Wie funktioniert diese Art von Düse

[focke100wulf]

Hallo zusammen,

ich hab hier was, wo ich gerne wissen würde ob das in der Praxis funktioniert. Vielleicht hat auch schon jemand Erfahrung damit.


Ich hab mich mal künstlerisch verausgabt!

Das Bild soll einen Impeller mitsamt "Schubdüse" darstellen. Der untere Teil (4) ist zum Flugzeugheck hin verlängert. Die obere Wand ist ein paar Zentimeter kürzer. Genaue Maßangaben hab ich nicht, weil mich nurmal die Theorie dazu interessiert!

1,2 und 3 sollen eine variable Schubdüse in verschiedenen Öffnungszuständen darstellen.

Die Seitenwände nehmen wir mal an gehen vom Impeller bis zum Anfang der variablen Düsenoberwand in eine Rechteckform über. Die Seitenwände sind demnach auch gerade.

Wie verhält sich der Schubstrahl bei den Zuständen 1, 2 und 3.

Ich hoffe ich liege falsch wenn ich sage, das in allen 3 Zuständen das Flugzeugheck durch die einseitige, nach oben gerichtete, Expansion der austretenden Luft nach unten gedrückt wird. Gibt es für diese Bauart eine Möglichkeit, den so entstehenden Vektor zu beeinflussen?
Bei einer solchen Düsenbauform stoße ich an die Grenzen meines aerodynamischen Wissens. Ich kann alles nur vermuten aber in der Praxis testen kann ichs leider noch nicht.
In der manntragenden Luftfahrt gabs solche Düsenprinzipien ja bereits. Nur ist da wahrscheinlich die elektronische Stabilisierung für gute Flugeigenschaften verantwortlich.

Für euren Rat wäre ich sehr dankbar.
Am liebsten wäre mir natürlich eine ausführliche Begründung wie das ganze letztendlich funktioniert.

Best Grüße.

Robert

 

[Antares]

hi,Robert,

deine Vermutung ist richtig: eine einseitige Strahlbeeinflussung (Ablenkung) ändert (auch) die Richtung des Schubvektors und damit die Flugrichtung der Maschine.
Die Wirkung kannst du ganz einfach mal ausprobieren: dreh einen Wasserhahn kräftig auf und halte einen Finger in den Strahl,so wie du es gezeichnet hast.Idealerweise simulierst du die Stahlumgebung auf der Gegenseite auch,denn es ist nicht egal,ob da eine Wand ist oder nicht! An der Strahlablenkung siehst du sofort die Wirkung.
Den beweglichen Teil der Düse kürzer zu machen als den Rest,ist vielleicht auch nicht so ideal. Zumindest im Fall der Strahlerweiterung spielen Winkel und Länge eine entscheidende Rolle, mal abgesehen von der Strahlform,die sich so ergibt.

Der Übergang von einem zwangsläufig runden Impellerquerschnitt auf einen viereckigen Düsenquerschnitt bringt leider auch Verluste mit sich. Eine Erweiterung des Düsenquerschnitts hat im Impeller einen Druckabfall zur Folge; an kritischen Stellen werden dann lokale Ablösungen auftreten,die den Massendurchsatz vermindern. Umgekehrt kann eine kleine Querschnittsverringerung über die Anpassung des Arbeitspunktes zu einer Schuberhöhung führen. Im Stand ist der Arbeitspunkt dummerweise ein anderer als im Flug...

Mit der kleinen Modifikation deines Aufbaus vermeidest du die Richtungsänderung des Schubvektors,dann bleibt nur noch die Änderung des Querschnitts.

 

[Beluga]

Moin Zusammen,

abgesehen von Schubvektoren sollte man evtl. bei einem variablen Schubkanal auch die Kontinuitäts- und Bernoulli- Gleichung beachten . Eine Erweiterung des Schubkanals (1) verlangsamt die Strömung, verringert den Schub und baut einen höheren statischen Druck auf (Diffusor). Damit kann die Strömung im Kanal instabiler werden bis hin zum Impeller (die Strömung "arbeitet" gegen den statischen Druckanstieg an). Und zusammen mit dem rechtecktigen Querschnitt kann man sich zu den Ablösungen am Impeller auch an den Ecken des Kanals erhebliche Ablösungen einfangen (Inteferenz der Seitenwände an den Ecken). Sinnvoll ist es bei impellern, die Schubdüse möglichst rund oder oval zu halten und etwas zu verengen (Austrittskreisfläche sollte ca. die Ringkanalfläche des Impellers sein).

Zur Info: Wenn bei manntragenden Jets die Schubdüse erweitert wurde (z.B. Nachbrenner- Betrieb), dann aus dem Grund, die schallschnell austretende Strömung über die Schallgeschwindigkeit hin weiter zu beschleunigen (Laval- Düse) und so die Leistung zu erhöhen (Druck und Geschwindigkeitsverhalten der Strömung kehren sich im Überschallbereich um).

Viele Grüße
Bill

 

[focke100wulf]

Servus Zusammen,

vielen Dank für die Antworten bisher. Auch die per PN.

Um Fehlinterpretationen zu vermeiden!
Grundsätzlich weiß ich wie Strömungskanäle und Düsen/Diffusoren zu gestalten sind. Was Aerodynamik angeht bin sehr fit und kein Anfänger. Nur diese Art von Düse gibt mir Rätsel auf. Ich stieß bei anderweitigen Recherchearbeiten auf solche Düsenformen und dachte mir, einen Impellerjet mit einer solchen Düse vielleicht nachzubauen zu können.
Um genauer zu werden -
Bei der F-117 tritt die Luft so aus wie ich es im ersten Beitrag beschrieben hab. Der Austrittskanal ist rechteckig. Ob der Austritt auch noch als Düse fungiert oder unveränderbar gestaltet ist weiß ich leider nicht. Aber zumindest ist die untere Düsenwand (ich nenn sie jetzt einfach mal so, ohne zu wissen ob es wirklich eine Düse ist) gegenüber der Oberseite verlängert.

Noch deutlicher ist das auch bei der F-23 Black Widow der Fall. Leider gibts da wenig Fotos oder Beschreibungen die diese Düsen näher erklären würden. Bei dem Flugzeug geht die untere Düsenwand bis zum Flugzeugheck, wobei die obere bereits etwa mittig der Seitenrudertiefe endet. Wie geht das?

Wahrscheinlich komm ich da um einen praktischen Versuch nicht rum. Mich interessiert, ob und wie ich den Schubstrahl trotz dieser Bauart gerade nach hinten wegleiten kann.

Also lasst euch darüber aus. Mich interessiert jede Meinung, bzw. Erfahrung zu dieser Düsenart. Negativ wie positiv. Vielleicht weiß auch jemand wie das bei den Originalen gelöst wurde.

Beste Grüße.

Robert