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Strahltriebwerk mit schaltbarem Impulskreis Strahltriebwerke in den
Bauformen der Einkreis-und Zweikreis-Strahltriebwerke sind bekannt. Während Einkreis-Strahltriebwerke
nur einen verhältnismäßig niedrigen spezifischen Startschub entwickeln, dafür aber
günstige bauliche Abmessungen vor allem hinsichtlich des Triebwerksdurchmessers
besitzen, haben Zweikreis-Strahltriebwerke ohne. 'Zusatzverbrennung im Außenkreis
durch die Anordnung der Impulsverdichtung im Außenkreis einen höheren Startschub,
dafür aber ein ungünstigeres Leistungsgewicht und größere bauliche Abmessungen durch
die Anordnung der Außenkreis-Verdichterstufe und durch die eventuell erforderliche
Untersetzung zwischen den Hauptwellen des Triebwerks.
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Zweck . der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Strahltriebwerks
mit -.dem günstigen Leistungsgewicht und den günstigen baulichen Abmessungen der
Einkreis-Strahltriebwerke und der optimalen Arbeitsweise der Zweikreis-Strahltiiebwerke
mit Beschleunigung der Impulsmassen und Schuberzeugung mit Zusatzverbrennung im
Außenkreis. Dieser Außenkreis wird vorteilhafterweise schaltbar angeordnet, so daß
er in allen Flugzuständen, bei denen eine hohe Schubleistung verlangt wird, z. B.
Start, Steigflug, Beschleunigung auf maximale Fluggeschwindigkeit usw., eingeschaltet
werden kann, während in den Flugzuständen mit geringer Schubleistung, z. B. im Warteflug
oder gedrosseltem Reiseflug, der Außenkreis abgeschaltet werden kann und das Triebwerk
als normales Einkreis-Strahltriebwerk oder sogar als Staustrahltriebwerk arbeiten
kann. In diesem Fall kann das gesamte Triebwerk mit der Verdichterstufe des Außenkreises
stillgelegt werden, wobei der Außenkreis als Staustrahltriebwerk arbe'ite't.
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Es' ist bereits in der französischen Patentschrift 1224018 vorgeschlagen
worden, die für die Schuberzeugung erforderliche Massenbeschleunigung durch rotierende
Gasstrahlen mit Kreisquerschnitt durchzuführen. In gleicher Weise zeigen die deutsche
Patentschrift 915 637 und die französische Patentschrift 1200145 den Austritt von
Impulsstrahlen mit parallelogrammförmigen Schlitzen.
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Alle diese Anordnungen weisen nicht die Wirkungsweise des tragflächenförmigen
Querschnitts der Impulsstrahlen wie beim Erfindungsgegenstand auf.
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Die Erfindung geht demgemäß aus von einem Strahltriebwerk mit schaltbarem
Impulskreis und innerem Verbrennungskreis, wobei die vom Verbrennungskreis geförderte
Impulsmasse unter Druck in eine konzentrisch angeordnete, rotierende Hohlhabe (Strahlflügelnabe)
geleitet wird und durch auf der Mantelfläche der Hohlnabe angeordnete Impulsstrahldüsen
zusätzliche Impulsmassen beschleunigt und mit diesen zusammen in eine- konzentrisch
zum Triebwerk angeordnete Mantelschubdüse ausströmt, und ist dadurch gekennzeichnet;
daß der,Querschnitt der Impulsstrahldüsen tragflügelförmig ausgebildet ist.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel. der Erfindung dargestellt. Die
Erfindung ist, nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es sind lediglich die zur Erläuterung
des Erfindungsgedankens erforderlichen grundlegenden technischen Merkmale dargestellt.
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F i g. 1 zeigt die Anordnung der rotierenden Strahlflügelnabe unmittelbar
hinter dem Turboverdichter des Strahltriebwerks; F i g. 2 zeigt die Anordnung der
rotierenden Strahlflügelnabe am Ende der Brennkammer vor der Turbinenstufe; F i
g. 3 zeigt die Anordnung der rotierenden Strahlflügelnabe hinter der Turbinenstufe;
F i g. 4 zeigt die Strahlflügelnabe mit den Profildüsen im Längsschnitt; F i g.
5 zeigt die Strahlflügelhabe mit den Profildüsen im Querschnitt.
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In F i g. 1 wird die vom Turboverdichter 1 verdichtete Stauluft zum
Teil in die Brennkammer 2 mit Wärmezufuhr 3 zur Turbine 4 geleitet. Das Turbinenabgas
strömt mit oder ohne Nachverbrennung 5 durch die Schubdüse 6 aus. Ein Teilstrom
wird in die rotierende Strahlflügelnabe 7 geleitet und strömt durch auf der Nabenmantelfläche
angeordnete Profildüsen 8 als drehender Profilstrahl 9 in die vorzugsweise als Staustrahldüse
ausgebildete Manteldüse 10 des Außenkreises und beschleunigt eine zusätzliche
Impulsmasse mit oder ohne Zusatzverbrennung 11 durch die Schubdüse
12. Die Rotation der Strahlflügelnabe wird durch die Reaktionswirkung der
austretenden Profilstrahlen erzeugt. Die Teilströme sind durch geeignete Vorrichtungen,
Ringschieber
oder Klappen usw., regulierbar. In F i g. 2 wird die gesamte vom Turboverdichter
13 verdichtete Stauluft in der Brennkammer 14 mittels Wärmezufuhr 15 aufgeheizt
und zur Arbeitsleistung teilweise durch die Turbine 16 in die Düse 17 mit oder ohne
Nachverbrennung.18 und teilweise in die rotierende Strahlflügelnabe 19 geleitet
und strömt durch auf der Nabenmantelfläche angeordnete Profildüsen 20 als
drehende Profilstrahlen 21 in die vorzugsweise als Staustrahldüse ausgebildete
Manteldüse 22 des Außenkreises und beschleunigt wieder in bekannter Weise eine zusätzliche
Impulsmasse mit oder ohne Zusatzverbrennung 23 durch die Schubdüse 24. Durch die
Aufheizung in der Brennkammer besitzen die Profilstrahlen eine größere kinetische
Energie als in der Ausführung nach F i g. 1. Auch im Ausführungsbeispiel nach F
i g. 2 sind die Teilströme regulierbar.
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In Fi g. 3 wird die gesamte vom Turboverdichter 25 verdichtete Stauluft
in der Brennkammer 26 mittels Wärmezufuhr 27 zur Arbeitsleistung über die Turbine
28 und hinter der letzten Turbinenstufe in die rotierende Strahlflügelnabe 29 geleitet
und strömt dann durch auf der Nabenmantelfläche angeordnete Profildüsen 30 als drehender
Prohlstr4hl 31 in die yorzugsweise als. Staustrahldüse. ausgebildete Manteldüse
32 des Außenkreises. Die zusätzlichen Impulsmassen werden mit oder ohne Zusatzverbrennung
33 durch die Schubdüse 34 beschleunigt.
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In E i g. 4. und 5 ist die. rotierende Nabe. 35. mit den auf der Mantelbäche
36 angeordneten Profildüsen j7 dargestellt. Die Profildüsen sind mit Bezug aW den
#tei_gungswinke1.38, den Ausströmwinkel 39
und den Reaktipnswinkel
40 verstellbar angeordnect und werden von Hand oder in Abhängigkeit von Fluggeschwindigkeit
und Flughöhe reguliert. Die Ein- und Ausschaltung der Strahlflügelnabe kann in einfachster
Weise durch Veränderung der Pingquearschnitte 41 und 42 zwischen Vedichter bzv.
Brennkamer und Nabe nach F i g.- 1 und 2 erfolgen. in' der Ausführung noch F i g.
3 können die Profil> düsen ,der rotierenden Strahlflügelnabe durch Klappen 43 verschlossen
werden, wodurch der Abgasstrom durch den Ringkana144 und Schubdüse.45 ausströmt.
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Mit dieser Triebwerkskonzeption ist ein Strahltriebwerk geschaffen,
das die Vorzüge der Zweikreisbauart,, hoher Startschub und Steigschub, sowie hohe
Beschleunigung im Horizontalflug auf maximale Geschwindigkeit mit Zusatzverbrehnung
im Außenkreis, mit den Vorzügen der Einkreisbauart durch Umschaltung des aufgeladenen
Zweikreis-Strahltriebwerks mit Zusatzverbrennung im Außenkreis auf reinen Staustrahlbetrieb
bei hohen Fluggeschwindigkeiten oder auf reinen Turbinen-Abgasschub bei niedrigeren
Fluggeschwindigkeiten vereinigt.
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Damit sind die drei Hauptbauformen der Strahltriebwerke, Einkreis-,
Zweikreis- und Staustrahltriebwerk, mit ihren charakteristischen Vorzügen hinsichtlich
Bauausführung und Betriebsverhalten in einer optimalen Ausführungsform kombiniert,
die je nach Flugzustand auf den entsprechenden Betriebszustand mit oder ohne Strahllügehnabe
und Zusatzverbrennung geschaltet werden kann.
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Der große Vorteil der Stützmassenbeschleunigung im Außenkreis durch
die Strahlflügelnabeliegt darin, daß die drehenden Profilstrahlen die Staudruck:
massen nach dem Verdrängerprinzip beschleunigen, wodurch der Prozeß der Massenbeschleunigung
und des Energieaustausches, unter sehr hohen WirkÜngsgraden bis zu 85 % erfolgt.
Dagegen erreicht das bekannte Injektorverfahren Wirkungsgrade des Energieaustausches
in der Größenordnung von maximal nur 40 bis 50 %.
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Durch den Fortfall der bei Zweikreistriebwerken vorhandenen Untersetzungsgetriebe
und Außenkreisverdichterstufen wird das Leistungsgewicht des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Triebwerks äußerst günstig. Auch der Triebwerksdurchmesser wird günstiger als beim
klassischen Zweikreistriebwerk, da die Begrenzung der Einlaufgeschwindigkeit auf
bestimmte Unterschallwerte fortfällt und die Einlaufdüse des äußeren Staukreises
als überschall-Einlaufdüse ausgebildet werden kann. Ein weiterer großer Vorteil
der Erfindung liegt darin, daß die Strahlftüg_ elnabe bei $erienfriepwerken verwendet
und an beliebige 7-wischendmckstufen des Verdichters angeschlossen werden kann:
Weitere Vorteile der Erfindung liegen in der Verwendbarkeit des Triebwerks für Seükrechlstart-Fiugkörper
durch das niedrige Leistungsgewicht und den hohen. spezifischen Standschub -und
in der Verwendbarkeit als Staustrahltriebwerk für hohe 17berschallgeschwindigkeiten.