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Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für ein Triebwerk, insbesondere für ein mit Wasserstoff betriebenes Triebwerk.
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Bei bisher in der Praxis üblichen, mit zum Beispiel Kerosin als Kraftstoff betriebenen Triebwerken ist stromab einer (Hoch-) Verdichterstufe ein Pre-Diffusor vorgesehen, über den eine Luftströmung in Richtung einer Brennkammer geleitet wird. Der Pre-Diffusor ist hierbei bezogen auf eine Hauptströmungsrichtung der Luftströmung durch das Triebwerk stromauf eines Brennkammerkopfes und eines Hitzeschilds der Brennkammer angeordnet. Ein Teil der aus dem Pre-Diffusor strömenden Luft gelangt somit einerseits über den Brennkammerkopf in einen von einer Brennkammerwand berandenden Brennraum der Brennkammer, wo über mindestens eine Kraftstoffdüse eines Kraftstoffeinspritzsystems ein entzündliches Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird. Ein weiterer Teil der aus dem Pre-Diffusors ausströmenden Luft wird um die Brennkammer herumgeführt und dient derart einerseits als Kühlluft an einer äußeren Mantelfläche der Brennkammerwand und andererseits als Zumischluft, die durch Zumischluftlöcher in der Brennkammerwand zusätzlich in den Brennraum strömen kann.
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Bei aus der Praxis bekannten Brennkammerbaugruppe besteht weiterhin Optimierungsbedarf, insbesondere wenn zur Reduzierung von CO2-Emissionen Wasserstoff statt Kraftstoff in den Brennraum eingedüst werden soll.
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Die vorgeschlagene Lösung sieht vor diesem Hintergrund eine Brennkammerbaugruppe für ein Triebwerk vor, bei der ein Pre-Diffusor entlang einer Hauptströmungsrichtung, entlang der im Betrieb des Triebwerks Luft und Abgase durch die Brennkammerbaugruppe strömen, mit einer Brennkammerwand einer Brennkammer der Brennkammerbaugruppe verbunden ist.
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Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung ist damit einen Pre-Diffusor, über den zumindest ein Teil einer von einem Verdichter des Triebwerks stammenden Luftströmung in Richtung eines Brennraums der Brennkammer geleitet und zumindest ein weiterer Teil der von dem Verdichter stammenden Luftströmung zur Kühlung einer äußeren Mantelfläche der Brennkammerwand zur Verfügung gestellt wird, in die Brennkammerwand der Brennkammer übergehen zu lassen. Der Pre-Diffusor ist demnach bei der vorgeschlagenen Lösung an der Brennkammer festgelegt, gegebenenfalls sogar einstückig hiermit ausgebildet. Sind bei bisher üblichen Triebwerken ein Pre-Diffusor und eine Brennkammer räumlich separiert und zueinander beabstandet, sieht die vorgeschlagene Lösung folglich eine unmittelbare Verbindung zwischen Pre-Diffusor und Brennkammerwand vor. Entlang einer Mittelachse eines die Brennkammerbaugruppe umfassenden Triebwerks geht somit der Pre-Diffusor unmittelbar in die Brennkammerwand der Brennkammer über.
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Dies führt in einem Ausführungsbeispiel dazu, dass eine Diffusorwandung Pre-Diffusors und die Brennkammerwand miteinander verbunden sind. Dies schließt beispielsweise eine stoff- und/oder formschlüssige Verbindung der Diffusorwandung und der Brennkammerwand miteinander ein. Insbesondere können die Diffusorwandung des Pre-Diffusors und die Brennkammerwand miteinander verschweißt und/oder verschraubt sein. In einer alternativen Ausführungsvariante sind die Diffusorwandung und die Brennkammerwand einstückig ausgebildet. Hier ist folglich ein einzelnes Bauteil ausgeformt, das wenigstens einen Teil der Brennkammerwand der Brennkammer und den Pre-Diffusor integriert. Der Pre-Diffusor und die Brennkammerwand sind somit integrale Bestandteile dieses einzelnen Bauteils.
