DE1119675B - Triebwerksanordnung fuer Kurz- oder Senkrechtstart-Flugzeuge mit Hubgeblaese - Google Patents

Description

• Triebwerksanordnung für Kurz-oder Senkrechtstart-Flugzeuge mit Hubgebläse Die Erfindung betrifft eine Triebwerksanordnung für Kurz- oder Senkrechtstart-Flugzeuge mit mindestens einem Gasturbinenaggregat zur Erzeugung von Treibgasen für den Vortrieb im Horizontalflug und mindestens einem turbinengetriebenen Hubgebläse für den Vertikalflug, wobei die Hubgebläseturbine von dem Rotor des Gasturbinenaggregates mechanisch getrennt ist, jedoch von den in diesem erzeugten Treibgasen beaufschlagt wird. Diese Anordnung hat beachtliche Vorteile gegenüber Schwenktriebwerken und daher in naher Zukunft beste Aussicht auf praktische Verwirklichung. So können z. B. das Hubgebläse und der Vortriebserzeuger für ihre jeweilige Funktion optimal ausgelegt werden. Komplikationen durch Schwenk- und Umlenkeinrichtungen entfallen.
• Es ist nun ein Vorschlag bekannt, nach dem die Antriebsturbine für das Hubgebläse mit diesem zu einer Baueinheit vereinigt ist. Beim Vertikalflug werden die Treibgase nicht zur Schubdüse, sondern zur Hubgebläseturbine geführt. Dabei ergeben sich Verluste und konstruktive Schwierigkeiten in der Führung der heißen Treibgase in den langen, mit Krümmern auszustattenden Leitungen.
• Die Erfindung überwindet diese Nachteile dadurch, daß die Hubgebläseturbine im Gehäuse des Gasturbinenaggregates koaxial zu dessen Rotor angeordnet ist und mit dem Läufer des Hubgebläses in mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Antiiebsverbindung steht.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Triebwerksanordnung nach der Erfindung werden in den folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine Triebwerksanordnung mit einer Schubdüse für den Vortrieb im Horizontalflug, Fig. 2 die Ansicht der Schubdüse in Blickrichtung entgegengesetzt zur Flugrichtung, Fig. 3 eine Triebwerksanordnung mit zwei Triebwerken analog dem in Fig. 1 gezeigten im Grundriß, Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 im Schnitt nach Linie IV-IV, . Fig. 5 eine Triebwerksanordnung mit einem Turbogebläse für den Vortrieb im Horizontalflug mit einer hydraulischen Kupplung für den wahlweisen Antrieb des Hubgebläses oder des Turbogebläses fürHorizontalflug, Fig. 6 einen Axialschnitt durch die hydraulische Kupplung der Anordnung nach Fig. 5 und Fig. 7 eine der Gasturbine nachgeschaltete Umlenkeinrichtung zur Erhöhung des Vortriebes im Vertikalflug.
• In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 das Gasturbinenaggregat zur Erzeugung heißer Treibgase mit dem Axialverdichter 2, der Brennkammer 3 und der Verdichterturbine 4. Die diese verlassenden Treibgase werden im Horizontalflug der Schubdüse 5 zugefährt.
• Im Gehäuse des Gasturbinenaggregates 1 ist, mechanisch getrennt von der Verdichterturbine 4, jedoch koaxial zu dieser, die Turbine 6 angeordnet, die über Kegeltrieb 8 und Welle 9 mit dem Läufer 10 des Hubo"ebläses 7 in mechanischer Antriebsverbindung steht. Statt dessen kann die Kraftübertragung aber auch hydraulisch, z. B. mittels hydrostatischer Pumpe und Motor, oder elektrisch, z. B. mit Generator und MotoT, vorgenommen werden.
• In dieser Anordnung ist die Hubgebläseturbine 6 pneumatisch abschaltbar. Zu diesem Zweck sind der sie umgehende Ringkanal 11 und die von Servomotoren 12, 13 betätigten Steuerorgane 14, 15 vorgesehen. Fig. 1 zeigt die oberen Steuerklappen in der Stellung für Horizontalflug und die unteren in der Stellung für Vertikahlug.
• Um in der Schubdüse 5 bei kurzer Baulänge Verluste durch Ablösung u. dgl. zu vermeiden, ist sie mittels radialer Trennwände in sektorförmige Kammein 5 a und 5 b unterteilt, von denen die Kammem 5 a mit dem Ringkanal 11 und die Kammern, 5 b mit dem Auslaß der Hubgebläseturbine 6 verbunden sind.
• In der Anordnung nach Fig. 3 und 4 arbeiten zwei Strahltriebwerke 16, 17 des gleichen Aufbaues, wie in Fig. 1 gezeigt, und zwei Hubgebläse 18, 19 parallel nebeneinander. Dies geschieht über eine Vorgelegewelle 20, welche über die Wellen 21, 22 Leistung aufnimmt und -über die Wellen 23, 24 an die Hubgebläse 18, 19 abgibt.
• Bei den im vorhergehenden erläuterten Ausführungsbeispielen wurde die Vortriebskraft für den Horizontalflug ausschließlich von Schubdüsen erzeugt. Für besondere Zwecke, z. B. für niedrige Fluggeschwindigkeiten, kann indessen die Vortriebserzeugung mittels Propeller, Mantelluftschraube, Turbogebläse od. dgl. günstiger, vor allem wirtschaftlicher sein. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 5, bei der vor dem Gasturbinenaggregat, bestehend aus Axialverdichter 25, Brennkammern 26 und Verdichterturbine 27, das Turbogebläse 28 sich befindet. Der Läufer des Gebläses 28 wird mittels der Welle 29 über eine Schaltkupplung 30 bzw. ein Schaltgetriebe von der Zusatzturbine 31 angetrieben. Die Welle 29 ist durch die die Läufer des Verdichters 25 und der Turbine 27 verbindende Hohlwelle 32 hindurchgeführt. Der Kraftfiuß zum Hubgebläse 33 erfolgt über die Welle 34, den Kegeltrieb 35 und die Welle 36.
