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Rückstoßantrieb Die Erfindung bezieht sich auf Rückstoßantriebe, die
aus einem Turbostrahltriebwerk und einem Staustrahltriebwerk zusammengesetzt sind.
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Bei einem solchen zusammengesetzten Rückstoßantrieb muß das Staustrahltriebwerk,
um arbeiten zu können, eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit haben, und das Turbostrahltriebwerk
dient dazu, das Staustrahltriebwerk auf die erforderliche Geschwindigkeit zu bringen.
Es ist bekannt, daß die wirksamen Arbeitsbereiche eines Staustrahltriebwerks und
eines Turbostrahltriebwerks nicht zusammenfallen, d. h. bei geringen Geschwindigkeiten
besitzt das Turbostrahltriebwerk einen viel höheren Wirkungsgrad als das Staustrahltriebwerk,
während bei hohen Geschwindigkeiten die Verhältnisse umgekehrt liegen. Sobald das
Staustrahltriebwerl, sich in dem Bereich seines ,outen Arbeitens befindet, wird
das Turbostrahltrieb-3 wer'k außer Betrieb gesetzt, so daß es dann, weil es keine
Aufgabe mehr zu erfüllen hat, ein totes Gewicht dargestellt.
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Bei einem Staustrahltriebwerk ist es wegen der hohen Stromgeschwindigkeiten
erforderlich, in der Brennkammer Schirme vorzusehen, welche die Flamme zu stabilisieren
gestatten. Es ist bekannt, an Stelle von mechanischen Flammenstabilisierungsschirmen
#yasförmige Schirme zu verwenden, die durch auf stromlinienförmig gestalteten Trägern
vorgesehene düsenartige Blasöffnungen erzeugt werden, denen ein unter Druck stehendes
Hilfsgas zugeführt wird. Diese (Sasförmigen Flammenstabilisierungsschirme können,
wenn sie nicht benötigt werden, durch einfaches Ab-#,chalten der Hilfsgaszufuhr
unwirksam gemacht werden, wobei dann die Träger der Blasöffnungen nur einen minimalen
Strörnungswiderstand verursachen.
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Es ist ein aus einem Staustrahltriebwerk und einem Turbostrahltriebwerk
zusammengesetzter Rückstoßantrieb bekannt, bei welchem dem Turbostrahltriebwerk
hinter seinem Kompressor Druckluft entnominen und über eine Leitung in den Diffusor
des Staustrahltriebwerks bei gleichzeitiger Schließung seines Lufteinlasses geführt
werden kann, um die Brennkammer des Staustrahltriebwerks bei geringen Fluggeschwindigkeiten
mit Luft von genügend hohem Druck zu speisen. Bei diesem bekannten zusammengesetzten
Rückstoßantrieb sind ferner Mittel vorgesehen, um den Ouerschnitt der Düse des Turbostrahltriebwerks
verä`ndern zu können.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines zusammengesetzten Rückstoßantriebs,
welcher in besonders vorteilhafter Weise die beiden Probleme gleichzeitig zu lösen
gestattet, die sich einerseits aus der Notwendigkeit der Stabilisierung der Flamme
des Stau--,trahltriebwerks und andererseits aus dem Umstand ergeben, daß das Turbostrahltrieb#werk
beim Einsetzen des Arbeitens des Staustrahltriebwerks seine Aufgabe beendet und
zu einem toten Gewicht wird.