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Die vorgeschlagene Lösung bietet dabei unabhängig von den vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten den Vorteil, dass bisher übliche Teile, insbesondere strömungsleitende Teile an der Brennkammer entfallen können. So ist beispielsweise eine Ausbildung der Brennkammer ohne Brennkammerkopf und kopfseitiges Hitzeschild möglich, was zu Gewichtseinsparungen führt. Auch lässt sich eine axiale Länge der Brennkammerbaugruppe reduzieren, wenn der Pre-Diffusor und die Brennkammer nicht mehr axial zueinander beabstandet werden. Mit Blick auf wasserstoffbetriebene Triebwerke ergibt sich zudem der Vorteil, dass Interaktionen in den Brennraum einzudüsenden Wasserstoffs mit brennkammerseitigen Komponenten im Bereich der Kraftstoffdüse reduziert werden. So kann bei der vorgeschlagenen Lösung, wie bereits erläutert, ein Hitzeschild und/oder ein Brennkammerkopf einer Brennkammer entfallen. Einzudüsender Wasserstoff kann damit mit diesen Komponenten nicht interagieren.
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In einer Ausführungsvariante weist eine Diffusorwandung des Pre-Diffusors mindestens eine Durchtrittsöffnung auf, die vorgesehen ist, einen Teil der von dem Verdichter stammenden Luftströmung zur Kühlung an die äußere Mantelfläche der Brennkammerwand strömen zu lassen. Die mindestens eine Durchtrittsöffnung an der Diffusorwandung ist somit für an der Brennkammer vorbeizuführende Kühl- und/oder Mischluft vorgesehen. So kann beispielsweise die mindestens eine Durchtrittsöffnung vorgesehen sein, Luft in mindestens einen Strömungsraum zu leiten, der von der äußeren Mantelfläche der Brennkammerwand und einer zu der Brennkammerwand beabstandeten Gehäusewandung der Brennkammerbaugruppe berandet ist. Ein solcher Strömungsraum wird, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung respektive die Mittelachse der Brennkammer und des Brennraums, typischerweise radial außen und/oder radial innen liegend vorgesehen. So ist beispielsweise ein äußerer Strömungsraum zwischen einer äußeren Gehäusewandung und einem radial außen liegenden Abschnitt der Brennkammerwand gebildet, während ein weiterer, innerer Strömungsraum zwischen einer radial inneren Gehäusewandung und einem radial innenliegenden Abschnitt der Brennkammerwand gebildet ist. In einen Strömungsraum strömende Luft kann damit zur Kühlung der Brennkammerwand genutzt werden. Gleichzeitig ist hierüber die Einströmung von Zumischluft über an der Brennkammerwand vorgesehene Zumischluftlöcher in den Brennraum möglich.
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In einer Ausführungsvariante definieren der Pre-Diffusor und die Brennkammerwand, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung respektive die Mittelachse des Triebwerks, einen in den Brennraum mündenden Strömungskanal, in dem die mindestens eine Kraftstoffdüse angeordnet ist. Der Strömungskanal ist für die Zuführung des einen Teils der von dem Verdichter stammenden Luftströmung zu dem Brennraum vorgesehen. Über die mindestens eine Kraftstoffdüse kann dann gezielt Kraftstoff zur Vermischung mit diesem Teil der Luftströmung eingedüst werden.
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Für die Anordnung der mindestens einen Kraftstoffdüse in dem Strömungskanal ist beispielsweise an einer Diffusorwandung Pre-Diffusors ein Montageloch vorgesehen, durch das hindurch sich ein Düsenstamm der Kraftstoffdüse in den Strömungskanal erstreckt. So kann die mindestens eine Kraftstoffdüse an einem die Brennkammer umschließenden Gehäuse fixiert sein und mit dem Düsenstamm radial nach innen und durch das Montageloch in der Diffusorwandung in den Strömungskanal ragen, um den jeweiligen Kraftstoff, zum Beispiel Kerosin oder Wasserstoff, in den Brennraum eindüsen zu können.
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Um in einer derartigen Ausführungsvariante das Montageloch an der Diffusorwandung abzudichten, ist beispielsweise ein Dichtflansch an dem Düsenstamm vorgesehen, der an einer äußeren, das Montageloch berandenden Mantelfläche der Diffusorwandung dichtend anliegt. Hierfür kann der Dichtungsflansch wenigstens eine Dichtung aufweisen. Diese Dichtung ist dann zumindest teilweise zwischen einem Abschnitt des Dichtungsflansch und der äußeren, das Montageloch berandenden Mantelfläche der Diffusorwandung angeordnet.
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In einer Ausführungsvariante liegt der Dichtflansch des Düsenstamms in einem (kalten) Montagezustand der Brennkammerbaugruppe unter Wirkung einer Vorspannkraft an der äußeren Mantelfläche der Diffusorwandung dichtend an. In einem entsprechenden Montagezustand der Brennkammerbaugruppe und damit bei noch nicht aktiviertem Triebwerk liegt folglich der Dichtflansch unter Wirkung einer gezielt aufgebrachten Vorspannkraft an der äußeren Mantelfläche der Diffusorwandung dichtend an. Der Dichtflansch wird somit in dem Montagezustand gegen die äußere Mantelfläche der Diffusorwandung gedrückt, insbesondere gepresst. Die Brennkammerbaugruppe kann hierbei weiterhin derart ausgelegt sein, dass sich die Diffusorwandung (mit der Brennkammerwand, mit der sie verbunden ist) stärker ausdehnt als eine Gehäusewandung, an der der Düsenstamm fixiert ist und von der ausgehend sich der Düsenstamm durch das Montageloch in den Strömungskanal erstreckt. Dadurch liegt der - nicht an der Diffusorwandung fixierte - Dichtflansch auch im Betrieb des Triebwerks stets unter Spannung dichtend an der äußeren Mantelfläche der Diffusorwandung an. Die gewünschte Dichtwirkung an dem Montageloch bleibt somit auch im Betrieb des Triebwerks stets erhalten.
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Wie bereits erläutert, eignet sich die vorgeschlagene Lösung zwar grundsätzlich auch für übliche Triebwerke, die zum Beispiel mit Kerosin betrieben werden. Die vorgeschlagene Lösung hat sich aber auch insbesondere als vorteilhaft für wasserstoffbetriebene Triebwerke erwiesen, da hiermit unerwünschte Interaktionen des einzudüsenden Wasserstoffs mit im Bereich der Kraftstoffdüse vorhandenen brennkammerseitigen Komponenten erheblich reduziert werden kann. Dementsprechend ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Kraftstoffeinspritzsysteme mit der mindestens einen Kraftstoffdüse zum Eindüsen von Wasserstoff (als Kraftstoff) in den Brennraum vorgesehen ist.
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Die vorgeschlagene Lösung umfasst ferner auch ein Triebwerk mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe sowie ein Flugzeug mit wenigstens einem solchen Triebwerk.
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Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
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Hierbei zeigen:
- 1 in Schnittdarstellung eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe, bei der ein Pre-Diffusor unmittelbar in eine Brennkammerwand einer Brennkammer übergeht und eine stromauf eines Brennraums vorgesehene Kraftstoffdüse zum Eindüsen von Wasserstoff vorgesehen sein kann;
- 2 in Draufsicht und schematisch ein Flugzeug mit zwei Triebwerken, die jeweils eine Brennkammerbaugruppe der vorgeschlagenen Lösung aufweisen;
- 3 schematisch den Aufbau eines der Triebwerke des Flugzeugs der 2, die jeweils mit Wasserstoff betrieben werden;
- 4 in mit der 1 übereinstimmender Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Brennkammerbaugruppe, bei der ein Pre-Diffusor und eine Brennkammer axial zueinander beabstandet und damit räumlich voneinander separiert sind.
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Die 2 zeigt in Draufsicht ein Flugzeug 101, beispielsweise ein Passagierflugzeug. Das Flugzeug 101 weist einen Rumpf 102 mit zwei Tragflächen auf, an denen jeweils ein Triebwerk 103, beispielsweise ein Turbofan-Triebwerk, vorgesehen ist. Im Rumpf 102 des Flugzeugs 101 ist ein Wasserstoffspeichertank 104 untergebracht. In diesem Wasserstoffspeichertank 104 wird Wasserstoff als Kraftstoff für die Triebwerke 103 vorgehalten, beispielsweise in flüssiger Form. Der Wasserstoff aus dem Wasserstoffspeichertank 104 wird über ein Kraftstoffzuführsystem 201 (vgl. 3) den Triebwerken 103 zur Verfügung gestellt und hier zur Verbrennung in einem jeweiligen Kerntriebwerk 105 genutzt, um einen Fan des jeweiligen Triebwerks 103 anzutreiben.
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Das Blockdiagramm der 3 veranschaulicht den Aufbau des Kerntriebwerks 105 eines Triebwerks 103 näher. Gemäß der 3 wird aus dem Wasserstoffspeichertank 104 über das Kraftstoffzuführsystem 201 dem jeweiligen Kerntriebwerk 105 Wasserstoff als Kraftstoff zur Verfügung gestellt. Das Kerntriebwerk 105 weist dabei entlang einer Hauptströmungsrichtung s, die mit einer Mittelachse des Triebwerks 103 zusammenfällt, axial aufeinanderfolgend einen Niederdruckverdichter 202, einen Hochdruckverdichter 204, einen Diffusor 205, ein Kraftstoffeinspritzsystem 206, eine Brennkammer 207, eine Hochdruckturbine 208, eine Niederdruckturbine 209 und eine Auslassdüse 210 auf. Der Niederdruckverdichter 202 und der Hochdruckverdichter 204 sind im Blockdiagramm der 3 über einen Verbindungskanal 203 miteinander verbunden. Der Hochdruckverdichter 204 wird von der Hochdruckturbine 208 über eine erste Welle 211 angetrieben, während der Niederdruckverdichter 203 von der Niederdruckturbine 209 über eine zweite Welle 212 angetrieben wird. Anstelle der in der 3 ersichtlichen zweiwelligen Ausführung für die Kopplung kann selbstverständlich aber auch eine dreiwellige Ausführung vorgesehen sein.
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Im Betrieb des Triebwerks 103 treibt die Niederdruckturbine 209 einen Fan 213 des Triebwerks 103 über eine (Untersetzungs-) Getriebeeinheit 214 an. Die Getriebeeinheit 214 ist antriebsseitig mit der zweiten Welle 212 verbunden und ist abtriebsseitig über eine Fanwelle 215 mit dem Fan 213 gekoppelt. Beispielsweise weist die Getriebeeinheit 214 ein epizyklisches Untersetzungsgetriebe auf. Alternativ oder ergänzend kann ein Planetengetriebe Teil der Getriebeeinheit 214 sein, wobei aber selbstverständlich auch alternative Getriebeausführungen möglich sind. Grundsätzlich kann auch eine Getriebeeinheit 214 ausgespart werden, sodass die von der Niederdruckturbine angetriebene zweite Welle 212 unmittelbar mit dem Fan 213 gekoppelt ist.
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Die 4 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Konfiguration einer Brennkammerbaugruppe mit dem Kraftstoffeinspritzsystem 206 und der Brennkammer 207, über die die Turbinenstufen der Hochdruckturbine 208 und der Niederdruckturbine 209 antreibbar sind. Die Brennkammer 207 definiert einen durch eine Brennkammerwand 1 berandenden Brennraum. Das bei der Verbrennung in dem Brennraum entstehende Abgas wird in Hauptströmungsrichtung s über ein Turbinenleitrad, insbesondere ein sogenanntes Turbinenvorleitrad 8 zu der Hochdruckturbine 208 geführt. Stromauf weist die Brennkammer 207 einen Brennkammerkopf 11 und sich hieran stromab anschließend ein Hitzeschild 12 auf, in dem ein Düsenkopf einer Kraftstoffdüse 7 des Kraftstoffeinspritzsystems 206 aufgenommen ist. Das Hitzeschild 12 und der Brennkammerkopf 11 sind in der Praxis häufig als Schweißkonstruktion miteinander gefügt. Die Brennkammer 207 ist ferner zwischen einem (radial) äußeren Gehäuse 2 und einem (radial) inneren Gehäuse 3 der Brennkammerbaugruppe angeordnet.
