Rückstoss antrieb für Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge. Die Erfindung betrifft einen Rückstoss antrieb für Fahrzeuge, insbesondere Flug zeuge, bei dem aus der Umgebung angesaugte Luft in einem Turbogebläse verdichtet wird, um anschliessend durch mindestens eine Düse in die Umgebung auszuströmen, wobei min destens ein Teil der angesaugten Luftmenge nach erfolgter Verdichtung erwärmt und hier auf in einer Turbine expandiert wird,
welche die Leistung zur Verdichtung der angesaug ten Luftmenge abgibt.
Bei solchen Rückstossantrieben erfolgt die Erwärmung der verdichteten Luftmenge für gewöhnlich in einer Brennkammer, in die Brennstoff eingeführt wird, wobei sich letzte rer beim Inberührungkommen mit der ver dichteten Luft von selbst entzündet, oder das Luft-Brennstoffgemisch wird durch eine Zün dung zur Verbrennung gebracht.
Solche Brennkammern sind pro m' Rauminhalt einer mehr als 10fachen grösseren Wärmebela stung ausgesetzt als die Feuerräume von mit Öl betriebenen, ortsfesten Dampfkesseln. Eine solche Belastung können die betreffen den Kammern nur beim Vorhandensein eines Luftüberschusses bewältigen, der vielfach grösser ist als derjenige, wie er für die Er zielung einer vollkommenen Verbrennung erforderlich wäre.
Bei einer Leistungssteige rung des Rückstossantriebes darf deshalb die dann erforderliche grössere Brennstoffmenge nicht plötzlich in die Brennkammer einge führt werden, .da in letzterer erst mit stei gender Drehzahl des die Verbrennungsluft liefernden Verdichters wieder die Luftmenge vorhanden sein wird, welche für die Betriebs sicherheit der Brennkammer und der an diese anschliessenden Teile des Rückstossantriebes benötigt wird. Ferner muss aus dem weiteren Grunde verhütet werden,
dass der Luftüber- schuss in der Brennkammer bei einer Lei stungszunahme vorübergehend zu stark ab nimmt, weil sonst in der hochbelasteten Brennkammer keine vollkommene Verbren nung mehr stattfinden könnte, was zu einer längeren Flamme führen und dann die Tur bine und das. ganze Flugzeug gefährden würde.
Dagegen darf das Schalten auf klei nere Leistung beliebig schnell geschehen, da durch eine Verminderung der in die Brenn- kammer eingeführten Brennstoffmenge. bei zunächst unveränderlicher Drehzahl des Tur- binenverdichteraggregates, also unveränderter Luftmenge, lediglich eine für die Verbren nung noch zulässige Erhöhung des Luftüber schusses eintritt.
Um den geschilderten Verhältnissen Rechnung zu tragen, weist nun ein Rückstoss antrieb der eingangs erwähnten Art gemäss vorliegender Erfindung ein verstellbares Organ auf, welches die Leistungsabgabe der Turbine zu erhöhen und gleichzeitig die Zu fuhr der zum Erwärmen der verdichteten Luft benötigten Brennstoffmenge so zu be einflussen gestattet,
dass bei Erhöhung der Leistungsabgabe zufolge des vergrösserten Gebläsedurchsatzes keine unzulässige Ver- minderung des Luftüberschusses in der Brennkammer eintritt.
Das verstellbare Organ kann beispiels- weise den Austritt einer Düse, durch welche Verbrennungsgase in die Umgebung aus strömen und welche in der Strömungsrich tung dieser Gase der Turbine nachgeschaltet ist, vorübergehend vergrössern und damit die Gefällsverteilung im Sinne einer Erhöhung des Turbinengefälles verändern.
Das verstell bare Organ kann aber auch als Verteilschie- ber ausgebildet sein, welcher die der Turbine zuströmende Luftmenge vorübergehend zu vergrössern und damit den Treibmitteldurch- satz durch die Turbine zu erhöhen gestattet.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes in vereinfachter Darstellungs weise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. l einen axialen Längsschnitt durch einen Rückstossantrieb, bei welchem die in einer Brennkammer erzeugten Treibgase vor erst eine Turbine und dann einen als Düse ausgebildeten Kanal durchströmen, dessen Austrittsquerschnitt sich durch ein verstell bares Organ verändern lässt, und Fig. 2 zeigt.
einen axialen Längsschnitt durch einen Rückstossantrieb, bei welchem ein Teil der eingeströmten Luft nach erfolg ter Verdichtung nur einen zum Teil als Düse ausgebildeten Kanal durchströmt, während der Rest jener Luft, der auf einen höheren Druck verdichtet worden ist, nach erfolgter Erwärmung durch Brennstoffzufuhr zuerst eine Turbine und dann einen als Düse ausge bildeten Kanal durchströmt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Lufteinlass- kanal eines Rückstossantriebes für ein Flug zeug, das sich in Richtung des Pfeils _A fort bewegt.
Ferner bezeichnet 2 die Leitschau- feln und 3 die Laufschaufeln eines als Axial verdichter ausgebildeten Turbogebläses. Beim Fliegen strömt die Luft diesem Gebläse 2, 3 durch den Kanal 1 zu, der als Diffusor aus gebildet ist, so dass darin ein. Teil der kine- tischen Energie der Luft in Druck umge wandelt wird. Im Agialverdichter 2, 3,
der daher mit verminderter Geschwindigkeit durchströmt wird, erfolgt eine weitere Ver dichtung der eingeströmten Luft. Dem so ver dichteten Luftstrom wird in einer Brenn- kammer 4 bei praktisch konstantem Druck dadurch Wärme zugeführt, dass in denselben durch eine Leitung 5 zuströmender Brenn stoff eingeführt und das Gemisch hierauf bei hohem Luftüberschuss verbrannt wird.
Die so erzeugten Treibgase durchströmen vorerst eine Turbine 6, wo sie unter Leistungsabgabe expandieren. Diese Turbine 6 treibt den Ver dichter 2, 3 an, gibt also Leistung zur Ver dichtung der angesaugten Luftmenge ab. Die aus der Turbine 6 austretenden Treibgase durchströmen noch einen als Düse 7 ausge bildeten Kanal, wo der Gasdruck ineinehohe Geschwindigkeit umgesetzt wird und dabei auf den Druck der Umgebung fällt,
in wel che die entspannten Gase durch eine Öffnung 8 ausströmen. Der Querschnitt der letzteren lässt sich mittels einer verstellbaren Düsen nadel 9 verändern.
Der beschriebene Rückstossantrieb ist drehzahlgeregelt. Die Einrichtung, welche eine solche Regelung bewirkt, weist ein Fliehkraftpendel 11 auf, dessen Drehzahl von derjenigen des Turbinenverdichteraggregates 2, 3- und 6 abhängig ist, indem ein aus Stan gen und Kegelrädern bestehender Mechanis mus 12 eine Wirkungsverbindung zwischen dem Läufer des Verdichters 2, 3 und dem Fliehkraftpendel 11 herstellt. 121 bezeichnet eine Feder, welche den auf das. Pendel 11 wirkenden Fliehkräften das Gleichgewicht hält.
Die Bewegungen des Fliehkraftpendels 11 werden durch ein Gestänge 13 auf den Vorsteuerkolben 14 eines Servomotors 15 übertragen, dessen Kolben 16 die Lage eines den Zufluss von Brennstoff zur Leitung 5 beherrschenden Organes 17 bestimmt. 18 be zeichnet ein dem Organ 17 vorgeschaltetes Grobeinstellventil zur Regelung des Brenn stoffzuflusses.
Die Spannung der Feder 12i, und damit die Solldrehzahl des Fliehkraft- reglers, lässt sich durch einen willkürlich von Hand einstellbaren Winkelhebel 19 ver ändern. An diesen Hebel 19 ist einmal eine Ventilstange 20 aasgelenkt, an der eine den Ausfluss aus dem Kanal 22 eines Katarakt kolbens 23 drosselnde Platte 21 angebracht ist.
Der Kolben 23 des Kataraktes 24, auf den auch eine Feder 25 einwirkt, steht durch ein Gestänge 26, das um einen Punkt 27 schwenkbar ist, mit einem Teller 28 in Wir- kungsverbindung, gegen den sich die er wähnte Feder 121 des Fliehkraftreglers ab stützt.
An den Winkelhebel 19 ist ferner ein Ka tarakt 30 mit Kolben 31 aasgelenkt. In letzte- r(-IM sind zwei Bohrungen 32 und 33 ange bracht, und in Verbindung mit der Bohrung 33 ist noch ein Rückschlagventil 34 vorge sehen, das bei einer raschen Aufwärtsbewe gung des Kataraktes 30 gegen das untere Ende der Kolbenbohrung 33 anzuliegen kommt.
Der Kataraktkolben 31 ist durch eine Stange 35 starr mit einem .Steuerkolben 36 verbunden, der einem Servomotor 37 zu geordnet ist, dessen Kolben eine Verstellung der Düsennadel 9 bewirken kann. Auf die Stange 35 wirken auch noch zwei Federn 38 und 39 ein, die sich an Tellern 40 bezw. 41 dieser Stange abstützen.
In Fig. 1 sind die verschiedenen Teile des beschriebenen, drehzahlgeregelten Rückstoss- antriebes in der Beharrungslage gezeichnet. Soll nun die Leistung gesteigert werden, so muss der Pilot durch einen willkürlichen äussern Eingriff den Winkelhebel 19 in Rich tung des Pfeils B verstellen.
Das hat einmal zur Folge, dass der Katarakt 30 verhältnis mässig rasch nach oben bewegt wird, so dass der Kolben 31, entgegen der Wirkung der Feder 38, diese Bewegung mitmacht. Der Steuerkolben 36 wird daher ebenfalls gegen oben verstellt, so dass der Servomotor 37 die Düsennadel 9 in Richtung des Pfeils C ver schiebt, wodurch der Austrittsquerschnitt der Öffnung 8 .vergrössert wird.
