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Rückstoßantriebsvorrichtung mit Zusatzverbrennung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Rückstoßantriebsvorrichtung mit Zusatzverbrennung, welche als Zweikreis-Staustrahltriebwerk
ausgebildet ist, in dein in einem gemeinsamen Gesamtgehäuse als erster, innerer
Kreis eine oder vorzugsweise mehrere intermittierend arbeitende Brennkammern nebeneinander
angeordnet sind, deren Auspuffrohre vor dem Eintrittsquerschnitt von trompetenförmigen
Rohren enden, welchen Luft aus dem zweiten, äußeren Kreis außerhalb und um die Brennkammern
zuströmt.
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Zweck der Erfindung ist, bei einer Rückstoßantriebsvorrichtung der
vorgenannten Art eine Zusatzverbrennung vorzusehen, welche besonders vorteilhafte
Wirkungen zu erzielen gestattet.
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Gemäß der Erfindung sind zur Zusatzbrennstoffzufuhr ein oder mehrere
Brennstoffinjektoren in der aus einer oder mehreren der intermittierend arbeitenden
Brennkammern kommenden Strömung vor dem Austrittsquerschnitt der trompetenförmigen
Rohre angeordnet.
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Es ist ein Triebwerk bekannt, das eine oder mehrere intermittierend
arbeitende Brennkammern enthält, deren Auspuffgase in trompetenförmige Rohre eintreten,
die in einen hinteren Raum des Triebwerkgehäuses münden, wobei in diesem hinteren
Raum eine Zusatzverbrennung herbeigeführt werden kann, für welche die in diesem
Raum entstehende natürliche Wirbelung ausgenutzt wird.
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Die Rückstoßantriebsv orrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher
die Zusatzbrennstoffzufuhr in die aus den intermittierend arbeitenden Brennkammern
kommende Strömung vor dem Austrittsquerschnitt der trompetenförmigen Rohre erfolgt,
weist der bekannten Anordnung gegenüber verschiedene wichtige Vorteile auf. Bei
der Erfindung ermöglicht die besondere Anordnung der Zusatzbrennstoffinjektoren
eine selbsttätige Entflammung, eine rasche und homogene Diffusion auf Grund der
durch die Gasstöße bewirkten guten Durchwirbelung, eine auf einer kurzen Strecke
vor sich gehende rasche Verbrennung, eine gute Stabilisierung der Flamme ohne die
Notwendig-]zeit der Anwendung besonderer Schirme und ein Einspritzen des Zusatzbrennstoffes
bei niedrigem Druck, wodurch die Notwendigkeit der Anwendung einer Pumpe großer
Leistung vermieden wird.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können die Injektoren
für den Zusatzbrennstoff entweder im Innern eines oder mehrerer der trompetenförmigen
Rohre, vorzugsweise in der '.,\Tähe ihres Halses, oder zwischen dem Eintrittsquerschnitt
der trompetenförmigen Rohre und dem Austrittsquerschnitt der Auspuffrohre der intermittierend
arbeitenden Brennkammern oder auch im Innern dieser Auspuffrohre angeordnet werden.
Die Injektoren können nach Wunsch in Tätigkeit gesetzt werden, um die Temperatur
der Luft und den Schub zu erhöhen. Bei einer solchen Anordnung, welche eine schnelle
und vollständige Verbrennung des zusätzlichen Brennstoffes gewährleistet, ist es
-zufolge der ausgezeichneten Vermischung dieses Brennstoffes mit der Luft unter
der Wirkung der Bewegung und der Wirbelung. die durch die aufeinanderfolgenden,
aus den intermittierend arbeitenden Brennkammern entweichenden Gasstöße erzeugt
werden, besonders vorteilhaft, die trompetenförmigen Rohre in bezug auf das Gesamtgehäuse
des Staustrahltriebwerkes so anzuordnen, daß sie in einer genügenden Entfernung
vor dem Austrittsquerschnitt der Düse des zweiten, äußeren Kreises enden, damit
die Verbrennung vor diesem Querschnitt vollendet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine senkrecht
zur Strömung verlaufende Querwand vorgesehen sein, welche wenigstens zum Teil beweglich
oder wegklappbar ist, so daß bei geringen Fluggeschwindigkeiten der Teil des Gehäuses,
in welchem sich das Einlaßende der trompetenförmigen Rohre befindet, von dem Gehäuseteil
abgetrennt werden kann, in welchem sich das Austrittsende der trompetenförmigen
Rohre befindet. Eine
solche verstellbare Querwand ist vorteilhaft,
um durch Schließen des Durchganges für die Luit des zweiten Kreises im Stand und
bei geringen Fluggeschwindigkeiten den Schub und Wirkungsgrad zu erhöhen sowie die
Kühlung der Brennkammern i in Stand zu verbessern. Der genannte Durchgang kann durch
`'Wegklappen der Querwand oder eines Teiles von ihr geöffn,t werden, wenn die Fluggeschwindigkeit
einen bestimmten Wert überschreitet. Die Bewegung der Querwand kann mittels einer
selbsttätig arbeitenden Vorrichtung erfolgen, die beispielsweise durch den Staudruck
betätigt wird, der mittels einer Sonde am Eintrittsrand des Triebwerkgehäuses oder
eines Flügels des Flugzeuges abgenommen wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch ein Zweikreis-Staustrahltriebwerk
gemäß der Erfindung; Fig.2 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine abgeänderte
Ausführungsform eines solclieil Triebwerkes Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der
Linie 111-11I der Fig. 2; in Fig. 3 deutet die gebrochene Linie II-lI all, wie der
Schnitt der Fig. 2 verläuft.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 das Gehäuse eines Zweikreis-Staustrahltriebwerkes,
dessen Lufteiiitritt@öffiiuri mit 2 und dessen Gasaustrittsöffnung mit 3 bezeichriet
ist. In dein Gehäuse ist eine Anzahl von intermittierend arbeitenden Dreinkammern
pl, p., nebeneinander derart angeordnet, daß die vorzugsweise von Rückströmdrosseln
gebildeten Einläat# 4 dieser Brennkammern die Luft hinter dein Eingaiig,rliffusor
5 des Staustrahltriebwerkes absaugen, d. h. in der Zone, in welcher die Geschwindigkeit
der Luft verzögert ist. Ein Teil der in das Staustrahltriebwerk eintretenden Luft
dient auf diese Weise zum Speisen des ersten inneren Kreises, d. h. der intermittierend
arbeitenden Brennkammern, welche mit in üblicher Weise angeordneten Brennstoffinjektoren
versehen sind. Der Rest der Luft strömt außerhalb und um die intermittierend arbeitenden
Brennkammern herum (zweiter äußerer Kreis) und wird durch die durch die Wandungen
der Brennkammern freigegebene @Ä'ärme erhitzt. Die Auspuffrohre 7 der intermittierend
arbeitenden Breimkammern enden vor dem Eintrittsquerschnitt 9 von trompetenförmigen
Rohren, welchen Luft aus dem zweiten äußeren Kreis zuströmt. Diese trompetenförmigen
Rohre besitzen jeweils einen divergierenden Teil 8, der den Druck unterstützen
kann, welcher beim Auftreffen jedes Auspuffgasstoßes auf die das trompeteilförinige
Rohr füllende Luft entsteht, wodurch eine Vergrößerung des Schubes auf das Gehäuse
hervorgerufen wird. an welchem die trompetenförmigen Rohre befestigt sind.
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In dem vorderen Teil jedes dieser trompetenförmigen Rohre (oder nur
in einigen von ihnen, vorzugs--weise in der Nähe ihres Halses ist ein Injektor 10
angeordnet, durch welchen Zusatzbrennstoff in das trompetenförmige Rohr eingeführt
werden kann, wenn ein ergänzender Schub durch Zusatzverbrennung gewünscht wird.
Die Entfanimung dieses Zusatzbrerlnstoffes geht zufolge der hohen Temperatur der
aus deal Auspuffrohren 7 entweichenden Gase selbsttätig vor sich, sobald ein die
Injektoren 10 speisender Hahn 11 geöffnet wird. Die Gasstölie rufen in den trompetellförinigen
Rohren eine Bewegung und Wirbelung hervor, welche eine schnelle und gleichmäßige
Verteilung des zerstäubten Trennstoffe, begünstigen, dessen Verbrennung auf einer
kurzen Strecke hinter den troripetenförmigen Rohren :ehr schnell vollendet wird.
Die durch die trc»ipetenfü rinigeii Rohre in dem um sie heruii@@eheildei Luftstrom
des äußeren, zweiten Irreises erzeugte Unterdruckzone begünstigt die Stal)ilihierung
der Flamme, ohne daß es erforderlich ist, besondere Stabilisierung,-schirme vorzusehen.
Solche Schirme könnten indessen hinzugefügt werden, falls es als notwendig erachtet
,werden sollte.
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Die Injektoren 10 für den Zusatzbrennstoff können auch zwischen dein
Eintrittsquerschnitt 9 der trompetenförmigen Rohre und dein Austrittsquerschnitt
der Auspuffrohre 7 der interinittierend arbeitenden Brernikaininern oder ini Innern
der Auspuffrohre 7 oder auch in dem divergierenden Teil 8 der trompeteilförinigen
Rohre hinter ihrem Hals angeordnet sein, obgleich die letztgenannte Anordnung weniger
gut ist. Das Einspritzen des zusätzlichen I3reinistoffe; kann bei niedrigem Druck
und ohne Zerstäubung vor sich geben, wodurch die Verwendung einer Pumpe finit großer
Leistung vermieden wird.
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in Fig. 1 sind die Injektoren 10 so angeordnet dargestellt, daß sie
den Brennstoff im Gegenstrom abgeben, und die, ist eine im allgemeinen günstige
Anordnung; die Injektoren könnten jedoch auf Grund der Verteilung. welche durch
die Wirbeluilg in den tr(->mp;tenförniigeil lZohren Hervorgerufen wird, auch anders
angeordnet sein.
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Es ist vorteilhaft. rlaß der Atistritts(hiersclniitt 12 der trompeteilfürmigen
Rohre in dem Gesamtgehäuse des Staustrahltriebwerkes in einer genügenden Eiltfernung
vor (lern @@itstrittsdtier.clniitt 3 der Düse des zweiten Kreises endet, damit die
Verbrennung vor diesem Querschnitt vollendet ist. Es ist weiterhin vorteilhaft,
daß die trompetenförmigen Rohre genügend weit voll der Stelle enden, an welcher
der konvergente Teil 13 der Düse des zweiten Kreises anfängt, damit die,,-
Düse ihre Eritspannungswirkulig auf Gase von lioniogener Temperatur ausüben kann.
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Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist das
Gehäuse 1 des Staustrahltriebwerkes -zwischen der Ebene der Eintrittsquerschnitte
9 der tronipetenfö rinigen Rohre und der Ebene der Au,-trittsquerschilitte 12 dieser
Rohre durch eine Querwand verschließbar. Diese Querwand weist feste Teile 15 und
bewegliche Teile 16 auf, welche den Durchgang für den Luftstrom des zweiten Kreises
um die trompeteilförinigen Rohre wollständig abschließen können, wie es im oberen
'feil der Fig. 2 clttrgestellt ist, so daß die gerainte Luft in das Innere der trompetenförmigen
Rohre strömt, während, wenn die.-,er Durchgang geöffnet wird, wie es irii unteren
Teil der Fig. 2 dargestellt ist, ein Teil der Luft tim die troripetenförinigen Rohre
herum direkt gegen die Au,stoßdüse de, Staustrahltriebwerke, strömt. Die beweglichen
Teile 16 sind in Forin von bei 17 -all den tronipetenförniigen Rohren angelenkten
Klappen dargestellt. Die @'erschwenkung der Klappen 16 wird durch liwdraulisclie
Vorrichtungen 18 gesteuert, die entweder voll 1-land nach Wunsch des Piloten oder
autoinati,ch, beispielsweise in Abhängigkeit von dein beim Flug erzeugten Staucirticl;
betätigt werden. Inn Stand und bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten werrlen ili,#
Klappen 16 in die Schließstellulig gebracht, wie dies in Fig.2 (11),-1l gezeigt
ist. Bei hohen Flugge,chwindigkeiten, bei welchen das Arbeiten des Staustrahltriebwerkes
als solches einen hohen Schub zu erzieleil gestattet. werden clie xhippell 16 in
die Officn-,telltiiig bewegt.
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13,-i den- Au,fiilil-tnhsforin gelll;il!@ Fig. 2 werden die Injektoren
10 für den Zusatzbrennstoff durch einfache
Rohre gebildet, welche
in das Innere der Auspuffrohre 7 der intermittierend arbeitenden Brennkammern münden
und den Zusatzbrennstoff bei niedrigem Druck in die Auspuffrohre senkrecht zu deren
Achse einspritzen.
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Diese Ausführungsform zeigt weiterhin eine vorteilhafte Anordnung
der intermittierend arbeitenden Brennkammern. Die Rohre 4 zum Einlassen von Luft
in diese Brennkammern sind so ausgebildet, daß sie als Rückströmdrosseln wirken,
und mit radialen Armen 19 starr verbunden, die an dem Gehäuse des Staustrahltriebwerkes
befestigt sind und auf das Gehäuse den Schub übertragen, welcher durch die intermittierend
arbeitenden Brennkammern erzeugt wird. Die Auspuff rohre 7 sind von Ringen 20 lose
abgestützt, welche mit Armen 21 verbunden sind, die an dem Gehäuse befestigt sind.
Das Spiel zwischen jedem Auspuffrohr 7 und seinem Ring ermöglicht die freie Ausdehnung
der Brennkammer und ihrer Düse und setzt außerdem die Übertragung von Wärme auf
die Arme 21 herab. Einer dieser Arme kann zum Zuführen de: Zusatzbrennstoffe, zu
den Injektoren 10 dienen.