DE1262076B - Swing wing jet engine - Google Patents
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Description
Schwingflügel-Strahltriebwerk Strahlturbinen für kleine Schubleistungen haben bekanntlich einen schlechten Wirkungsgrad; dazu stehen die Herstellungskosten und der Wartungsaufwand in ungünstigem Verhältnis zur Leistung. Für den direkten Strahlantrieb von Hubschrauberrotoren müssen sehr kleine Turbineneinheiten paarweise und gegenläufig an jeder Flügelspitze angebracht werden, was neben der Unwirtschaftlichkeit auch Schwierigkeiten bei der Regelung bringt.Swing-wing jet engine Jet turbines for small thrust outputs are known to have poor efficiency; in addition there are the manufacturing costs and the maintenance effort in an unfavorable relationship to the performance. For the direct Jet propulsion of helicopter rotors must have very small turbine units in pairs and mounted in opposite directions on each wing tip, which is in addition to the inefficiency also brings difficulties in regulation.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein nach instationären Methoden arbeitendes Strahltriebwerk, welches insbesondere für kleine Schubleistungen bei mittleren Unterschall-Fluggeschwindigkeiten, vorzugsweise aber für den Verwendungszweck des direkten Strahlantriebs von Hubschrauberrotoren ausgelegt ist. Dabei wird angestrebt, daß mit geringstem Herstellungs- und Wartungsaufwand ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird als bei Strahlturbinen der gleichen Leistungsgröße.The subject of the invention is now a working according to unsteady methods Jet engine, which is particularly suitable for low thrust performance at medium subsonic flight speeds, but preferably for the purpose of direct jet propulsion of helicopter rotors is designed. The aim is that with the lowest possible manufacturing and maintenance costs a better efficiency is achieved than with jet turbines of the same power size.
Nach dem technischen Stand gibt es bereits Strahltriebwerke, die nach instationären Methoden arbeiten. Hierzu gehören solche, welche keinen mechanischen beweglichen Leistungsteil aufweisen und demnach auch mit sehr niedrigen Verbrennungsdrücken und entsprechend schlechtem Wirkungsgrad arbeiten; sie haben zum Teil mechanische Ventile, zum Teil aber auch sogenannte aerodynamische Ventile, wobei durch die gleiche Öffnung abwechselnd Verbrennungsgas ausgestoßen und Luft eingesaugt wird.According to the state of the art, there are already jet engines that unsteady methods work. These include those that are not mechanical Have movable power part and therefore also with very low combustion pressures and work accordingly poor efficiency; some of them are mechanical Valves, but partly also so-called aerodynamic valves, whereby through the same Opening alternately exhaust gas and air is sucked in.
Es sind auch Pulso-Strahltriebwerke bekanntgeworden mit einem in einem halbkugelförmigen Gehäuse frei schwingenden Flügelkolben, mit Lufteinlaßventilen an der Gehäusefrontseite und mit einer Auslaßöffnung und daran anschließendem Saugrohr an der Gehäuserückseite, wobei der Flügelkolben das Gehäuse in zwei Brennräume teilt und die Einlaß-Membranventile jeweils den Brennraumboden bilden. Der Flügelkolben verdichtet in den Brennräumen ein brennfähiges Gemisch und wird durch die Verbrennungsenergie dieses Gemisches in Schwingbewegung versetzt, wobei seine Hauptfunktion neben der Vorverdichtung des Brenngemisches darin besteht, den Gaswechsel, die Gemischbildung und die Verbrennung in gleichmäßiger periodischer Phasenfolge zu steuern. Die Schuberzeugung beruht dabei überwiegend auf der Verpuffung der Verbrennungsgase. Nachteilig ist bei dieser Triebwerkskonstruktion, daß infolge der Anordnung der einen Auslaßöffnung der Flügelkolben nur ein kleines Pumpvolumen ausnutzen und deshalb die ihm von den Verbrennungsgasen erteilte Energie nicht unmittelbar durch Beschleunigen von Luft schuberzeugend abgeben kann, daß der Frischlufteinlaß durch Ventile gesteuert werden muß und die hierzu benutzten Membran- oder Flatterventile dem hohen Gasdruck und der Verbrennungstemperatur ausgesetzt und deshalb äußerst störanfällig sind. Ferner wirkt sich die Anordnung der Einlaßventile ungünstig auf die Gestaltung der Brennräume aus.Pulso jet engines have also become known with one in one hemispherical housing swinging wing pistons, with air inlet valves on the front of the housing and with an outlet opening and an adjoining suction pipe on the rear of the housing, with the wing piston dividing the housing into two combustion chambers and the inlet diaphragm valves each form the combustion chamber floor. The wing piston compresses a combustible mixture in the combustion chambers and is created by the combustion energy this mixture is set in vibratory motion, its main function being in addition to the Pre-compression of the fuel mixture consists in the gas exchange, the mixture formation and to control the combustion in a uniform periodic phase sequence. The thrust generation is mainly based on the deflagration of the combustion gases. Is disadvantageous in this engine construction that as a result of the arrangement of one outlet opening the wing piston only use a small pump volume and therefore the Combustion gases do not give energy directly by accelerating air can deliver thrust-generating that the fresh air intake can be controlled by valves must and the membrane or flutter valves used for this purpose, the high gas pressure and the combustion temperature and are therefore extremely prone to failure. Further the arrangement of the inlet valves has an unfavorable effect on the design of the combustion chambers the end.
Bekannt sind ferner Strahltriebwerke mit einem parallel zur Längsachse liegenden Arbeitszylinder und darin frei fliegendem Arbeitskolben mit Ventilgesteuertem Gaswechsel. Außerdem sind sogenannte Flügelmotoren bekannt, welche einen schwingenden Kolben und einen ventil- oder schiebergesteuerten Gaswechsel haben, die aber vorwiegend für mechanische Leistungsabgabe oder auch für reine Drucklufterzeugung ausgelegt sind.Jet engines with a parallel to the longitudinal axis are also known lying working cylinder and in it free-flying working piston with valve-controlled Gas switch. In addition, so-called vane motors are known which have a vibrating Pistons and a valve- or slide-controlled gas exchange, but these predominantly designed for mechanical power output or for pure compressed air generation are.
Den bekannten Strahltriebwerken mit instationärer Arbeitsweise haftet allgemein der Nachteil an, daß sie entweder bei verhältnismäßig einfachem Aufbau einen für die praktische Verwendung zu schlechten Wirkungsgrad erreichen, der weit unter demjenigen gleich starker Strahlturbinen liegt, oder aber daß sie bei verbessertem Wirkungsgrad zuviel mechanischen Aufwand erfordern.The known jet engines with unsteady mode of operation are liable generally have the disadvantage that they either have a relatively simple structure achieve an efficiency that is too poor for practical use that is far is below that of equally powerful jet turbines, or that it is improved Efficiency require too much mechanical effort.
Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, aus einigen nach dem technischen Stand bekannten Elementen, welche jedoch allein nicht Gegenstand der Erfindung sind, eine Kompromißlösung zu finden und mit neuartigen Elementen und Methoden derart zu kombinieren, daß mit einem möglichst geringen Materialaufwand und einfachsten Bauteilen unter Ausschaltung unkrontrollierbar beanspruchter Teile und Hilfsgeräte trotzdem ein günstiger Gesamtwirkungsgrad erreicht wird.The invention sets itself the task of some after the technical State of the art elements, which alone are not the subject of the invention, to find a compromise solution and with novel elements and methods like that to combine that with the lowest possible cost of materials and simplest Components with the elimination of uncontrollably stressed parts and auxiliary devices nevertheless a favorable overall efficiency is achieved.
Das Strahltriebwerk gemäß der Erfindung arbeitet im wesentlichen nach dem Verdrängungsprinzip einer Kolbenmaschine. Eine dünnwandige Platte, die hier als Schwingflügel bezeichnet wird, schwingt mit hoher Frequenz um eine Drehachse in einem Gehäuse, welches nur nach rückwärts entgegen der Fortbewegungseinrichtung geöffnet ist. Die oszillierende Bewegung des Schwingflügels bedingt in dem Gehäuse brannt und bei dessen Expansion dem Schwingflügel wechselseitige Volumenveränderungen, wobei einerseits ein Brennstoff-Luft-Gemisch verdichtet und vereine kinetische Energie erteilt wird, andererseits zugleich Luft angesaugt und nach rückwärts unter Schuberzeugung ausgestoßen wird. Der Schwingflügel ist das einzige bewegte Maschinenteil; er dient zur unmittelbaren Leistungsübertragung zwischen den arbeitsleistenden Verbrennungsgasen und den zu beschleunigenden Luftmassen.The jet engine according to the invention essentially reworks the displacement principle of a piston machine. A thin-walled plate, this one as Oscillating wing is called, oscillates at a high frequency around an axis of rotation a housing, which only backwards against the locomotion device is open. The oscillating movement of the swing wing is caused in the housing burns and during its expansion the swing wing changes in volume, whereby on the one hand a fuel-air mixture compresses and unites kinetic energy is issued, on the other hand, at the same time air is sucked in and backwards with thrust generation is expelled. The swing wing is the only moving part of the machine; he serves for direct power transfer between the work-performing combustion gases and the air masses to be accelerated.
In F i g. 1 ist das Strahltriebwerk gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Da das Verdrängungsvolumen durch die Triebwerksabmessungen gegeben ist, kann der zur Erzeugung eines günstigen Reaktionsgrades erforderliche Luftdurchsatz nur durch eine hohe Frequenz der Arbeitsspiele und zwangläufig großer Geschwindigkeit des Leistungsteils erreicht werden. Der Leistungsteil bei diesem Strahltriebwerk hat zwar die Funktion eines Kolbens, wird aber auf Grund seiner weitgehenden Abweichung von der herkömmlichen Kolbenform wegen seiner relativ geringen Masse und der Eigenart seiner Arbeitsbewegung als Schwingflügel 1 bezeichnet. Dieser schwingt periodisch um seine Drehachse 0-O, welche senkrecht zur Triebwerkslängsachse x-x steht. Der Schwingungswinkel qq liegt symmetrisch zur Längsachse x-x und kann etwa 60 bis 300° betragen, vorzugsweise jedoch 180 bis 240°, was folgend noch begründet wird. Die Fläche des Schwingflügels bildet vorzugsweise ein Rechteck mit den Kantenlängen r in radialer Richtung und h parallel zur Drehachse 0-O. Das Verhältnis der Kantenlängen r : h wird mit Rücksicht auf die Lagerbelastung und auf bestmögliche Raumausnutzung zwischen 1 und 2 betragen, wobei aber je nach Auslegung jedes beliebige Verhältnis möglich ist. Ebenso kann die Schwingflügelfläche beliebige Formen haben; die reine Rechteckform wird deshalb vorgezogen, weil die geraden Kanten leicht herzustellen sind und weil man damit auch ebene, einfach zu bearbeitende Gehäusewände erhält, wobei man bei der Auswahl des Werkstoffes keine Rücksicht auf die Formgebung nehmen muß.In Fig. 1 the jet engine according to the invention is shown schematically. Since the displacement volume is given by the engine dimensions, the air throughput required to generate a favorable degree of reaction can only be achieved with a high frequency of the work cycles and, inevitably, a high speed of the power unit. The power unit in this jet engine has the function of a piston, but due to its extensive deviation from the conventional piston shape, it is referred to as oscillating vane 1 due to its relatively low mass and the peculiarity of its working movement. This oscillates periodically around its axis of rotation 0-0, which is perpendicular to the engine's longitudinal axis xx. The oscillation angle qq is symmetrical to the longitudinal axis xx and can be approximately 60 to 300 °, but preferably 180 to 240 °, which will be explained below. The surface of the oscillating wing preferably forms a rectangle with the edge lengths r in the radial direction and h parallel to the axis of rotation O-O. The ratio of the edge lengths r: h will be between 1 and 2, taking into account the load on the bearings and the best possible use of space, although any ratio is possible depending on the design. Likewise, the swing wing surface can have any shape; the purely rectangular shape is preferred because the straight edges are easy to manufacture and because they also give flat, easy-to-work housing walls, whereby you do not have to take the shape into account when choosing the material.
Das Schwingflügelprofil zeigt eine veränderliche Dicke s. Der Verlauf ist in F i g. 2 dargestellt. Ist s,. die Dicke an der Schwingflügelspitze am Radius r und bezeichnet man einen beliebigen Abstand vom Drehpunkt mit a und die Dicke an dieser Stelle mit s, dann gilt für den Verlauf der Flügeldicke die Gleichung: s - a = s,- r = konst. oder s = s,.- rla Das ist die Gleichung einer Hyperbel. Dieser Zusammenhang gründet auf folgender Überlegung: Der Schwingflügel 1 wird an den Totpunkten seiner Schwingbewegung nur durch Gaskräfte verzögert und beschleunigt, wobei der Gasdruck ziemlich gleichmäßig über die ganze Flügelfläche wirkt. Auf jedes Flügelteilchen wirkt damit die gleiche Kraft P. Außerdem ist die Winkelgeschwindigkeit an jeder Stelle der Flügelfläche gleich. Da der Schwingflügel 1 infolge seiner geringen Dicke keine nennenswerten Biegemomente übertragen kann, muß die Schwingflügelmasse über dem Radius r so verteilt werden, daß jedes Flügelteilchen durch die Gaskraft P die gleiche Winkelgeschwindigkeit erhält. Dafür ergibt sich nach dem Impulssatz für ein Masseteilchen m im Abstand a von der Drehachse: P-t= m-v=m-a-oo oder m-a= P-tlco=konst. Die sich aus obiger Gleichung ergebende hyperbolische Schwingflügelprofilierung endet im Übergang zur Schwingflügelnabe; es ist aus Herstellungsgründen vorteilhaft, wenn die Profilierung nur einseitig und näherungsweise erfolgt. Mit Stahl als Werkstoff beträgt die Dicke s,. an der Schwingflügelspitze größenordnungsmäßig etwa 0,01 - r. -Der vom Schwingflügel einbeschriebene Raum, der die Form eines Zylindersektors hat, wird an fünf Seiten von den Wänden des Schwingflügelgehäuses 4 bis 6 begrenzt. Die beiden Planwände 4 sind so lang, daß sie den Umfangskreis 10 in jedem Fall überdecken; ihre rückwärtigen Kanten sind abgerundet und verlaufen etwa geradlinig. Die Stirnwand 5 schließt den Gehäusearm nach vorn ab und grenzt in der Mitte über den Mittelsteg 7 an die Schwingflügelnabe. Die seitlichen Mantelwände 6 schließen vorn mit der Stirnwand 5 ab, begrenzen den Umfangskreis 10 über einen Winkelbereich von etwa 25° bis zum Schließpunkt 9, um von hier ab etwa tangential zum Umfangskreis 10 und annähernd parallel zur Längsachse x-x auszulaufen. Sie sind über die hinteren Kanten der Planwände hinaus verlängert.The swing wing profile shows a variable thickness s. The course is shown in FIG. 2 shown. Is s ,. the thickness at the tip of the wing at the radius r and if any distance from the pivot point is designated with a and the thickness at this point with s, then the following equation applies to the course of the wing thickness: s - a = s, - r = const. or s = s, .