DE1526863C - Strahltriebwerksanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahltriebwerksanlage, bestehend aus einem Strahltriebwerk mit einer ersten Verbrennungseinrichtung und einem das Strahltriebwerk konzentrisch umgebenden'und diesem strömungsmäßig nachgeschalteten Staustrahltriebwerk mit einer zweiten Verbrennungseinrichtung, in der mehrere im Winkelabstand zueinander, radial verlaufende Hohlstrcben zur Brennstoffzufuhr und mehrere radial versetzte, von den Hohlstrebcn getragene hohle, ringförmig ausgebildete Strömungsteiler für die ankommende Stauluft angeordnet sind, welche Strömungsteiler mit Schlitzen versehen sind, durch welche die aus der ersten Verbrennungseinrichtung ankommenden Verbrennungsprodukte in die zweite Verbrennungseinrichtung gelangen.

Bei einer bekannten Triebwerksanlage dieser Bauart sind zwei ringförmige Strömungsteiler in beträchtlichem axialen Abstand zueinander und zu der ersten Verbrennungseinrichtung innerhalb des Strahlrohres des Staustrahltriebwerkes angeordnet. Bei dieser bekannten Ausführung sind zwischen der ersten Verbrennungseinrichtung und dem darauffolgenden Strömungsteiler und zwischen diesem und dem im Abstand darauf folgenden Strömungsteiler die Brennstoffeinspritzdüsen vorgesehen. Der beträchtliche axiale Abstand der zweiten Verbrennungseinrichtung' relativ zur ersten und die verhältnismäßig große axiale Baulänge der zweiten Verbrennungseinrichtung bedingen eine unerwünscht lange axiale Abmessung der Gesamttriebwerksanjage, was ein unerwünscht hohes Gewicht und Schwierigkeiten im Hinblick auf den Einbau des Triebwerkes in einer Flugzeugzelle ergibt. Der. große Abstand zwischen der ersten Verbrennungseinrichtung undder zweiten Verbrennungseinrichtung sowie die große axiale-Erstreckung der zweiten Verbrennungseinrichtung war bei der bekannten Triebwerksanlage erforderlich, um zu vermeiden, daß die aus der ersten Verbrennungseinrichtung ankommenden Verbrennungsgase die Flamme der zweiten Verbrennungseinrichtung ausblasen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die von beiden Triebwerken eingenommene Gesamtlänge unter sicherer Vermeidung des Erlöschens, d. h. Ausblasens der Flamme, im Staustrahltriebwerk so kurz wie möglich zu halten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Strahltriebwerksanlage der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Strömungsteiler zwischen sich Diffusor-Ringkanäle begrenzen und daß die Verbrennungsprodukte aus der ersten Verbrennungseinrichtung im wesentlichen radial nach außen strömend in die Strömungsteiler eingeleitet werden.

Durch diese erzwungene radiale Strömungsführung mit der Ineinanderschachtelung der Strömungsteiler und der zwischen diesen gebildeten wirksamen Diffusorkanäle kann die axiale Länge der zweiten Verbrennungseinrichtung beträchtlich vermindert werden und ebenfalls ihr axialer Abstand zu der ersten Verbrennungseinrichtung, ohne daß die Gefahr besteht, die Flamme der zweiten Verbrennungseinrichtung durch die aus der ersten Verbrennungseinrichtung ankommenden Verbrennungsgase auszulöschen. Durch die Verkürzung der Triebwerkslänge kann das Gewicht der Triebwerksanlage erheblich vermindert werden.

Es ist zwar bei einem Strahltriebwerk bereits bekannt, in eine ringförmige Brennkammer mehrere Strömungsteiler einzusetzen, die die einströmende Luft in mehrere getrennte Ströme aufteilen und zwischen sich entsprechende Diffusorkanäle bilden. Eine solche Ausbildung bei der bekannten Triebwerksanlage vorzunehmen, ist aber deshalb ausgeschlossen, weil hierdurch die Funktionstüchtigkeit der Anlage beeinträchtigt würde. Obgleich die Aufgliederung des Strömungskanals in mehrere diffusorartige Einzelkanäle im Hinblick auf eine geringe axiale Baulänge bekannt war, ist eine solche Anordnung bei einer Triebwerksanlage der eingangs genannten Gattung deshalb nicht als naheliegend anzusehen, weil im bekannten Falle das Problem des Verloschene der Flamme einer nachgeschalteten Verbrennungseinrichtung durch eine vorgeschaltete Verbrennungseinrichtung nicht gegeben ist.

