DE1756138A1 - Triebwerksanlage fuer Hubschrauber - Google Patents

Triebwerksanlage fuer Hubschrauber

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DE1756138A1
DE1756138A1 DE19681756138 DE1756138A DE1756138A1 DE 1756138 A1 DE1756138 A1 DE 1756138A1 DE 19681756138 DE19681756138 DE 19681756138 DE 1756138 A DE1756138 A DE 1756138A DE 1756138 A1 DE1756138 A1 DE 1756138A1
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turbine
helicopter
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DE19681756138
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Gilbert Ronald Albert
Shire Ralph John
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Rolls Royce PLC
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Description

UlUI* IHM ι»ί,"*"" --■,_. - \ J \J \J I KJ \J
jMpLlne.F.A.ealckEicnn.DliiLCtom.B.KiAe
8 München 27, KShlstr. 22
ROLLS-HOYCE LIMITED
Derby,Derbyshire, Grossbritannien
Triebwerksanlage für Hubschrauber
Die Erfindung, betrifft eine Triebwerksanlage für Hubschrauber und einen mit einer derartigen Triebwerksanlage ausgestatteten Hubschrauber
'JIe eri'indung-sgemasse Triebwerksanlage für einen Hubschrauber umfasst ein Gasturbinentriebwerk -mit einer freien Turbine, eine aiitriebsmäseig mit einem Gebläse verbundene Welle, mechanische Antriebsmittel zum mechanischen dotieren eines Drehflügels eines Hubschraubers und auf Drehzahl ansprechende Kupplungsmittel zum übertragen des Antriebs von der freien Turbine wahlweise entweder auf die mechanischen Antriebsmittel oder auf die genannte Welle, je nachdem ob die Drehzahl der freien Turbine unter, bzw. über einem vorbestimmten Wert liegt.
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Der in dieser Besdhreibung benutzte Auedruck "Gebläse" ujpfasst alle Laderäder mit Einschluss von Luftschrauben.
Die auf die Drehzahl ansprechenden Kupplungemittel können eine erste und eine zweite auf die Drehzahl ansprechende Einrichtungskupplung umfassen, wobei die erste dieser auf Drehzahl ansprechenden Einrichtungskupplungen die freie Turbine mit den mechanischen Antriebsmitteln und die zweite Kupplung die freie Turbine mit der Genannten Welle verbinden können, wobei die erste auf Drehzahl ansprechende Einrichtungekupplung ein- bzw. ausgerückt wird, wenn die Drehzahl der freien Turbine unter, bzw. Über dem ν orbestimmten Wert liegt und die zweite auf Drehzahl ansprechende, Einrichtungskupplung ein- bzw. ausgerückt wird, wenn die Drehzahl der freien Turbine liber, bzw. unter dem vorbestimmten Wert liegt.
Auf der Welle kann ein Kompressor und eine Turbine (z.B. ein Niederdruckkompressor und eine Niederdruckturbine) angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Welle antrieb sniässig Über ein ßeduktionsgetriebe mit dem Gebläse verbunden.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, durch welche die Steigung der Gebläseschaufeln oder -Blätter geändert werden kann, um damit die durch das Gebläse aufgenommene Leistung zu variieren.
Das Gebläse ist vorzugsweise in einer Leitung angeordnet. Ausserdem kann ein Teil der durch die Leitung durchströmenden Luft dem Einlass des Kompressors zugeleitet werden, wobei derUbrige Teil der Luft das genannte Gasturbinentriebwerk umströmt. Das By-Pass-VerhMltnis ist vorzugsweise mindestens 3*1 und in einer bevorzugten
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AuefUhrungeform zwischen *f:1 und 5:1.
. Die Erfindung umfasst auch einen Hubschrauber, welcher mit mindestens einer derartigen TriebWerksanlage ausgestattet ist, wobei die
mechanisches Antriebsmittel der oder jeder Triebwerksanlage
mindestens einen DrwhflUgel des Hubschraubers betreiben, welcher mit Mitteln sum Ändern der Blattsteigung ausgerüstet ist.