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Von dem Hochdruckverdichter 205 wird eine Luftströmung durch den Diffusor 205 und zuletzt durch Pre-Diffusor 6 in einen die Brennkammer 207 aufnehmenden Gehäuseraum geführt. Die aus dem Pre-Diffusor 6 kommende Luftströmung wird hier aufgeteilt. Ein Teil der Luftströmung wird über den Brennkammerkopf 11, in dem Hitzeschild 12 vorgesehene Kühlluftbohrungen 10 und den Düsenkopf der Kraftstoffdüse 7 in den Brennraum geleitet, um dort ein entzündliche Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen. Ein weiterer Teil der Luft aus dem Pre-Diffusor 6 strömt in zwei (äußere und innere) Strömungsräume 4 und 5, die zwischen einer äußeren Mantelfläche der Brennkammerwand 1 und den Gehäusen 2 und 3 gebildet sind. Ein Teil der Luftströmung strömt dabei in den (äußeren) Strömungsraum 4 zwischen der Brennkammerwand 1 und dem äußeren Gehäuse 2, in dem die Brennkammer 207 vollständig aufgenommen ist. Ein weiterer Teil Luftströmung strömt in den (inneren) Strömungsraum 5 zwischen der Brennkammerwand 1 und dem radial innenliegenden Gehäuse 3. Die in die inneren und äußeren Strömungsräume 4 und 5 gelangende Luft dient der Kühlung der Brennkammerwand 1. So kann beispielsweise insbesondere (Kühl-) Luft durch Kühlluftbohrungen 10 zur effizienteren Kühlung der Brennkammerwand 1 und insbesondere hieran brennraumseitig vorgesehener Brennkammerschindeln von außen in den Brennraum geführt werden. Darüber hinaus weist die Brennkammerwand 1 zusätzliche Zumischluftlöcher 9 auf, um einen Teil der Luft aus den Strömungsräumen 4 und 5 in den Brennraum als Zumischluft zu leiten. Darüber hinaus kann Luft aus den Strömungsräumen 4 und 5 stromab der Brennkammer 207 auch zur Kühlung des Turbinenleitrads 8 genutzt werden.
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Für die Bereitstellung des entzündlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches wird der durch das Kraftstoffeinspritzsystem 206 bereitgestellte Kraftstoff in der Kraftstoffdüse 7 im Bereich des Hitzeschildes 12 mit Luft gemischt. Ein Düsenkopf der Kraftstoffdüse 7 ist hierfür dementsprechend am Brennkammerkopf 11 der Brennkammer 207 angeordnet. Der Düsenkopf der Kraftstoffdüse 7 ist hierbei an einem radial nach innen ragendem Ende eines Düsenstamms 70 der Kraftstoffdüse 7 vorgesehen, der an dem äußeren Gehäuse 2 respektive einer Gehäusewandung dieses äußeren Gehäuses 2 fixiert ist. Hierbei ragt der Düsenstamm 70 durch ein Durchführloch 13 in der Gehäusewandung des (äußeren) Gehäuses 2 und ist über einen Befestigungsflansch 14 an der Gehäusewandung des Gehäuses 2 dichtend befestigt. In der 4 ist der Befestigungsflansch 14 exemplarisch über Schrauben 16 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Über eine Dichtung 15 an dem Befestigungsflansch 14 ist das Durchführloch 13 an der Gehäusewandung des Gehäuses 2 abgedichtet.
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Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration einer Brennkammerbaugruppe entsprechend der 4 ist ein Pre-Diffusor 6 stromauf des Brennkammerkopfes 11 angeordnet und damit axial zu der Brennkammer 207 beabstandet. Der Pre-Diffusor 6 der die Luftströmung aus dem Hochdruckverdichter 204 zu der Brennkammer 207 leitet, ist hier folglich durch ein von der Brennkammer 207 separates Bauteil gebildet, das mit der Brennkammerwand 1 nicht unmittelbar in Verbindung steht. Dieser in der Praxis typische Aufbau bietet durchaus Vorteile, schränkt jedoch die Flexibilität bei der Positionierung der Kraftstoffdüse 7 nicht unerheblich ein. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass eine derartige Konfiguration unter Umständen für die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff bei einem wasserstoffbetriebenen Triebwerk 103 entsprechend den 2 und 3 nachteilig sein kann. So kann mit einer Konfiguration entsprechend der 4 eine unerwünschte Interaktion des in den Brennraum der Brennkammer 207 einzudüsenden Wasserstoffs mit dem Brennkammerkopf 11 und dem Hitzeschild 12 einher, die unter Umständen durch aufwändige Maßnahmen vermieden werden muss.
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Hier schafft die vorgeschlagene Lösung Abhilfe, zu der eine Ausführungsvariante in der 1 veranschaulicht ist.
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Während bei einer Ausführungsvariante des Standes der Technik gemäß der 4 die Brennkammerwand 1 und der Pre-Diffusor 6 einzelne Bauteile sind, sieht die Ausführungsvariante der 1 vor, den Pre-Diffusor 6 und die Brennkammer 207 in einer (Unter-) Baugruppe und gegebenenfalls sogar in einem einzelnen Bauteil zusammenzufassen. Der Pre-Diffusor 6 ist hier folglich mit der Brennkammerwand 1 der Brennkammer 207 entlang der Hauptströmungsrichtung s unmittelbar verbunden. Der Pre-Diffusor 6 geht somit bei der Ausführungsvariante der 1 in die Brennkammer 207 über, sodass sich an den Pre-Diffusor 6 unmittelbar die Brennkammer 207 anschließt. Hierfür ist beispielsweise eine Diffusorwandung des Pre-Diffusor 6 mit der Brennkammerwand stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt und/oder verschraubt. Alternativ sind die Brennkammerwand 1 und der Pre-Diffusor einstückig gefertigt und werden somit durch ein einzelnes Bauteil gebildet.
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Um weiterhin Luft in die Strömungsräume 4 und 5 zu führen, weist der Pre-Diffusor 6 der 1 mehrere Durchtrittsöffnung 17 für Kühl- und Mischluft in seiner Diffusorwandung auf. Über die diskreten Durchtrittsöffnungen 17 kann für die Kühlung der Brennkammerwand 1 und die Bereitstellung von Zumischluft für die Zumischluftlöcher 9 weiterhin ein Teil der aus dem Hochdruckverdichteter 204 stammenden Luftströmung aus dem Pre-Diffusor 6 in die Strömungsräume 4 und 5 strömen.
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Der zu der Kraftstoffdüse 7 führende Teil der aus dem Hochdruckverdichter 204 stammenden Luftströmung wird wiederum über einen Strömungskanal 60 geführt, den der Pre-Diffusor 6 und die Brennkammerwand 1 gemeinsam definieren und der in den Brennraum der Brennkammer 207 mündet. In diesen Strömungskanal 60 ragt die Kraftstoffdüse 7, die auch bei der Ausführungsvariante der 1 radial außen an dem äußeren Gehäuse 2 fixiert ist. Der Düsenstamm 70 ragt dementsprechend auf in der 1 radial von dem äußeren Gehäuse 2 nach innen, vorliegend jedoch durch ein Montageloch 18 in der Diffusorwandung des Pre-Diffusors 6 hindurch, um den Düsenkopf der Kraftstoffdüse 7 stromauf des Brennraums zu positionieren. Über das Montageloch 18 ist die Kraftstoffdüse 7 respektive deren Düsenkopf unmittelbar hinter dem Pre-Diffusor 6 positioniert.
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Um das Montageloch 18 zu dem äußeren Strömungsraum 4 abzudichten, ist an dem Düsenstamm 70 ein Dichtflansch 19 mit einer Dichtung 20 vorgesehen. Der Dichtflansch 19 wird dabei mit der Dichtung 20 über eine gezielt aufgebrachte Vorspannkraft gegen eine das Montageloch 18 berandende, äußeren Mantelfläche der Diffusorwandung des Pre-Diffusors 6 gepresst. Der Dichtflansch 19 wird hierbei mit der Dichtung 20 bereits in einem Montagezustand der Brennkammerbaugruppe und damit in einem kalten Zustand auf Spannung gegen die Diffusorwandung des Pre-Diffusors und gegebenenfalls auch gegen einen Abschnitt der sich anschließenden Brennkammerwand 1 gedrückt, sodass eine Abdichtung gewährleistet ist. Im Betrieb des Triebwerks 103 dehnt sich die Brennkammerwand 1 radial stärker nach außen als das Gehäuse 2, an dem der Düsenstamm 70 fixiert ist. Dadurch bleibt der Dichtflansch 19 stets in Richtung der das Montageloch 18 berandenden Diffusorwandung gespannt. Derart ist auch im Betrieb des Triebwerks 103 stets eine Abdichtung des Montagelochs 18 gewährleistet.
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Durch die Verbindung des Pre-Diffusors 6 mit der Brennkammerwand 1 können bei der Brennkammerbaugruppe der 1 ein Brennkammerkopf 11 sowie eine Hitzeschild 12 entfallen. Hierdurch werden nicht nur Gewicht und Kosten gespart. Vielmehr ist zusätzlich auch eine flexiblere Positionierung der Kraftstoffdüse 7 respektive ihres Düsenkopfes möglich. In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, die Kraftstoffdüse 7 möglichst weit stromauf zu positionieren, um eine axiale Länge der Brennkammer 207 weiter zu reduzieren und zusätzliches Gewicht zu sparen.
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Während sich die in der 1 exemplarisch dargestellte Konfiguration einer Brennkammerbaugruppe mit den vorstehend genannten Vorteilen auch für ein kerosinbetriebenes Triebwerk eignet und Vorteile bietet, scheint die dargestellte Konfiguration vor allem für ein wasserstoffbetriebenes Triebwerk 103 besonders vorteilhaft zu sein. So wird durch die der dargestellten Konfiguration zugrunde liegende vorgeschlagene Lösung die Anzahl der Komponenten im Bereich der Kraftstoffdüse 7 reduziert, mit der einzudüsender Wasserstoff interagieren kann. Insbesondere wird eine Interaktion des Wasserstoffs mit einem Brennkammerkopf 11 und einem Hitzeschild 12 vermieden.
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Es versteht sich, dass die vorgeschlagene Lösung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Beliebige der Merkmale können separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung erstreckt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, und umfasst diese.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkammerwand
- 2
- Äußeres Gehäuse
- 3
- Inneres Gehäuse
- 4
- Äußerer Strömungsraum
- 5
- Innerer Strömungsraum
- 6
- Pre-Diffusor
- 60
- Strömungskanal
- 7
- Kraftstoffdüse
- 70
- Düsenstamm
- 8
- Turbinenleitrad
- 9
- Zumischluftloch
- 10
- Kühlluftbohrung
- 11
- Brennkammerkopf
- 12
- Hitzeschild
- 13
- Durchführloch
- 14
- Befestigungsflansch
- 15
- Dichtung
- 16
- Schraube
- 17
- Durchtrittsöffnung für Kühl- und Mischluft
- 18
- Montageloch
- 19
- Dichtflansch
- 20
- Dichtung
- 101
- Flugzeug
- 102
- Rumpf
- 103
- (Turbofan-)Triebwerk
- 104
- Wasserstoffspeichertank
- 105
- Kerntriebwerk
- 201
- Kraftstoffzuführsystem
- 202
- Niederdruckverdichter
- 203
- Verbindungskanal
- 204
- Hochdruckverdichter
- 205
- Diffusor
- 206
- Kraftstoffeinspritzsystem
- 207
- Brennkammer
- 208
- Hochdruckturbine
- 209
- Niederdruckturbine
- 210
- Auslassdüse
- 211
- Erste Welle
- 212
- Zweite Welle
- 213
- Fan
- 214
- (Untersetzungs-) Getriebeeinheit
- 215
- Fanwelle
- s
- Hauptströmungsrichtung