Die Turbine 6 verarbeitet nunmehr ein grösseres Gefälle und gibt daher mehr Leistung ab, so dass der Verdichter 2, 3 ein grösseres Luftvolumen fördert, was mit Rücksicht auf die ange strebte grössere Leistung des Rückstossantrie- bes ja gerade erforderlich ist.
Die erwähnte Bewegung des Winkel hebels 19 in Richtung des Pfeils B hat ausser dem zur Folge, dass die Platte 21 die Steuer bohrung 22 im. Kataraktkolben 23 mehr ab hebt, so dass sich letzterer unter der Ein wirkung der Feder 25 langsam, entsprechend der Drosselwirkung der Bohrung 22, nach rechts bewegt.
Das vom Kolben 23 mitgenom mene Gestänge 26 bewirkt dabei einmal eine Verstellung des Grobeinstellventils 18 im Sinne eines grösseren Brennstoffdurchlasses. Ferner bewirkt das Gestänge 26 über den Teller 28 ein Zusammendrücken der Feder 121 des Fliehkraftregler$,
so dass der Vor- steuerkolben 14 nach rechts verschoben wird und daher den Zufluss eines Druckmittels nach der rechten Seite des Kolbens 16 des Servomotors 15 freigibt. Infolge dieser Be wegung des Servomotorkolbens 16 wird das Organ 17 mehr geöffnet, so dass in die Brenn- kammer 4 des Rückstossantriebes eine der ge wünschten Lasterhöhung entsprechende, grö ssere Brennstoffmenge eingespritzt wird.
Das Rückführgestänge 42 des .Servomotors 15 sorgt für die Stabilität des Regelvorganges.
Die Einschaltung des Kataraktes 24 zwi schen die Stange 20 und das Gestänge 26 hat zur Folge, dass bei Erhöhung der Lei stungsabgabe zufolge des vergrösserten Durch satzes des Gebläses 2., 3 keine unzulässige Verminderung des Luftüberschusses in der Brennkammer 4 eintritt.
Es ist zu bemerken, dass der Katarakt 30 nur vorübergehend in Tätigkeit ist, da sich infolge der Wirkung der Federn 38 und 39 im Zusammenwirken mit der Drosselbohrung 32 die Mittellage des Steuerschiebers 36 wie der verhältnismässig rasch einstellt.
Wenn der Pilot die Leistungsabgabe des Rückstossantriebes vermindern will, so hat er den Winkelhebel 19 in Richtung des Pfeils D zu verschieben. In diesem Falle kommt der Katarakt 30 nicht zum Ansprechen, da sich dann durch die Kolbenbohrung 33, die das Rückschlagventil 34 jetzt freigibt, ein Druck ausgleich zu beiden Seiten des Kolbens 31 erreichen lässt.
Die verzögernde Wirkung des Kataraktes 24 in der Brennstoffregulierung ist ebenfalls ausgeschaltet, da die Ventil stange 20 den Kataraktkolben 23 gegen die Kraft der Feder 25 nach Massgabe der Bewe gung des Winkelhebels 19 verstellt.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, dass das durch einen willkürlichen äussern Eingriff verstell bare Organ, welches die Leistungsabgabe der Turbine zu erhöhen gestattet, anders ausge- bildet ist. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.
Im weiteren unterscheidet sich der in Fig. 2 gezeigte Rückstossanirieb von dem in Fig. 1 gezeigten dadurch, dass sich das Turbogebläse aus einem,
mehrstufigen Niederdruckteil 50 und einem mehrstufigen Hochdruckteil 51 zusammensetzt. Der aus dem Niederdruckteil 50 austretende Luft strom wird mit Hilfe eines verstellbaren Ringschiebers 52 in einen innern und einen äussern Teilstrom unterteilt. Der innere Teil strom wird im Gebläsehochdruckteil 51 noch mals verdichtet, und zwar auf den am Ein tritt in eine Turbine 53 gewünschten Druck.
<B>In</B> einer Brennkammer 54 wird diesem innern Teilstrom Brennstoff zugeführt.
Der äussere, ringförmige Teilstrom, wel cher weniger hoch verdichtet ist und vorwie gend zur Erzeugung des Schubes dient, tritt durch eine Ausstossdüse 55 wieder in die Umgebung aus.
Bei dieser zweiten Ausführungsform wird durch einen willkürlichen, äussern Einfluss des Piloten auf einen Hebel 56 an Stelle einer Düsennadel der Ringschieber 52 ver stellt, wobei sich die verschiedenen Verstell vorgänge und die Beeinflussung eines Flieh- kraftreglers 57 in genau derselben Weise ab spielen, wie im Zusammenhange mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Die verschiedenen verstellbaren Teile sind auch in Fig. 2 in der Beharrungslage gezeigt.
Bei einer Leistungssteigerung ist der Winkelhebel 56 in Richtung des Pfeils E zu verstellen, was dann eine Verschiebung des Ringschiebers 52 nach links herbeiführt, wodurch das Verhältnis zwischen Nieder- druckteilstrom und Ilochdruckteilstrom der art verändert wird, dass die Antriebsturbine eine grössere Treibstoffmenge erhält und da mit eine höhere Leistung abgibt, was zu einer Beschleunigung des Aggregates 50, 51,
53 führt.