DE1121479B

DE1121479B - Gasturbinentriebwerk, insbesondere fuer Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeuge, mit Nachbrenner und Schubduese

Info

Publication number: DE1121479B
Application number: DED29788A
Authority: DE
Inventors: Leopold Olbricht
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-01-17
Filing date: 1959-01-17
Publication date: 1962-01-04

Description

Gasturbinentriebwerk, insbesondere für Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeuge, mit Nachbrenner und Schubdüse Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere in Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeugen eingebautes Gasturbinentriebwerk mit Nachbrenner und Schubdüse, wobei der Nachbrenner schwenkbar angeordnet ist, nach Patent 1066 428.
Mit der Umlenkung des Treibgasstrahles verfolgt man den Zweck, das Flugzeug beim Start- und Landevorgang zu unterstützen, indem die Schubkraft oder eine Komponente der Schubkraft des Treibgasstrahles entgegengesetzt zur Wirkung der Schwerkraft gerichtet ist. Besondere Erfordernisse verlangen für Flugzeuge unter gewissen Bedingungen, daß sie imstande sind, senkrecht starten und landen zu können.
Durch den Vorschlag des Hauptpatentes, den Nachbrenner schwenkbar am Triebwerk anzuordnen, wird die Umlenkung des Treibgasstrahles in eine Zone vorverlegt, in der in technologischer und strömungstechnischer Hinsicht noch beherrschbare Temperaturen bestehen. Daher braucht bei der Anwendung eines Triebwerks mit einem derartigen Aufbau als Antriebsquelle für ein Flugzeug, insbesondere der eingangs genannten Art, nicht auf die Schubleistung des Nachbrenners verzichtet zu werden, die gerade beim Start von großer Wichtigkeit ist.
Gegenüber dem Hauptpatent, wonach die mit dem Nachbrenner starr verbundene Schubdüse zusammen mit diesem schwenkt, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Schubdüse vom schwenkbaren Nachbrenner zu trennen, feststehend anzuordnen und vorzugsweise derart auszubilden, daß sie den gesamten Schwenkbereich des Nachbrenners umfaßt.
In Ausgestaltung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, die Schubdüse aus zwei Einzeldüsen zu bilden, einer Schubdüse, die vorzugsweise für den Überschallbetrieb ausgelegt ist und während des Normalfluges bei eingefahrenem Nachbrenner die Fortsetzung des letzteren - im wesentlichen in Triebwerkslängsachse liegend - dargestellt, und einer weiteren Schubdüse, vorzugsweise einer Unterschalldüse, deren Einströmöffnung sich in voll ausgeschwenktem Zustand des Nachbrenners mit dessen Ausströmöffnung deckt.
Durch die Erfindung werden sowohl für den Normalflug, der sich meist im Überschallbereich abspielt, als auch für den Steig- und Sinkflug optimale Ausströmleistungen erzielt, weil für die in den einzelnen Betriebsbereichen sehr verschiedenen Ausströmgeschwindigkeiten und Ausströmmengen entsprechend gestaltete Schubdüsen vorhanden sind.
Ferner läßt die Unterteilung der Schubdüse in zwei Einzeldüsen die Möglichkeit zu, verschiedene Einstellwinkel der beiden Schubdüsen in bezug auf die beiden Endstellungen des Nachbrenners zu wählen in der Weise, daß der feste Einstellwinkel der Unterschalldüse gegenüber dem Nachbrenner in seiner ausgeschwenkten Lage größer gehalten ist als der feste Einstellwinkel der Überschalldüse gegenüber dem Nachbrenner in seiner Normallage, was für beide Flugzustände, den Steig- und Sinkflug einerseits und den Normalflug andererseits, insofern Vorteile bringt, als der Schwenkbereich des Nachbrenners klein gehalten werden kann. Ein kleinerer Schwenkhebel vermindert die Stirnfläche der Zelle und damit den Luftwiderstand des Flugzeuges.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Abbildung zeigt in einer Seitenansicht das gesamte Triebwerk mit dem schwenkbaren Nachbrenner, der in seinen zwei Endstellungen gezeichnet ist, und mit den beiden Schubdüsen.
Die Gasturbine 11 besteht aus Verdichter, Brennkammern und Turbinenläufer.
