DE1024756B - Einrichtung zur Inbetriebsetzung eines Flugzeughauptstrahltriebwerks - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft mit Kompressor und Turbine versehene Flugzeughauptstrahltriebwerke mit hohem Anlaßenergiebedarf. Sie geht aus von bekannten Einrichtungen mit einer auskuppelbaren, luftgetriebenen Anlaßturbine und einem zur Erzeugung schaltbarer Druckluftzufuhr für die Anlaßturbine dienenden, ebenfalls mit Kompressor und Turbine versehenen Hilf sgasturbinenaggregat mit kleinerem Anlaßenergiebedarf, wobei als Drucklufterzeuger der Kompressor des Hilfsaggregates dient.

Die dauernd zunehmende Größe von Strahltriebwerken mit drehbaren Teilen von beträchtlicher Masse, die einen großen Energieaufwand erfordern, um sie auf eine gewisse Umlaufgeschwindigkeit zu bringen, die für die Entwicklung nutzbarer Ausgangsleistung erforderlich ist, hat die Aufgabe entstehen lassen, Einrichtungen zur Inbetriebsetzung vorzusehen, deren Größe und Gewicht mit Rücksicht auf die Verwendung im Luftfahrzeugbau nicht beliebig gesteigert werden kann.

Es ist bereits bekannt, zum Anlassen von großen Strahltriebwerken Druckluft zu verwenden, die von einer kleineren Gasturbine geliefert wird, welche wiederum durch einen elektrischen Anlasser in Betrieb gesetzt werden kann. Weiterhin ist es bekannt, die zum Anlassen nötige Druckluft durch ein durch eine äußere Energiequelle angetriebenes Gebläse zu erzeugen, das in der Reihen- oder Parallelschaltung oder in zeitlich nacheinander erfolgender Parallel- und Reihenschaltung mit dem durch die Gasturbine angetriebenen Verdichter des Aggregats derart verbunden ist, daß es die Gasturbine während des Anlassens mit Luft versorgt und selbsttätig außer Wirkung kommt, sobald die Luftförderung des Verdichters ausreicht, um allein den Gang der Gasturbine aufrechtzuerhalten. Zum Anlassen kann eine Hilfsgasturbinengruppe dienen, die, nachdem das Anlassen des Hauptstrahltriebwerkes einmal erfolgt ist, zum Antrieb von zum Hauptaggregat gehörigen Vorrichtungen verwendet wird.

Mit steigendem Anlaßenergiebedarf werden die bekannten Einrichtungen jedoch immer unwirtschaftlicher, da sie nach dem Anlassen nur totes Gewicht darstellen. Auch der Verwendung als Hilfsmaschine sind Grenzen gesetzt, da der Energiebedarf von Hilfseinrichtungen eines Flugzeuges begrenzt ist. Bei hohem Anlaßenergiebedarf kann also bei Verwendung als Hilfsmaschine die Leistungskapazität des Anlaßaggregates nicht ausgenutzt werden; die Anlage ist hierfür überdimensioniert und stellt totes Gewicht dar. Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Ernndüngsgemäß ist das Hilfsaggregat mit einer an sich bekannten Schubdüse verstellbarer Fläche versehen, wobei Betätigung der Druck-

Einrichtung zur Inbetriebsetzung
eines Flugzeughauptstrahltriebwerks

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. März 1953

David Jacob Bloomberg, Newton, Mass.,

und Neil Burgess, Madera, Ohio (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

luftentnahme und Verstellung der Schubdüsenfläche derart einander zugeordnet sind, daß das Hilfsaggregat beim Anlassen des oder der Hauptstrahltriebwerke zur Drucklufterzeugung und dann im Fluge zur Schuberzeugung als zusätzliches Strahltriebwerk dient.

Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

In der dargestellten Ausführungsform ist die für Strahltriebwerke übliche Anordnung, nämlich eine Einlaßstufe, ein Kompressor, eine Verbrennungsstufe, eine Turbine und eine Schubdüse in Serienanordnung gezeigt, die in sämtlichen Einheiten der ganzen dargestellten Anordnung in gleicher Weise vorhanden ist. Das Hilfsaggregat oder Anlaßtriebwerk ist dabei mit A bezeichnet, die Hauptriebwerke mit B, wobei das Hilfsaggregat eine verstellbare Schubdüse 10 besitzt. Das Hilfsaggregat A wird beispielsweise durch den Anlaßmotor 11, mit dem es über eine Kupplung 12 verbunden ist, in Betrieb gesetzt. In gleicher Weise werden die Stufen des Haupttriebwerkes B über die

.:: mit 21 bezeichneten Anlaßluftturbinen über Kupplungen 22 in Betrieb gesetzt. Die Kompressorteile 13 und 23 der Einheiten A und B sind über eine Leitung 30 und über Abzweigleitungen 14 und 24 sowie über Prüfventile 25, 26, 27 miteinander verbunden, wobei die Anlaßluftturbinen 21 mit der Leitung 30 über die Leitungen 28 und die Ventile 26 verbunden sind und die Ausstoßleitungen der Turbine bei 29 dargestellt

■ sind.

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Da das Hilfsaggregat der Stufet einen geringeren Anlaßenergiebedarf hat, kann es leicht durch einen kleinen Elektromotor 11 in Betrieb gesetzt werden. Von diesem Hilfsaggregat werden das oder die Haupttriebwerke in Betrieb gesetzt, und nach Erfüllung dieser Anlaßfunktion liefert das Hilfsaggregat nach Verringerung der Düsenfläche ebenfalls Vorschub. Auf diese Weise hat das Hilfstriebwerk praktisch kein totes Gewicht, da es den zur Fortbewegung seines Gewichtes ungefähr nötigen Schub selbst erzeugen kann.