Es ist ferner ^bereits bei einer Strahltriebwerksanlage bekannt, Verbrennungsprodukte radial aus. einer ersten in eine zweite Verbrennungseinrichtung überzuleiten. Hierbei wird einem als erste Verbrennungseinrichtung wirkenden Raketentriebwerk ein Diffusor-Ringkanal nachgeschaltet, der zunächst radial nach außen verläuft, dann parallel zur Achse und schließlich die Verbrennungsprodukte radial nach innen zu einem Nachbrenner leitet. Auch hier ergibt sich nicht das Problem des Verlöschens der Flamme der zweiten Verbrennungseinrichtung, weil der Diifusorkanal, der fast über die gesamte Länge des nachgeschalteten Triebwerks verläuft, auf Grund dieser Bauform ohnehin eine ausreichende Länge . aufweist.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Hohlstreben gegenüber der Triebwerkslängsachse so geneigt, daß die in ihnen angeordneten Brennstoffdüsen am radial äußeren Ende einer jeden Strebe gegenüber den Düsen am radial inneren Ende einer jeden Strebe in stromaufwärtiger Richtung versetzt sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfingung werden die Verbrennungsprodukte aus der ersten Verbrennungseinrichtung über eine ringförmige Sammelleitung den Strömungsteilern zugeführt. Dabei sind die Schlitze in den Strömungsteilern zweckmäßigerweise im wesentlichen axial verlaufend angeordnet.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen · Strahltriebwerksanlage an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Strahltriebwerksanlage,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der der ersten Verbrennungseinrichtung .nachgeschalteten Strömungsteiler.

Fig. 1 zeigt eine Strahltriebwerksanlage 10 für Überschaljbetrieb mit einer ersten Verbrennungseinrichtung 11 und einer zweiten Verbrennungseinrichtung 12. Die erste Verbrenhungseinrichtung 11 bildet hier einen Teil eines nicht dargestellten Raketentriebwerks; die zweite Verbrennungseinrichtung 12 befindet sich in einem ringförmigen Strömungskanal 13, der über einen Konvergent-Divergent-Lufteinlaß 14 mit Stauluft versorgt wird, die außen um die erste Verbrennungseinrichtung herumgeführt wird.

In einem divergierenden Abschnitt des ringförmigen Strömungskanals 13 ist an dessen stromaufwärtigern Ende ein Diffusorkanal 15 vorgesehen, der mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende, axial verlaufende Strömungsteiler 16 aufweist, die in gleichen radialen Abständen angeordnet sind. Die Strö-

mungsteiler 16 begrenzen zwischen sich Diffusor-Ringkanäle, wobei der Divergenzwinkel etwa 6° bis 7° beträgt. Die wirksame Gesamtdivergenz dieses DiSusorkanals 15 beträgt demnach ein Vielfaches dieses Winkels, was zu einer verhältnismäßig kurzen Länge des Diffusors führt. Jeder Strömungsteiler 16 besitzt einen kompakten stromoberseitigen Abschnitt

17 und einen hohlen stromunterseitigen Abschnitt 18. Der Innenraum der stromabwärtigen Abschnitte

18 steht mit dem Strömungskanal 13 über axial verlaufende Schlitze 20 in Verbindung, die in gleichmäßigen Abständen um den Umfang jeder Wandung der Strömungsteiler 16 an deren Hinterkanten angeordnet sind. Mit Ausnahme der radial außenliegenden Strömungsteiler 16 sind die beiden Abschnitte 17 und 18 — in Längsrichtung des Strömungsteilers 16 gesehen — jeweils durch einen engen Spalt 19 getrennt.

Die Verbrennungsgase der ersten Verbrennungseinrichtung 11 strömen in die zweite Verbrennungseinrichtung 12 über mehrere Verteiler 21 ein, die radial in dem stromoberseitigen Ende des Strömungskanals 13 in gleichen Winkelabständen angeordnet sind und je eine Einlaßhutze 22 aufweisen, die mit einer ringförmigen Sammelleitung 23 in Verbindung steht. Jeder Verteiler steht mit dem Innenhohlraum der stromabwärtigen Abschnitte 18 der Strömungsteiler 16 über nicht dargestellte axiale Schlitze in den Seitenwandungen jedes Verteilers 21 in Verbindung. Die Verbrennungsgase der ersten Verbrennungsein-, richtung strömen über den Verteiler 21 in die hohlen Abschnitte 18 ein und von hier über die Schlitze 20 in den Kanal 13. Dieser Strömungsverlauf ist in Fi g. 2 durch Pfeile gekennzeichnet.

Durch das stromoberseitige Ende des ringförmigen ~ ~~ Strömungskanals 13 verlaufen im Winkelabstand zueinander Hohlstreben 24, wobei jede Hohlstrebe hinter einem Verteiler 21 liegt. Jede Strebe ist gegenüber der Triebwerksachse so geneigt, daß die radial äußeren Enden der Streben stromoberseitig der radial inneren Enden liegen. Der Hinterrand jeder Strebe 24 ist mit Brennstoffdüsen 25 ausgestattet, denen über die Hohlstreben 24 Brennstoff zugeführt wird. Stromunterseitig der Düsen 25 sind in der Zeichnung nicht dargestellte Zünder vorgesehen.

Der stromunterseitig der Hohlstrebe 24 liegende Teil des Strömungskanals 13 bildet eine Brennkammer 26 der zweiten Verbrennungseinrichtung 12. Der durch die Brennstoff düsen 25 eingespritzte Brennstoff verbrennt in der Stauluft, die aus dem Diffusor 15 in die Brennkammer 26 einströmt. In den Abgasen der ersten Verbrenungseinrichtung enthaltener, nicht verbrannter Brennstoff, der durch die Schlitze 20 in die Brennkammer 26 einströmt, verbrennt ebenfalls in der Stauluft.

Die Brennkammer 26 wird von einer äußeren Doppelwand 27 und einer inneren Doppelwand 28 begrenzt, wobei die Wände 27, 28 nach hinten konvergieren und eine Einschnürung 30 bilden. Hierdurch entsteht eine Konvergent-Divergent-Schubdüse. Die innere Doppelwand 28 sitzt auf einem zentralen Profilkörper 31, der sich durch ein Spindelgetriebe axial verstellen läßt und der die innere Kanalbegrenzung der Schubdüse bildet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Strahltriebwerksanlage, bestehend aus einem Strahltriebwerk mit einer ersten Verbrennungseinrichtung und einem das Strahltriebwerk konzentrisch umgebenden und diesem strömungsmäßig nachgeschalteten Staustrahltriebwerk mit einer zweiten Verbrennungseinrichtung, in der mehrere im Winkelabstand zueinander, radial verlaufende Hohlstreben zur Brennstoffzufuhr und mehrere radial versetzte, von den Hohlstreben getragene hohle, ringförmig ausgebildete Strömungsteiler für die ankommende Stauluft angeordnet sind, welche Strömungsteiler mit Schlitzen versehen sind, durch welche die aus der ersten Verbrennungseinrichtung ankommenden Verbrennungsprodukte in die zweite Verbrennungseinrichtung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (16) zwischen sich Diffusor-Ringkanäle begrenzen und daß die Verbrennungsprodukte aus der ersten Verbrennungseinrichtung (11) im wesentlichen radial nach außen strömend in die Strömungsteiler (16) eingeleitet werden.

2. Triebwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlstreben (24) gegenüber der Triebwerkslängsachse so geneigt sind, daß die Brennstoffdüsen (25) am radial äußeren Ende einer jeden Strebe (24) gegenüber den Düsen (25) am radial inneren Ende einer jeden Strebe (24) in stromaufwärtiger Richtung versetzt sind.

3. Triebwerksanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsprodukte aus der erster! Verbrennungseinrichtung (11) über eine ringförmige Sammelleitung (23) den Strömungsteilern (16) zugeführt werden.

4. Triebwerksanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (20) in den Strömungsteilern (16) im wesentlichen axial verlaufend angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen