DE1124823B

DE1124823B - Antrieb fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1124823B
Application number: DED30602A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Peter Duettmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-05-02
Filing date: 1959-05-02
Publication date: 1962-03-01
Also published as: US3025025A; GB891064A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für Flugzeuge, bestehend aus einem Gasturbinentriebwerk mit einem Gaserzeuger (Verdichter und Verdichterantriebsturbine) und vorzugsweise einer von dem letzteren mechanisch getrennten Arbeitsturbine, welche eine Luftschraube antreibt.

Den durch Luftschrauben angetriebenen Flugzeugen ist infolge der Tatsache, daß bei zunehmender Fluggeschwindigkeit ein stark abfallender Luftschraubenwirkungsgrad auftritt, eine für heutige Begriffe verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeitsgrenze gesetzt, die etwa maximal bei 700 bis 800 km pro Stunde liegt. Andererseits dagegen weist die Luftschraube bei niedrigen Geschwindigkeiten, vor allem beim Start aus bekannten Gründen einen guten Vortriebswirkungsgrad (Kraftstoffersparnis) und einen hohen Startschub auf.

Neben der klassischen Form eines Propellerturbinentriebwerkes (PTL-Ausführung) sind sogenannte Zweikreisturbinentriebwerke für Flugzeuge bekannt, die den besseren Vorschubwirkungsgrad der Luftschraube bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten gegenüber rein »strahlgetriebenen« Gasturbinentriebwerken mit ausnutzen bzw. in Anwendung bringen. Bei einer Art von Zweikreistriebwerken ist hinter einem Haupttriebwerk herkömmlicher Bauart, bestehend aus Verdichter, Brennkammern und Verdichterantriebsturbine, die in axialer Richtung nacheinander liegen, ein frei laufendes Turbinengebläserad angeordnet, das aus einer innenliegenden, im Brenngasstrom des Haupttriebwerkes befindlichen Turbinenbeschaufelung und aus einer äußeren Verdichterbeschaufelung besteht, die Außenluft fördert und rund um den heißen Brenngasstrom des Haupttriebwerkes einen Kaltluftmantel legt, mit dem bereits erwähnten Zweck, den Startschub des Triebwerkes zu erhöhen und eine Kraftstoffersparnis zu erzielen, was durch eine nachhaltige Vermehrung des Luftdurchsatzes durch das Gesamttriebwerk bei gleichzeitiger Verminderung der mittleren Ausströmgeschwindigkeit bewirkt wird.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine neue Konzeption eines Flugzeugantriebes zu schaffen, welche die Vorteile beider Antriebsarten, den Vorteil einer Luftschraube im niedrigen Geschwindigkeitsbereich und den Vorteil, den höhere Austrittsgeschwindigkeiten im Bereich höherer Fluggeschwindigkeiten in Form eines besseren Vortriebswirkungsgrades ergeben, in sich vereinigt und umgekehrt ihre Nachteile vermeidet.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, neben der Luftschraube zusätz-Antrieb für Flugzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dipl.-Ing. Peter Düttmann, Rommelshausen,
ist als Erfinder genannt worden

lieh ein im freien Luftraum laufendes Schubgebläse oder einen Verdichter mit nachfolgender Brennkammer vorzusehen, das bzw. der im oberen Fluggeschwindigkeitsbereich (über 700 bis 800 km pro Stunde) an Stelle der Luftschraube den Vortrieb übernimmt und von der Arbeitsturbine des Gasturbinentriebwerkes angetrieben wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, zwischen der Luftschraube, vorzugsweise zwischen ihrer Antriebswelle und dem Untersetzungsgetriebe einerseits und zwischen dem letzteren und dem Schubgebläse bzw. dem Verdichter mit nachfolgender Brennkammer, vorzugsweise zwischen seiner Antriebswelle andererseits, je eine Trennkupplung anzuordnen, welche wechselweise schaltbar sind.

Gemäß der Erfindung können ferner bei Flugzeugen, die mit mehreren Triebwerken ausgerüstet sind, mehrere Triebwerke auf ein Schubgebläse arbeiten.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Gasturbinentriebwerk mit Luftschraubenantrieb und einem Schubgebläse,

Fig. 2 ein Gasturbinentriebwerk mit Luftschraubenantrieb und einem Verdichter mit nachfolgender Brennkammer,

Fig. 3 ein weitere Ausführungsform eines Zwischengetriebes mit zwei parallel zueinander liegenden Stufen und

Fig. 4 ein Differentialgetriebe als Zwischengetriebe.

Das Gasturbinenwerk G besteht in der Hauptsache aus einem Verdichter 11, einer oder mehreren Brennkammern 12, einer Verdichterantriebsturbine 13 und einer leistungsabgebenden Arbeitsturbine 14, welche ein Zwischengetriebe 15 antreibt. Das letztere ist über je eine Trennkupplung 16 bzw. 17 entweder mit der

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Luftschraubenantriebswelle 18 oder mit der Schubgebläseantriebswelle 19 kuppelbar, d. h. im unteren Geschwindigkeitsbereich (etwa von 0 bis 800 km pro Stunde) ist die Kupplung 16 eingerückt, so daß das Flugzeug von der Luftschraube 20 vorgetrieben wird, während über 800 km pro Stunde bis etwa Schallgeschwindigkeit oder wenig darüber die Kupplung 17 (bei ausgerückter Kupplung 16) eingeschaltet ist, wodurch das Schubgebläse 21 den Vortrieb übernimmt. Mit 22 ist das Luftschraubenuntersetzungsgetriebe bezeichnet.

Nach der Fig. 2 arbeitet das Schubgebläse als Verdichter 25j dem eine Brennkammer 26 mit Schubdüse 27 nachgeschaltet ist. Mit der Konzeption gemäß der Fig. 2, ein von der Arbeitsturbine 14 des PTL-Triebwerkes G angetriebener Verdichter 25 mit nachfolgender Brennkammer 26 und Schubdüse 27, lassen sich sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen.

In der Fig. 3 weist das Zwischengetriebe 30 zwei parallel zueinander liegende Stufen 31 und 32 mit vorgeschalteter Kupplung 33 auf, wobei die Stufe 31 verhältnismäßig hoch untersetzt ist und die Luftschraubenwelle 18 antreibt, während die Stufe 32 nur wenig oder überhaupt nicht untersetzt ist und die Schubgebläsewelle 19 antreibt. Mit der vorbeschriebenen Maßnahme verfolgt man mit Rücksicht auf die Luftschraubenantriebswelle 18 und die Luftschraube 20 den Zweck, die höheren Drehzahlen, mit der die Arbeitsturbine 14 lauft, mehr zu vermindern, während man für das Schubgebläse 21 bzw. 25 eine derart hohe Drehzahlverminderung von vornherein nicht anstrebt, da dieses ohnehin mit hohen Drehzahlen laufen soll.

Gemäß der Fig. 4 ist als Zwischengetriebe ein Differentialgetriebe 41 vorgesehen, dessen einer Leistungsstrang 42 das Schubgebläse 21 bzw. 25 und dessen zweiter Strang 43 die Luftschraube 20 antreibt, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 44. Beide Leistungsstränge 42 und 43 sind durch Bremsen 45 und 46 wechselseitig feststellbar. Ein Differentialgetriebe 41 hat den Vorteil, daß beim Umschalten ein ausgeglichener Übergang von einem Antrieb auf den anderen stattfindet.

Im Gegensatz zur gezeichneten Ausführung, wonach eine von der Verdichterantriebsturbine mechanisch getrennte Arbeitsturbine dargestellt ist, besteht auch durchaus die Möglichkeit, das Gasturbinentriebwerk als Einwellentriebwerk auszubilden und die leistungsabgebende Turbine mit der Verdichterantriebsturbine mechanisch zu koppeln.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Antrieb für Flugzeuge, bestehend aus einem Gasturbinentriebwerk mit einem Gaserzeuger (Verdichter und Verdichterantriebsturbine) und vorzugsweise einer von dem letzteren mechanisch getrennten Arbeitsturbine, welche eine Luftschraube antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein im freien Luftraum lauf endes Schubgebläse (21) oder eine Verdichter (25) mit nachfolgender Brennkammer (26) vorgesehen ist, das bzw. der im oberen Fluggeschwindigkeitsbereich (über 700 bis 800 km pro Stunde) an Stelle der Luftschraube (20) den Vortrieb übernimmt und von der Arbeitsturbine (14) angetrieben wird.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere leistungsabgebende Gasturbinentriebwerke gemeinsam ein Schubgebläse mechanisch antreiben.
3. Antrieb nach Anspruch 1 und 2, wobei die Luftschraube durch eine außerhalb des Triebwerkes, parallel zur Längsachse des letzteren verlaufende Welle über ein unmittelbar nach der Arbeitsturbine angeordnetes Zwischengetriebe und ein vor der Luftschraube befindliches Untersetzungsgetriebe angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Schubgebläse (21 bzw. 25) über das vorgenannte Zwischengetriebe (15) angetrieben wird, wobei zwischen der Luftschraube (20), vorzugsweise ihrer Antriebswelle (18), und dem Getriebe einerseits und zwischen dem letzteren und dem Schubgebläse bzw. dem Verdichter mit nachfolgender Brennkammer (26), vorzugsweise zwischen seiner Antriebswelle (19), andererseits je eine Trennkupplung (16 bzw. 17) angeordnet ist, welche wechselweise schaltbar sind.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraubenantriebswelle (18) und die Schubgebläseantriebswelle (19) auf einer gemeinsamen Längsachse liegen.
5. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (30) zwei parallel zueinander liegende Stufen mit vorgeschalteter Trennkupplung (33) aufweist, eine Stufe (31) mit verhältnismäßig hoher Untersetzung für den Antrieb der Luftschraube (20) und eine mit verhältnismäßig niedriger oder keiner Untersetzung für den Antrieb des Schubgebläses (21) bzw. des Verdichters (25).
6. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe als Differentialgetriebe (41) ausgebildet ist, dessen einer Leistungsstrang (43) die Luftschraube (20) und dessen anderer Leistungsstrang (42) das Schubgebläse (21) bzw. den Verdichter (25) antreibt und beide Leistungsstränge (42 bzw. 43) durch je eine Bremse (45 bzw. 46) wechselseitig feststellstellbar sind, wobei vorzugsweise vor der Luftschraubenantriebswelle (18) noch zusätzlich ein Untersetzungsgetriebe (44) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2564 370;
französische Patentschrift Nr. 1 005 200.

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