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Lufteinlaß für eine Flugzeugturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich
auf den Einlaß für die Luftzufuhr zu Flugzeugturbinenanlagen, wie z. B. Propellerturbinen-
oder Turbostrahltriebwerken für Flugzeuge, bei der ein luftumspülter ringförmiger
Leitkörper einen stromlinienförmigen, die Innenwand des ringförmigen Einlasses bildenden
Körper mit Abstand koaxial umgibt. In diesen Fällen ist der Lufteinlaß nach vorn
gegen den auftretenden Luftstrom geöffnet, um so den während des Fluges auftretenden
Staudruck ausnutzen zu können.
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Die Strömungsverhältnisse im Lufteinlaß eines Flugzeugtriebwerkes
ändern sich einerseits mit der jeweiligen Fluggeschwindigkeit und andererseits mit
dem jeweiligen Luftbedarf der Anlage. Man kann die Strömungsverhältnisse grob in
zwei Klassen unterteilen. Bei der ersten wird: die Luft von einem Kompressor durch
den Einlaß eingesaugt, während bei der anderen der Staudruck ausreicht, um die nötige
Luftmenge durch den Einlaß hindurchzutreiben. Bei den meisten Flugzeugtriebwerken
kommen beide Bedingungen vor. Bei niedriger Fluggeschwindigkeit und großem Luftbedarf
muß der Einlaß einen genügenden und eine geeignete Gestalt haben, damit die erforderliche
Luftmenge mit geringstem Widerstand angesaugt wird. Bei hoher Fluggeschwindigkeit
und kleinem Luftbedarf dagegen muß man, um nutzlose Anstauung an der Einlaßöffnung
und den sich daraus ergebenden zusätzlichen Flugwiderstand zu vermeiden, den Einlaßquerschnitt
auf das Mindestmaß verringern, das gerade noch ausreicht, um der Anlage genügend
Luft zuzuführen.
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Lm beiden Verhältnissen gerecht zu werden, ist man bisher verschiedene
Wege gegangen. Entweder man hat den Einl.aß so gestaltet, daß er sich im wesentlichen
für eine hohe Fluggeschwindigkeit eignet, und zusätzliche Lufteinlässe vorgesehen,
die im Bedarfsfalle geöffnet werden, oder man hat den E.inlaßquerschnitt auf die
maximale Luftmenge ausgelegt und regelbar, d. h. veränderlich, ausgebildet.
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Zur Durchführung der zuletzt genannten Maßnahme ist es bekannt, die
Wand des Einlasses als ausbauchbare Wandung auszubilden. Bei den bekannten Anordnungen
dient der ausbauchbare Körper zur Durchlaßverengung. Dies hat zwar eine Verminderung
des durch den Kanal fließenden Luftstromes zur Folge, führt jedoch zu einer Erhöhung
des Strömungswiderstandes, worin ein beträchtlicher Nachteil zu sehen ist.
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Das Ziel der Erfindung liegt in der Beseitigung dieses Nachteils.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine derartige Anordnung einer ausbauchbaren
Wandung des stromlinienförmigen Körpers an der Eintrittsstelle des ringförmigen
Einlasses, daß durch die Ausbauchung der Innenwand ein Teil der sonst durch den
Einlaß eintretenden Luftmenge nach der Außenseite des Leitkörpers abgeleitet wird.
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Die Erfindung besteht also in der besonderen Anordnung der an sich
bekannten ausbauchbaren Wandung im Lufteinlaß von Flugzeugturbinen. Elementenschutz
für ausbauchbare Kompressorwände wird nicht beanspruch. Mit der erfindungsgemäßen
Anordnung wird keine Drosselung, sond'ern eine Ablenkung des Luftstromes bewirkt.
Auf diese Weise wird der Luftstrom, der durch den Lufteinlaß fließt, ohne erhebliche
Vergrößerung des Durchflußwiderstandes bzw. des Luftwiderstandes des die Maschinenanlage
enthaltenden stromlinienförmigen Körpers des Flugzeugs vermindert.
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Die ausbauchbare Wand kann aus einer Anzahl nebeneinanderliegender
langer, dünner Streifen bestehen, die auf der Oberfläche des stromlinienförmigen
Körpers parallel zu dessen Achse angebracht sind Zweckmäßig sind die biegsamen Streifen
mit ihren vorderen Enden an dem inneren stromlinienförmigen Körper befestigt.
Die
Betätigung der ausbauchbaren Wand geschieht geinäl3 einem weiteren Erfindungsmerkmal
durch eine in Abhängigkeit von der Anströmgeschwindigkeit ver tellbare und in der
Achse des stromlinienförmigen Körpers angeordnete Reglermuffe und eine Anzahl @-oii
Stangen, die einerseits an die Muffe und andererseits an einen Streifen angelenkt
sind. Die Mittel zur @-erschiebung der Nabe bestehen vorteilhafterweise aus einem
hydraulisch betätigten Kolben, einer von dem Turbinenrotor angetriebenen hy drodynam.ischen
Pumpe und einer Vorrichtung, die in Abhängigkeit vor der Anströmgeschvcrindigkeit
den Beaufschlagungsdruck des hydraulisch angetriebenen Kolbens regelt.
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Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 einen Teil eines schematischen Längsschnittes durch eine Ausführungsform
der Erfindung in einer Stellulng, die für hohe Luftgeschwindigkeit geeignet ist,
Fig.2 einen ähnlichen Schnitt durch eine andere Ausführungsform, Fig. 3 einen Teil
eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform ähnlich Fig. 1 zur Darstellung der
Betätigungseinrichtung und Fig.4 eine abgebrochene Stirnansicht der Ausführung nach
Fig.3.
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In Fig. 1 ist d der Kompressor einer Gasturbine, dessen Rotorschaufeln
mit b und dessen. Statorschaufeln mit c bezeichnet sind.. Luft wird den Schaufeln
b und c durch einen ringförmigen Einlaß d zu-
geführt, der von einem
stromlinienförmigen Körper e und einem äußeren ringförmigen Leitkörper f gebildet
wird. Der stromlinienförmige Körper e, welcher den inneren Leitkörper darstellt,
hat einen ausbauchba.ren Teil g, der aus Metallstreifen q besteht. Diese Metallstreifen
sind mit ihren vorderen Enden an der Oberfläche j des stromlinienförmigen
Körpers e befestigt, während ihre rückwärtigen Enden h längs der Oberfläche
des stromlinienförmigen Körpers verschiebbar sind. Um eine durchlaufende Fläche
zu bilden, sind die Streifen zweckmäßig mit einer aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen
Stoff bestehenden Haut i bedeckt. Das Ausbauchen des Teiles g von der der Oberfläche
j des Körpers e folgenden glatten Stellung in die in Fig. 1 gezeigte ausgebauchte
Form erfolgt durch Stangen k, deren eine Enden etwa mit den Mitten der Streifen
verbunden sind, während die anderen Enden sich gelenkig an eine Nabel anschließen.
Die Nabel kann durch Zufuhr eines hydraulischen Druckmittels zu einem Zylinderm
von ihrer gestrichelt gezeichneten Normalstellung l, in die voll ausgezogene Stellung
bewegt werden. Der Teil g wird dadurch in die gezeigte Ausbauchungsstellung gebracht.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 ähnelt derjenigen nach Fig. 1, jedoch
mit dem Unterschied, daß der ausbauchbare Teil g2 durch Einblasen eines Strömungsmittels
durch den Kanal za ausgebaucht werden kann. Dadurch wird der aus Stangen und einer
Nabe bestehende Mechanismus nach Fig. 1 überflüssig. Zwischen dem stromlinienförmigen
Körper j und dem ausbauchbaren Teil g2 ist zu diesem Zweck eine flüssigkeits- bzw.
gasdichte Kammer o vorhanden, und di. Zufuhr des Strömungsmittels wird in Abhängigkeit
von der Luftgeschwindigkeit durch eine Druckmeß- und -regelvorrichtung p gesteuert.
Der Teil g2 kann aus einer biegsamen und ausdehnbaren Haut bestehen und ist, um
im aufgeblasenen Zustand eine bestimmte Form anzunehmen, durch biegsame Metallstreifen
q2 verstärkt, welche den Streifen q nach Fig. ähnlich sein können. Den Streifen
q2 wird jedoch zweckmäßig eine größere Bewegungsfreiheit gegeben, indem sie in ihrer
Mitte mit dem Teil g2 verbunden sind, dagegen mit dem Körper j nicht in Verbindung
stehen.
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In Fig.3 und 4 ist eine vorteilshafte Ausführung eines hydraulischen
Betätigungsmechanismus für die ausbauchbare Wand dargestellt, welcher nach dem Prinzip
von Fig. 1 arbeitet. Dem Zylinder in wird zur Verschiebung des Kolbens ml durch
einen Kanal m2 Druckflüssigkeit von einer Zentrifugalpumpe .c zugeführt, deren Welle
s1 durch die Turbine a angetrieben wird. Der Förderdruck der Pumpe s ändert sich
mit der Turbinendrehzahl und damit mit der Luftgeschwindigkeit. Die Druckflüssigkeit
gelangt aus der Pumpe zu dem Ventilkörper t1 eines druckabhängigen Stromregelungsventi.ls,
welches unter der Druckwirkung entgegen der Feder t. verschoben wird und dadurch
einen zu dem Kanal nc2 führenden Auslaß t3 in einem Maße öffnet, welches sich mit
der Luftgeschwindigkeit ändert. Ein weiterer Kanal na, mit einer unveränderlichen
Mündungsöffnung m4 führt von -dem Zylinder m zurück zu dem Einlaß der Pumpe s.
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Der Druck in dem Zylinder m ändert sich somit entsprechend der Luftgeschwindigkeit
und veranlaßt den Kolben ml, eine Feder z4 in einem Maße zusammenzudrücken, welches
sich ebenfalls als Funktion der Luftgeschwindigkeit ändert. Die entsprechende Bewegung
der Nabe l hat zur Folge, daß die ausbauchbare Wand mehr oder weniger nach außen
gedrückt wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der stromlinienförmige Körper j wird
zusammen mit der Pumpe s von dem ringförmigen Teil f durch eine radiale Verbindung
v von stromlinienförmigem Profil getragen.