unter 23 in 7 ist der Umriss des Ablaufkanals 5 etwas größer als jener des Ablaufkanals 10 angedeutet.

In 9 ist die aerodynamische Strömung am Ort eines Schlitzes 12 des Ablaufkanals 10 gezeigt. Die Wand 24 des Abschlussteils 19, die durch ihren Rand 25 den Schlitz 12 begrenzt, ist in Bezug auf den benachbarten Zwischenabschnitt 26 zwischen dem Abschnitt 24 und der Nase des Spitzbogen (14), wobei der Abschnitt 26 in der Krümmung (gestrichelte Linie 27) der Seitenfläche 11b des Ablaufkanals liegt, zum Inneren des Ablaufkanals etwas zurückversetzt.

Unter 28 wird eine Zone maximalen Unterdrucks erzeugt, der den Fluss bzw. den Verlauf E schneller Strömung zum Inneren des Ablaufkanals auf Höhe des Schlitzes 12 um einen Winkel von einigen Grad ablenkt.

Der Fluss E wird anschließend durch die Außenfläche der Wand 24 wieder aufgefangen und bei 29 beschleunigt. Die Rolle der Wand 24 ist das Auffangen dieses Flusses, um zu vermeiden, dass er in den Ablaufkanal eintritt.

Der zwischen der Tangente an die Wand 26 und der Außenfläche der Wand 24 gebildete Winkel beträgt etwa 30°.

Versuche haben gezeigt, dass in den Zonen (28) der Schlitze 12 Unterdrücke entstehen, die negativen Druckkoeffizienten Kp in der Größenordnung von –0,34 im Vergleich zu Unterdrücken mit einem Koeffizienten von –0,19 ausgangs eines herkömmlichen Ablaufkanals 5 gleicher Abzugskapazität entsprechen, wobei die getesteten Ablaufkanäle Profile besaßen, die zu jenen von 8 gleich waren.

10 zeigen eine praktische Ausführungsform des Ablaufkanals 10, nach der der so genannte Ablaufkanalabschnitt 10' in seinem Abschnitt, der in dem "Bug", der durch die Hinterkante 6 der Struktur 3, von zwei symmetrischen Abschnitten 10'', die so vorgesehen sind, dass sie mit den Wänden der zwei Flanken der Struktur 3 bündig sind, gebildet ist, eingebettet ist, verlängert ist, wobei der "Bug" der Letzteren folglich abgeschnitten ist, um die Gesamtheit 10'-10'' aufzunehmen.

Im Allgemeinen sind die Schlitze 12 zur Hinterkante 6 parallel und befinden sich in unmittelbarer Nähe und beiderseits dieser Kante.

Die Abmessungen und die Form der Schlitze 12 können selbstverständlich in Abhängigkeit von beispielsweise der gewünschten Abzugskapazität variieren.

In der beschriebenen Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen der Länge (13) und der Breite (22) jedes Schlitzes 12 zwanzig, jedoch könnte es je nach Anwendungen, insbesondere in Abhängigkeit von der gewünschten Abzugskapazität anders sein, wobei der Durchlassquerschnitt der Schlitze eine Funktion dieser Kapazität ist. Die Breite 22 muss in der Größenordnung von 10 bis 20 mm bleiben, um ein Eindringen von Vögeln zu verhindern.

Im Allgemeinen ist der kumulierte Durchlassquerschnitt der zwei Schlitze 12 etwas größer als der innere Querschnitt des Kanals des Ablaufkanals 10 stromaufseitig von den Schlitzen.

Die Form des äußeren Querschnitts des Ablaufkanals, der in 8 mit einem rechtwinkligen Umriss 15 gezeigt ist, kann ebenfalls variieren, wobei die Breite I selbstverständlich etwas kleiner ist als die kleine Achse des Ablaufkanals mit elliptischem Querschnitt und gleicher Abzugskapazität, wobei das Verhältnis der Länge L des Querschnitts 15 zur Breite I vorzugsweise etwa 2,8 beträgt, wie im Beispiel von 8 gezeigt ist, wobei sich dieses Verhältnis im Bereich von 1-10 bewegen kann.