- rla That is the equation of a hyperbola. This relationship is based on the following consideration: The oscillating wing 1 is only decelerated and accelerated at the dead points of its oscillating movement by gas forces, the gas pressure acting fairly evenly over the entire wing surface. The same force P acts on each wing particle. In addition, the angular velocity is the same at every point on the wing surface. Since the oscillating wing 1 cannot transmit any significant bending moments due to its small thickness, the oscillating wing mass must be distributed over the radius r in such a way that each wing particle receives the same angular velocity due to the gas force P. According to the law of momentum for a mass particle m at a distance a from the axis of rotation, we get: Pt = mv = ma-oo or ma = P-tlco = const. The hyperbolic oscillating wing profile resulting from the above equation ends in the transition to the oscillating wing hub; For manufacturing reasons, it is advantageous if the profiling takes place only on one side and approximately. With steel as the material, the thickness is s ,. at the tip of the wing it is about 0.01 - r. -The space inscribed by the oscillating wing, which has the shape of a cylinder sector, is delimited on five sides by the walls of the oscillating wing housing 4 to 6. The two plan walls 4 are so long that they cover the circumferential circle 10 in any case; their rear edges are rounded and run roughly in a straight line. The end wall 5 closes the housing arm towards the front and borders in the middle via the central web 7 on the oscillating vane hub. The lateral jacket walls 6 terminate at the front with the end wall 5, delimit the circumferential circle 10 over an angular range of about 25 ° to the closing point 9, from here onwards to expire approximately tangentially to the circumferential circle 10 and approximately parallel to the longitudinal axis xx. They are extended beyond the rear edges of the plan walls.
Zwischen den vier Kanten des Schwingflügels i und den begrenzenden Gehäusewänden 4 bis 6 ist gerade so viel Spielraum, daß unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen und Wärmedehnungen mit Sicherheit keine Körperberührung eintreten kann. Besondere Vorrichtungen zur Abdichtung des Luftspaltes zwischen Schwingflügelkanten und Gehäuse sind nicht vorgesehen. Dementsprechend tritt hier auch keine Reibung auf, und es ist keinerlei Schmierung an den Gehäusewänden erforderlich.Between the four edges of the swing wing i and the limiting ones Housing walls 4 to 6 is just enough leeway that taking into account the Manufacturing tolerances and thermal expansions certainly do not come into contact with the body can. Special devices for sealing the air gap between the edges of the swinging wing and housing are not provided. Accordingly, there is no friction here either and there is no need for any lubrication on the housing walls.
Die Schwingflügelwelle 2 ist in Gleitlagern 3 in der oberen und unteren Planwand 4 gelagert. Dies sind die einzigen Reibungsstellen des Triebwerks, welche einer Schmierung bedürfen. Die Schwingflügellager 3 sind von außen zugänglich und liegen außerhalb der heißen Verbrennungszonen. Das für die Lager erforderliche Schmiermittel kommt daher nicht mit den Verbrennungsgasen in Berührung. Die Lager 3 werden durch die von der Schwingflügelmasse erzeugte radiale Fliehkraft belastet und können so dimensioniert werden, daß ihre Beanspruchung noch innerhalb der von Gleitlagern erreichbaren Tragfähigkeit liegt. Dazu kommt der günstige Umstand, daß keine unkontrollierbaren -Belastungsstöße auftreten und daß die Lagerkräfte zwangläufig gleichsinnig mit der Gleitgeschwindigkeit abnehmen und anwachsen.The oscillating vane shaft 2 is supported in plain bearings 3 in the upper and lower plan walls 4. These are the only friction points in the engine that require lubrication. The swing wing bearings 3 are accessible from the outside and lie outside the hot combustion zones. The lubricant required for the bearings therefore does not come into contact with the combustion gases. The bearings 3 are loaded by the radial centrifugal force generated by the oscillating wing mass and can be dimensioned so that their stress is still within the load-bearing capacity that can be achieved by sliding bearings. In addition, there is the favorable circumstance that no uncontrollable load impacts occur and that the bearing forces inevitably decrease and increase in the same direction as the sliding speed.
Die nach rückwärts offene Gehäuseseite wird von einer Blende 8 teilweise so abgedeckt, daß zwei seitliche symmetrisch zur Längsachse x-x liegende Öffnungen 13 verbleiben, welche die Einlaß- und Auslaßöffnungen sind. Die Blende 8 ist starr zwischen den Planwänden 4 befestigt; ihre Innenseite begrenzt den Umfangskreis 10, während die Außenseite wesentlich stärker gewölbt ist, und zwar halbkreis- bis ellipsenförmig derart, daß ein von außen in das Schwingflügelgehäuse einströmendes Gas im engsten Öffnungsquerschnitt parallel zur Mantelwand 6 und ohne Einschnürung strömt. Der Schwingflügel trennt das von den Gehäusewänden abgegrenzte Volumen in zwei Arbeitsräume, in welchen unabhängig voneinander, jedoch in einem Abstand von einer halben Schwingungsperiode wechselnd das Arbeitsspiel vollzogen wird.The rearwardly open housing side is partially covered by a cover 8 covered in such a way that two lateral openings lying symmetrically to the longitudinal axis x-x 13 remain, which are the inlet and outlet ports. The diaphragm 8 is rigid attached between the plan walls 4; their inside delimits the circumference 10, while the outside is much more curved, namely semicircular to elliptical such that a gas flowing into the vibrating vane housing from the outside is in the narrowest possible way Opening cross-section flows parallel to the jacket wall 6 and without constriction. Of the Swing wing separates the volume delimited by the housing walls into two work spaces, in which they are independent of each other, but at a distance of half an oscillation period the work cycle is carried out alternately.
In F i g. 4 a bis 4 d sind einzelne Phasenstellungen für den linken Arbeitsraum dargestellt, welche nachfolgend beschrieben werden.In Fig. 4 a to 4 d are individual phase positions for the left one Working area, which are described below.
Bewegt sich z. B. der Schwingflügel 1 vom Schließpunkt 9 an gegen seine linke Totlage, so ist das im linken Arbeitsraum verbliebene Luftvolumen vollkommen abgeschlossen und wird allein durch die kinetische Energie des Schwingflügels hoch verdichtet, wobei dieser abgebremst wird. Der zwischen der äußersten zulässigen Totlage und der Stirnwand 5 liegende freie Raum ist der eigentliche Brennraum 11. Noch vor Erreichen der Totlage wird im Brennraum 11 Brennstoff entzündet. Durch den Gasdruck wird der Schwingflügel nun in entgegengesetzter Richtung beschleunigt und erhält infolge des höheren Verbrennungsdruckes auch eine größere kinetische Energie, als zum Verdichten aufgewendet werden mußte. Entlang des Schwingungsweges von der Totlage bis zum Schließpunkt 9 geben die expandierenden Verbrennungsgase ihre Energie nur an den Schwingflügel 1 ab, indem sie diesen beschleunigen. Bei der Weiterdrehung des Schwingflügels 1 über den Schließpunkt 9 hinaus entfernt sich die Schwingflügelspitze wieder von der Mantelwand 6 und gibt damit allmählich zunehmend die linke Blendenöffnung frei, durch welche nun ein Teil der Verbrennungsgase infolge des Innendruckes nach rückwärts etwa tangential zum Umfangskreis 10 ausströmt und dabei eine Reaktionswirkung auf das Triebwerk ausübt. Dieser Betriebszustand ist in F i g. 4 a dargestellt.Moves z. B. the swing wing 1 from the closing point 9 against its left dead position, the remaining air volume in the left working space is complete closed and is raised solely by the kinetic energy of the swing wing compressed, whereby this is braked. The one between the extreme permissible Dead position and the free space lying on the end wall 5 is the actual combustion chamber 11. Before the dead center is reached, fuel is ignited in the combustion chamber 11. By the gas pressure, the paddle is now accelerated in the opposite direction and due to the higher combustion pressure it also has a higher kinetic pressure Energy than had to be used to compress. Along the oscillation path from the dead center to the closing point 9 give the expanding combustion gases their energy only to the swing wing 1 by accelerating it. at the further rotation of the swing vane 1 beyond the closing point 9 is removed the swing wing tip again from the jacket wall 6 and is thus gradually increasing the left diaphragm opening free, through which a part of the combustion gases as a result of the internal pressure flows backwards approximately tangentially to the circumferential circle 10 and thereby exerts a reaction effect on the engine. This operating state is in Fig. 4 a shown.
Da einerseits durch die Weiterdrehung des Schwingflügels 1 das Expansionsvolumen stetig vergrößert wird und andererseits Verbrennungsgase durch die sich rasch vergrößernde Auslaßöffnung in die Atmosphäre ausströmen, expandieren die Verbrennungsgase im Arbeitsraum schnell auf den Atmosphärendruck. Dieser Zustand muß erreicht sein, wenn die nach rechts drehende Schwingflügelspitze die linke Blendenkante passiert. Die Weiterbewegung des Schwingflügels 1 erzeugt nun im linken Arbeitsraum einen Unterdruck, wodurch jetzt in der linken Blendenöffnung 13 sich die Strömungsrichtung umkehrt. Da aber die bereits ausgeströmten Gase infolge ihrer kinetischen Energie zunächst ihre Bewegungsrichtung behalten, gelangen sie außerhalb des Sogbereiches vor der Öffnung 13 und ziehen zugleich aus der Umgebung atmosphärische Frischluft nach. Damit ist es möglich, daß bei Beginn der nun anschließenden Saugphase bereits überwiegend Frischluft eingesaugt wird.On the one hand, by continuing to rotate the swing wing 1, the expansion volume is steadily increased and on the other hand combustion gases through the rapidly increasing Outlet opening into the atmosphere, the combustion gases expand in the Working area quickly to atmospheric pressure. This state must be achieved when the wing tip turning to the right passes the left edge of the diaphragm. The further movement of the swing wing 1 now generates a in the left working area Underpressure, which now changes the direction of flow in the left diaphragm opening 13 reverses. But since the gases that have already escaped due to their kinetic energy initially keep their direction of movement, they get outside the suction area in front of the opening 13 and at the same time draw atmospheric fresh air from the environment after. This makes it possible that at the beginning of the suction phase that now follows predominantly fresh air is sucked in.
Die Außenwölbung der Blende 8 ist derart gestaltet, daß der Saugstrahl sich nicht ablöst und auch keine Kontraktion erfährt: er nutzt dadurch den ganzen öffnungsquerschnitt aus und durchströmt diesen parallel zur Mantelwand 6. F i g. 4b zeigt den Beginn der Saugphase.The outer curvature of the diaphragm 8 is designed in such a way that the suction jet does not come off and does not experience any contraction: he thereby uses the whole opening cross-section and flows through this parallel to the jacket wall 6. F i g. 4b shows the beginning of the suction phase.
Von ausschlaggebender Bedeutung für den gesamten Triebwerkseffekt ist der durch das Zusammenwirken von Blende und Schwingflügelbewegung erzeugte Saugwirbel. Der Wirbelkern entsteht immer zu Beginn der Saugphase auf der Saugseite des Schwingflügels 1 an der Blendenkante. Sein Drehsinn ist grundsätzlich dem Flügeldrehsinn entgegengesetzt gerichtet. Mit fortschreitender Vergrößerung des Saugraumes rollt sich dieser Wirbel spiralenförmig auf, wobei sein Kern etwa bis zur Triebwerksmitte hin wandert. Der Wirbel wird von Luftmassen gebildet, welche den Potentialwirbelgesetzten folgend regelmäßig um den Kern rotieren. F i g. 4 c zeigt den Schwingflügel 1 kurz vor der rechten Totlage mit voll ausgebildetem Saugwirbel.Of crucial importance for the overall engine effect is the suction vortex generated by the interaction of the diaphragm and the swinging wing movement. The vortex core always arises at the beginning of the suction phase on the suction side of the oscillating wing 1 on the edge of the panel. Its direction of rotation is fundamentally opposite to the direction of rotation of the wing directed. As the suction space continues to grow, this vortex rolls in a spiral shape, with its core migrating approximately to the center of the engine. Of the Vortex is formed by air masses, which follow the laws of potential vortices rotate regularly around the core. F i g. 4 c shows the swing wing 1 shortly before the right dead center with fully developed suction vortex.
Der vorteilhafte Wirbeleffekt besteht nun darin, daß infolge der Rotationsbewegung die eingesaugten Luftmassen ihre kinetische Energie beibehalten. Da außerdem an der Einsaugseite die Umfangsbewegung des Wirbels dem Saugstrom gleichgerichtet ist, wird die Saugwirkung wesentlich unterstützt. Ferner verursacht der Wirbel eine innere Querspülung, welche der Schwingungsbewegung gleichgerichtet und für die betrachtete Schwingungsperiode von links nach rechts gerichtet ist, wodurch die im linken Arbeitsraum zurückgebliebenen Verbrennungsgase zur gegenüberliegenden rechten Blendenöffnung gespült werden, was in F i g. 4 c veranschaulicht ist. Dabei wird dann auch der Brennraum ausgespült. Infolge ihrer Massenträgheit behalten die Luftmassen auch ihre Rotation bei, wenn der Schwingflügel 1 aus der rechten Totlage heraus wieder zurückbeschleunigt wird, was bewirkt, daß durch die linke Blendenöffnung noch Luft nachgesaugt wird, während der Schwingflügel 1 mit beginnender Linksschwingung die alten Verbrennungsgase vermischt mit Frischluft durch die rechte Blendenöffnung 13 in die freie Atmosphäre drückt. Besonders kennzeichnend füt den Wirbeleffekt ist, daß während der gesamten Saugphase die Hauptströmungsrichtung der Frischluft beibehalten wird, obwohl der Schwingflügel saugseitig beide Blendenöffnungen 13 freigibt. Damit wird immer nur von der Seite eingesaugt, auf welcher eine Expansionsphase vorangegangen ist.The advantageous vortex effect is that as a result of the rotational movement the sucked in air masses retain their kinetic energy. Since also on on the suction side the circumferential movement of the vortex is aligned with the suction flow, the suction effect is significantly supported. Furthermore, the vortex causes an internal one Transverse flushing, which rectifies the oscillatory movement and is viewed for Period of oscillation is directed from left to right, creating the one in the left working space remaining combustion gases to the opposite right aperture be rinsed, which is shown in FIG. 4c is illustrated. The Firing chamber flushed out. Due to their inertia, the air masses also retain their rotation when the swing wing 1 is out of the right dead center again is accelerated back, which means that there is still air through the left aperture is sucked, while the swing wing 1 with the beginning of the left oscillation old combustion gases mixed with fresh air through the right aperture 13 pushes into the open atmosphere. Particularly characteristic of the swirl effect is that the main flow direction of the fresh air during the entire suction phase is retained, although the oscillating vane has both aperture openings 13 on the suction side releases. This means that it is only ever sucked in from the side on which there is an expansion phase has preceded.
Bei der nun folgenden Schwingungsbewegung von rechts nach links wird der größte Teil der eingesaugten Luft durch die Blendenöffnungen 13 nach rückwärts ausgestoßen, wobei Schubkraft erzeugt wird. Die Verdrängungsgeschwindigkeit ist jedoch mit der zulässigen Schwingflügelgeschwindigkeit begrenzt und würde bei den großen Öffnungsquerschnitten, welche andererseits für den Saugvorgang notwendig sind, nur relativ kleine Austrittsgeschwindigkeiten ergeben. Die Ausschubwirkung wird aber dadurch verstärkt, daß sich bei beginnender Linksschwingung vor der rechten Blendenöffnung die Geschwindigkeitskomponenten des Schwingflügels 1 und der in den äußeren Wirbelzonen rotierenden Luftmassen überlagern und daß an der linken Blendenöffnung durch die Ablenkwirkung der Blendenkante eine starke Strahleinschnürung auftritt, was in F i g. 4 d dargestellt ist. Die Strahleinschnürung beim Ausströmen durch die Blendenöffnung ist aber wesentlich stärker, als sie mit den bekannten kreisrunden Blenden oder Bordädüsen erreicht wird. Diese Wirkung entsteht dadurch, daß sich den vom Schwingflügel 1 der Blendenöffnung 13 zuströmenden Gasteilchen noch die Umfangsgeschwindigkeit des Schwingflügels überlagert. Damit wird die Querströmung stärker als bei reinem stationärem Ausfluß. Nach Modellversuchen wird eine Kontraktionszahl rxz .-=z:# 0,5 erreicht. Gegenüber den bekannten kreisrunden Kontraktionsdüsen unterscheidet sich die Anordnung gemäß der Erfindung außer durch die wirkungsvollere Kontraktion noch dadurch, daß die Ablenkkanten geradlinig sind und daß die Kontraktion nur einseitig und zwar von innen nach außen erfolgt, wobei der Schubstrahl dreiseitig an der Gehäusewandung anliegt.With the now following oscillation movement from right to left becomes most of the air sucked in through the aperture 13 backwards ejected, generating thrust. The displacement speed is but limited to the permissible swing wing speed and would be at the large opening cross-sections, which on the other hand are necessary for the suction process are, result in only relatively low exit velocities. The extension effect but is reinforced by the fact that when the left oscillation begins, before the right Aperture the speed components of the swing wing 1 and in the Outer vortex zones superimpose rotating air masses and that at the left aperture due to the deflecting effect of the edge of the diaphragm, a strong constriction of the beam occurs, what in Fig. 4 d is shown. The constriction of the jet as it flows out the aperture is much stronger than it is with the well-known circular ones Orifices or board nozzles is reached. This effect arises from the fact that the gas particles flowing in from the swinging vane 1 of the aperture 13 or the Superimposed circumferential speed of the oscillating vane. This becomes the cross flow stronger than with pure stationary discharge. After model tests, a contraction number rxz .- = z: # 0.5 reached. It differs from the well-known circular contraction nozzles the arrangement according to the invention apart from the more efficient contraction nor in that the deflecting edges are straight and that the contraction only takes place on one side, namely from the inside to the outside, with the thrust jet on three sides rests against the housing wall.
Neben der erwünschten Wirkung eines mit der Durchströmrichtung stark veränderlichen Strahlquerschnitts bringt der Blendenausfluß noch den Vorteil, daß das kritische Druckverhältnis ß größer ist als bei einer abgerundeten Düse. Das bedeutet, daß bei den hier vorkommenden Drücken in jedem Falle ein nahezu verlustfreier adiabatischer Ausfluß erfolgt, was für das Triebwerk gemäß der Erfindung mit seinem ständig veränderlichen Druckverhältnis von ausschlaggebender Bedeutung ist.In addition to the desired effect, one with the direction of flow strong With variable beam cross-section, the diaphragm discharge still has the advantage that the critical pressure ratio ß is greater than with a rounded nozzle. That means that at the pressures occurring here, in each case an almost loss-free adiabatic discharge takes place, what for the engine according to the invention with his constantly changing pressure ratio is of crucial importance.
Ein günstiges Verhältnis zwischen Einsaug- und Ausströmgeschwindigkeit wird erreicht, wenn jede Blendenöffnung 13 vorzugsweise halb so breit ist wie der Schwingflügelradius r. Dabei muß aber besonders herausgestellt werden, daß die Blendenanordnung gemäß der Erfindung den Gesamteffekt des Triebwerks nur wesentlich günstig beeinflußt, daß die Funktionsfähigkeit aber auch ohne die Blende 8 gegeben ist.A favorable ratio between intake and outflow speed is achieved if each diaphragm opening 13 is preferably half as wide as the swinging vane radius r. However, it must be emphasized in particular that the diaphragm arrangement according to the invention only has a significantly favorable effect on the overall effect of the engine, but that the functionality is given even without the diaphragm 8.
Wenn sich die Schwingflügelspitze bei fortgesetzter Linksschwingung der linken Mantelwand 6 nähert, verkleinert sich der Auslaßquerschnitt, bis beim Erreichen des Schließpunktes 9 die Hochdruckverdichtung und damit der voraus beschriebene Arbeitsgang von neuem beginnt.If the wing tip moves with continued left swing the left jacket wall 6 approaches, the outlet cross-section is reduced until at Reaching the closing point 9, the high pressure compression and thus the previously described The process starts all over again.
Der für den linken Arbeitsraum beschriebene Vorgang vollzieht sich gleichermaßen auch im rechten Arbeitsraum, lediglich um eine Halbperiode verschoben und mit umgekehrter Drehrichtung.The process described for the left workspace takes place also in the right workspace, just shifted by half a period and with reverse direction of rotation.
Für das Arbeitsprinzip des Strahltriebwerks gemäß der Erfindung muß als besonders kennzeichnend hervorgehoben werden, daß sich ein volles Arbeitsspiel im gleichen Arbeitsraum in einen Hochdruckbereich und in einen Niederdruckbereich aufteilt, welche während einer Schwingungsperiode durchlaufen werden. In F i g. 3 ist für beide Arbeitsräume über dem Schwingungsweg einer Schwingungsperiode schematisch der Druckverlauf aufgetragen. Der Hochdruckbereich umfaßt die Hochdruckverdichtung und die Expansion der Verbrennungsgase, wobei also im wesentlichen thermodynamische Energie frei wird. Zum Niederdruckbereich gehört das Selbstansaugen von Frischluft und das Ausspülen der Brennräume sowie das Ausstoßen des größten Teils der eingesaugten Luft mit niedrigem Überdruck, wobei unter Energieverbrauch in der Hauptsache Schubkraft erzeugt wird. Der Übergang von der Expansions- zur Saugphase sowie von der Niederdruck- zur Hochdruckverdichtung erfolgt dabei stetig und ohne räumliche Absperrung bei fortlaufender Bewegung des Schwingflügels I<. Für die Erzielung eines günstigen Reaktionswirkungsgrades ist es notwendig, daß ein möglichst großer Schubanteil durch das Beschleunigen von reiner Luft erzeugt wird, während der kleinere Schubanteil durch die Auspuffeng der Verbrennungsgase entsteht. Bei gleichem Arbeitsinhalt muß deshalb der Niederdruckbereich den weitaus größeren Abschnitt des Schwingungswinkels cp einnehmen.For the working principle of the jet engine according to the invention must to be emphasized as particularly indicative that there is a full work cycle in the same working space in a high pressure area and in a low pressure area divides which are traversed during an oscillation period. In Fig. 3 is a schematic representation of the oscillation path of an oscillation period for both working spaces the pressure curve plotted. The high pressure area includes high pressure compression and the expansion of the combustion gases, thus being essentially thermodynamic Energy is released. The self-priming of fresh air belongs to the low pressure range and the flushing of the combustion chambers and the expulsion of most of the sucked in Air with low overpressure, whereby under energy consumption mainly thrust is produced. The transition from the expansion to the suction phase as well as from the low pressure for high pressure compression takes place continuously and without spatial shut-off continuous movement of the swing wing I <. To achieve a favorable Reaction efficiency, it is necessary that as large a thrust portion as possible through the acceleration of pure air is generated, while the smaller thrust portion by exhausting the combustion gases. With the same work content must therefore the low pressure area has a much larger section of the oscillation angle take cp.
Die Wahl des Schwingungswinkels q@ von vorzugsweise 180 bis 240° bietet den Vorteil, daß mit genügender Abgrenzung des Hochdruckbereiches die Expansionsgase zwangläufig in Schubrichtung ohne verlustbringende Umlenkungen ausströmen können. Eine Erweiterung des Schwingungswinkels bis etwa 300° bedingt weit vorgezogene Brennräume, welche dann nicht mehr ausgespült werden. Die Vergrößerung des Verdrängungsvolumens ist damit nur scheinbar und bringt keine Steigerung des Luftdurchsatzes.The choice of the oscillation angle q @ of preferably 180 to 240 ° offers the advantage that with sufficient delimitation of the high pressure area the expansion gases can inevitably flow out in the thrust direction without loss-making deflections. An extension of the oscillation angle up to about 300 ° requires the combustion chambers to be drawn far forward, which are then no longer rinsed out. The increase in the displacement volume is therefore only apparent and does not increase the air throughput.
Die zur Erzielung eines großen Luftdurchsatzes erforderliche große Schwingflügelgeschwindigkeit, welche an der Schwingfiügelspitze größenordnungsmäßig etwa 200 m/Sek. betragen kann, läßt sich vom mechanischen Gesichtspunkt aus nur dadurch verwirklichen, daß man zwischen Schwingflügelkanten und Gehäusewänden auf jegliche Berührungsabdichtung verzichtet, welche mit der damit notwendigen Schmierung bei den gegebenen Verhältnissen kaum zu beherrschen wäre. Dafür muß infolge des freizuhaltenden Luftspaltes am gesamten Schwingflügelumfang ein Gasleckverlust in Kauf genommen werden, welcher jedoch bei der dieses Triebwerk kennzeichnenden großen Verdrängungsgeschwindigkeit keinen störenden Verlust darstellt. Er tritt lediglich im Hochdruckbereich spürbar in Erscheinung und ist somit ein maßgebender Faktor bei der Wahl des Verdichtungsdruckes. Da jedoch der Hochdruckbereich vorzugsweise unter einem mittleren Winkel von etwa 90° links und rechts der Längsachse x-x liegt, können hier die Leckgase in Schubrichtung nach rückwärts austreten und üben dadurch noch eine Reaktionswirkung auf das Triebwerk aus. Damit wird ein Teil der Leckgasverluste unmittelbar als Schubleistung wieder zurückgewonnen. Diese günstige Leckgasausnutzung begründet ebenfalls die vorzugsweise Wahl des Schwingungswinkels (p von 180 bis 240°.The large required to achieve a large air flow Swinging vane speed, which is of the order of magnitude at the swinging vane tip about 200 m / sec. can be, from the mechanical point of view only thereby realize that between the swing wing edges and the housing walls any contact seal dispensed with, which with the necessary lubrication under the given conditions would hardly be controllable. For this, as a result of the air gap to be kept free on the entire swing wing circumference a gas leakage in Buy, which, however, with the large characteristic of this engine Displacement speed does not represent a disturbing loss. He just kicks noticeable in the high pressure area and is therefore a decisive factor when choosing the compression pressure. However, since the high pressure area is preferred is at a mean angle of about 90 ° to the left and right of the longitudinal axis x-x, the leakage gases can escape backwards in the thrust direction and thus practice another reaction effect on the engine. This is part of the leakage gas losses immediately recovered as thrust performance. This favorable exploitation of the leakage gas also justifies the preferred choice of the oscillation angle (p from 180 to 240 °.
Nach dem Stand der Technik ist die berührungsfreie Abdichtung bereits bei Hub- und Rotationskolbenmaschinen bekannt. Bei diesen Maschinen sind jedoch die Leckverluste wegen der wesentlich kleineren Verdrängungsgeschwindigkeit relativ größer; außerdem kann die Leck gasströmung nicht leistungsgewinnend ausgenutzt werden.According to the state of the art, the non-contact sealing is already known in reciprocating and rotary piston machines. However, these machines are the leakage losses due to the much lower displacement speed relative greater; In addition, the leakage gas flow cannot be used to gain power.
Für die Treibstoffverbrennung, welche bei jeder Schwingflügeltotlage erfolgt, können grundsätzlich alle bei Kolbenverbrennungsmaschinen bekannten Zündverfahren angewendet werden. Da bei dem Triebwerk gemäß der Erfindung den Gaskräften allein die Massenkraft des Schwingflügels 71 entgegenwirkt, womit eine exakte Festlegung des Zündzeitpunktes nicht notwendig ist, bietet das Glühzündverfahren weitgehende Vorteile. Als Zündquelle dient dabei ein Glühkörper 15, welcher lediglich beim Anlassen elektrisch aufgeheizt und während des Betriebes durch die Verbrennungsgase auf Zlindtemperatur gehalten wird. Unterstützt wird der Zünd-und Vrebrennungsvorgang noch dadurch, daß der Brennraum 11 mit einem hitzebeständigen Material gegen die Gehäusewand wärmeisolierend ausgekleidet ist; diese Brennrauminnenwand 12 erhält während des Betriebes eine wesentlich höhere Temperatur als die übrigen Geheäusewände. Da innerhalb der Arbeitsräume kein Schmiermittel erforderlich ist, kann die Wandtemperatur höher gehalten werden, als dies bei Kolbenmotoren allgemein zulässig ist. Damit kann die Verbrennung begünstigt und der Wirkungsgrad gesteigert werden.In principle, all ignition methods known in internal combustion engines can be used for the fuel combustion, which takes place in every swing wing dead position. Since in the engine according to the invention the gas forces are counteracted solely by the inertia force of the oscillating wing 71, so that an exact determination of the ignition point is not necessary, the glow ignition method offers extensive advantages. An incandescent body 15 serves as the ignition source, which is only heated electrically when the engine is started and kept at ignition temperature by the combustion gases during operation. The ignition and pre-combustion process is also supported by the fact that the combustion chamber 11 is lined with a heat-resistant material in a heat-insulating manner against the housing wall; this combustion chamber inner wall 12 receives a significantly higher temperature than the other housing walls during operation. Since no lubricant is required within the working spaces, the wall temperature can be kept higher than is generally permissible for piston engines. This can promote combustion and increase efficiency.
Um in der ungewöhnlich kurzen zur Verfügung stehenden Zeit eine möglichst vollständige Verbrennung zu erreichen, muß der Gemischbildungsvorgang den gekennzeichneten Bedingungen angepaßt werden. Dazu wird der für eine Verbrennung erforderliche kleinem zeitlichen Abstand an diejenige der anderen Seite an; dasselbe gilt für die Auspuffphasen. Diese unmittelbare Folge gleichgerichteter Phasen bedingt eine fast kontinuierliche Saug- und Schubströmung. Dazu kommt der günstige Umstand, daß Auspuff-und Saugphase gegensymmetrisch auftreten. Es ist dabei die Hauptaufgabe des Vorkammervolumens, die wechselseitig auftretenden Druckdifferenzen von Saug- und Auspuffvorgang gleichzeitig auszugleichen.In order to achieve a possible in the unusually short time available To achieve complete combustion, the mixture formation process must be as marked Conditions to be adjusted. This is what is required for a combustion little temporal distance to that of the other side; the same applies to the exhaust phases. This immediate sequence of phases in the same direction results in an almost continuous one Suction and thrust flow. In addition, there is the favorable fact that exhaust and intake phases occur counter-symmetrically. The main task of the antechamber volume is the alternating pressure differences between the suction and exhaust processes at the same time balance.
Da der größte Teil der geförderten Luft nicht an der Verbrennung beteiligt wird, kann zur Erhöhung der Schubleistung, insbesondere bei höheren Fluggeschwindigkeiten unter Ausnutzung des Staudruckes in der Strahldüse noch nachträglich Treibstoff verbrannt werden, wobei das Schwingflügeltriebwerk auch für die Nachverbrennung die Treibstofförderung übernimmt. .Because most of the air is not involved in the combustion can increase thrust, especially at higher flight speeds using the back pressure in the jet nozzle, fuel is added later are burned, with the oscillating vane engine also being used for post-combustion takes over the fuel delivery. .
Da die hohen Verbrennungstemperaturen während einer Arbeitsperiode nur über einen relativ kleinen Zeitanteil auf die Triebwerksteile einwirken, ergibt sich für diese nur eine geringe mittlere thermische Belastung. Der große Luftüberschuß ermöglicht zudem in Verbindung mit der lebhaften Innenzirkulation eine ausreichende Innenkühlung, insbesondere des Schwingflügels. Die durchgeförderte Luft umströmt außerdem das Schwingflügelgehäuse von außen und sorgt damit für eine genügende Kühlung der Schwingflügellager.Because the high combustion temperatures during a working period only act on the engine parts for a relatively small amount of time for this only a low average thermal load. The great excess of air also enables sufficient in connection with the lively internal circulation Internal cooling, especially of the swing wing. The conveyed air flows around it also the swing wing housing from the outside and thus ensures sufficient cooling the swing wing bearing.
Die hinsichtlich der Materialbeanspruchung kritischste Stelle ist die Verbindung von Schwingflügel 1 und Welle 2. Mit Rücksicht auf einen günstigen Kraftfluß sowie auf die Bearbeitung wird vorzugsweise eine geteilte Konstruktion gewählt. Dabei können Schwingflügel I. und Welle 2 aus dem jeweils geeignetsten Material hergestellt werden. Die Verbindung erfolgt nach F i g. 6 a auf die Weise, daß als Schwingflügelnabe ein hochfestes dünnes Band 1a mit einem Umschließungswinkel von etwa 180 bis 210° um die Welle 2 gelegt und mit dem Schwingflügel vernietet oder verschraubt ist, welcher dann aus einer einfachen Platte hergestellt werden kann. Eine andere Verbindungsart nach F i g. 6 b besteht darin, daß Schwingflügel und Nabe aus einem Materialstück gefertigt werden. Für beide Ausführungen ist wichtig, daß das Nabenband, welches die Welle 2 teilweise umschließt, unter Vorspannung steht; dadurch wird die Dauerfestigkeit wesentlich erhöht.The most critical point in terms of material stress is the connection of swing wing 1 and shaft 2. With regard to a favorable Power flow and machining is preferably a split construction chosen. Swing blades I. and shaft 2 can be selected from the most suitable Material to be made. The connection is made according to FIG. 6 a in the way that as a swing wing hub a high-strength thin tape 1a with an enclosure angle placed around the shaft 2 from about 180 to 210 ° and riveted to the oscillating wing or screwed, which can then be made from a simple plate can. Another type of connection according to FIG. 6 b is that swing wing and hub are made from one piece of material. For both versions it is important that the hub band, which partially surrounds the shaft 2, is under pretension; this increases the fatigue strength significantly.
Das der Erfindung zugrunde gelegte Arbeitsverfahren ermöglicht Betriebszustände, welche sowohl im thermodynamischen Bereich als auch in strömungstechnischer Hinsicht Wirkungsgrade erwarten lassen, wie sie in bekannten Strahltriebwerken für kleine Schubleistungen wenn überhaupt, so nur mit weitaus größerem Aufwand erreicht werden können.The working method on which the invention is based enables operating states which both in the thermodynamic area and in terms of flow technology One can expect efficiencies, as they are in known jet engines for small Thrust performance, if at all, can only be achieved with far greater effort can.
Gegenüber den bereits bekannten, mit Flügelkolben arbeitenden Strahltriebwerken wird jegliche Art mechanischer Ventilsteuerung und mechanischer Hilfsgeräte vermieden und dadurch die Betriebssicherheit weitgehend erhöht. Das Fehlen von Ventilen im Brennraumbereich ermöglicht eine freizügige, thermodynamisch günstigste Brennraumauslegungund erlaubt höhere Verbrennungsdrücke und Temperaturen. Durch die Gestaltung des Schwingflügelgehäuses und vor allem durch die Anordnung der Aus- und Einlaßöffnungen kann der größte Teil des gesamten Schwingungsvolumens als reines Pumpvolumen ausgenutzt werden, und es ist damit möglich, daß die durch die Verbrennung gewonnene Energie unmittelbar über den Schwingflügel durch Ansaugen und Ausschieben von Luft in Schubkraft umgesetzt wird.Compared to the already known jet engines working with wing pistons any kind of mechanical valve control and mechanical auxiliary devices are avoided and thereby the operational safety is largely increased. The lack of valves in the The combustion chamber area enables a free, thermodynamically most favorable combustion chamber design and allows higher combustion pressures and temperatures. Through the design of the swing wing housing and above all through the arrangement of the outlet and inlet openings, the largest part can of the entire oscillation volume can be used as a pure pump volume, and it is thus possible that the energy gained by the combustion directly over the swing wing is converted into thrust by sucking in and pushing out air will.
Infolge der äußerst leichten bewegten Masse ist die gespeicherte Massenenergie so gering, daß die Leistungsregelung ohne spürbare Verzögerung erfolgen kann und daß bei einem Triebwerksschaden eine Totalzerstörung ausgeschlossen und eine Gefährdung der Umgebung nur in engsten Grenzen möglich ist.As a result of the extremely light moving mass is the stored mass energy so low that the power regulation can take place without noticeable delay and that in the event of an engine failure, total destruction is ruled out and a hazard the environment is only possible within the narrowest limits.
Da alle Bewegungsvorgänge innerhalb des Triebwerks einem periodischen Richtungswechsel unterliegen, erzeugt das Triebwerk nach außen hin keine Kreiselwirkung. Diese Eigenart ist insofern von Bedeutung, als das Triebwerk ja insbesondere für den unmittelbaren Strahlantrieb an den Flügelspitzen von Hubschrauberrotoren vorgesehen ist.Since all movement processes within the engine are periodic Are subject to change of direction, the engine does not produce any gyroscopic effect towards the outside. This peculiarity is important insofar as the engine is especially for the direct jet propulsion provided at the wing tips of helicopter rotors is.
Daneben wird die zu erwartende Wirtschaftlichkeit sowie die Anspruchslosigkeit in Wartung und Treibstoffgüte den Einsatz als Haupttriebwerk für Leichtflugzeuge an Stelle des Kolbenmotors und als Hilfsantrieb für Segelflugzeuge in Aussicht stellen.In addition, the expected profitability and the undemanding In terms of maintenance and fuel quality, it is used as the main engine for light aircraft in place of the piston engine and as an auxiliary drive for gliders.
Durch parallelen Zusammenschluß mehrerer Einzeltriebwerke zu einer Triebwerksbatterie lassen sich beliebige Schubkräfte erzeugen. Derartige Triebwerksbatterien können dann vertikal schwenkbar oder direkt als Landeklappen ausgebildet an Tragflügel montiert werden, womit durch die vertikal verstellbare Strahlrichtung die Start- und Landeeigenschaften günstig beeinflußt werden können. Patentansprüche: 1. Strahltriebwerk mit Schwingflügel, insbesondere für kleine Schubleistungen, wobei der verhältnismäßig sehr leichte Schwingflügel um eine Drehachse in einem Gehäuse symmetrisch zu dessen Längsachse mit hoher Geschwindigkeit frei schwingt, dabei gegensymmetrische, periodisch wechselnde Volumenveränderungen erzeugt und im Bereich der Totlagen seines $chwingungsweges, welche jeweils von einem Brennraum begrenzt werden, durch Verdichtung eines Brennstoff-Luft-Gemisches verzögert und durch die Verbrennungsenergie dieses Gemisches wieder entgegengesetzt beschleunigt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schwingflügelgehäuse nur nach rückwärts entgegen der Flugbewegung für jeden der beiden Brennräume je eine Öffnung hat, welche außerhalh der Brennraumzone und dem zugehörigen Brennraum in Längsrichtung nach rückwärts gegenüberliegend an den Umfangskreis des Schwingflügels anschließt, daß der öffnungsquerschnitt der beiden Öffnungen unverändert und ständig offen bleibt und durch jede Öffnung zeitlich nacheinander infolge der Schwingbewegung des Schwingflügels sowohl Frischluft in das Gehäuse eingesaugt als auch Luft und Verbrennungsgas nach rückwärts schuberzeugend ausgestoßen werden, wobei die Öffnungen durch die Formgebung ihrer seitlichen Begrenzungen und unter Einbeziehung des Bewegungszustandes des Schwingflügels sogenannte aerodynamische Ventile bilden, welche bei konstantem öffnungsquerschnitt abhängig von der Durchflußrichtung unterschiedliche Durchflußquerschnitte aufweisen, und daß durch die Formgebung der seitlichen Begrenzungswände des Schwingflügelgehäuses in bezug auf den Umfangs-By combining several individual engines in parallel into one Engine battery, any thrust can be generated. Such engine batteries can then be vertically pivoted or designed directly as landing flaps on the wing can be installed, which means that the start- and landing properties can be favorably influenced. Claims: 1. Jet engine with swing wing, especially for small thrusts, the relative very light oscillating wings around an axis of rotation in a housing symmetrical to it Longitudinal axis swings freely at high speed, counter-symmetrical, periodic alternating volume changes generated and in the area of the dead centers of its oscillation path, which are each delimited by a combustion chamber by compressing a fuel-air mixture delayed and reversed again by the combustion energy of this mixture is accelerated, that is, that the oscillating vane housing only backwards against the flight movement for each of the two combustion chambers has an opening which is outside the combustion chamber zone and the associated combustion chamber in the longitudinal direction backwards opposite to the circumferential circle of the oscillating wing then that the opening cross-section of the two openings is unchanged and constant remains open and through each opening one after the other as a result of the swinging movement of the swing wing both fresh air sucked into the housing and air and Combustion gas can be expelled backwards generating the thrust, the openings through the shaping of their lateral boundaries and taking into account the state of motion of the swing wing form so-called aerodynamic valves, which at constant Opening cross-section depending on the direction of flow, different flow cross-sections have, and that by the shape of the lateral boundary walls of the swing wing housing in terms of the
Claims (10)
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DET26677A DE1262076B (en) | 1964-07-27 | 1964-07-27 | Swing wing jet engine |
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DE1262076C2 DE1262076C2 (en) | 1968-09-05 |
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DET26677A Granted DE1262076B (en) | 1964-07-27 | 1964-07-27 | Swing wing jet engine |
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Country | Link |
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DE (1) | DE1262076B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005003545A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Nicholas Paul Robinson | Propulsion system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2526645A (en) * | 1945-10-12 | 1950-10-24 | Leonard B Edelman | Intermittent-firing thermal air jet motor with oscillating flapper valve control |
-
1964
- 1964-07-27 DE DET26677A patent/DE1262076B/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2526645A (en) * | 1945-10-12 | 1950-10-24 | Leonard B Edelman | Intermittent-firing thermal air jet motor with oscillating flapper valve control |
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WO2005003545A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Nicholas Paul Robinson | Propulsion system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1262076C2 (en) | 1968-09-05 |
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