DE1426405A1 - Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk zum Antrieb von Senkrecht- und Kurzstartflugzeugen - Google Patents

Description

• Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk zum Antrieb von Senkrecht- und Kurzstartflugzeugen. :,lie Erfindung betrifft ein Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk zum Antrieb von Senkrecht- und Kurzstartflugzeugen, dessen erster Kreis aus einem F3asistriebwerk mit Luftverdichter und fiauptturbine sowie einer gesteuerten Xanalverzweigung besteht, die sich in einen Horizontalschubkanal und in mindestens einen Hubkanal fortsetzt, in dem die Turbinenschaufeln von zumindest einem senkrecht zur Triebwerkslängsachse angeordneten ÜeblUserad laufen, das Außenluft für den zweiten Kreis (fiubkreis) ansaugt und ebenfalls in das Hubkanalsystem fördert.
• Bei einem bekannten Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk dieser Gattung (vgl. d-ie deutsche Patentschrift 1 168 168 und die deutsche Auslegeschrift 1 198 131) wird die vom Triebwerk erzeugte Energie entweder für den Hubfall oder für den Marschfall verwendet. Gleichzeitige Wirkungen der `jchubstrahlen in horizontaler und vertikaler Schubrichtung sind nicht möglich, so daß resultierende Nirkungen aus beiden Schubrichtungs-Komponenten nicht realisierbar sind. Der Erfinder hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Triebwerk zum Antrieb von Senkrecht- und Kurzstartflugzeugen zu schaffen, bei denen eine regelbare, stufenweise Aufgliederung der vom Triebwerk erzeugten Energie in horizontale und vertikale Schubkomponenten möglich ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Steuerkörper derart angeordnet sind, daß bei Zuführung von Luft für das Hubsystem die aus dem ersten Kreis kommenden Ströme in Triebwerkslängsrichtung zum Hauptauslaß,- der gegebenenfalls einen Ablenkkrümmer aufweist, geleitet werden.
• Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß während des Hubbetriebes noch Schubstrahlen zum Hauptauslaß geleitet werden, so daß noch in der Transitionsphase eine kontinuierliche Schubversorgung vorhanden ist, durch die ein ungestörter Übergang in den Marschflug gewdhrleistet ist.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Iliehrstromtriebwerk mit Umschaltvorrichtungen, einer Brennkammer zur Erzeugung von Hubstrahlen und einer Freifahrt-Turbine ; Fig. 2 dieses Triebwerk mit einer zusätzlichen Brennkammer und einer weiteren Freifahrt-Turbine ; Fig. 3 einen Längsschnitt durch den vorderen Ringkanalteil des Triebwerkes gemäß Fig. 1 mit einer geänderten Steuervorrichtung ; Fig. 4 eine Vorderansicht der Fig. 3 ; Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung einer Vorrichtung zum Steuern der Stromrichtungen ; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Fig. 3 ; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Fig. 5 .

  Im Einlauf 1 eines 1r;ehrstromtriebwerkes 2 ist ein Nieder-

  druck-Verdichter 3 angeordnet, der vorverdichtete Luft einer-

  seits zu einem nachgeschalteten Hochdruck-Verdichter 4 und

  andererseits in einen, den 4'iochdruck-Verdichter 4 konzentrisch

  umgebenden Kanal 5 fördert. Im Kanal 5 ist eine gestrichelt

  angedeutete Umschaltvorrichtung 6 vorgesehen, die je nach

  ihrer Schaltstellung die im Kanal 5 strömende Luft entweder

  einer ausfahrbaren Brennkammer 7 oder einem Strahlrohr 8 zu-

  führen kann. .)er :Iochdruck-Verdichter 4 fördert die Luft in

  eine Hauptbrennkammer 9, deren Vertrennungsgase i.iichl;eschzlte-

  ten Turbinen 10 und 11 zul;@:f,:tirt werden, von (Ionen die Turbine

  10 den (Iauptverdichter 4 und die Turbine 11 den T:iederdruck-

  Verdichter 3 antreibt. Die die Turbinen verlassenden heißen

  Gase strömen in einen Kanal 12, der auf seinem Außenumfang

  Klappen 13 aufweist. Diese Klappen 13 ermöglichen in ihrer

  ausgezo;-en dar;;estellten Lage den Zutritt der heißen Gase

  zu einer ?reifahrt-Turbine 14, die eine Verdicliterbescliaufe-

  lung 15 trägt, die in einer Abzweigung 16 des Kanals 5

  Umgebungsluft während des vertikalen Flugs ansaugt lind zum

  Strahlrohr fördert. Die 11niPreburil-;sluft tritt durch am Umfang

  des Triebwerks vorgesehene Üffnunt;en 17, die durch Klappen

  18 verschließbar sind. Die Klappen 1t; weisen je einen An-

  satz 19@ auf. In geöffneter Stellunf; der Klappen 18 schließen

  die Aris.litze 19 (teil Kanal 5 ab, so das die an gesaurte Um-

  gebungsluft nach ihrer Verdichtung durch die V(,r(lic-iterbe-

  s s cliaufelung 15 in das nit '...aclibrennern 20 ver.,; C 11,iie :@tralil-

  rohr li gelangt. Hierbei ist die Umschaltvorrichtung; 6 so

  eingestellt, dzß die vom Vorverdicliter 3 in den Kanal 5

  geförderte Teilnenge in die @renr:ka:@imer 7 t#elanf"t, in der

  sie durch Brennertiiisen 21 aufgebeizt wird, s o das beiße

  Hubstrahlen erzeugt werden. ".m ::trahlrolir t; ist ein aus-

  fahrtarer Krümmer 22 an;@eleli?ct, der beim vertikalen Flug

  die Verbrennungsgase nach unter, ablenkt. Itn 3ereich der

  Klappenanerdnung ist der untere Teil des `irietwerks j.;e-

  schlossen aus;;eführt, utn ::u vermeiden, daP bei aus;;efal:renen

  Klt:ppen lft ein Pragaugen von die i;rerinkanin:er 7 verlassenden

  heilen :äsen erfolgt. In diesen "eschlos;ien ausgeführten

  Teil ist e: n euer zur ';-r--s ebwerksi=ingsachse verlaufender

  Karal 23 vorgesehen, der zur gleichmäßigen Verteilung der

  durch die Öffnungen 17 einströmenden Luft auf den Kanal 16

  dient. Während der ::arschfahrt befinden sich die Klappen 13

  in der strichpunktiert dargestellten Lage und die Umschalt-'

  vorrichtung 6 ist so eingestellt, daß die in dem Kanal 5

  strömende Luft und die aus der Hauptbrennkammer 9 austretenden

  Gase sich vereinigen, so dar sie --emeinsam in das Strahlrohr

  8 eintreten.

  Bei der geänderten Ausführungsform remäß Piri;. 2 sind die

  Kandle 12,16 und 5 gegenüber der in h'ig. 1 gezeigten Aus-

  führurit;sform verlängert. Im Fanal 12 '_.st eine weitere Prei-

  fahrt-Turbine 24 der Freifahrt-Turbine 14 nachgeschaltet,

  die eine im Kanal .16 umlaufende Verdichterbeschaufelung 25

  aufweist. Biese dient zum Ansaugen und Verdichten von Um-

  gebungsluft, die durch auf den Umfang des Triebwerks ver-

  teilte Üffnungen 26 eintritt. Klappen 27, die ehren Ansatz

  28 aufweisen, überwachen sowohl die Öffnungen 2_6 als auch

  den Kanal 5. Auf den Umfang des Kanals 5 verteilte Klappen 29

  gestatten den Zutritt der Luft zu der Deschaufelung 25. Die-,

  durch die Verdichterbeschaüfelung 25 geförderte Pri::chluft

  vermischt sich mit den heißen Gasen im Strahlrohr ß. Eine

  gestrichelt angedeutete Umschaltvorrichtuni; 30 im Ring-

  kanal 16 leitet die von der Verdichterbeschaufeiung 15 ge-

  förderte Frischluft während des senkrechten Flugs zu einer

  mit Brennstoffdüsen 31 ausgerüsteten Brennkammer 32. @@ährend'

  der A::arschfahrt sind die Öffnungen 17 und 26 "°eschlo ssen.

  Die aus der Hauptbrennkarnmer 9 strömenden Gase vermischen

  sich mit der vom Verdichter 3 in den Kanal 5 geförderten

  Teilluftmenge und treten t@erneirrs:r,m aus dem Strahlrorir ß aus.

  Eine zusiitzliche Prischluftansaugung erfolgt nicht. ä)iese

  Triebwerksausführung wirkt beim ;3tf-.rten und Landen als tiub-

  triebwerk und für die Marschfahrt als Schubtriebwerk.

  Durch die in diesem Falle mögliche, gedrungene Bauweise der Freifahrt-Turbine mit darüber angeordneter Verdichterbeschaufelung ist keine Vergrößerung des Triebwerksdurchmessers notwendig, so daß ebenfalls keine nennenswerte Vermehrung des schädlichen Luftwiderstandes auftritt.
• Der zusätzliche Luftdurchsatz, d.h. die Vergrößerung des By-pass-Verhdltnisses, erhöht den Schub und bei zusätzlich angeordneter Verbrennung ergibt sich eine weitere Schubsteigerung. Da die nachgeschalteten Freifahrt-Turbinen-Anordnungen für Start und Landung nur kurzzeitig benötigt werden, können diese Teile einschließlich des Gebläse und Steuervorrichtungen in Leichtbauweise ausgeführt werden? Bei einer geänderten Ausführungsform der Steuerorgane im Ringkanal entsteht ein Triebwerk, das vorzugsweise am Heck eines Flugzeugs angeordnet werden kann. und zur Beeinflussung der Grenzschicht an der gesamten Flugzeugoberflache dient. Das Triebwerk weist bis auf den vorderen Teil des Ringkanals 5 mit einer neuen Steuervorrichtung 41 gemäß Fig. E den gleicher, Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform auf. ')ie neue Steuervorrichtung 41 ist in den Figuren 3 bis 7 vergrößert dargestellt. Die Steuervorrichtung besteht aus auf einen Teil des Umfangs des Kanals 5 verteilten Klappen 4k43,44,42',43',44' bzw. 45,46,47,45',46',47' und Steuerkörpern 48,4,'. j:ie Achsen der Mappen 43,44 bzw. 43',44' sind schräg an der jeweiligen Fläche der Kanalaußenwand angeordnet, so daß sie in der Stellung, in der sie den Kanal 5 absperren, eine schräg nach hinten verlaufende AblenkflUche bilden. Die Klappen 45 bis 47', die im Abstand stromabwärts zu den Klappen 42 bis 44' angeordnet sind,liegen in Schließstellung sämtlich in einer senkrecht zur Triebwerksachse stehenden Ebene. Zwischen beiden Klapperfeldern sind auf zwei gegenüberliegenden Flächen des polygonalen Kanalquerschnitts die Steuerkörper 48 bzw. 48' angeordnet. Jeder Steuerkörper 48 bzw. 48' ist auf einer Welle 49 bzw. 49', die senkrecht zur Kanalachse steht, drehbar gelagert und weist im hinteren Abschnitt zwei gegeneinander schwenkbare Teilklappen 50,50' bzw. 50",50"' auf. Im zusammengeklappten Zustand weisen die Teilklappen die gleiche Kontur wie der vordere Abschnitt des Steuerkörpers auf. Vor den hinteren klappen 45 bis 47' sind in der Triebwerkswandung zwei gegenüberliegende Öffnungen 51 bzw. 52 vorgesehen, die mittels Schieber verschließbar sind. An die Öffnungen 51 schließt sich ein nicht dargestelltes Kanalsystem an, das zu Ausblasedüsen an den Tragflügeln und dem Zeitwerk führt. An der Öffnung 52 ist ein nicht dargestellter Segmentkrümmer angelenkt, der zum Ablenken der aus dem Kanal 5 ausströmenden Luft dient. Das Triebwerk kann im Abstand vom Rumpf angeordnet .s ein, so daß ein Spalt zwischen Rumpf und Triebwerk entsteht, in den die Grenzschicht des Rumufes einströmen kann. -Die Ansaugeng von Grenzschicht kann durch eine nicht dargestellte Verkleidung erleichtert werden, die den Rumpf und die Triebwerke umschließt, so daß am Rumpf ein Fangtrichter _ entsteht.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r u c h Zweikreis-Gasturbinenstrahltriebwerk Zum Antrieb von Senkrecht- und hurzstartflugzeugen, dessen erster Kreis aus einem Basistriebwerk mit Luftverdichter und Hauptturbine sowie einer gesteuerten Kanalverzweigung besteht, die sich in einen Horizontalschubkanal und in mindestens einen Hubkanal fortsetzt, in dem die Turbinenschaufeln von zumindest einem senkrecht zur Triebwerkslängsachse angeordneten Gebläserad laufen, das Außenluft für den zweiten Kreis (Hubkreis) ansaugt und ebenfalls in das Hubkanalsystem fördert, dadurch gekennzeichnet, de.ß die Steuerkörper derart angeordnet sind, daß bei Zuführung von Luft für das Hubsystem die aus dem ersten Kreis kommenden Ströme in Triebwerkslängsrichtung zum Haupt-auslaß, der gegebenenfalls einen Ablenkkrümmer aufweist, geleitet werden.