Bei Inbetriebnahme wird das Hilfsaggregat A bei maximaler Betriebstemperatur bei geeigneter Einstellung der Düsenfläche zunächst auf volle Geschwindigkeit gebracht, bevor eine Entnahme von Kompressorluft stattfindet. Dann, d. h. wenn die Entnahme beginnt, wird die Düsenfläche vergrößert, um einen übermäßigen Temperaturanstieg zu verhindern, während der Kompressor im wesentlichen auf derselben Drehzahl bleibt (mit Ausnahme von kleineren Schwankungen, welche durch Änderungen des Turbineneinlaßdruckes und des Rückdruckes hervorgerufen werden).

Die Druckluft wird durch die Entnahmeleitung 14 abgezweigt, und bei geeigneter Betätigung der Ventile 25 kann man ein beliebiges der verschiedenen Haupttriebwerke für sich in Betrieb setzen, indem man das Antriebsmittel der jeweiligen Anlaßluftturbine 21 zuführt und die betreffende Kupplung 22 einrückt. Nachdem eines der Haupttriiebwerke B durch das Hilfstriebwerk A in Betrieb gesetzt worden ist, kann das Haupttriebwerk zur Versorgung der Leitung 30 über die jeweilige Entnahmeleitung 24 und das zugehörige Ventil 27 mit Druckluft benutzt werden und kann — dann selbst als Anlaßtriebwerk dienend — die übrigen Haupttriebwerke B entweder zusammen oder einzeln durch Beaufschlagen der zugehörigen Anlaßturbinen über die jeweiligen Ventile 26 und 27 anlaufen lassen.

Wenn die Anlaßfunktion des Hilf saggregats A beendet ist, werden die verstellbare Düse 10 und die Ventile 25 bis 27 in ihre normale Schließstellung gebracht, und das Hilfsaggregat A kann dann zur Unterstützung des Vorschubes der Haupttriebwerke B benutzt werden.

Statt die Entnahmeleitungen 14 und 24 gemäß der Zeichnung von den Kompressorstufen der Hilfs- und Haupttriebwerke A und B ausgehen zu lassen, kann man auch — wie dem Fachmann bekannt — entweder die Verbrennungsstufen oder die Turbinenstufen anzapfen, um ein unter Druck stehendes Antriebsmittel zu gewinnen. Weiterhin ist es nicht notwendig, daß die Entnahmeleitungen während der Anlaßperiode immer von denselben Stufen oder Teilen ausgehen, d. h., wenn anfangs die Kompressorstufe des Hilfsaggregats A angezapft wird, um das anfänglich benötigte, unter Druck stehende Antriebsmittel für die Leitung 30 zu entnehmen, so kann später entweder die Verbrennungsstufe oder die Turbinenstufe eines Haupttriebwerkes B angezapft werden.

Je nach den vorliegenden Bedingungen kann man an" die Leitung 30 in an sich bekannter Weise auch noch andere Druckluft benötigende Einrichtungen anschließen, z. B. eine Enteisungsanlage od. dgl., in der Zeichnung schematisch mit 40 bezeichnet, wobei das unter Druck stehende Antriebsmittel mittels der Ventile 41 und 42 gesteuert wird.

Das Hilfsaggregat A ist jedenfalls so ausgelegt und betrieben, daß es zuerst zur Inbetriebsetzung des ίο Hauptantriebswerkes dient und später den A^orschub des Antriebswerkes unterstützt.

Die Erfindung besteht somit darin, einfache, wirtschaftliche und bequem ausführbare Einrichtungen zum Anlassen großer Gasturbinen anzugeben, um die Schwierigkeiten, die hinsichtlich der zulässigen Größe und des Gewichtes im Flugzeugbau bestehen, zu überwinden, wobei das Hilfsaggregat sogar einen größeren spezifischen Brennstoffverbrauch besitzen darf.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Inbetriebsetzung wenigstens eines mit Kompressor und Turbine versehenen Flugzeughauptstrahltriebwerkes mit hohem Anlaßenergiebedarf, mit einer auskuppelbaren, luftgetriebenen Anlaßturbine und einem zur Erzeugung schaltbarer Druckluftzufuhr für die Anlaßturbine dienenden, ebenfalls mit Kompressor und Turbine versehenen Hilfsgasturbinenaggregat mit kleinerem Anlaßenergiebedarf, wobei als Drucklufterzeuger der Kompressor des Hilfsaggregats dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsaggregat mit einer an sich bekannten Schubdüse verstellbarer Fläche versehen ist, wobei Betätigung der Druckluftentnahme und der Schubdüsenflächenverstellung derart einander zugeordnet sind, daß das Hilfsaggregat beim Anlassen des oder der Hauptstrahltriebwerke zur Drucklufterzeugung und im Fluge zur Schuberzeugung als zusätzliches Strahltriebwerk dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zweites Hauptstrahltriebwerk vorgesehen ist und daß Ventile zur selektiven Entnahme von Druckgas aus den Hauptriebwerken und dem Hilfsaggregat und Ventile zur wahlweisen Einschaltung der Anlaßturbinen vorhanden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasentnahmeleitungen in an sich bekannter Weise an die Ausgangsseiten der Kompressoren von Hauptstrahltriebwerk und Hilfsaggregat angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 860 754;
deutsche Patentanmeldung S 16311 Ia/46f;

schweizerische Patentschrift Nr. 278724;

französische Patentschriften Nr. 977 824, 972 400; USA.-Patentschrift Nr. 2608 054;

»Revue Generale de Mechanique«, Juli 1951, S. 225 bis 227.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen