DE1275839B

DE1275839B - Hubtriebwerk in Flachbauweise

Info

Publication number: DE1275839B
Application number: DE1966D0051670
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Albrecht Hartmann
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1966-11-29
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1968-08-22

Description

Hubtriebwerk in Flachbauweise Die Erfindung betrifft ein Hubtriebwerk in Flachbauweise, insbesondere zum Einbau in Flugzeugtragflächen, bestehend aus einem aus Radialturbine und Radialverdichter kombinierten Gaserzeuger als Basistriebwerk für den Antrieb eines Hubgebläses.
Es sind Hubtriebwerke bekannt, die aus Gebläse und Gebläseturbine bestehen und in Flugzeugtragflächen eingebaut werden können. Von einem zentral angeordneten Triebwerk, z. B. Marschtriebwerk im Rumpf, werden die Gebläseturbinen durch Abgas des Triebwerkes oder Verdichterluft über lange Rohrleitungen angetrieben. Nachteilig wirkt sich hierbei die Wirkungsgradverminderung durch Abkühlung -verwendet man heißes Abgas des zentral angeordneten Triebwerkes - und Rohrreibungsverluste aus.
Eine andere Art von Hubtriebwerken ist bekannt geworden, bei dem ein eigenes Gastriebwerk in der Nabe des Hubgebläses eingebaut ist. Hierdurch werden lange Gaszuführungsleitungen, die vom Gaslieferer aus die einzelnen Hubtriebwerke mit Triebgas versorgen, vermieden. Diese Basistriebwerke sind als Axialverdichter bzw. -turbine ausgebildet und um eine kompakte Bauweise zu erzielen, wird der Gasstrom mäanderförmig umgelenkt. Aufgebaut ist dieses Hubtriebwerk derart, daß die Verdichterstufe in der Nähe der Maschinenwelle angeordnet ist, der verdichtete Gasstrom in die ringförmige Brennkammer geführt wird, dort umgelenkt wird und in die Turbine gelangt, die als weiterer Ring um den Verdichter angeordnet ist. Eine weitere Umlenkstelle bringt den Gasstrom zu einer weiteren, als dritter Ring angeordneten Turbine, die die Gebläseschaufeln, welche sich ebenfalls in radialer Richtung anschließen, antreibt. Dabei bestehen alle Axiallaufschaufeln des Verdichters, der Basisturbine, der Gebläseturbine und des Hubgebläses aus einem Stück. Nachteilig wirkt sich jedoch bei dieser Bauweise aus, daß die große Anzahl von Laufschaufeln nur auf der zentralen Maschinenwelle gelagert ist. Das bedingt, daß die Drehzahl des Verdichters und der Turbinen untereinander gleich bleiben, d. h. daß das Hubgebläse mit gleicher Drehzahl umläuft wie das Basistriebwerk. Außerdem können Schwingungen, hervorgerufen durch die langen Schaufeln, auftreten und dadurch den Betrieb eines solchen Triebwerkes in Frage stellen. Außerdem muß die Lagerung der Laufschaufeln an der Maschinenwelle die entstehenden Kreiselkräfte des Hubtriebwerkes, die bei jeder Schaukelbewegung des Flugzeuges entstehen, aufnehmen. Die Anordnung von Axialstufen läßt aber keine extrem flache Bauweise zu, so daß ein solches Hubtriebwerk nur in größeren Tragflächen verwendet werden kann. Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Hubtriebwerk zu bauen, das diese Nachteile vermeidet. Es soll extrem flach gebaut und unabhängig von der Drehzahl des Basistriebwerkes laufen können. Ferner sollen Schwingungen der Laufschaufeln vermieden werden. Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß die Gebläsebeschaufelung an ihrem Umfang ringförmig gelagert und fest mit dem Gehäuseteil des Basistriebwerkes verbunden ist, und daß die Turbinenleitbeschaufelung des Basistriebwerkes mit dem Gehäuseteil eine Einheit bildet und als Antriebsturbine für die Gebläsebeschaufelung dient. Durch diese Ausbildung eines Hubtriebwerkes wird eine extrem flache Bauform erreicht und da das Hubgebläse unabhängig vom Basistriebwerk gegenläufig rotiert, entsteht eine hohe Relativgeschwindigkeit, d. h. das Hubgebläse rotiert wesentlich langsamer als das Basistriebwerk, ohne einer Verbindung durch getriebliche Mittel zu bedürfen. Da das Hubgebläse nur außen am Umfang gelagert ist, kann es die auftretenden Kreiselkräfte besser aufnehmen und ist somit sehr betriebssicher. Einer glatten Durchströmung des Hubgebläses steht durch die strebenfreie Lagerung des Basistriebwerkes nichts im Wege.
An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt die Figur ein Hubtriebwerk im Schnitt. Das Hubtriebwerk besteht aus dem Basistriebwerk 1 und der Gebläsebeschaufelung 15. Im Gehäuse des Basistriebwerks 1 ist der Radialverdichter 2 und die Radialturbine 3 als eine Einheit ausgebildet. Diese beiden Laufräder sind im Gehäuse frei drehbar gelagert. Um die Gasaustrittsstelle des Radialverdichters 2 bzw. Gaseinlaß der Radialturbine 3 schließt ringförmig die Brennkammer 5 an. Ein Zündmittel 6 sorgt für die Erstzündung des Gasgemisches und mündet durch das Gehäuse in die Brennkammer 5. Im Gehäuse des Basistriebwerks 1 ist die Turbinenleitbeschaufelung 7 befestigt und schließt unmittelbar an der Austrittsstelle der Radialturbine 3 an. Diese Turbinenleitbeschaufelung 7 dient gleichzeitig als Gebläseturbine. An der Außenseite am Gehäuse des Basistriebwerks 1 ist die Gebläsebeschaufelung 15 befestigt. Am äußeren Umfang der Gebläsebeschaufelung 15 ist die Lagerstelle 16, an der das gesamte Hubtriebwerk gelagert ist.
Wird nun das Hubtriebwerk angelassen, so wird Luft über den Radialverdichter 2 angesaugt, verdichtet und in die Brennkammer 5 gedrückt. Durch Brennstoffzufuhr entsteht ein zündfähiges Gemisch und wird in der Brennkammer 5 verbrannt. Infolge der Expansion der Brenngase wird die Radialturbine 3 angetrieben. Die austretenden Abgase aus der Radialturbine 3 beaufschlagen die Turbinenleitbeschaufelung 7. Da diese Leitbeschaufelung 7 mit dem Gehäuse fest verbunden ist, kann sich das Gehäuse entgegen dem Drehsinn der Radialverdichter-Turbineneinheit 2, 3 frei drehen. Dabei wird die am Gehäuse befestigte Gebläsebeschaufelung 15 in Rotation versetzt. Die Verdichter-Turbineneinheit 2, 3 kann mit wesentlich höherer Drehzahl umlaufen als die Turbinenleitbeschaufelung 7 bzw. die Gebläsebeschaufelung 15, und da diese beiden Bauelemente gegendrehsinnig laufen, entsteht eine hohe Relativgeschwindigkeit. Durch das hohe Drehzahlniveau des Basistriebwerkes wird ein guter Wirkungsgrad erzielt. Außerdem kann das Drehzahlniveau für das Hubgebläse entsprechend niedrig gehalten werden, ohne daß Übersetzungsgetriebe notwendig sind.

Claims

Patentanspruch: Hubtriebwerk in Flachbauweise, insbesondere zum Einbau in Flugzeugtragflächen, bestehend aus einem aus Radialturbine und Radialverdichter kombinierten Gaserzeuger als Basistriebwerk für den Antrieb eines Hubgebläses, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Gebläsebeschaufelung (15) an ihrem Umfang ringförmig gelagert und fest mit dem Gehäuseteil des Basistriebwerkes (1) verbunden ist, und daß die Turbinenleitbeschaufelung (7) des Basistriebwerkes (1) mit dem Gehäuseteil eine Einheit bildet und als Antriebsturbine für die Gebläsebeschaufelung (15) dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 840 483, 760 962; deutsche Auslegeschrift Nr. 1190 736; schweizerische Patentschrift Nr. 277 114; französische Patentschriften Nr. 1440 422, 919 275; britische Patentschriften Nr. 1003 740, 970188; USA.-Patentschriften Nr. 3 200 588, 2 354 213.