DE1044528B

DE1044528B - Strahltriebwerk

Info

Publication number: DE1044528B
Application number: DES41205A
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Bertin
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1953-10-15
Filing date: 1954-10-12
Publication date: 1958-11-20
Also published as: GB756288A

Description

DEUTSCHES

Anmelder:

Societe Nationale d'Etude et de Construction de Möteüfs d'Aviation,

Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 9,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 15. Oktober 1953

Jean Henri Bertin,

Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

Strahltriebwerk

Das Hauptpatent betrifft ein Strahltriebwerk, das

Gaserzeuger und mit Einrichtungen versehen ist, die den kontinuierlichen Gasstrahl in einen pulsierenden Strahl umwandeln, der durch die Strahldüse eiltweicht, welche so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie sieh in den Fulsationsintervällen mit Aüßenluft füllt, so daß die nach dem Durchgang eines Gasstoßes in die Düse eingeführte Luft durch den nachfolgenden Gasstoß vorgestoßen wird.

Auf diese Weise wird ein wesentlich höherer Schub erhalten als bei Düsen, die mit einem kontinuierlich strömenden Strahl arbeiten, um die Außenluft einzusaugen. Es konnte tatsächlich festgestellt werden, daß der Wirkungsgrad der Energieumwandlung sich bei Verwendung pulsierend arbeitender Düsen dem Wert 1 nähert, indem er immer zwischen den Werten 0,5 und 0,8 liegt, während der Wirkungsgrad von Düsen, die mit einem kontinuierlich strömenden Strahl arbeiten, infolge von Reibungs- und Mischverlusten selten den Wert 0,2 erreicht.

Es ist gefunden worden, daß die intermittierend erfolgende Einführung der Verdünnungsluft mit Umwandlung des kontinuierlich strömenden Strahles in einem pulsierenden Strahl von besonderem Interesse

bei Raketen ist, und zwar hauptsächlich auf Grund ' ~ ^;

des Umstandes, daß der aus einer Rakete mit hoher η

Temperatur .entweichende Gasstrom eine sehr beachtliche spezifische Energie enthält. Düsen austretenden Gasstromes eine Komponente be-Die Erfindung besteht daher darin, das Strahltrieb- 30 sitzt, die durch Reaktiohswirkung die Drehung des werk gemäß dem Hauptpatent dadurch zu verbessern, Düsensatzes hervorruft.

Die vordere Öffnung jeder Düse 7 oder, genauer gesagt, die diese öffnung enthaltende Ebene ist von der Ausgangsöffnüiig des Ausstoßrohres 6 der Rakete durch einen beachtlichen Zwischenraum getrennt, dessen Weite bis zu dem Zweifachen des Durchmessers der Äusgangsöffnung des Ausstoßrohres 6 betragen kann, aber im allgemeinen ungefähr der Hälfte dieses Durchmessers entspricht. Die Düse 7 hat eine trom-

Bei der in Fig. 1 iri schaübildlicher Darstellung 40 petenförmige, d. h. konvergent-divergent verlaufende wiedergegebenen Ausführungsform ist einer fest- Gestalt nach Art einer Ejektordüse, bei welcher die stehenden Rakete 3 ein Satz von divergierenden Du- Querschnittsfläche an der engsten Stelle vorzugsweise sen 7 zugeordnet, die auf einer gemeinsamen Welle 9 größer als das l,5fache derjenigen der Ausgangsangeofdnet sind, welche iri Lagern 10 derart drehbar öffnung des Ausstoßrohres 6 der Rakete ist. gelagert ist, daß bei der Drehung des Düsensatzes die 45 Der divergierende Teil der Düse 7 bildet einen Ke-Düsen 7 aufeinanderfolgend vor das Gasausstoßrohr 6 gelstumpf, bei welchem der Winkel an der Spitze des der Rakete gelangen, die durch Leitungen 1 und 2 in
kontinuierlicher Weise mit Brennstoff und Verbrennungsmedium gespeist wird, so daß aus dem Ausstoßrohr 6 ein kontinuierlicher Gasstrahl austritt. Die 50 höhere Frequenzen kann die Divergenz noch ver-Drehung des Satzes von Düsen 7 kann auf beliebige größert werden.

Weise herbeigeführt werden. Es kann beispielsweise Die Divergenz kann, anstatt konstant zu verlaufen,

die Achse jeder Düse mit Bezug auf die Welle 9 der- in Stromabwärtsrichtüng zunehmen, uild diese Zuaft geneigt seih, daß die Geschwindigkeit des aus den nähme der Divergenz kann progressiv sein oder stuf en-

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daß der Gaserzeuger aus einer Rakete besteht und die Einrichtung zum Erzeugen eines pulsierenden Strahls auf den aus dem Ausstoßrohr der Rakete austretenden kontinuierlichen Strahl einwirkt.

Die Erfindung wird nachstehend ah Hand der Zeichnung beispielsweise näher" erläutert.

Die Fig. i bis 3 stellen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dar.

Kegels im allgemeinen kleiner als 5°, aber in jedem Fall kleiner als 10° für Frequenzen ist, die zwischen 50 und 150 Verpuffungen je Sekunde liegen. Für

\wfse erfolgen, wobei dann der divergierende Teil von aufeinanderfolgenden Kegelstümpfen gebildet wird, die nach hinten mehr und mehr divergieren.

Dit- richtige Ausgestaltung des divergierenden Teik? der Düse 7 ist außerordentlich wichtig, weil er einen wesentlichen Betrag der Schuberhöhung aufnimmt. Teder der aus der Rakete entweichenden Gas- >töfie erweitert sich in dem divergierenden Teil der I)n?e 7, wobei er die darin befindliche Luft vorstößt

vorgeschlagen und auseinandergesetzt, vorzugsweise kleiner als die vom Schall in 1 Sekunde in den aus

der Luft aufweist. Die Ausgangsöffnung der Ausstoßrohre 6 der Raketen und die Eingangsöffnung der Düsen 7, zwischen denen die auf der z. B. von einem Hilfsmotor 16 α angetriebenen Welle 16 angeordnete 5 Scheibe 14 umläuft, liegen in derjenigen Zone dieses Gehäuses, in welcher die Geschwindigkeit der Luft maximal vermindert und ihr statischer Druck erhöht ist. Die Düsen 7 münden in den hinteren Raum 20 des Gehäuses, der eine konvergierende Form hat und eine nid dabei einen Druck auf die Wandung des divergie- io Ausstoßöffnung 21 aufweist. Ein Teil der durch das renden Teiles der Düse 7 ausübt. Gehäuse hindurchgehenden Außenluft kann außerhalb

Die Länge der Düse 7 ist, wie bereits anderweitig der Düsen 7 strömen, um sich im hinteren Raum 20

mit den aus den Düsen austretenden Gasten zu vermischen; das Luft-Gas-Gemisch wird durch die Öfrdt-m Ausstoßrohr 6 der Rakete austretenden heißen 15 nung 21 ausgestoßen, um einen Schubstrahl von hoher Gasen durchlaufene Strecke, geteilt durch das Sechs- Geschwindigkeit zu erzeugen.

fache der Frequenz der durch das Ausstoßrohr hin- Es kann vorzugsweise der hintere Raum· 20 von

durchgehenden Verpuffungen. dem vorderen Teil des Gehäuses durch eine Scheide-

Die genannten Bedingungen gelten natürlich auch wand 23 getrennt sein, in welcher die Düsen 7 derart für die verschiedenen Vorrichtungen gemäß dem 20 angeordnet sind, daß die gesamte, das Gehäuse durch-Hauptpatent, für das die vorliegende Anmeldung querende Luft durch diese Düsen 7 hindurchgeht, einen Zusatz bildet. Diese Düsen 7 bilden dann in Verbindung mit den

Eine abgeänderte Ausführungsform entspricht der- Strahlen der Raketen eine Art vom Pumpen, welche jenigen gemäß den Fig. 8 und 9 des Hauptpatentes, die Luft in den hinteren Raum 20 mit erhöhtem Druck bei welcher sowohl das Ausstoßrohr der Rakete als 25 abgeben. Um die Energie des durch die Öffnung 21 auch der Düsensatz fest angeordnet sind und das Aus- ausgestoßenen Gasstrahles noch zu erhöhen, kann der

hintere Raum 20 zu einer Nachverbrennung herangezogen werden, indem in diesen Raum mit Hilfe von Brennern 22 ein geeigneter, beispielsweise flüssiger 30 Brennstoff eingespritzt und verbrannt wird. Auf diese Weise wird die Leistung gegenüber derjenigen der in dem Gehäuse angeordneten Rakete oder Raketen erhöht.

Es ist ferner möglich, den durch einen solchen Ansehen und derart anzuordnen, daß der Schwerpunkt 35 trieb erzeugten Schub dadurch zu regeln, daß an der des gesamten Systems auf der diese Rakete tragenden Lufteinlaßöffnung 18 oder an der Gasaustoßöffnung 21 Welle liegt, wobei der Düsensatz vorzugsweise eine des Gehäuses oder an beiden Stellen Vorrichtungen größere Anzahl von Düsen umfaßt, als Raketen vor- zum Regeln ihres Durchgangsquerschnittes angeordhanden sind. Die Drehung des Raketensatzes kann net werden, wobei diese Vorrichtungen entweder dadurch erhalten werden, daß die Achsen der Raketen 40 mechanischer Art (axial bewegbare spindelförmige mit Bezug auf ihre Welle schräg verlaufen. In Fig. 1 Körper, angelenkte Klappen oder Flügel usw.) oder ist in strichpunktierten Linien eine zweite Rakete aerodynamischer Art sein können, wobei die letztdargestellt, die mit Bezug auf die Welle 9 symmetrisch genannte Art mit einem eine Einschnürung des Luf tzu der Rakete 3, 6 liegt, wobei angenommen ist, daß bzw. Gasstromes bewirkenden Strahl eines Hilfsgases, die Welle 9 diese beiden Raketen trägt, während der 45 _z. B. Luft arbeitet, die dem Triebwerk an· einer Stelle Satz von Düsen 7 feststehend ist. entnommen wird, wo der statische Druck erhöht ist,

Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen abgeänderten beispielsweise dem Raum 20 unmittelbar hinter der Ausführungsform sind die Rakete bzw. die Raketen 3 Scheidewand 23. sowie die Düse oder Düsen 7, die gleichachsig zu den
Ausstoßrohren 6 der Raketen liegen, feststehend an- 50
geordnet, und die Pulsation wird durch eine Scheibe
14 erhalten, die mit Ausschnitten 15 versehen ist.
Diese Scheibe 14, die auf einer kontinuierlich umlaufenden Welle 16 angeordnet ist, hat die Wirkung,
daß sie die aus den Ausstoßrohren 6 der Raketen aus- 55
tretenden Strahlen von den Düsen 7 periodisch ab-

stoßrohr der Rakete mit einer drehbaren gekrümmten Rohrleitung verbunden ist, welche den aus der Rakete austretenden Gasstrahl nacheinander in jede der Düsen zu führen gestattet.

Eine andere Ausführungsform umfaßt einen Satz von feststehenden Düsen 7 und eine umlaufende Rakete 3, die bei ihrer Drehung die Düsen nacheinander speist. Es ist zweckmäßig, mehrere Raketen vorzu-

Claims

PaTENTANSPRÜCHE: schneidet bzw. sie periodisch durch die Düsen hindurchgehen läßt. Es ist von Vorteil, eine oder mehrere Raketen und die ihnen zugeordneten Düsen im Inneren eines Gehäuses anzuordnen, welches die Geschwindigkeit der Außenluft vor den Düsen verlangsamt und eine Umwandlung der kinetischen Energie dieser Luft vor den Düsen in Druckenergie bewirkt. Fig. 3 stellt eine Anordnung dieser Art dar, bei 6g welcher mehrere Raketen 3, 6, denen je eine Düse 7 zugeordnet ist, zusammen mit den Düsen im Inneren des Gehäuses eines Staustrahltriebwerkes angeordnet sind, welches eine Lufteinlaßöffnung 18 und einen Diffusor 19 zum Verlangsamen der Geschwindigkeit

1. Strahltriebwerk nach Patent 941333 mit einem normalerweise einen kontinuierlichen Gasstrahl liefernden Gaserzeuger und einer Einrichtung zur Umwandlung des kontinuierlichen Strahls in einen pulsierenden oder intermittierenden Strahl, der in eine divergierende Düse eintritt, welche derart angeordnet ist, daß sie sich in den Intervallen zwischen den Pulsationen mit Außenluft füllt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaserzeuger aus einer Rakete (3) besteht und daß die Einrichtung zum Erzeugen eines pulsierenden Strahls auf den aus dem Ausstoßrohr (6) der Rakete austretenden Strahl einwirkt.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausstoßrohr (6) der Rakete ein umlaufender Satz von divergierenden Düsen (7) zugeordnet ist.

3. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausstoßrohr (6) der Rakete eine umlaufende Rohrleitung zugeordnet ist, welche

einen Satz feststehender Düsen (7) nacheinander zu speisen gestattet.

4. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakete mit Bezug auf mehrere feststehende Düsen (T) umläuft.

5. Triebwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Satzes von Düsen bzw. die der Rakete durch Reaktionswirkung der Gase erfolgt.

6. Triebwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen der Rakete und der ihr zugeordneten Düse drehbar angeordnete, mit Ausschnitten versehene Scheibe (14), die den Strahl der Rakete periodisch abschneidet und hindurchgehen läßt.

7. Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Raketen (3, 6) mit den ihnen zugeordneten Düsen (7) in einem Gehäuse angeordnet sind, das derart ausgebildet ist, daß es die Geschwindigkeit der Luft im Bereich der Einlaßöffnung der Düsen verlangsamt.

8. Triebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse bzw. die Düsen (7) in einen

hinteren Raum des Gehäuses münden, der mit einem düsenartigen Teil zum Ausstoßen des Luft-Gas-Gemisches versehen ist.

9. Triebwerk nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Raum des Gehäuses von dessen vorderem Teil durch eine Scheidewand (23) getrennt ist, durch welche die Düse bzw. die Düsen (7) hindurchgehen.

10. Triebwerk nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Raum des Gehäuses mit Brennern (22) zur Herbeiführung einer Nachverbrennung versehen ist.

11. Triebwerk nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßöffnung (18) und bzw. oder die Ausstoßöffnung (21) des Gehäuses mit einer Vorrichtung zum Regeln ihres Durchgangsquerschnittes versehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 669 687.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 941 333.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen