DE102005044312B3 - Parting plane driving gear for aircraft comprises a valve control unit in the elongation of a valve shaft and operated by a connecting rod with a row of actuating plungers - Google Patents

Parting plane driving gear for aircraft comprises a valve control unit in the elongation of a valve shaft and operated by a connecting rod with a row of actuating plungers Download PDF

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Abstract

Parting plane driving gear comprises a valve control unit in the elongation of a valve shaft and operated by a connecting rod with a row of actuating plungers. A connecting shaft is formed between a driving gear generator and a turbocharger across the flying direction. Preferred Features: The turbocharger is formed as a multi-stage one-plate centrifugal fan with concentric lamellae. The connecting shaft is made from several layers.

Description

Eine Alternative für Propellerturbine soll das Trennflächentriebwerk sein. Es zeichnet sich aus durch Anwendung von Strömungstechnik. Grundlage hierfür ist die Nutzung der Naturerscheinungen: Luftzähigkeit und Trennflächendruckabfall.A alternative for Propeller turbine is said to be the interface engine. It draws characterized by application of flow technology. Basis for this is the use of natural phenomena: air toughness and interface pressure drop.

Trennflächendruckabfall wird erzeugt durch einen Gasstrahl in beidendig offenem Triebwerksgehäuse. Durchdringt der Gasstrahl den Luftraum des Triebwerksgehäuses, so fällt der Luftdruck ab auf an Vakuum grenzenden Zustand.Interface pressure drop is generated by a gas jet in both open engine housing. penetrates the gas jet the airspace of the engine housing, so the air pressure drops to a vacuum bordering state.

Eine weitere Naturerscheinung, „horror vacui", läßt solchen Zustand nicht zu und sorgt für schnellsten Ausgleich. Der Ausgleichskraft entgegenwirkt Luftzähigkeit; bei deren Überwindung entsteht diejenige Zugkraftkomponente, die das Flugzeug antreibt.A another natural phenomenon, "horror vacui ", lets such State not to and ensures the fastest Compensation. The balancing force counteracts air toughness; in overcoming them arises that tractive force component that drives the aircraft.

Als Stand der Technik seien die Druckschriften GB 781,482 A , die US 3,088,276 A , die FR 636 026 A und die DE 1 045 732 A genannt.As state of the art are the publications GB 781,482A , the US 3,088,276 A , the FR 636 026 A and the DE 1 045 732 A called.

Die Gasstrahldruckvorlage entsteht durch pulsierende Kraftstoffverbrennungen in einer Reihe von verschließbaren Brennkammern. Das entstandene und freigesetzte Gas wird in einer Ringspaltdüse zum hohlen Gasstrahl geformt. Nach Verlassen der Ringspaltdüse verursacht der frei fliegende Gasstrahl beim Durchdringen des Luftstromes im Triebwerksgehäuse den beabsichtigten Druckabfall.The Gas jet pressure produced by pulsating fuel burns in a series of lockable Combustion chambers. The resulting and released gas is in a Annular gap nozzle for hollow gas jet shaped. After leaving the annular gap nozzle caused the freely flying gas jet when penetrating the air flow in Engine casing the intended pressure drop.

Erforderlich für die Triebwerksfunktion ist die Formstabilität des Gasstrahles. Zu deren weitgehenden Erhalt ist im Kernbereich der Gasstrahlmasse in vorgegebener Länge ein Gasstrahlformbinder aus zwei eng zueinander stehenden Blechschalen eingefügt. Die beiden sich gegenüber stehenden Blechschalen sind spiegelbildlich gleich geformt.Required for the Engine function is the dimensional stability of the gas jet. To whose extensive conservation is in the core area of the gas jet mass in given Length one Gas jet binder consisting of two closely spaced sheet metal shells inserted. The two opposite each other standing sheet metal shells are the same shape as a mirror image.

Um der Ringspaltdüse die Form einer Lavaldüse zu geben, trägt der Gasstrahlformbinder an erforderlicher Stelle konvexe Ausbuchtung.Around the annular gap nozzle the shape of a Laval nozzle to give, carries the gas jet binder at the required point convex bulge.

Außerhalb der Ringspaltdüse dient dann der Gasstrahlformbinder dem Zusammenhalt des Gasstrahles, indem die Blechschalen konkave Kontur annehmen. Die ruhende Hohlform soll den mit hoher Geschwindigkeit entlangstreichenden Gasstrahl nach innen zusammenziehen. Die dazu erforderliche Zugkraftkomponente quer zur Strömung entsteht durch eine Art innere Trennfläche zwischen Grenzschicht und Gasstrahl. Der dadurch bedingte innere Druckabfall ermöglicht auf diese Weise den Erhalt der Gasstrahlform.Outside the annular gap nozzle then the gas jet mold binder serves the cohesion of the gas jet, by the metal shells accept concave contour. The resting mold is intended to relieve the high velocity gas jet contract inside. The required traction component across the flow arises through a kind of inner interface between boundary layer and Gas jet. The resulting internal pressure drop allows up this way preserving the gas jet shape.

Zur Verringerung der Wirbelbildung auf den Grenzschichten kann beispielsweise die Oberflächenstruktur von Haifischhaut angewendet und auf dem Gasstrahlformbinder geprägt werden.to Reduction of vortex formation on the boundary layers can be, for example the surface structure applied by shark skin and embossed on the gas jet binder.

Die Größe der Trennfläche richtet sich nach der vorgegebenen Triebwerksleistung.The Size of the interface according to the given engine power.

Näherungsweise Ermittlung der erforderlichen Trennflächengröße kann mit der aktiven Kreisringfläche der Luftschraube eines gleich starken Triebwerks verglichen werden.Approximately Determining the required interface size can be done with the active annulus of the Propeller of an equally powerful engine.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In show this:

1 ein Trennflächentriebwerk in vier Arbeitsbereichen; 1 a divisional engine in four workspaces;

2 ein Schnitt gemäß Linie A-A in 1; 2 a section along the line AA in 1 ;

3 ein Schnitt gemäß Linie B-B in 1; 3 a section along line BB in 1 ;

4 ein Schnitt gemäß Linie C-C in 1; und 4 a section along line CC in 1 ; and

5 eine Anordnung von Lamellen eines Turboladers des Trennflächentriebwerks. 5 an array of fins of a turbocharger of the interface engine.

Vorgestellt wird in Folgendem ein Trennflächentriebwerk mit 566 kW (770 PS) Startleistung.Presented in the following becomes a separation area engine with 566 kW (770 hp) take-off power.

Bei paarweisem Einsatz wäre es geeignet für Regionalverkehrsflugzeug DO 228, mit 19 Fluggästen und 700 m Startstrecke.
Reisegeschwindigkeit nach Umrüstung ca. 750 km/h.For pairwise use, it would be suitable for regional airliner DO 228, with 19 passengers and 700 m take-off.
Cruising speed after conversion approx. 750 km / h.

Auf Zeichnung 1:On drawing 1:

Anwendungsbeispiel vom Trennflächentriebwerk in vier Arbeitsbereichen.Application example of Interface engine in four workspaces.

1) Arbeitsbereich Druckabfallzone, ist unmittelbar zuständig für Startleistung.1) working range pressure drop zone, is directly responsible for takeoff performance.

  • Pos. 1: Trennfläche, 4,55 m2 Trennfläche ist der mehr oder weniger scharf begrenzte Geschwindigkeitsübergang zwischen zwei unterschiedlich schnell strömend gasförmigen Medien.Pos. 1 : Separation surface, 4.55 m 2 separation surface is the more or less sharply defined velocity transition between two different rapidly flowing gaseous media.
  • Pos. 2: Gasstrahl, 825 m/s Dargestellter Gasstrahl ist rohrförmig gestaltet, um seine Oberfläche (Trennfläche) zu vergrößern.Pos. 2 : Gas jet, 825 m / s Illustrated gas jet is tubular designed to increase its surface area (separation surface).
  • Pos. 3: Gasstrahlformbinder aus zwei gegenüberstehenden Blechschalen.Pos. 3 : Gas jet binder from two opposite sheet metal shells.
  • Pos. 4: RandluftstromPos. 4 : Edge airflow
  • Pos. 5: KernluftstromPos. 5 : Core airflow

2) Arbeitsbereich Gasstrahlerzeuger2) Work area gas jet generator

  • Pos. 6: Ringspaltdüse aus KeramikPos. 6 : Ceramic annular gap nozzle
  • Pos. 7: Brennkammer, 15 Stück insgesamt Verdichtungsraum 8346 cm3, Adiabatische Aufladung mit Verdichtungsverhältnis ε = 5, Isochorische Kraftstoffverbrennung bis 31,7 bar bei 911°C, Dreitaktarbeitsweise: je Takt 0,02 sek, Taktfolge 16,66Pos. 7 Combustion chamber, 15 units total compression chamber 8346 cm 3 , adiabatic charge with compression ratio ε = 5, isochoric fuel combustion up to 31.7 bar at 911 ° C, three-stroke mode: 0.02 sec per cycle, clock rate 16.66
  • Pos. 8: Auslaßventilschieber Öffnungsdruck: 63,7 kg, Ventilteller ⌀ 1,6 cm, je Brennkammer 6 Stück. Ventilsteuerung mittels hydraulischem Kraftübersetzer 1:8, durch Verlängerung des Ventilschaftes auf Schubstange in Reihe sitzender 6 Arbeitskolben in Einzelkammern mit je 8 bar Hydraulikanschluß.Pos. 8th : Outlet valve spool Opening pressure: 63.7 kg, valve disk ⌀ 1.6 cm, per combustion chamber 6 pieces. Valve control by means of hydraulic power booster 1: 8, by extension of the valve stem on push rod in series sitting 6 working pistons in single chambers with 8 bar hydraulic connection.
  • Pos. 9: Einlaßventilschieber: Ventilteller ⌀ 2 cm; je Brennkammer 3 EinlaßventilePos. 9 : Inlet valve spool: valve plate ⌀ 2 cm; each combustion chamber 3 intake valves

3) Arbeitsbereich Funktionsvernetzung3) workspace functional networking

  • Pos. 10: Funktionverteiler für Brennkammern Verteilergerät nach Art des üblichen Zündverteilers mit berührungsfreier Schaltung im Kraftfahrzeug, Schaltschritte alle 0,02 sek. Brennkammer: Aufladen einschließlich Kraftstoff einspritzen, schließen und zünden; Brennkammer entladen. Ausführung der Steuerungsanlage mit Einbauelementen von Leistungstransistoren. Pumpenanlagen für Kraftstofförderung und Einspritzung, Herstellung von Hydrauliköldruck und Schmierölkreislauf.Pos. 10 : Function distributor for combustion chambers Distributor device in the manner of the usual ignition distributor with non-contact switching in the motor vehicle, switching steps every 0.02 sec. Combustion chamber: Charging including fuel injecting, closing and igniting; Discharge combustion chamber. Design of the control system with built-in elements of power transistors. Pumping equipment for fuel delivery and injection, production of hydraulic oil pressure and lubricating oil circuit.

4) Arbeitsbereich Leistungszentrale4) Work area power center

  • Pos. 11: Triebwerksgenerator: Eindruckgasturbine, Gasdruckanschluß 30 bar, 142,8 kW (193 PS), ⌀ 1,08 m, 6000 1/min.Pos. 11 : Engine generator: Impression gas turbine, gas pressure connection 30 bar, 142,8 kW (193 hp), ⌀ 1,08 m, 6000 1 / min.
  • Pos. 12: Turbolader: Vierstufiges Einscheibenschleudergebläse Fördermenge 339 Ltr./s, 8 bar, ⌀ 1,08 m, n = 6000 1/min, 96,2 kW (130 PS) Verbindungswelle zwischen Triebwerksgenerator und Turbolader ⌀ 200 mm in Schichtbauweise: außen aus Flußstahl mit Keilwellenprofil; Zwischenschicht aus Duraluminium nach der Mitte zu unterbrochen; dritte Schicht nach den Enden zu Lagerzapfen aus Flußstahl ebenfalls in Rohrform.Pos. 12 : Turbocharger: Four-stage single-disc centrifugal blower Flow rate 339 ltr./s, 8 bar, ⌀ 1.08 m, n = 6000 rpm, 96.2 kW (130 hp) Connecting shaft between engine generator and turbocharger ⌀ 200 mm in layered construction: outer made of mild steel with splined shaft profile; Intermediate layer of duralumin after the middle to interrupted; third layer after the ends to bearing pins made of mild steel also in tube form.
  • Pos. 13: Stromversorger: Dynamomaschine 46,6 kW (63 PS), n = 600 1/minPos. 13 : Electricity supplier: dynamo 46,6 kW (63 hp), n = 600 1 / min

Claims (6)

Trennflächentriebwerk für Flugzeuge mit einem Turbolader und einer Eindruckgasturbine als Triebwerksgenerator, in welchem ein frei fliegender Gasstrahl einen Luftraum eines Teils eines Triebwerkgehäuses durchdringt und dabei einen Druckabfall erzeugt, wobei in den Gasstrahl im Zentrum seiner Gasmasse ein Gasstrahlformbinder eingefügt ist, mit einer Ventilsteuerung, einem Verteilergerät für Funktionsabläufe, das nach dem Prinzip der Zündverteiler in Kraftfahrzeugen eingerichtet ist und einer Steuerungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ventilsteuerung mittels eines hydraulischen Kraftübersetzers in Verlängerung eines Ventilschaftes durch eine Schubstange mit einer Reihe von Arbeitskolben in Einzelkammern mit Hydraulikanschluss ausgeführt ist, – die Steuerungsanlage berührungsfrei und mit Einbauelementen von Leistungstransistoren versehen ist und – eine Verbindungswelle zwischen Triebwerksgenerator und Turbolader quer zur Flugrichtung eingebaut ist.An aircraft separation surface engine having a turbocharger and an exhaust gas turbine as an engine generator, in which a free-flowing gas jet penetrates an air space of a part of an engine casing and thereby generates a pressure drop, wherein a gas jet forming binder is inserted in the gas jet in the center of its gas mass, with a valve controller, a distributor device for functional processes, which is set up according to the principle of ignition distributor in motor vehicles and a control system, characterized in that - the valve control by means of a hydraulic power booster in extension of a valve stem by a push rod with a series of working piston is executed in individual chambers with hydraulic connection, - the control system is provided without contact and with built-in elements of power transistors and - a connecting shaft between the engine generator and turbocharger is installed transversely to the direction of flight. Trennflächentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrahlformbinder aus Blech hergestellt ist.Interface engine according to claim 1, characterized in that the gas jet mold binder Sheet metal is made. Trennflächentriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrahl mittels einer Ringspaltdüse zu einem Rohrgebilde geformt ist.Interface engine according to claim 1 or 2, characterized in that the gas jet by means of an annular gap nozzle is formed into a pipe formation. Trennflächentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrahl in mehrere Gasstrahlen aufgeteilt ist.Interface engine according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the gas jet in a plurality of gas jets is divided. Trennflächentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader als mehrstufiges Einscheibenschleudergebläse mit mehreren konzentrischen Lamellengrenzen ausgeführt ist, deren Bestückung in Richtung Peripherie zunimmt.Interface engine according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the turbocharger as a multi-stage Einscheibenschleudergebläse designed with several concentric lamellar boundaries, their equipment towards the periphery increases. Trennflächentriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle von Triebwerksgenerator und Turbolader aus mehreren Schichten zusammengesetzt ist.Interface engine according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the connecting shaft of the engine generator and turbocharger composed of several layers.
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