CH324381A - Kühleinrichtung in einem Hochgeschwindigkeitsflugzeug - Google Patents

Description

  Kühleinrichtung in einem     Hochgeschwindigkeitsflugzeug       Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist eine Kühleinrichtung in einem     Hochge-          sehwindigkeitsflugzeug.    Die     Kühleinriehtimg     kann z. B, dazu dienen, Teile des Triebwerks,  im Triebwerk verwendetes Schmieröl, oder       Generatoren    zu kühlen; es kann auch zu  irgendwelchen andern Kühlzwecken im Flug  zeug verwendet werden.  



  Bisher war es im Flugzeugbau üblich,  Luft aus der Atmosphäre zur Kühlung zu       @        erwenden,    wobei die Luft üblicherweise  durch einen in Flugrichtung blickenden Luft  einla.ss am Flugzeug der Kühleinrichtung zu  geführt wurde.  



  Bei Flugzeugen für sehr hohe Geschwin  digkeiten, das heisst für Geschwindigkeiten,  die nahe oder über der Schallgeschwindigkeit  liegen, ergaben sich beim Betrieb von     Kühl-          einrieht.ungen    der genannten Art Schwierig  keiten zufolge der im     Lufteinlass    auftreten  den relativ hohen Temperatur. Je grösser die  Fluggeschwindigkeit ist, um so stärker  machen sieh offensichtlich diese Schwierig  keiten bemerkbar.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt die  Schaffung einer gegenüber den bekannten       Ausführungen    von Kühleinrichtungen in       lioehgesehwindigkeitsflugzeugen    verbesserten  Kühleinrichtung, bei welcher die genannten  Schwierigkeiten dadurch behoben werden,  dass die     Möglichkeit    der Senkung der Tem  peratur der Kühlluft vorgesehen wird.

   Er-         findungsgemäss    besitzt die Kühleinrichtung  einen im Flugzeug angeordneten und während  des Fluges dem Staudruck ausgesetzten     Luft-          einlass,    an welchen eine Turbine so angeschlos  sen ist,     da.ss    die eintretende Luft in der Tur  bine expandiert, Leitungsmittel zur Zufüh  rung der die Turbine verlassenden Luft zur       ('Tebrauchsstelle    dieser Luft als Kühlluft,  Leitungsmittel zum Zuführen der zu Kühl  zweeken gebrauchten Luft zu einem Kom  pressor zwecks Komprimierung der Luft auf  einen über dem Atmosphärendruck liegenden  Druck und eine die aus dem Kompressor  kommende Luft aus dem. Flugzeug heraus  zuführende     Auslassleitung.     



  In der beiliegenden Zeichnung sind zwei  Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen  Kühleinrichtung in einem     Hochgeschwindig-          keitsflugzeug    dargestellt; es zeigt:       Fig.    1 in Draufsicht ein     1-Ioehgeschwindig-          keitsflugzeug    mit     erfindungsgemässer    Kühl  einrichtung,       Fig.    2 im     Axialschnitt    das erste Beispiel  der Kühleinrichtung nach der Erfindung und       Fig.    3 im     Axialschnitt    das zweite Beispiel  der Kühleinrichtung nach der Erfindung.

    Das in     Fig.    1 gezeigte Flugzeug besitzt  einen     Deltaflügel;    seinem Antrieb dienen  zwei Strahltriebwerke 10, die im Flügel 11       untergebracht    sind. Jedes Triebwerk 10 be  sitzt ein Strahlrohr 12, durch welches die  Abgase der     Triebwerkturbinen    zur Erzeu-           sung    des     Antriebsschubes    nach rückwärts  ausgestossen werden. Die Lufteinlässe der bei  den Triebwerke 10 sind mit 13 bezeichnet.  



  Das Flugzeug ist mit Mitteln zur Zufuhr  von Kühlluft versehen, welche Mittel in     Fig.    1  mit 14 bezeichnet sind. Die Kühlluftzufuhr  mittel     1.1    weisen je eine Turbine auf, in     wel-          eher    die eintretende Luft expandiert und da  bei abgekühlt wird, sowie einen Kompressor,  in welchen die zu Kühlzwecken verwendete  Luft komprimiert und aus dem Flugzeug  herausgestossen wird. Die Kühlluft aus dem  dem in der     Fig.    1 obern Triebwerk 10 zu  geordneten     Kühlluftzufuhrmittel    14 wird  beim gezeichneten Beispiel zur Kühlung von  Hilfsaggregaten 15 dieses Triebwerks 10 ver  wendet; die Hilfsaggregate 15 sind z. B.

    Brennstoffpumpen, Ölpumpen,     Brennstoff-          zufuhrsteuereinrichtungen,    Elektromotoren  und Generatoren. Die Kühlluft aus dem Kühl  luftzufuhrmittel 14, das dem in     Fig.    1 untern  Triebwerk 10 zugeordnet ist, dient zur Küh  lung weiterer Flugzeugteile 16, die der     Ein-          faehheit    halber als im Flugzeugrumpf 17 an  geordnet dargestellt sind.  



  Die beiden     Kühlluftzufuhrmittel    14 be  sitzen einen durch eine Leitung 18 gebildeten       Lufteinlass.    Die Leitung 18 mündet in den       Lufteinlass    des Triebwerks 10. Demzufolge  ist der Druck der in die     Kühlluftzufuhrmit-          tel    14 eintretenden Lift gleich dem Stau  druck im genannten     Triebwerk-Lufteinlass.     Die Leitungen 18 besitzen zweckmässig einen  in     Durehflussriehtung    zunehmenden Quer  schnitt.  



  Die in     Fig.    2 gezeigte Kühleinrichtung  besitzt eine Turbine mit einem Turbinenrotor  20, einen Kranz von     Einlassleitschaufeln    21,  eine     Haube    22, welche mittels der Leitschau  feln 21 axial in der Leitung 18 festgehalten  ist und ein     Auslassgehäuse    23 mit einer Aus  lassleitung 24. Die Turbine 20 ist. zweckmässig  so ausgebildet, dass die sie durchströmende  Luft auf Atmosphärendruck expandiert, so  dass auch bei sehr hohen Flugzeuggeschwindig  keiten niedere     Kühllufttemperaturen    erreicht  werden. Der Turbinenrotor 20 treibt eine  Welle 25 an, welche in Lagern 26 gelagert     ist,       die ihrerseits im     Stator    der Turbine angeord  net sind.

    



  Die     Auslassleitung        24    führt die expan  dierte Kühlluft aus dem Gehäuse 23 der  Turbine an eine Stelle 27, an welcher die  Kühlluft gebraucht wird. Von der Stelle 27  wird die     gebrauchte    Kühlluft durch eine  Leitung 28 zum     Einla.ss    eines     Zentrifugal-          kompressors    geführt.  



  Der     Zentrifugalkompressor    besitzt     einen     Rotor 29, der koaxial zum Rotor 20 der Tur  bine am andern Ende der Welle 25 angeord  net ist. Das den Rotor 29 tragende Wellen  ende ist in einem Lager 30 gelagert, das im       Stator    31 des Kompressors angeordnet. ist.  Der Kompressor besitzt ferner eine     Auslass-          spirale    32, von welcher eine     Auslassleitung    33       z.    B. zur Hinterkante des Flugzeugflügels 11  führt, so dass die in der den Kompressor ver  lassenden Luft enthaltene Energie als zusätz  liche Antriebsenergie     für    das Flugzeug heran  gezogen wird.

   Der Kompressor ist derart ge  baut, dass die ihm zuströmende Luft auf einen  über dem Atmosphärendruck liegenden Druck  komprimiert. wird.  



  In     Fig.    3 ist ein weiteres Beispiel einer  Kühleinrichtung der fraglichen Art darge  stellt. Die hier vorgesehene Turbine ist eine       Mehrstufent.urbine    und besitzt zwei Rotor  scheiben 34 und 35 sowie einen Kranz von       Einlassleitschaufeln    21., welche eine zentrale  Haube 22 tragen, wie beim erstbeschriebenen  Beispiel. Die Turbine besitzt ferner     einen     zweiten Kranz von Leitschaufeln 36, welche  zwischen den beiden von den     Rotorscheiben     34 und 35 getragenen     Laufsehaufelkränzen          angeordnet    sind.

   An einer zwischen den bei  den Turbinenstufen 21, 34 und 36, 35 liegen  den Stelle wird ein Teil der der Turbine  zugeführten Luft     abgezapft    und durch eine  Leitung 37 aus dem Flugzeug herausgeführt.  Zweckmässig wird diese abgezapfte Luft an  der     Flügelhinterkante    nach rückwärts aus  gestossen. Der übrige Teil der durch die erste  Turbinenstufe strömenden Luft gelangt über  die zweite Turbinenstufe in die     Auslassspi-          rale    38 und von hier durch die Leitung 24  an die Verbrauchsstelle 27. Nach ihrem Ge-           braueli    als     Kühlluft    gelangt diese Luft in  Gien Kompressor, wo sie auf einen über  dem Atmosphärendruck liegenden Druck  komprimiert wird.  



  Im zuletzt     beschriebenen    Beispiel ist die  Turbine für einen grösseren     Luftdurchfluss     gebaut als er durch den Bedarf an Kühlluft  bedingt wäre, wobei die     Cberschussluft        durch     die Leitung 37 in die Atmosphäre ausgestossen  wird.  



  Wie oben schon angeführt, besitzt die zu  letzt beschriebene Ausbildung der Kühlein  richtung den Vorteil, dass zufolge des grösse  ren     Luftdurehflusses    durch die erste     Tur-          binenstufe    an der letzteren eine grössere Wel  lenleistung erzeugt wird als bei einer     Ver-          gleiehseinriclltung    ohne     überschussluft.    Dies       ermöglicht    es, das Kompressionsverhältnis im       liornpressor    heraufzusetzen, so dass der     Ge-          .#zaiirtclruekabfall    in der Turbine vergrössert       erden    kann.

   Letzteres ergibt eine geringere       Temperatur    der die Turbine verlassenden       liülilluft    als dies bei einer einstufigen Tur  bine erreichbar wäre.  



  Die Turbine kann ausser zum Antrieb       des        Kompressors    der Kühleinrichtung auch       zrtni    Antrieb anderer Aggregate im Flugzeug  leerangezogen werden. So kann z. B., wie in       Fig.    3 gezeigt, die Welle 25 mit einer der       Leistungsentnahme    dienenden Welle 39 an  triebsverbunden sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kühleinrichtung in einem Hochgeschwin- digkeitsf@u@@zeug, gekennzeichnet durch einen im Flugzeug angeordneten und während des 111u-es dein Staudruck ausgesetzten Luftein- lass, an welchen eine Turbine so angeschlossen ist, dass die eintretende Luft in der Turbine c@lpandiert, Leitungsmittel zur Zuführung der die Turbine verlassenden Luft zur Ge- brauclisstelle dieser Luft als Kühlluft,

   Lei- tringsmittel zum Zuführen der zu Kühlzwek- ken gebrauchten Luft zu einem Kompressor zwecks Komprimierung der Luft auf einen über dem Atmosphärendruck liegenden Druck und eine die aus dem Kompressor kommende Luft aus dem Flugzeug herauszuführende Auslassleitung. UNTERANSPRÜCHE 1. Kühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor so mit der Turbine gekuppelt ist, dass er ausschliesslich durch diese Turbine angetrie ben wird. 2.

   Kühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine dazu bestimmt ist, die eintretende Luft auf einen unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck zu expandieren. 3. Kühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine dazu bestimmt ist, ausser der zum Antrieb des Kompressors dienenden Leistung zusätz liche Leistung zu erzeugen. 4. Kühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass der Kühleinrichtung an den Lufteinlass des Flugzeugtriebwerks angeschlossen ist.

   Kühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine eine Mehrstufenturbine ist, in welcher die Luft auf einen unter dem Atmosphärendruck lie genden Druck expandiert. 6. Kühleinrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste Turbinenstufe einen grösseren Luft durchsatz aufweist, als es zur Erzeugung der gewünschten Kühlluftmenge notwendig ist. 7.

   Kühleinrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Turbinenstufen zum Wegführen von über schüssiger Luft. Anzapfmittel angeschlossen sind, derart, dass durch die hinter dieser Anzapfstelle liegenden Turbinenstufen nur die zu Kühlzwecken bestimmte Luftmenge strömt.