Die Seitenflächen 11a, 11b des Ablaufkanals 10 sind vorzugsweise eben, jedoch könnten sie eventuell leicht konvex sein.

Außer dass das An- bzw. Absaugvermögen eines solchen Ablaufkanals 10 nicht nur während des Flugs, sondern auch beim Rollen auf dem Boden wesentlich größer als jenes eines herkömmlichen Ablaufkanals 5 ist, ist das aerodynamische Verhalten des Ablaufkanals 10 während des Flugs im Vergleich zu jenem des Ablaufkanals 5 sehr vorteilhaft. Tatsächlich ist der erzeugte Stirn- bzw. Luftwiderstand, vor allem auf Grund der Schaffung der An- bzw. Absaugzone an den Seitenflächen des Ablaufkanals am Ort der Schlitze 12 und nicht nur an der hinteren Nase (19) des Ablaufkanals, der profiliert ist, wesentlich kleiner, während beim herkömmlichen Ablaufkanal 5 die An- bzw. Absaugung hinter dem Ablaufkanal erzeugt wird, wobei der so stromabwärts gebildete Unterdruck direkt und reichlicher zur Erzeugung eines Stirn- bzw. Luftwiderstands beiträgt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform steht der Ablaufkanal 10 beispielhalber von der Hinterkante 6 axial zur aerodynamischen Strömung um einen Abstand in der Größenordnung von 120 mm, der zu jenem (9) des Ablaufkanals 5 gleich ist, vor.


Anspruch[de]
Ablaufkanal insbesondere für die Tragstrebe (3) von Flugzeugstrahltriebwerken, der an der Hinterkante (6) der hinteren sekundären Struktur (3) der Strebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass er gebildet ist aus:

– einem Kanal (10) mit im Wesentlichen horizontaler Achse und

– mit im Wesentlichen rechtwinkligem allgemeinem Querschnitt (15) in einer zu der Hinterkante (6) parallelen Ebene,

– der an ihrem äußeren Ende durch ein Abschlussteil (19) mit im Wesentlichen spitzbogenförmigem Querschnitt längs der Achse der Leitung verschlossen ist,

– und wenigstens eine Entleerungsöffnung (12) mit lang gestreckter Form an wenigstens einer der gegenüberliegenden Seitenwände (11a, 11b) aufweist.
Ablaufkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (10) in Bezug auf die vertikale Ebene, die die Hinterkante (6) enthält, symmetrisch ist. Ablaufkanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) an seinen zwei gegenüberliegenden seitlichen Wänden (11a, 11b) zwei Ablauföffnungen (12) mit lang gestreckter Form aufweist, deren große Achse (13) zur Hinterkante (6) parallel ist. Ablaufkanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerungsöffnungen (12) symmetrisch sind. Ablaufkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnungen (12) im Wesentlichen auf Höhe der Hinterkante (6) der hinteren sekundären Struktur (3) stromaufseitig von dem Stromabschlussteil (19) angeordnet sind. Ablaufkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (22) jeder Ablauföffnung (12) in der Größenordnung von 10 bis 20 mm liegt. Ablaufkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge (L) des allgemeinen Querschnitts (15) der Leitung des Ablaufkanals (10) in einer zu der Hinterkante (6) parallelen Ebene und der Breite (I) im Bereich von 1-10 liegt. Ablaufkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Öffnung (12) in Richtung der Breite (22) zwischen einem Rand einer der Seitenflächen (11a, 11b) und einem Rand (25) eines Teils (24) des Abschlussteils mit spitzkegeligem Querschnitt (19) definiert ist, wobei der Teil (24) in das Innere des Ablaufkanals (10) gerichtet ist, derart, dass eine Ebene (E) für die Aufnahme der aerodynamischen Strömung längs der Seitenfläche (11a, 11b) definiert ist. Ablaufkanal nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zurücklaufende Teil (24) mit der Tangente an dem benachbarten Teil (26) des Abschlussteils (19) einen Winkel in der Größenordnung von 30° bildet.






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