Der Hubschrauber kann zwei Drehflügel haben, die miteinander
antriebsmUssig verbunden sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass beim Ausfallen einer der Triebwerksanlagen die andere Triebwerksanlage imstande ist, bei Drehflügel des Hubschraubers so zu betreiben, dass der Hubschrauber j.m Schwebeflug gehalten werden kann. ■
Vorzugsweise ist der Hubschrauber mit aerodynamischen Oberflächen ausgestattet, welche beim Marschflug desselben einen aerodynamischen luftrieb'liefern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor. Es stellt dart
Fig. 1 einen Seitenriss eines Hubschraubers, welcher mit zwei
erfindungsgemSssen Triebwerksanlacen ausgerüstet ist,
Fig. 2 einen Grundriss des Hubschraubers nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der Triebwerksanlacen, die im Hubschrauber nach Fig. 1 und 2 eingebaut sind. '
Ein Hubschrauber 10 hat zwei Drehflügel 11, 12, die mechanisch
durch Wellen 13, baw. I1* rotiert werden. Nicht dargestellte Kittel
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ermöglichen es, die Steigung der Blätter jedes DrehflUgels eu, ändern. Die Welle 13 wird Über ein Getriebe 15 von einer fctelle 16 angetrieben. Die Wellen Ik und 16 sind miteinander verbunden, da sie von einem gemeinsamen Getriebekasten 17 aus angetrieben sind, wobei der Antrieb zum Getriebe 1? Über Wellen 20 und 21 erfolgt.
Die Wellen 20 und 21 werden durch Triebwerksanlagen mit zwei Gasturbinentriebwerken 2£, 23 angetrieben, die jeweils auf FlUgelstummeln 2*f, 25 des Hubschraubers 10 angroednet sind. Weitere FlUgel 26 und 27 sind am Hunschrauber Ί0 vorgesehen, um beim Karschflug desselben einen Auftrieb zu liefern.
Die beiden Triebwerke 22, 25 haben denselben Aufbauj Figur 3 zeigt im Einzelnen das Triebwerk 22.
Das Triebwerk 22 hat ein Gehäuse 30, umfassend in Strömungerichtting einen Kiederdruckkompressor 311 einen Eochdruckkompressor 32, eine Brennkammer 33» eine Hochdruckturbine 3*S eine Niederdruckturbine 35 und eine zweistufige Freilaufturbine J6.
Die Kochdruckturbine 3^ treibt des Hochdruckkompressor 32 Über eine Welle kO an. Innerhalb der Welle kO ist konzentrisch zu dieser eine Welle kl angeordnet, die von der Niederdruckturbine 35 angetrieben wird und ihrerseits den Hiederdruckkompressor 31 antreibt.
Die Welle ^1 hat auf der stromaufwärtigen Seite des Hiederdruckkompressors 31 eine Verlängerung *f2, welche Über ein Reduktionsgetriebe (z.B. mit einem Verhältnis von ungefähr if:1) ein Front-
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DUsengebläse A3 antreibt. Das Diieengebläse hj> "hat Schaufeln k5, die • in einer Gebläseleitung k6 angeordnet sind, welche sich innerhalb ; einer Verkleidung k-7 erstreckt, die ihrerseits Über Streben 50, 51· am Triebwerk abgestutzt ist.
Nicht dargestellte Mittel sind vofgesehen, um die Steigung der Gebläseschaufeln zu variieren und damit die Kraftaufnahme des Dusengebläses k3 ζλχ ändern.
Die Gebläseschaufeln können eine Spitzengeschwindigkeit von 427 m/s haben und können aus mit Fasern verstärktem Kunstharz gefertigt sein.
In das Triebwerk 22 eintretende Luft strömt durch das DUsengebläse ^3» der Grossteil dieser Luft (und vorzugsweise mindestens zwei Drittel derselben) umströmen das Triebwerk 22 und treten unmittelbar an die Aussenluft aus. Ein Beil der Luft geht jedoch vom DUsengebläse k3 (z.B. ein Fäftel oderein Viertel) durch die Kompressoren 31, 32, die Brennkammer 33» die Turbinen J>h und 35 un-d die Freilaufturbine 3δ, und von hier durch das Strahlrohr 52. an die Aussenluft.
Die Freilaufturbine 36 sitzt auf einer Welle 53 und treibt Über ein Getriebe 55 eine Welle 5^ an; das Getriebe 55 ist in einem Iieckkonus 56 am stromabwärtigen Ende des Triebwerks 22 angeordnet. Die Welle 5^ erstreckt sich durch eine Hohlstrebe 51 zwischen dem Iieckkonus 55 und dera Gehäuse 30·
Bie Welle 5h ist antriebsraässig mit der Welle 20 Über eine auf die Drehzahl ansprechende, Einrichtungskupplung 60 verbunden»
Die Welle 53 ist ebenfalls Über eine auf die Drehzahl ansprechende
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6ad
Einrichtungskupplung 61 mit -der Welle *f1 verbunden.
' Solche Kupplungen 60, 61 sind an sich bereits gut bekannt und k'dnnen
beispielsweise Legge-Kupplungen sein. Die Kupplung 60 ißt so / eingerichtet, dass sie ein- bzw. auskuppelt, wenn die Drehzahl der / Freilaufturbine unter, bzw. über einem vorbestimmten Wert liegt, / während die Kupplung 61 so ausgelegt ist, dass die ein- bzw. auskuppelt, wenn die Drehzahl der Freilauf turbine 36 über bzv/. unter diesem vorbestimmten Wert liegt.
-^^ Die Kupplungen 60 und 61 bilden daher ein Mittel zum wahlweisen
Übertragen des Antriebs von der Freilaufturbine 36 entweder zur
ι Welle 20 oder zur Welle *f1 je nachdem, ob die Drehzahl der Freilaufturbine 36 unter oder über dem vorbestimmten Wert liegt.
Beim Betrieb kann jedes der Triebwerke 22, 23 mittels eines Anlassermotors angelassen werden, um die Eochdruckturbine ~$h und den entsprechenden Hochdruckkompressor 32 anzulassen. iiotwen "".igenfalls kann jedoch ein Anlassermotor vorgesehen* sein, um die Biederdruckturbine 35 und den entsprechenden l'iederdruckkompreesor 31 ^k anzulassen. In diesem Zustand nimmt das Gebläse k-3 keine nennenswerte Energie auf, da seine Schaufeln k3 in Nullsteigung stehen. Die Drehflügel 11, 12 wurden in diesem Zustand durch nicht dargestellte Bremsen gebremst.
Wenn sich das Flugzeug vom Boden abheben soll, werdendie Bremsen gel'dst, die Blätter werden verstellt und die Drehzahl der Triebwerke 22, 23 wird gesteigert. In diesem Zustand ist die Drehzahl jeder Freilaufturbine 36 infolge der Kraftaufnahme durch die Drehflügel 11, 12 unter dem vorbestimmten Wert, sodass die Kupplung
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eingerückt und die Kupplung 61 ausgerUckt ist und die Freilaufturbinen 36 die DrehflUgel 11 und 12 antreiben. Beim Ansteigen der Kraft der Triebwerke 22, 23 steigert sich auch die Steigung der DrehflUgelblätter 11 und 12 und, obwohl das Gebläse k3 läuft, hat es zu diesem Zeitpunkt nur eine geringe Steigung. Der Hubschrauber 10 hebt sich daher auf die bestimmte Höhe mittels seiner DrehflUgel 11, 12.
Wenn diese Höhe erreicht ist, wird die Steigung der Blätter der DrehflUgel 11, 12 verkleinert, während jene der Schaufeln Λ5 des Gebläses 43 vergrössert wird. Dadurch erhöht sich die Drehzahl der Welle 20 (infolge der kleineren Leistungsaufnahme der Drehflügel 11, 12) und die Drehzahl der Freilaufturbine 36 steigt an. Infolgedessen wird die Kupplung 60 ausgerUckt und die Kupplung 61 eingerUckt, sodass die Leistung der Freilaufturbine 36 zum Betrieb des Gebläses 43 herangezogen wird. In diesem Zustand laufen die Drehflügel 11, 12 von selbst um.
Beim Harschflug wird der notwendige aerodynamische Auftrieb von den FlUgeln 26, 2? und den von selbst umlaufenden DrehflUgeln geliefert, während der Vortrieb durch die Gebläse 43 und die Strahlgase der Triebwerke 22, 23 zustande kommt.
Das Landen des Hubschraubers geht in der umgekehrten Reihenfolge zum oben beschriebenen Starten vor sich.
Die Triebwerke sind so konstruiert, dass sie beispielsweise um 160 Prozent mehr Leistung abgeben, als in Schwebezustand gebraucht wird, sodass Harschgeschwindigkeiten von 400 km/h möglich sind; dies
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schafft einen besonders verlässlichen Hubschrauber f da dieser noch immer im Schwebezustand gehalten werden kann, wenn eines der / Triebwerke ausgefallen ist, wobei dann die Drehzahl des noch im
Betrieb stehenden Triebwerks entsprechend gesteigert wird.
/ Da die Drehflügel 11, 12 mechanisch von den Triebwerken 22, 23
angetrieben werden, sind keine Leitungen in den DrehflUgelblättern notwendig, um die Spitzen der Blätter zu beliefern, wie dies fUr rein strahlbetriebene D^whflUgel nötig wäre, sodass die "Dicken-Sehnen-VerhHltnisse" der Musseren Querschnitte der Blätter sehr
•klein sein können und der Luftwiderstand dementsprechen gering ist. / Der mechanische Antrieb der Drehflügel 11 und 12 setzt auch daß
' Geräusch des Hubschraubers 10 herab, da dadurch das Geräusch
der "Spitzendltsen" vermieden wird.
