DE1064817B - Strahltriebwerk, insbesondere fuer Luftfahrzeuge, mit Nachverbrennung und Strahlumlenkung - Google Patents

Description

• Strahltriebwerk, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit Nachverbrennung und Strahlumlenkung Die Erfindung betrifft ein Strahltriebwerk, insbesondere für den Antrieb von Luftfahrzeugen, mit Mitteln zur Schubvergrößerung durch eine Nachverbrennung und mit Mitteln zur Strahlumlenkung.
• In letzter Zeit wird bei Strahltriebwerken zur Vergrößerung des Schubes in zunehmendem Maße die Nachverbrennung angewandt. Dabei wird nach der Turbine in das sauerstoffreiche Gemisch zusätzlich weiterer Kraftstoff eingeführt. Hierdurch wird eine weitere Verbrennung erzielt, welche die Temperatur am Schubrohrende und entsprechend auch die Schubleistung heraufsetzt.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Mittel zur Strahlumlenkung zwischen dem auf die Turbine folgenden Übergangsstück und der Nachbrennvorrichtung angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird die Umlenkvorrichtung durch die hohen Temperaturen des Nachbrenners nicht beansprucht und kann infolgedessen konstruktiv einfach ausgeführt werden. Auch ihre Betriebssicherheit wird dadurch wesentlich verbessert. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Umlenkvorrichtung und die Nachbrennvorrichtung derart miteinander zwangsweise gekoppelt sind, daß bei einem aus der normalen Richtung abgelenkten Strahl der Nachbrenner selbsttätig abgeschaltet wird.
• Die Umlenkvorrichtung wird vorteilhafterweise als ein Zwischenstück mit gleichen vorderen und hinteren Anschlußmitteln und etwa dem Schubrohr angepaßter Außenformgebung ausgebildet und zwischen das Übergangsstück und das Schubrohr lösbar eingebaut. Dadurch kann sie ausgebaut und das Triebwerk auch ohne sie benützt werden. Die Umlenkvorrichtung kann auch als ganzes um die Strahlrohrachse zumindest in einem bestimmten Bereich drehbar sein. Dadurch ist der aus der Umlenkvorrichtung austretende Strahl in verschiedene Richtungen lenkbar, wodurch gegebenenfalls die Manövrierfähigkeit des Flugzeuges erhöht werden kann. Die Umlenkung des Strahles gegenüber der Schubrohrachse erfolgt etwa um 90°. Die Umlenkvorrichtung hat hierfür eine oder mehrere seitliche Austrittsöffnungen, deren Achse bzw. Achsen im wesentlichen senkrecht zur Schubrohrachse liegen und deren Querschnitt etwa gleich dem Schubrohrquerschnitt ist.
• Bei einer Ausführung nach der Erfindung wird die Umlenkvorrichtung durch eine kugelkalotten- oder schalenartig ausgebildete Klappe gebildet, die um eine das Schubrohr in der Mitte quer durchsetzende Achse in eine erste die Ablenköffnung verschließende oder eine zweite das Schubrohr abschließende Stellung schwenkbar ist. Eine andere Ausführung sieht mindestens eine segmentförmig ausgebildete und der Schubrohrwandung angepaßte Klappe vor, die um eine im Bereich der Schubrohrwandung querliegende Achse schwenkbar ist. Und schließlich ist es auch möglich, im Schubrohr eine tragflügelförmig ausgebildete Klappe anzuordnen, die wahlweise parallel zur Schubrohrachse oder quer dazu einstellbar ist.
• Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann, zeigen mit den für sie wesentlichen Teilen die Ausführungsbeispiele der Zeichnung an Hand eines Flugzeugstrahltriebwerkes, und zwar Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Umlenkvorrichtungen im Schnitt und Fig. 3 eine Ausführungsform einer um die Schubrohrachse drehbaren Umlenkvorrichtung, ebenfalls im Schnitt.
• Nach Fig. 1 ist bei einem Strahltriebwerk an sich beliebiger Bauart an das auf die Kompressorturbine 11 folgende Übergangsstück 10 eine Umlenkvorrichtung 12 angeschlossen. Hinter der Umlenkvorrichtung 12 befindet sich im Schubrohr 13 der Nachbrenner 14 mit seinen z. B. ringförmig angeordneten Brennstoffdüsen, durch welche in an sich bekannter Weise. der Schub des austretenden Strahles erhöht wird.
• Die Umlenkvorrichtung 12 hat eine nach unten gerichtete Austrittsöffnung-15, deren Achse senkrecht oder zumindest annähernd senkrecht zur Schubrohrachse 16 liegt. Diese ist durch eine Klappe 17 verschließbar, welche kugelkalotten- oder schalenartig ausgebildet und um eine Welle 18 schwenkbar ist, die das Strahlrohr in seiner Mitte quer durchsetzt. Die Verschwenkung der Welle 18 um etwa 90° kann durch ein außen auf ihr befestigtes Gestänge 19 od. dgl, vom Flugzeugführer aus erfolgen. In der mit vollen Linien gezeichneten Stellung ist die Austrittsöffnung 15 durch die Klappe 17 verschlossen, und das Strahltriebwerk arbeitet in an sich bekannter Weise mit dem nach hinten gerichteten Schubrohr 13. Dabei wird zur Schubvergrößerung die Nachbrennvorrichtung 14 eingeschaltet. Wird z. B. beim Starten oder Landen durch den Schwenkmechanismus die Klappe 17 in die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung gedreht, dann wird das Schubrohr 13 abgeschlossen und der Strahl nach unten durch die Öffnung 15 abgelenkt. Dabei kann zweckmäßig durch eine zwangsweise Kopplung die Benzinzuführung zum Nachbrenner 14 ausgeschaltet werden, indem z. B. durch das Gestänge 19 ein besonderes Schnellschlußventil in der Brennstoffleitung für den Nachbrenner geschlossen wird.
• Nach der Fig. 1 liegt die Welle 18 unmittelbar in der Ebene eines Flansches 20. Man kann aber auch die Umlenkvorrichtung als Zwischenstück mit etwa zentral liegender Welle 18 ausbilden und den Flansch 20 an der strichpunktiert dargestellten Stelle vorsehen. Diese Umlenkvorrichtung 12 kann dann lösbar zwischen das Übergangsstück 11 und das Schubrohr 13 eingebaut sein. Bei gleichen Anschlußmitteln vorn und hinten, z. B. gleicher Ausbildung der Flansche 21 und 20, ist es möglich, das Strahltriebwerk auch ohne Umlenkvorrichtung zu verwenden, indem das Schubrohr 13 unmittelbar an das Übergangsstück 11 angeflanscht wird.
• Die Umlenkvorrichtung kann z. B. in bezug auf die Lage der Achse 18 noch verbessert werden. Nach Fig.2 besteht sie aus segmentförmig ausgebildeten Klappen 22, deren Achsen 23 im Bereich der Wandung schwenkbar angeordnet sind. Diese Achsen liegen für den normalen Betrieb günstiger. Die Klappen 22 sind in ihrer Form der Wandung angepaßt und segmentförmig ausgebildet. Sie bilden in der voll ausgezogen dargestellten Stellung etwa einen Kegel, dessen Basis quer zum Schubrohr und dessen Spitze auf der Schubrohrachse liegt. Durch diesen Kegel wird das Schubrohr 13 abgedeckt und gleichzeitig die nach unten gerichtete Austrittsöffnung 15' freigegeben. Damit die Gase den erwähnten Kegel besser umströmen können, ist die Wandung der Umlenkvorrichtung in dem Bereich 24 des Kegels wulstförmig nach außen gewölbt. Die Wandung der Umlenkvorrichtung geht hier unmittelbar in das Schubrohr über, jedoch kann natürlich auch bei dieser Ausführung eine Trennung beider Teile erfolgen.
• Die Klappen 22 können durch einen zweckmäßigerweise von außen zu betätigenden Gestängemechanismus od. dgl. so geschwenkt werden, daß sie sich in der mit gestrichelten Linien angedeuteten Stellung von innen eng an die Wandung der Umlenkvorrichtung anlegen. Dadurch wird den Gasen der normale Schubrohrquerschnitt freigegeben und die seitliche Öffnung 15' abgedeckt. Auch hierbei kann wieder eine Kopplung zwischen der Umlenkvorrichtung und dem Nachbrenner 14, z. B. in der bereits beschriebenen Weise, vorgesehen sein.
• Nach Fig. 3 ist die Umlenkvorrichtung 12" als ein Zwischenstück ausgebildet und über die Flansche 25 zwischen dem Übergangsstück 11 und dem Schubrohr 13 eingebaut. Wiederum ist eine Austrittsöffnung 15" etwa senkrecht zur Schubrohrachse 16 vorgesehen. Für die Umlenkung ist etwa in der Schubrohrachse 16 eine tragflügelförmig ausgebildete Klappe 26 drehbar gelagert. Sie kann durch einen nicht näher dargestellten Schwenkmechanismus aus der in vollen Linien gezeichneten, achsparallelen Stellung in eine in gestrichelten Linien dargestellte Stellung schräg zur Schubrohrachse geschwenkt werden. In letzterem Fall wird der Strahl aus seiner normalen Richtung durch die seitliche Austrittsöffnung 15" abgelenkt.
• Die Umkehrvorrichtung 12" ist als Ganzes um die Schubrohrachse 16 drehbar, so daß die Austrittsöffnung 15" in der achsnormalen Ebene in jede gewünschte Richtung geschwenkt werden kann. Für die Verschwenkung ist an der Wandung 27 der Umlenkvorrichtung ein Zahnkranz 28 angeordnet, in welchen ein Zahnrad 29 eingreift. Letzteres wird z. B. über eine biegsame Welle entsprechend der gewünschten Verschwenkung der Austrittsöffnung 15" angetrieben.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Strahltriebwerk, insbesondere für den Antrieb von Luftfahrzeugen, mit Mitteln zur Schubvergrößerung durch eine Nachverbrennung und mit Mitteln für eine wahlweise einschaltbare Umlenkung des austretenden Strahles aus der normalen Austrittsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkmittel zwischen dem auf die Turbine (10) folgenden Übergangsstück (11) und der Nachbrennvorrichtung (14) angeordnet sind.
2. 2. Strahltriebwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwangsweise Kopplung von Umlenkvorrichtung (12, 12', 12") und Nachbrennvorrichtung (14), derart, daß bei einem aus der normalen Richtung abgelenkten Strahl der Nachbrenner (14) selbsttätig abgeschaltet ist.
3. 3. Strahltriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (12, 12', 12") als ein Zwischenstück mit gleichen vorderen und hinteren Anschlußmitteln, z. B. Flanschen (25), und etwa dem Schubrohr angepaßter Außenformgebung ausgebildet und zwischen Übergangsstück (11) und Schubrohr (13) lösbar eingebaut ist.
4. 4. Strahltriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl in der Umlenkvorrichtung (12, 12', 12") ganz oder teilweise um etwa 90° gegenüber seiner normalen Austrittsrichtung abgelenkt wird.
5. 5. Strahltriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (12, 12'. 12") eine nur nach einer Seite, z. B. nach unten, gerichtete Austrittsöffnung (15, 15', 15") für den Strahl aufweist, deren Achse im wesentlichen senkrecht zur Schubrohrachse (16) liegt und deren Querschnitt etwa gleich dem Schubrohrquerschnitt ist.
6. 6. Strahltriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (12) durch eine kugelkalotten- oder schalenartig ausgebildete Klappe (17) gebildet wird, die um eine das Schubrohr in der Mitte quer durchsetzende Achse (18) in eine erste die Ablenköffnung (15) verschließende oder eine zweite das Schubrohr (13) abschließende Stellung schwenkbar ist (Fig. 1).
7. 7. Strahltriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung aus mindestens einer segmentförmig ausgebildeten und der Schubrohrwandung angepaßten Klappe besteht, die um eine im Bereich der Schubrohrwandung querliegende Achse in eine erste die Ablenköffnung verschließende oder eine zweite das Schubrohr abschließende Stellung schwenkbar ist. B. Strahltriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Klappen (22) vorgesehen sind, die in der ersten Stellung etwa einen Kegel oder eine Pyramide bilden, dessen Spitze auf der Schubrohrachse (16) liegt, und daß die Schubrohrwandung (24) zur besseren Gasführung um diesen Kegel bzw. Pyramide nach außen wulstartig gewölbt ist. 9. Strahltriebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Querebene des Schubrohres zwei seitliche Austrittsöffnungen vorgesehen und gegebenenfalls gegeneinander geneigt sind. 10. Strahltriebwerk nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klappe eine besondere seitliche Austrittsöffnung zugeordnet ist und dadurch der umgelenkte Strahl am Umfang des Schubrohres gleichmäßig verteilt austritt. 11. Strahltriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (12") aus einer tragflügelförmig ausgebildeten und quer zur Schubrohrachse (16) gelagerten Klappe (26) besteht, die wahlweise in die Schubrohrachse (16) oder quer zu dieser schwenkbar ist. 12. Strahltriebwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (12") als Ganzes um die Schubrohrachse (16) zumindest in einem bestimmten Bereich drehbar ist und hierfür z. B. dem Zwischenstück ein Zahnkranz zugeordnet ist, in welchen ein am Schubrohr festgelegtes und über ein Gestänge antreibbares Ritzel eingreift.