DE1153943B

DE1153943B - Gas turbine jet engine in two-circuit design

Info

Publication number: DE1153943B
Application number: DEB50689A
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Hagen; Horst W Schneider
Original assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Current assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Priority date: 1958-10-10
Filing date: 1958-10-10
Publication date: 1963-09-05

Description

Gasturbinenstrahltriebwerk in Zweikreisbauart Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk in Zweikreisbauart mit getrennten Strömungskanälen beider Kreise, mit einem ersten aus Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse bestehenden Primärkreis, mit einem Sekundärkreisverdichter, der von einer im Strömungskanal des Primärkreises gelegenen Turbine angetrieben wird, und mit einer Sekundärkreisbrennkammer und einer Sekundärkreisschubdüse, die gemeinsam aus ihrer parallel zum Primärkreis liegenden Normalstellung ausschwenkbar sind.Gas turbine jet engine of dual circuit design The invention relates on a gas turbine jet engine in two-circuit design with separate flow channels of both circles, with a first consisting of a compressor, combustion chamber, turbine and exhaust nozzle existing primary circuit, with a secondary circuit compressor driven by one in the flow channel The turbine located in the primary circuit is driven, and with a secondary circuit combustion chamber and a secondary circuit thrust nozzle, which together from their parallel to the primary circuit lying normal position can be swiveled out.

Ein bekanntes Triebwerk dieser Gattung enthält einen Sekundärkreisverdichter in Radialbauweise mit einer Spiralaustrittsluftführung, an welche sich eine Brennkammer und eine Schubdüse anschließen. Die Spiralaustrittsluftführung und die Brennkammer mit Schubdüse sind gemeinsam um die Achse der Welle des Sekundärkreisverdichters schwenkbar angeordnet. Der Strahl des Sekundärtriebwerkes kann dadurch innerhalb einer Ebene von einer Stellung parallel zum Strahl des Primärtriebwerkes bis zu einer etwa rechtwinklig zu diesem verlaufenden Stellung verstellt werden, so daß mit diesem Strahl eine Unterstützung des Auftriebes bei Start und Landung eines Fluggerätes möglich ist. Die Radialbauweise des Sekundärkreisverdichters weist jedoch einen sehr nachteiligen hohen Raumbedarf sowie einen ebenfalls nachteiligen, da bei hohen Drehzahlen schwer beherrschbaren Winkelantrieb für das Radialverdichterlaufrad auf.A well-known engine of this type contains a secondary circuit compressor in radial design with a spiral outlet air duct to which a combustion chamber is attached and connect a thrust nozzle. The spiral outlet air duct and the combustion chamber with thrust nozzle are common around the axis of the shaft of the secondary circuit compressor pivotally arranged. The jet of the secondary engine can thereby be inside a plane from a position parallel to the jet of the primary engine up to a position extending approximately at right angles to this are adjusted so that with this jet a support of the lift during take-off and landing of a Aircraft is possible. However, the radial construction of the secondary circuit compressor has a very disadvantageous high space requirement and also a disadvantage because Angular drive for the centrifugal compressor impeller that is difficult to control at high speeds on.

Bei einem weiteren bekannten Gasturbinenstrahltriebwerk in Zweikreisbauart wird ein Sekundärkreisverdichter in Axialbauart ebenfalls in nachteiliger Weise über Winkelgetriebe angetrieben. Hierbei ist das Sekundärtriebwerk einschließlich dem gesamten Sekundärverdichter um die Achse der quer zur Triebwerklängsachse gelegenen Verbindungswelle zwischen Primär- und Sekundärtriebwerk schwenkbar angeordnet. Dadurch ist das Gewicht der schwenkbaren Triebwerkteile sowie die Größe auftretender Kreiselkräfte bei der Verstellung des Sekundärtriebwerkes so erheblich, daß die hierfür erforderlichen Lagerungen und Schwenkvorrichtungen eine weitere erhebliche Erhöhung des Gesamtgewichtes des Fluggerätes zur Folge haben.In another known gas turbine jet engine of a two-circuit design a secondary circuit compressor in axial design is also disadvantageous driven by angular gear. This includes the secondary engine the entire secondary compressor around the axis of the transverse to the engine longitudinal axis Connecting shaft between the primary and secondary engines can be pivoted. Through this is the weight of the swiveling engine parts and the size of the gyroscopic forces that occur so considerably when adjusting the secondary engine that the necessary Bearings and swivel devices a further significant increase in the total weight of the aircraft.

Schließlich ist noch ein Triebwerk ähnlicher Bauart bekannt, das eine gleichachsige Anordnung eines Sekundärkreisverdichters in Axialbauart zu dem Primärtriebwerk enthält. Hierbei weisen jedoch beide Triebwerkkreise einen gemeinsamen Lufteinlauf auf, so daß sich deren Luftströmungen gegenseitig stören können. Ferner sind die Schubdüsen beider Kreise starr angeordnet und am Austritt beider Schubdüsen Umlenkvornchtungen vorgesehen, die den heißen Gasen des Triebwerkes ausgesetzt sind. Weitere ähnliche Triebwerke zeigen die strömungstechnisch nachteilige Verwendung eines gemeinsamen Verdichters für Primär- und Sekundärkreis und die parallele starre Anordnung von Sekundärkreisbrennkammern mit Schubdüsen ohne Umlenkung des Sekundärkreisstrahles.Finally, an engine of a similar design is known, the one Coaxial arrangement of a secondary circuit compressor in axial design to the primary engine contains. Here, however, both engine circuits have a common air inlet so that their air currents can interfere with each other. Furthermore, the Thrust nozzles of both circles are rigidly arranged and deflection devices at the exit of both thrusters provided that are exposed to the hot gases of the engine. More similar Engines show the aerodynamically disadvantageous use of a common Compressor for primary and secondary circuit and the parallel rigid arrangement of Secondary circular combustion chambers with thrust nozzles without deflecting the secondary circular jet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile bekannter Triebwerke ein Gasturbinenstrahltriebwerk der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das bei einfachem und leichtem Gesamtaufbau einen nach allen Seiten richtbaren Sekundärkreisstrahl für eine verbesserte Manövrierbarkeit eines Fluggerätes zur Verfügung stellen kann. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Sekundärkreisbrennkammer und die mit dieser verbundene Sekundärkreisschubdüse allseitig beweglich mit der vom Sekundärkreisverdichter zur Sekundärkreisbrennkammer führenden, starr am Primärkreis befestigten Luftführung verbunden sind.The invention is based on the object while avoiding the aforementioned Disadvantages of known engines, a gas turbine jet engine of the type mentioned at the beginning To create a genre that is one after all with a simple and light overall structure Side directional secondary circular beam for improved maneuverability of a Aircraft can provide. The invention solves this problem by that the secondary circuit combustion chamber and the secondary circuit thrust nozzle connected to it Movable in all directions with the one from the secondary circuit compressor to the secondary circuit combustion chamber leading, rigidly attached to the primary air duct are connected.

Die Ausbildung eines Triebwerkes nach der Erfindung ermöglicht sowohl eine Unterstützung des Antriebes bei Start und Landung als auch eine zusätzliche Beeinflussung der Seitensteuervorrichtungen durch den Schub des Sekundärkreises. Die Verstellung der gesamten Schubdüse mit der Brennkammer bringt gegenüber den bekannten allseitig verstellbaren Ablenkvorrichtungen den Vorteil, daß das Gelenk in den kalten Bereich des Sekundärkreises zu liegen kommt. Trotzdem sind die verstellbaren Triebwerkteile sehr leicht ausführbar, weil sie nur aus einer Brennkammer und einer Schubdüse bestehen. Darüber hinaus ergibt die starre Anordnung der Luftführung des Sekundärkreisverdichters und des daran anschließenden Teiles bis zum Bewegungsgelenk eine raumsparende und strömungsgerechte Ausführung.The formation of an engine according to the invention enables both a support of the drive during take-off and landing as well as an additional one Influence of the rudder control devices by the thrust of the secondary circuit. The adjustment of the entire exhaust nozzle with the combustion chamber brings about the known fully adjustable deflection devices have the advantage that the joint comes to lie in the cold area of the secondary circuit. Still, they are adjustable Engine parts are very easy to execute because they only consist of one combustion chamber and one Exhaust nozzle exist. In addition, the rigid arrangement of the air duct results in the Secondary circuit compressor and the subsequent part up to a space-saving and aerodynamic design for the movement joint.

Bei einem Raketentriebwerk ist es zwar bereits bekannt, eine Brennkammer zusammen mit einer Schubdüse allseitig beweglich anzuordnen, jedoch treten dort keine strömungstechnischen Probleme für die Zuführung der Treibstoffe wie bei Gasturbinentriebwerken auf. Diese bekannte Anordnung konnte daher keine Anregung zur Erfindung geben.In a rocket engine it is already known to have a combustion chamber to be arranged movable on all sides together with a thrust nozzle, but occur there no flow problems for the supply of fuels as in gas turbine engines on. This known arrangement could therefore not provide any suggestion for the invention.

Zur weiteren vorteilhaften strömungstechnischen Ausgestaltung wird von der Erfindung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise der Sekundärkreisverdichter gleichachsig zum Primärkreistriebwerk vor diesem angeordnet ist, wobei der Einlauf des Primärkreises teilringförmig den Einlauf des Sekundärkreises umfaßt und die Gasführung vom Sekundärkreisverdichter zur Brennkammer des Sekundärkreises S-förmig aus der Achsrichtung des Primärkreistriebwerkes in die Achsrichtung des Sekundärkreistriebwerkes unter gleichzeitiger Veränderung ihres Querschnittes von kreisringförmig in kreisförnnig geführt ist.For a further advantageous fluidic design proposed by the invention that the secondary circuit compressor in a known manner is arranged coaxially to the primary circular engine in front of this, the inlet of the primary circuit partially ring-shaped includes the inlet of the secondary circuit and the S-shaped gas routing from the secondary circuit compressor to the combustion chamber of the secondary circuit from the axial direction of the primary circular engine in the axial direction of the secondary circular engine while at the same time changing their cross-section from circular to circular is led.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Zweikreistriebwerk mit rohrförmiger Zusatzbrennkammer für die Sekundärkreisluft, die schwenkbar neben dem Primärkreistriebwerk angeordnet ist und Fig. 2 eine Vorderansicht des Triebwerkes nach Fig. 1.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely Fig. 1 shows a dual-circuit engine with a tubular additional combustion chamber for the secondary circuit air, which is pivotably arranged next to the primary circuit engine and FIG. 2 is a front view of the engine of FIG. 1.

Das Primärtriebwerk besteht aus einem Verdichter 1, einer Brennkammer 2 und einer Turbine 3, die den Verdichter 1 über eine Welle 4 antreibt. In Vortriebsrichtung vor dem Verdichter 1 ist der Verdichter 5 für den Sekundärkreis angeordnet, der über das Wellenstück 6 von dem Rotor des Primärkreistriebwerkes direkt angetrieben wird. Die vom Sekundärkreisverdichter 5 geförderte Luft strömt über den seitlich des Primärtriebwerkes angeordneten Kanal 7, also an dem Verdichter des Primärkreises vorbei, zu einer eigenen rohrförmigen Zusatzbrennkammer 11, in der durch Düsen 12 der Kraftstoff eingespritzt und hinter Brennern-13 verbrannt wird. Abschließend ist eine Schubdüse 14 vorgesehen, durch die die Abgase austreten. Die Luft des Primärkreises strömt durch einen eigenen Zulaufkanal 15 zum Primärverdichter 1.The primary engine consists of a compressor 1, a combustion chamber 2 and a turbine 3 which drives the compressor 1 via a shaft 4. In the advance direction in front of the compressor 1, the compressor 5 is arranged for the secondary circuit, which is driven directly via the shaft piece 6 from the rotor of the primary circuit engine. The air conveyed by the secondary circuit compressor 5 flows through the duct 7 on the side of the primary engine, i.e. past the compressor of the primary circuit, to its own tubular additional combustion chamber 11, in which the fuel is injected through nozzles 12 and burned behind burners-13. Finally, a thrust nozzle 14 is provided through which the exhaust gases exit. The air of the primary circuit flows through its own inlet duct 15 to the primary compressor 1.

Zur Verbesserung der Starteigenschaften eines Flugkörpers kann die Zusatzbrennkammer 11 um ein Gelenk 16 geschwenkt werden, womit ein schräg nach unten gerichteter Strahl erhalten wird. Für gewisse Anwend'ungszwecke kann auch eine Ablenkung des Strahles in beliebiger Richtung erwünscht sein, die ebenfalls durch die Schwenkung der Zusatzbrennkammer 11 zusammen mit der Schubdüse 14 erreicht werden kann.To improve the launch characteristics of a missile, the Additional combustion chamber 11 can be pivoted about a hinge 16, whereby an oblique downward directed beam is obtained. A distraction can also be used for certain purposes of the beam can be desired in any direction, which is also due to the pivoting the additional combustion chamber 11 can be reached together with the thrust nozzle 14.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gas turbine jet engine in two-circuit design with separate flow channels of both circuits with a first primary circuit consisting of a compressor, combustion chamber, turbine and thrust nozzle, with a secondary circuit compressor that is driven by a turbine located in the flow channel of the primary circuit, and with a secondary circuit combustion chamber and a secondary circuit thrust nozzle, which can be pivoted out of their normal position lying parallel to the primary circuit, characterized in that the secondary circuit combustion chamber (11) and the secondary circuit thrust nozzle (14) connected to it are movable on all sides with the air duct (7) which leads from the secondary circuit compressor (5) to the secondary circuit combustion chamber and is rigidly attached to the primary circuit ) are connected.

2. Gas turbine jet engine according to claim 1, characterized in that the secondary circuit compressor in a known manner is arranged coaxially to the primary circular engine in front of this, the inlet of the primary circuit partially ring-shaped includes the inlet of the secondary circuit and the S-shaped gas routing from the secondary circuit compressor to the combustion chamber of the secondary circuit from the axial direction of the primary circular engine in the axial direction of the secondary circular engine while at the same time changing their cross-section from circular to circular is led. Documents considered: German Patent No. 866143; German Auslegeschrift No. 1027 994; Swiss patents No. 327 871, 306,756, 302,271; French Patent No. 1029 635; British patents No. 666 062, 654 411, 586 572; U.S. Patent Nos. 2,696,079, 2,679,726, 2 639,582, 2,619,795, 2,458,600; "Aviation Weck", Volume 67, Issue 1 (July 8, 1957), P. 50; "Aircraft Engineering", Volume 28 (1956), No. 331, p.296.