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Gemäß der Erfindung ist ein Rückstoßantrieb, welcher sich aus einem
Turbostrahltriebwerk mit Mitteln zum Ändern des Düsenquerschnitts und einem Staustrahltriebwerk
zusammensetzt, wobei dem Turbostra,hltriebwerk über eine von dessen Strömungskanal
abgezweigte Leitung unter Druck stehendes gasförmiges Medium regelbar entnommen
und dem Staustrahltriebwerk zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahmegas
der im Staustrahltriebwerk in an sich bekannter Weise angeordneten Einrichtung zur
Flammenstabilisierung mittels Hilfsgasschirm als Hilfsgas zugeführt wird.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung liegt die Entnahmestelle
des Hilfsgases an der Auslaßleitung der Turbine des Turbostrahltriebwerks stromaufwärts
von dessen Düse.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel zum Ändern
des Querschnitts der Düse des Turbostrahltriebwerks in an sich bekannter Weise so
ausgebildet, daß sie eine praktisch vollständige Absperrung dieser Düse gestatten.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine sehr
günstige Progressivität des Arbeitens der beiden Strahltriebwerke ermöglicht. In
dem Maße, wie die Geschwindigkeit wächst und damit der Wirkungsgrad des Staustrahltriebwerks
zunimmt
und derjenige des Turbostrahltriebwerks abnimmt, und in
dem Maße, wie sich die Notwendigkeit vergrößert, zunehmend stärker werdende gasförrnige
Flammenstabilisierungsschirme zu erzeugen, wird die Menge der von dem Turbostrahltrieb--,verk
ausgestoßenen Schubgase progressiv herabgesetzt, beispielsweise durch allmähliches
Schließen seiner Düse, während gleichlaufend die Menge und der Druck der dem Turbostrahltriebwerk
entnommenen heißen Gase zum Speisen der Blasöffnungen für die Erzeugung der or S
"a förmigen Stabilisierungsschirme im Staustrahltriebwerk progressiv erhöht werden.
Im Grenzfall ist die Düse des Turbostrahltriebwerks praktisch vollständig abgesperrt,
so daß dann die gesamte Menge seiner von ihm erzeugten Gase zum Speisen der gasförmigen
Stabilisierungsschirme im Staustrahltriebwerk dient.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, teilweise in Seitenansicht
und teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform eines zusammengesetzten Rückstoßantriebs
gemäß der Erfindung; Fig.'2 ist eine ähnliche Darstellung einer abgeänderten Ausführungsforrn
der Erfindung; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III von Fig.
2;
Fig. 4 ist ein axialer Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines
zusammengesetzten Rückstoßantriebs gemäß der Erfindung; Fig. 5 zeigt in vergrößertem
Maßstab ein Beispiel einer Einrichtung zum progressiven Ändern des Ouerschnitts
des Düse des Turbostrahltriebwerks.
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Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform besteht der
Rückstoßantrieb aus einem Staustrahltriebwerk und einem getrennt von ihm angeordneten
Turbostrahltriebwerk.
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Das Staustrahltriehwerk weist einen Eingangsdiffusor 1 und
eine Brennkammer 2 auf, die mehrere hintereinander angeordnete Brennstoffinjektoren
3
,enthält. An die Brennkammer 2 schließt sich die nicht dargestellte Düse
4 an. Hinter den Brennstoffinjektoren 3 sind in den Zonen, in denen die entstehende
Flamme stabilisiert werden soll, ringförrnige Hohlkörper 5 von verschiedenem
Durchmesser angeordnet, die ein aerodynamisches Profil haben und in ihrer Wandung
mit einer Vielzahl von kleinen Blasöffnungen 6 versehen sind. Die Richtung
dieser Blasöffnungen 6 ist derart, daß aus ihnen in das Innere der Hohlkörper
5 unter Druck eingeführtes Hilfsgas mit -einer Geschwindigkeitskomponente
senkrecht zu dem durch das Staustrahltriebwerk hindurchgehenden Strom austritt.
Die erzeugten Hilfsgasstrahlen bilden gasförmige Schirme zum Stabilisieren der Flamme.
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Das Turbostrahltriebwerk weist einen Lufteinlaß 8,
ein den Kompressor
enthaltendes Gehäuse 9, ein die Brennkammern einschließendes Gehäuse
10, ein die Turbine enthaltendes Gehäuse 12, eine Turbinenausgangsleitung
13, die eine Nachbrennkammer einschließen kann, eine Düse 14 und eine Einrichtung
15 zum Ändern des Düsenquerschnitts auf.
