DE1149575B

DE1149575B - Zweikreis-Hubstrahltriebwerk fuer Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1149575B
Application number: DEM43376A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Leibach
Original assignee: MAN Turbomotoren GmbH
Current assignee: MAN Turbomotoren GmbH
Priority date: 1959-11-13
Filing date: 1959-11-13
Publication date: 1963-05-30

Description

Zweikreis-Hubstrahltriebwerk für Luftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein als Zweikreistriebwerk in Einwellenbauart ausgebildetes Hubtriebwerk für Luftfahrzeuge. Die Erfindung besteht darin, daß das einstufige Axialverdichterlaufrad für den ersten Kreis mit einer an sich bekannten LUberschallbeschaufelung und das Turbinenrad am äußeren Umfang seiner Beschaufelung in ebenfalls bekannter Weise mit einer Verdichterbeschaufelung für den zweiten Kreis versehen ist, und daß zwischen beiden Rädern mehrere Flammrohre untergebracht sind, deren Achsen in einer Normalebene zur Triebwerkachse liegen.
Gegenüber den Schwenktriebwerken, die allein oder zusammen mit den Tragflügeln des Flugzeuges schwenkbar sind, bietet die Anordnung besonderer Hubtriebwerke den Vorteil, die Marschtriebwerke nicht auf den für das Heben des Flugzeuges benötigten großen Schub auslegen zu müssen. Dies ist vor allem für Flugzeuge mit großer Reisegeschwindigkeit (etwa gleich der Machzahl 0,8) wichtig, wo der benötigte Schub für diese Geschwindigkeit in einer entsprechenden Höhe - im Vergleich zum Bodenschub - wesentlich geringer ist als das Abhebegewicht des Flugzeuges. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der verwickelte Schwenkmechanismus entfällt.
Es sind nun Vorschläge bekannt, konventionelle Turbinenstrahltriebwerke in Leichtbauausführung zu Gruppen zusammenzufassen und im Rumpf des Flugzeuges in der Nähe seines Schwerpunktes als reine Hubtriebwerke einzubauen. Die Bauart dieser Strahltriebwerke mit mehrstufigem Axialverdichter und normaler Ringbrennkammer bedingt jedoch eine große Bauhöhe. Außerdem ist bei Verwendung eines solchen Triebwerkes als Hubtriebwerk der Strahlwirkungsgrad schlecht und daher der Kraftstoffverbrauch sehr hoch.
Zur Behebung dieser Mängel bietet nun die vorliegende Erfindung eine ausgezeichnete Lösung. Die Auslegung der Beschaufelung des einstufigen Axialverdichter-Laufrades erlaubt nämlich nicht nur die Einsparung von Verdichtungsstufen - was allgemein bekannt ist und daher naheliegend wäre -, sondern bei den vorgegebenen Forderungen für Strahlgeschwindigkeit und -querschnitt bedingt die Auslegung der Verdichterbeschaufelung für überschall einen wesentlich größeren Raddurchmesser im Vergleich zum Turbinenrad. Dieser Unterschied wird meist so groß sein, daß man am äußeren Umfang der Turbinenbeschaufelung noch die Schaufeln für den zweiten Kreis anbringen kann, ohne den äußeren Durchmesser des Triebwerkes vergrößern zu müssen. Hierin besteht ein ganz wesentlicher Unterschied zwischen den bekannten Zweikreistriebwerken für Horizontalflug und dem Hubtriebwerk nach der Erfindung. Bei Zweikreistriebwerken herkömmlicher Bauart wird nämlich durch die Beschaufelung des zweiten Kreises der äußere Triebwerkdurchmesser beträchtlich vergrößert. Infolge der besonderen Ausbildung des Axialverdichterrades und des Turbinenrades wird nun zwangläufig zwischen beiden Rädern ein scheibenförmiger Raum relativ großer radialer Erstreckung gebildet, welcher die Unterbringung mehrerer Flammrohre in radialer Anordnung gestattet. Hierdurch wird bei gutem Ausbrand die Erzeugung der für den Standschub von Hubtriebwerken erforderlichen Gasmengen sichergestellt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Strahltriebwerk im Axialschnitt, Fig. 2 das Triebwerk nach Fig. 1 im Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und Fig.3 einen Schnitt durch ein Flammrohr nach Linie 111-11I der Fig. 2.
Darin bedeutet 1 die Welle des Läufers, an deren einem Ende das einstufige Axialverdichter-Laufrad 2 mit 1Jberschallbeschaufelung 3 und am anderen Ende das Turbinenrad 4 mit der Turbinenbeschaufelung 5 und der Verdichterbeschaufelung 6 für den zweiten Kreis angebracht sind.
Die Welle 1 ist in den Lagern 7, 8 des Gehäuses 9 gelagert. Die inneren und äußeren Teile dieses Gehäuses stehen über die Leitschaufeln 10, 11, 12, 13, 14 und durch die Düsenschaufeln 15 miteinander in Verbindung.
Zur Ausnutzung der relativ großen radial zur Verfügung stehenden Baulänge wird die zwischen Triebwerksverdichter und Turbine liegende Brennkammer aus Einzelbrennkammern gebildet mit Gasfluß von innen nach außen zum Leitapparat der Turbine. Die Luft umströmt von außen nach innen die in dem Raum zwischen Triebwerksverdichter und Turbine liegenden Flammrohre 16. Die Flammrohre sind zylindrisch und haben einen ringförmigen Einspritzraum 16a, von dem sowohl die Innen- als auch die Außenwand mit Öffnungen zum Einlaß der Verbrennungsluft versehen ist. Die Flammrohre, deren Achsen schräg in einer Normalebene liegen, münden tangential in einen Ringraum 17. Von hier strömen die Gase durch die Leitschaufeln der Turbine 15, die für die Durchleitung der Verbrennungsluft hohl ausgebildet sind. Jedes Flammrohr hat mehrere Einspritzdüsen 18, denen der Kraftstoff über ringförmige Verteilleitungen 19 zugeführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Als Zweikreistriebwerk in Finwellenbauart ausgebildetes Hubstrahltriebwerk für Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß das einstufige Axialverdichterlaufrad (2) für den ersten Kreis mit einer an sich bekannten überschallbeschaufelung und das Turbinenrad (4) am äußeren Umfang seiner Beschaufelung (5) in ebenfalls bekannter Weise mit einer Verdichterbeschaufelung (6) für den zweiten Kreis versehen ist, und daß zwischen beiden Rädern (2, 4) mehrere Flammrohre (16) untergebracht sind, deren Achsen in einer Normalebene zur Triebwerkachse liegen.
2. Hubstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der etwa zylindrischen Flammrohre (16) - wie an sich kannt - schrägradial verlaufen, und daß die Flammrohre etwa tangential in einen Ringraum (17) münden, der turbinenseitig von hohlen Düsenschaufeln (15) begrenzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 954 465; deutsche Auslegeschriften Nr. 1067 311, 1014 791; schweizerische Patentschrift Nr. 312 373; USA.-Patentschrift Nr. 2 400 714; »Flugwelt«, 10. Jhrg., Nr. 5, (Mai 1958), S. 321 bis 329, 339; »Aviation Week« 71. Bd., Nr. 16, (19. 10. 1959), S.128; J. Kruschik, »Die Gasturbine«, 1. Aufl., Springer-Verlag, Wien 1952, S. 402 bis 406.