• Als Schaltkupplung ist im vorliegenden Falle eine hydraulische Kupplung mit Kegelreibungsflächen, wie in Fig. 6 im Axialschnitt gezeigt, vorgesehen. Die Kupplung besteht aus dem über die Hohlwelle 37 von der Turbine 31 angetriebenen Gehäuse 38, welches mit dem Primärteil 39 mit doppelseitiger Beschaufelung fest verbunden ist. Das Sekundärteil 40 ist auf der Welle 29 und das Sekundärteil 41 auf der Welle 34 in Keilnuten axial verschieblich geführt. Geschaltet wird die Kupplung durch Füllen und Entleeren der Arbeitsräume durch die Leitungen 42 und 43. Ventilationsverluste werden dabei durch Vergrößerung des axialen Spaltes der nicht im Betrieb befindlichen Kupplungshälften (z. B. 39/41) klein gehalten. Zur Beseitigung des Restschlupfes sind die Kegelreibungsflächen 44 und 45 angebracht, so daß bei vollkommen eingeschalteter Kupplung eine reibungsschlüssige Verbindung zwischen der Zusatzturbine 31 und den von ihr getriebenen Gebläsen besteht.
• An Stelle von Schaltkupplungen können schließlich auch Leistungsverzweigungsgetriebe, z. B. Differentialgetriebe, verwendet werden, die zugleich die Möglichkeit zur Änderung der Drehzahlverhältnisse bieten.
• Um bei der Triebwerksanordnung gemäß Fig. 5 die Luftzulieferung im Vertikalflug sicherzustellen, ist der Außenmantel des Turbogebläses 28 in zwei Teile 46, 47 geteilt. Teil 47 ist axial verschieblich. angebracht, damit bei außer Betrieb befindlichem Gebläse 28 ein Ringquerschnitt 48 für den Zustrom von Luft zum Axialverdichter 25 freigegeben wird.
• Die Hubleistung der zuvor erläuterten Anordnungen kann durch Heranziehung der austretenden Treibgase erhöht werden. Dies zeigt Fig. 7 mit einem Aggregat analog dem in Fig. 1 dargestellten. An die Düse 49 schließt das Sammelrohr 50 mit der Düse 51 mit verstellbarem Austrittsquerschnitt an, vor der eine um 901 schwenkbare Ablenkvorrichtung 52 angebracht ist, die den Gasstrahl in das senkrechte Rohr 53 mit der Düse 54 umlenkt. Diese ist zum Zwecke der Umlenkung des Gasstrahles um weitere Winkelbeträge schwenkbar angebracht, um im Bedarfsfalle die horizontale Fluggeschwindigkeit zu verringern.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Triebwerksanordnung für Kurz- oder Senkrechtstart-Flugzeuge mit mindestens einem Gasturbinenaggregat zur Erzeugung von Treibgasen für den Vortrieb im Horizontalflug und mindestens einem turbinengetriebenen Hubgebläse für den Vertikalflug, wobei die Hubgebläseturbine von dem Rotor des Gasturbinenaggregates mechanisch getrennt ist, jedoch von den in diesem erzeugten Treibgasen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubgebläseturbine (6) im Gehäuse des Gasturbinenaggregates (1) koaxial zu dessen Rotor (4) angeordnet ist und mit dem Läufer (10) des Hubgebläses (7) in mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Antriebsverbindung steht.
2. 2. Triebwerksanordnung nach Anspruch 1 mit einem Heißstrahltriebwerk als Vortiebserzeuger für den Horizontalflug, gekennzeichnet durch einen die Hubgebläseturbine (6) umgehenden Ringkanal (11) und zwischen der Verdichterturbine (4) und der Hubgebläseturbine angeordnete Steuerorgane (14115), mit denen die Treibgase wahlweise der Hubgebläseturbine (6) oder deren Umgehungskanal (11) zugeführt werden können (Fig. 1, 2). 3. Triebwerksanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (5) in sektorförmige Kammern (5a, 5b) unterteilt ist, von denen einige mit dem Umgehungskanal (11) und die anderen mit dem Auslaß der Hubgebläseturbine (6) verbunden sind. 4. Triebwerksanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorgelegewelle (20), die von mehreren parallel arbeitenden Gasturbinen (16, 17) Leistung aufnimmt und an mehrere parallel arbeitende Hubgebläse (18, 19) abgibt (Fig. 3, 4). 5. Triebwerksanordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubgebläseturbine (31) wahlweise auch einen Vortriebserzeuger (28) für den Horizontalflug antreibt (Fig. 5). 6. Triebwerksanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Turbogebräses (28) als Vortriebserzeuger für den Horizontalflug. 7. Triebwerksanordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Schaltkupplung (30), die wahlweise die Verbindung der Hubgebläseturbine (31) mit dem Hubgebläse (33) oder mit dem Vortriebserzeuger (28) für den Horizontalflug gestattet. 8. Triebwerksanordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Vortriebsgebläses (28) in einen vorderen und einen hinteren Teil geteilt ist, wobei der rückwärtige Teil (47) axial verschiebbar ist. 9. Triebwerksanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Hubgebräseturbine (6 bzw. 31) bzw. dem Umgehungskanal (11) austretenden Treibgase in eine Sammelleitung (50) geführt worden (Fig. 7). 10. Triebwerksanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (50) mit einer Vorrichtung (52) zur Ablenkung des Gasstrahles in senkrechteRichtungversehen ist.