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Dem Turbostrahltriebwerk wird an der Turbinenausgangsleitung
13 über einen Sammelraum 16 heißes Gas von hohem Druck entnommen und
durch mit Ventilen 17 versehene Leitungen den Hohlkörpern 5
in dem
Staustrahltriebwerk als Hilfsgas zum Erzeugen der gasförmigen Flammenstabilisierungsschirme
zugeführt. Diese Art der Entnahme von heißem Gas aus dem Strömungskanal des Turbostrahltriebwerks
gewährleistet das gewünschte Arbeiten des Staustrahltrieb-,verks, ohne daß das Gleichgewicht
des Turbostrahltriebwerks merklich beeinflußt wird. Dieses Gleichgewicht bleibt
auch dann erhalten, wenn der Austrittsquerschnitt der Düse des Turbostrahltriebwerks
mittels der Regeleinrichtung 15 geändert wird.
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Dem Turbostrahltriebwerk können bis zu 100 % seiner Gase entnommen
werden, indem seine Düse mittels der Regeleinrichtung 15 geschlossen wird,
wenn die Fluggeschwindigkeit für wirksames Arbeiten des Staustrahltriebwerks genügend
hoch ist. Um eine praktisch vollständige Absperrung der Düse zu gewährleisten, kann,
wie dies in Fig. 5 wiedergegeben ist, diese Regeleinrichtung die Form einer
Nadel 15 a
haben und eine Betätigungseinrichtung 15 b vorgesehen
sein, welche die Nadel 15 a zwischen der Offenstellung (in ausgezogenen Linien
dargestellt) und der Schließstellung (in strichpunktierten Linien dargestellt) verschieben
kann.
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Die in den Fig. 2 und 3 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet
sich von derjenigen gemäß Fig. 1 nur darin, daß die Hohlkörper
5 in einer Ebene liegen und von radialen Armen mit stromlinienförmigem Querschnitt
gebildet sind, die an ihrem Außenende mit einem sie speisenden ringförmigen Sammelraum
7 verbunden und an ihrem Innenende an einem zentralen Teil 5 b von
aerodynamischem Profil befestigt sind.
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Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bzw. den Fig. 2 und
3 kann in der Zuführungsleitung für das Entnahmegas ein Teil des in dem Staustrahltriehwerk
zu verbrennenden Brennstoffs vermittels kleiner In-Jektoren 5 a.
zerstäubt werden, der beim Austritt zusammen mit dem Entnahrnegas aus den Blasöffnungen
6 vergast wird und sich mit dem Hilfsgas innig vermischt.
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Bei der in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführun gsform ist das Turbostrahltriebwerk
8 bis 13 in das Staustrahltriebwerk, dessen Düse hier mit 4 bezeichnet
ist, eingebaut, wobei die Ausbildung der beiden Strahltriebwerke im übrigen derjenigen
gemäß Fig. 1
entspricht.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist an dem
Turbostrahltriebwerk um das die Brennkammern einschließende Gehäuse 10 in
gestrichelten Linien ein ringfürmiger Sammelraum 18
dargestellt, der mit dem
die Brennkammern innerhalb des Gehäuses 10 gewöhnlich umgebenden ringförmigen
Durchgang verbunden ist, durch den ein Teil der vom Kompressor komprimierten Luft
hindurchgeht. Aus diesem Sammelraum 18 kann Luft von verhältnismäßig niedriger
Temperatur in die das heiße Entnahniegas führenden Leitungen eingeführt werden,
um die Temperatur des aus dem Sammelraum 16
kommenden Entnahmegases erforderlichenfalls
herabsetzen zu können. Ventile 19 und 20 gestatten, die jeweiligen Mengen
an Luft und heißem Entnahinegas zu regeln. Die Luft kann auch an einer Zwischenstufe
des Kompressors des Turbostrahltriebwerks abgenommen werden.