Am hinteren Ende der Gasturbine 11 ist der Nachbrenner 12 schwenkbar angeordnet. Die voll ausgezeichnete Lage gibt die Stellung des Nachbrenners 12 während des Normalfluges (meistens Überschallflug) an. In Strömungsrichtung hinter dem Nachbrenner 12 folgt die Schubdüse 13, eine Überschalldüse. Unterhalb der Überschalldüse 13 befindet sich eine Unterschalldüse 14, deren Einströmöffnung 15 sich mit der Ausströmöffnung 16 des Nachbrenners 12' in ausgefahrener Endstellung voll deckt. In den Zwischenstellungen des Nachbrenners 12 bzw. 12' werden beide Schubdüsen 13 und 14 gleichzeitig je mit einer Treibgasteilmenge beaufschlagt. Die Unterschalldüse 14 ist durch querverlaufende Leitbleche 17 in einzelne Zonen unterteilt, um den Austrittsquerschnitt den verschiedenen Teilmengen anzupassen, wodurch stets ein günstiger Schubwirkungsgrad erreicht wird.
Die Längsachse 18 der Überschalldüse 13 und die Längsachse 19 des Nachbrenners 12 in eingeschwenkter Lage, die mit der Hauptlängsachse 23 des gesamten Triebwerks zusammenfällt, bilden einen Winkel a, der kleiner ist als der Winkel b, den die Längsachse 20 der Unterschalldüse 14 und die Längsachse 19' des Nachbrenners 12' in ausgeschwenkter Lage miteinander bilden.
Der Nachbrenner 12 bzw. 12' schwenkt innerhalb eines triebwerks- oder zellenfesten Gehäuses 21, das zur Führung von Kühlluft und als Abdichtung nach außen dient.
Mit 22 ist die Einspritzeinrichtung für den Nachbrenner 12 bzw. 12' bezeichnet.
Die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzeinrichtung 22 kann in vorteilhafter Weise durch das hohl ausgeführte Drehlager 24 des Nachbrenners 12 erfolgen, wodurch das Drehlager gleichzeitig gekühlt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gasturbinentriebwerk, insbesondere für Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeuge, mit Nachbrenner und Schubdüse, wobei der Nachbrenner schwenkbar angeordnet ist, nach Patent 1066 428, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (13, 14) feststehend angeordnet ist und vorzugsweise den gesamten Schwenkbereich des Nachbrenners (12 bzw. 12') umfaßt.
2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse aus zwei Einzeldüsen besteht, von denen eine (13), vorzugsweise eine Überschalldüse, bei voll eingefahrenem Nachbrenner (12) die Fortsetzung des letzteren in Richtung der Triebwerkslängsachse (23) oder im wesentlichen in dieser Richtung bildet und die andere, vorzugsweise eine Unterschalldüse (14), sich mit ihrer Einströmöffnung bei ganz ausgeschwenktem Zustand des Nachbrenners (12') mit dessen Ausströmöffnung (16) voll deckt.
3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schubdüsen (13 und 14) unmittelbar untereinanderliegen und in Zwischenstellungen des Nachbrenners (12 bzw. 12') gemeinsam mit je einer Treibgasteilmenge beaufschlagt werden.
4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (18) der Überschalldüse (13) gegenüber der in eingeschwenkter Lage, vorzugsweise in Triebwerkslängsachse (23) verlaufenden Längsachse (19) des Nachbrenners (12) nach unten abgewinkelt ist.
5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (20) der Unterschalldüse (14) gegenüber der Längsachse (19') des nach unten geschwenkten Nachbrenners (12') nach unten abgewinkelt ist.
6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinklung (a) der Überschalldüse (13) gegenüber dem eingeschwenkten Nachbrenner (12) kleiner ist als die Abwinklung (b) der Unterschalldüse (14) gegenüber dem nach unten geschwenkten Nachbrenner (12'). 7.
Gasturbinentriebwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Unterschalldüse (14) durch Leitbleche (17) in mehrere Zonen unterteilt ist, die vom schwenkenden Nachbrenner (12 bzw. 12') nacheinander überdeckt werden. B.
Gasturbinentriebwerk nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbrenner (12, 12') innerhalb eines zellenfesten Gehäuses (21) schwenkt, das zur Führung von Kühlluft und als Abdichtung nach außen dient.
9. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehlager (24) des Nachbrenners (12) hohl ausgeführt ist und die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzeinrichtung (22) durch dieses (24) erfolgt.