CH263472A - Verbrennungsturbinen-Strahlvortriebswerk an Flugzeugen. - Google Patents

Description

      Verbrennungsturbinen-Strahlvortriebawerk    an Flugzeugen.    Vorliegende Erfindung- betrifft ein     Ver-          brennungSturbinen    -     Strablvortriebswerk    an  Flugzeugen. Bei einem solchen Triebwerk  kann der vom     Turbinenauslass    erzeugte Vor  trieb oder Schab durch Anordnen eines zwei  ten, vom     Luftströmungsweg    durch die     Bren-          nereinriehtung    separaten     Luftleitkanals    ver  stärkt werden, durch den Luft. von einem  in einem Ringkanal angeordneten     Gebläserad     in eine     Vortriebsdüse    gedrückt wird.

   Die  Erfindung betrifft eine besondere Ausbil  dung eines solchen     Strahlvortriebwerkes.     



  Das erfindungsgemässe Triebwerk weist eine       Verbrennungsturbinenanlage    vom      Verbund-          typ     auf, das heisst eine Anlage mit zwei oder  mehr als zwei mechanisch unabhängigen Läu  fern, die mit. verschiedenen Geschwindigkei  ten umlaufen können und bei denen jede Ein  heit aus einem Verdichter und einer letzteren  treibenden Turbine besteht.  



  In einer solchen     Verbundmaschine    strömt  die Luft, nachdem sie die     hintereinanderge-          sehalteten    Verdichter passiert hat., in eine  Verbrennungskammer, in welche Brennstoff  eingespritzt und verbrannt wird, und die Ver  brennungsgase fliessen. dann durch die Tur  binen. Nutzleistung kann entweder von einem  der Läufer oder von einer separaten, durch  die expandierenden Gase getriebenen Kraft  turbine abgenommen werden.     Gewöhnlich    ist  die Hochdruckturbine mechanisch mit dem  Hochdruckverdichter verbunden, die Mittel.

    druckturbine, sofern eine solche vorhanden    ist, mit dein     Mitteldruekverdiehter,    und die       Niederdruckturbine    mit dem     Niederdruckver-          dichter;    eine solche Anordnung ist jedoch  nicht absolut notwendig.  



  Das erfindungsgemässe     Strahltriebwerk    ist  durch die Kombination folgender Teile     ge-          kennzeichnet:    eine einen ersten     Vortriebstrahl     erzeugende     Verbrennungsturbinenanlage    vom  Verbundtyp, einen vom     Gasströmungsweg     durch letztere separaten und einen zweiten       Vortriebstrahl        erzeugenden        Schubverstä.r,          kungs-Leitkanal,

      ein in einem Ringkanal vor       dein        Niederdruckverdichter        anceordnetes    und  Luft sowohl in letzteren wie auch in den  Leitkanal abgebendes     Gebläserad,    das eine  von diesem Verdichter separate und gegen  über diesem mit unterschiedlicher Drehzahl  umlaufende Einheit darstellt, und Mittel zum  Antrieb des     Gebläserades    mit einer kleineren  Drehzahl als die des     '_Viederdruckverdiehters.     



  Dieser     erfindun-s,emässe    Aufbau des       Strahltriehwerkes    ist. durch folgende Über  legungen bedingt:  Wäre die     Verbrennungsturbinenanlage    nicht  vom     Verbundtyp,    so würden, wenn ein hoher       Verdichtungsrad    erforderlich ist, beim In  betriebsetzen des Triebwerkes Schwierigkeiten  auftreten, die noch durch die Belastung von  Seite des     Gebläserades    vergrössert würden,  speziell im Hinblick auf das von letzterem  zum     Beliefern    des Verdichters und des     Schub-          verstärkungs-Leitkanals    benötigte     vergrösserte     Luftquantum;

        würde das im Ringkanal umlaufende     Ge-          bläserad    nicht als eine separate Einheit vom  Verdichter getrieben, so wäre es irrmöglich,       dieses        Gebläserad        und    den Verdichter je mit  optimaler Drehzahl laufen     zu    lassen, wenn,  wie das in der     Praxis        erforderlich    ist, sie  verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben, wo  bei diesem     Umstand        aus    dem Grund noch  eine erhöhte     Bedeutung    zukommt, als das     Ge-          bläserad,

      sowohl den Verdichter     wie    den       Schubverstärkungs-Leitkanal    mit Luft belie  fern muss. Ausserdem wäre das Ausschalten  des     Gebläserades    unmöglich, wie es hin -und  -wieder zum Erleichtern der Inbetriebsetzung  des Triebwerkes     erforderlich    sein kann.  



  Die vom     Gebläserad        direkt        in,    die     Strahl-          vortriebsdüse    überführte Luft kann als ein  zelner Strahl oder     in    mehreren Strahlen,     imd     die Abgase aus der Maschine oder aus einer  separaten Kraftturbine können als ein wei  terer einzelner Strahl oder in mehreren Strah  len ausströmen; oder die Luft     lind    Abgase  können vor ihrem Austritt aus wenigstens  einer gemeinsamen Strahldüse zu einem ein  zigen Strahl zusammengefasst werden.  



  Um     nun    den Vortrieb und damit in ge  wissen Fällen auch den     Wirkungsgrad    der  Krafteinheit weiter zu vergrössern, kann man  eine Brennstoffzufuhr zwischen irgendwel  chen der     Turbinen    oder im Leitkanal zwi  schen dem     Gebläserad    und der Strahldüse  oder zwischen der letzten Turbine     und    der  Strahldüse vorsehen. So können z. B. die Ab  gase aus der     Hochdruckturbine    durch eine       Zwischenerhitzungs-Verbrennungskammer    ge  leitet werden, bevor sie in die     Niederdruck-          turbine    gelangen.

   Diese     Zwischenerhitzungs-          V        erbrennungskammer    ist ähnlich     wie    die der  Hochdruckturbine vorgeschaltete     Verbren-          nungskammer    angeordnet. Ferner kann Brenn  stoff zusätzlich beim Eintritt in den     direkt          zur    Strahldüse     führenden    Leitkanal einge  spritzt und verbrannt werden.  



  Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung  sind in der beiliegenden     Zeichnung    v     eran-          schaulieht,    und zwar zeigen:       Fig.1        bzw.    2 je einen halben     Axialschnitt     einer     Zwillingsverbund-Verbrennungsturbine,       wobei in beiden Darstellungen die gleichen       hberweisimgszeichen    verwendet sind.  



  In der Ausführung nach     Fig.1    ist die       Zwillingsverbimdmaschine    in einer     Gonde110     eingeschlossen, welch letztere in Verbindung  mit einer Nasenverkleidung 11 einen vorn  offenen Lufteintritt 12 darstellt. Die Ma  schine besitzt zwei mechanisch unabhängige  Läufer, die mit verschiedenen Geschwindig  keiten umlaufen können, deren jeder von zu  sammengesetztem Aufbau ist und einen       Axialverdichter-Läufer    aufweist, der mit  einem letzteren antreibenden     Axialturbinen-          Läufer        gekuppelt    ist.  



  Der zusammengesetzte     Niederdriichläufer     besitzt eine axial angeordnete Welle 13, an  deren Vorderende eine     beschaufelte        Ver-          dichter-Läufertrommel    14 mittels     End-Stütz-          seheiben    15 und an deren Hinterende die       beschaufelte    Läuferscheibe 16 einer Nieder  druckturbine befestigt ist. Die Welle 13 ist  in Lagern 17, 18 und 19 drehbar gelagert,  welch letztere in     Ausnehmungen    in den Zen  tren der zugehörigen Stützscheiben 20 bis 22  untergebracht sind.

   Der zusammengesetzte  Hochdruckläufer besitzt eine     beschaiüelte          Verdichter-Läufertrommel    23 und eine     be-          scha.ufelte    Turbinenscheibe 24, die mittels  einer konischen Hohlwelle 25 miteinander ver  bunden sind; der     Hoehdriiclzläufer    kann sich  frei auf den Lagern 26 um die     -\'    eile 13 dre  hen und ist zwischen den Verdichter-     und     Turbinenteilen des     Niederdrilckläufers    einge  schaltet.  



  Ein     beschaufeltes        Ständergehäuse    27 um  schliesst den     beschaufelten        Verdichterteil    14  des     '-,'#-,iederdruckläufers    und wird von den       Leitkanalringen    28, 29, die mit den Stütz  scheiben 20 bzw. 21 je aus einem Stück ge  arbeitet sind, getragen.

   Der     beschaufelte        Ver-          dichterteil    23 des     Hochdruckläufers        wird    von  einem     beschaufelten        Ständergehäuse    30     iun-          fasst,    das von dem     Leitkanalring    29 und  einem     Austritt-Leitkanalring    31 getragen  wird, wobei letzterer am Vorderende eines die       Ftohlwelle    25 umfassenden ortsfesten Gehäu  ses 32 vorgesehen ist.

   Die     Hochdrucktur-          binenscheibe    24 ist von einem     beschaufelten              Ständergehäuse    33 eingeschlossen, das von  einem am rückwärtigen Ende des Gehäuses  32 angeordneten     Eintritts-Leitkanalring    34  und ferner von der Stützscheibe 22 und dem  Lager 19 getragen wird,     während    die     Nieder-          druck-Turbinensclieilie    16 von einem am Hin  terende des     Stäridergehäuses    33 befestigten       besehaufeltcn        Ständergehä.use    35     umschlossen     ist..  



  Verbrennungskammern 36, von denen nur  eine gezeigt, ist, sind gleichmässig um den       1-lochdruekverdieliter    und     längs        desselben    an  geordnet, wobei der Eintritt in jede Verbren  nungskammer mit dem     Leitkanalring    31 und  der Austritt mit dem     Turbineneintritt-Leit-          kanal    34     verbunden    ist. Brennstoff wird fort  laufend     dureli    eine     Brennerdüse    37 in jede  Verbrennungskammer 36 eingespritzt und  verbrannt.

   Die gezeigte Anordnung der     Ver-          brennungskanimer    längs des     Flochdruckver-          dichters    bedingt, eine doppelte Umkehr der  Strömung zwischen Verdichtern und Tur  binen, besitzt aber den Vorteil, dass die Ge  samtlänge der Krafteinheit verringert werden  kann.  



  Das     Vorderende    der Welle 13 treibt den       Gebläseläufer    40 über ein     Untersetzungsge-          triebe    38 und eine koaxiale Welle 39. Die  Schaufeln 41 des     Gebläserades    bewegen sieh  zwischen     Leitschaufeln    42 in einem Ringkanal  43 hinter der     Lufteintrittsöffnung    12 und  vor der Eintrittskante einer innern Verklei  dung 44.

   Das     Untersetzungsgetriebe    38 ist in  einem Getriebekasten 45 untergebracht, der  mit dem     Leitkanalring    28 und dein Ring  kanal 43 verbunden     und    von einer Verklei  dung 46     umschlossen    ist, während die     Gebläse-          läuferwelle    39 in einem     La,er    47 montiert. ist,  das vom Ringkanal 43 über eine Stützscheibe  50 getragen wird.

   Die Vorderseite des     Ge-          bläseläufers    40 besitzt eine nach vorn sieh  erstreckende Kraftwelle 51, welche in einem  Kasten 52 in der Nasenverschalung 11 un  tergebrachte     141asehinen    -     IIilfsvorriehtunIgen     antreibt. Der Kasten 52 wird von einem mit  dem Ringkanal 43 verbundenen Träger 53 ge  tragen, der eine Stützscheibe 54 zum Ab-         stützen    eines Lagers 55 für die Welle 51  aufweist.  



  Die innere Verkleidung 44 und die Gondel  10 bilden einen Ringkanal, der sieh nach rück  wärts     um    die Maschine herum direkt bis zur       Strahlvortriebsdüse    56 erstreckt. Der einwärts  gerichtete Vorderteil der Verkleidung 44 bil  det zusammen mit der     Verkleidung    46 einen  Lufteintritt     :

  57    zum     Leitkanalrin-    28 des     Nie-          derdruekverclieliters.    Der     rückwärtige    Teil der  Verkleidung 44 ist auch     einwärts        gerichtet,          um    zwischen sich und einer     Auslass-Verklei-          dung    58 einen     Abgas-Ringkanal    59 zu bilden,  der sich nach rückwärts von der Austritts  öffnung der     Niederdruckturbine    erstreckt und       unmittelbar    vor der Strahldüse 56 endet.

   Eine       Brennerdüse    60 ist vorgesehen zum Einsprit  zen und     Verbrennen    von zusätzlichem Brenn  stoff in der Auspuffleitung 59, um so die  Schubkraft des Strahls zu vergrössern.  



  In der oben beschriebenen Anordnung wird  die in den Einlass 12 eintretende Luft vom  Gebläse 41, 42, 43 verdichtet und von der       Vorderkante    der     innern    Verkleidung 44 in je  einen Innen- und Aussenstrom von ringförmi  gem Querschnitt aufgeteilt, wobei der Innen  strom über den Einlass 57 in den     @ieder-          druekverdieliter        gelapgt,        während    der Aussen  strom durch den zwischen der     Verkleidung    44  und der Gondel 10 gebildeten Ringkanal di  rekt zum rückwärtigen Ende der genannten  Verkleidung gelangt,

   wo er sieh mit den auf  geheizten Turbinenabgasen vermischt und als  ein     Vortriebstralil    aus der Düse 56 austritt.  Anstatt die Luft und Abgase vor ihrem Aus  tritt in Form eines einzigen Strahls zusam  menzufassen, kann das Ende der Abgasleitung  59 bis in die Ebene der Düse 56     verlängert     werden, so dass die Luft und die Abgase als       (yetrennte    Strahlen austreten.  



  Der Aufbau der Ausführungsform nach       Fig.2    ist prinzipiell gleich demjenigen nach       Fig.    1, ausgenommen dass zwischen der Hoch  druck- und der     Niederdruekturbine        Zwischen-          erhitzungs-Verbrennungskammern    61 vorgese  hen sind, von denen nur eine     gezeigt    ist, die       finit        Brennstoff-Einspritzdüsen    62 versehen  sind.

   Es sind auch     Brennstoff-Einspritzdüsen         63, von denen nur eine gezeigt ist, am Ein  tritt des     zwischen    der Gondel 10     iuid    der       Verkleidung    44 gebildeten     Luft-Leitkanals    vor  gesehen, der direkt zur Strahldüse 56 führt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verbrennungsturbinen-Strahlvortriebswerk an Flugzeugen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Teile: eine einen ersten Vortriebstrahl erzeugende Verbrennungstur- binenanlage vom Verbundtyp, einen vom Gas strömungsweg darch letztere separaten und einen zweiten Vortriebstrahl erzeugenden Schiibverstärl@nngs-Leitkanal, ein in einem Ringkanal vor dem Niederdruckverdiehter an geordnetes und Luft sowohl in letzteren wie auch in den Leitkanal abgebendes Gebläse rad,

   das eine von diesem Verdichter separate und gegenüber diesem mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufende Einheit darstellt, und Mittel zum Antrieb des Gebläserades mit einer kleineren Drehzahl als die des Niederdnick- v erdiehters. UN TER.AN SPRt- CHE 1.

   Strahlvortziebswerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss es in einer Gon del montiert ist, die vorn eine Lufteinlassöff- nung mit daran anschliessendem, das genannte Gebläse aufnehmendem Ringkanal aufweist, und dass eine innere Verkleidung unmittelbar hinter dem Gebläse den Ringkanal in einen Lidtzütrittskanal zum Niederdruckverdichter und in den sich nach rückwärts -um die Ver dichter,

   Turbinen und Brennkammern herum erstreckenden Schubverstärkungs - Leitkanal aufteilt, welch letzterer direkt zu der am Rück ende der Gondel angeordneten Strahlvortriebs- düse führt. 2.Strahlvortriebswerk nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer des Gebläses vom Läufer des Niederdruck aggregates über ein Untersetziuigsgetriebe an getrieben wird.

   3. Strahlvortriebswerk nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vor handen sind, iun Brennstoff zwischen den Turbinen zu verbrennen. 4. Strahlvortriebswerk nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vor handen sind, um Brennstoff in dem Leitkanal zwischen dem Gebläse und der Strahlvortriebs- düse zu verbrennen.

   5. Strahlvortriebswerk nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vor banden sind, um Brennstoff zwischen der letzten Turbine und der Strahlvortriebsdüse zu verbrennen.