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Claims (1)

  1. Pa t e η t a η s ρ r U ehe ·
    1. Triebwerksanlage für einen Hubschrauber nit einem Gasturbinentriebwerk, einer antriebsmässig mit einem Gebläse verbundenen Welle und mechanischen Antriebsmitteln zum mechanischen Rotieren eines Dreh« • flUgels eines Tlubschraubers, gekennzeichnet durch eine Freilaufturbine (36) und auf Drehzahl ansprechende Kupplungsmittel (6O,61) zum Übertragen des Antriebs wahlweise Von der Freilaufturbine (36) entweder auf die mechanischen Antriebsmittel (13,17,20,21) oder auf die genannte Welle {kl sk2.) t je nachdem of die Drehzahl der Freilauf-•turbine unter, bzw. über einem vorbesteimmten Wert liegt.
    2. iEriebwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Drehzahl ansprechenden Kupplungsmittel eine erste und eine zweite auf die Drehzahl ansprechende Einrichtungskupplung (6O,61) umfassen, wobei slie erste (.60) dieser auf die Drehzahl ansprechenden Kupplungen die Freilaufturbine (36) mit den mechanischen Antriebsmitteln. (13,17,20,21) und die zweite auf die Drehzahl ansprechenden Kupplung (61) die Freilauf turbine (36) mit der genannten Welle (1Fl) verbindet, wobei Sie erste auf Drehzahl ansprechende Kupplung ein—, bzw. ausgerückt wird, wenn die Drehzahl der Freilaufturbine unter, bzw. über einem vorbestimmten Wert liegt und die zwei auf Drehzahl ansprechende Einwegkupplung (51) ein-, bzw. ausgerückt wird, wenn die Drehzahl der Freilaufturbine über, bzw. unter dem vorbestimmten Wert liegt.
    3. Triebwerksanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (kl) ein Kompressor (31) und eine Turbine (35) angeordnet sind.
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    /,-■■■ ■ ■ · ■ '■ ■ ■■■■
    k. Triebwerksanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor ein NiederdruckkorapresBor und die Turbine eine Niederdruckturbine ist.
    5. Triebwerksanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (*f1) antriebsmässig über ein Reduktionsgetriebe (kk) mit dem Gebläse (^3) verbunden ist.
    6. Triebwerksanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kittel, durch welche die Steigung der Gebläseschaufeln (k5) geändert werden kann um damit die durch das Gebläse (*»3) auf-gendmmene Leistung zu variieren.
    7. Triebwerksanlage nach einem der vorangehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (V5) in einer Leitung (^o) angeordnet ist.
    8. Triebwerksanlage nach Anspruch 3 oder k und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seil der durch die Leitung {k6) durchströmenden Luft dem Einlass des Kompressors (31) zugefUhrt wird und der Übrige Teil der Luft das genannte Gasturbinentriebwerk umströmt.
    9. Triebwerksanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    das By-Pass-Verhältnis mindestens 3*1 ist.
    10. Hubschrauber, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubschrauber mit mindestens einen derartigen Triebwerksanlage ausgestattet ist, wobei die mechanischen Antriebsmittel {13-17,20,21) der oder jeder Triebwerksanlage mindestens einen Drehflügel (11,12) des Hubschraubers (10) betreiben, welcher mit Mitteln zum Ändern der Steigung der Blätter {k5) ausgerüstet ist.
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    11. Hubschrauber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubschrauber zwei Drehflügel (11,12) hat die miteinander antriebmassig verbunden sind und von den beiden Triebwerken (22,23) angetrieben werden, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass beim Ausfallen einer der beiden TriebWerksanlagen die andere Triebwerksanlage imstande ist, die Drehflügel des Hubschraubers so zu betreiben, dass der Hubschrauber im Schwebeflug gehalten werden kann,- '
    12. Hubschrauber nach Anspruch, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubschrauber mit aerodynamischen Oberflächen (26,27) ausgestattet ist, welche beim Harschflug desselben einen aerodynamischen Auftrieb liefern
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DE19681756138 1967-04-20 1968-04-09 Triebwerksanlage fuer Hubschrauber Pending DE1756138A1 (de)

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GB (1) GB1120658A (de)

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