DE1808956C3

DE1808956C3 - Gemeinsamer Lufteinlauf fur ein aus einem Gasturbinenstrahltriebwerk und einem Staustrahltriebwerk bestehendes Verbu ndtnebwerk

Info

Publication number: DE1808956C3
Application number: DE1808956A
Authority: DE
Inventors: Louis Jules Vanves Bauger; Jean Georges Brunoy Bouiller; Raymond Jean Maurice Savigni Sur Orge Joubert; Armand Jean-Baptiste Itteville Lacroix
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1967-11-17
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE1808956A1; FR1552118A; GB1207907A; US3540221A; DE1808956B2

Description

I 808

Wandteil mit einer zur Veränderung des Emtnttsquerschnif.s des Lufteinlaufs bewegbaren Klappe starr verbünden, die zusammen mit einer fest angeordneten Gehäusewand das Außengehäuse des Lufteinlaufs bildet. Hierbei bilden zweckmäßigerweise das stromabwärtige Ende der Klappe und der Eintrittsabschnitt der äußeren Umgrenzung des äußeren Kanals ein Kugelgelenk. Vorzugsweise hat der Querschnitt des Einlaufs am Eintritt die Form eines Rechtecks und etwa in der Ebene des strornabwärtigen Endes der Klappe die Form eines Kreises, in die die Rechteckform kontinuierlich übergeht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich dadurch ^kennzeichnet, daß zum Ver-

/en und iu der vollen Öffnungsstellung sich deckend ineinandergedreht die Strömungsverbindung vom Einlauf zum inneren Kanal über die Durchbrüche herstellen.

Da die öffnungs- und Schließbewegung ies ei findun gsgemäßen Lufteinlaufs nicht der Strömungsrichtung entgegengesetzt ist, sondern vielmehr im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erfolgt,

ler Klappe beträchtliche Verstellkräfte erforderlich ;ind. Auch ist bei dieser Anordnung eine Durchsatzaufteilung im Übergangsbereich zwischen Turbinen- und Staustrahlbetrieb mit Schwierigkeiten verbunden. Es liegt die Aufgabe vor, einen Lufteinlauf der eingangs angegebenen Art derart auszubilden, daß trotz Beibehaltung der Zwiebel- bzw. Kegelform des Schließorgans möglichst geringe Verstellkräfte zum Verstellen des Süiließorgans erforderlich sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß io eck»
das Schließorgan aus zwei gegeneinander verdrehbaren, in der Form ineinanderpassenden Wandteilen
besteht, deren Profil über dem Mantelumfang jeweils
einen Durchbruch aufweist derart, dr>.ß die Wandteile
sich in der Schließstellung für dt.:i inneren Kanal 15 drehen eines der Wandteile relativ zum anderen ein zum geschlossenen Zwiebel- bzw. Kegelprofil ergän- Zahnrad vorgesehen ist, dessen Achse mit der zur ' " ' " "" ~ gemeinsamen"Drehachse der beiden Wandteile senk

recht stehenden Achse zusammenfällt.

An Hand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindr g näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lufteinlauf, dessen Schließorgan sich in der Öffnungsstellung befindet,

sind zum Verstellen des Schließorgans nur geringe 25 F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende: Ansicht, in Verstellkräfte erforderlich. Ferner hat das Schließ- der sich jedoch das Schließorgan in seiner Schließorgan in seiner Schließstellung eine geschlossene
rotationssymmetrische Form, wodurch die Strömungsverluste gering gehalten werden. Ferner erlaubt

der erfindungsgemäße Lufteinlauf eine genaue Durch- 30 F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in saUaufteilung in den inneren Kanal, wogegen der Fig-Durchsatz des äußeren Kanals völlig unabhängig von
der Betriebsweise des Schließorgans geregelt werden
kann.

Grundsätzlich lassen sich drei Betriebsphasen des Verbundtriebwerkes unterscheiden: In der ersten Betriebsphase arbeitet das Turbinenstrahltriebwerk allein, und zwar bis zu einer Fluggeschwindigkeit entsprechend einer Machzahl von ungefähr 2,6; in

einer Übergangsphase, bei einer Fluggeschwindigkeit 40 Schließorgan und dessen wichtigste Antriebselemente, zwischen Mach 2,6 und 3, arbeiten beide Triebwerke Die Luftzuführung für ein kombiniertes Staustrahl-

bei Teilbeaufschlagung gleichzeitig; und schließlich Turbinenstrahltriebwerk (nicht gezeigt) erfolgt über arbeitet das Staustrahltriebwerk bei einer Flügge- zwei Kanäle, von denen der innere Kanal 1 zum schwindigkeit über Mach 3 allein, wobei die Luft- Turbinenstrahltriebwerk und der äußere Kanal 2, der Versorgung des Turbinenstrahltriebwerks durch das 45 den Kanal 1 ringförmig umgibt, zum Staustrahltrieb-Schließorgan unterbunden wird. werk führt. Stromaufwärts von diesen Kanälen ist

ein Lufteinlauf angeordnet, der aus zwei Gehäusewänden besteht. Die eine Gehäusewand 3 ist fest angeordnet, während die als Klappe 4 ausgebildete andere Gehäusewand um eine Achse O schwenkbar ist. die — wie in F i g. 1 gezeigt — senkrecht zur Drehachse X-Y der Wandteile 5 und 6 verläuft.

Der Kanal 1 ist durch ein profiliertes Schl^:eßorgan, das die Form einer Zwiebel hat und aus zwei Wandgeneigt verläuft und In der Schließstellung des 55 teilen 5 und 6 besteht, verschließbar. Schließorgans mit dieser Längsachse zusammenfällt. Das Wandteil S, das in F i g. 8 perspektivisch dar-

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gestellt ist, isi durch profilierte Rippen 7 und 8 mit ist dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Wandteil der Klappe 4 des Lufteinlaufs fest verbunden. Das an seinem stromabwärts liegenden Ende einen in den Wandteil 5 und das Wandteil 6 weisen je r.incn Durch-Eintrittsabschnitt des inneren Kanals eingreifenden 60 bruch 9 auf (Fig. 1).

Lagerbund aufweist und daß die Drehachse der Das Wandteil 5 weist einen äußeren kugelförmigen

Wandteile mit der Längsachse des Lagerbunds zu- Lagerbund 10 iuf, durch den es um die erwähnte sammenfällt. Hierbei bilden der Lagerbund und der Achse O geschwenkt werden kann. Dementsprechend Eintrittsabschnitt des inneren Kanals zweckmäßiger- ist der Eintrittsabschnitt Il des Kanals 2 an seiner weise ein Kugelgelenk. 65 Innenseite ebenfalls kugelförmig ausgebildet.

Um den Einlaßquerschnitt des Lufteinlaufs durch Das Wandteil 6 ist innerhalb des Wandteils 5 iin-

Betätigung des Schlieborgans verstellen zu können, ist geordnet; seine äußere Form entspricht der inneren in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das äußere Form des Wandteils 5. Das Wandteil 6 ist — wie

stellung befindet,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Lir.ie HI-TIi in Fig. 1,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 2,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht der fest angeordneten einen Gehäusewand des Lufteinlaufs,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht der als Klappe ausgebildeten anderen Gehäusewand den Lufteinlaufs,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines der beiden Wandteile des Schließorgans, F i g. 9 eine schematische Draufsicht auf das

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Schließorgan um eine zur gemeinsamen Drehachse der beiden Wandteile senkrecht stehende Achse schwenkbar gelagert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der beiden Wandteile in der Öffnungsstellung zur gemeinsamen Längsachse der beiden Kanäle

gesagt — um die Achse X-Y drehbar, die auf der Grundfläche des Wandteils 5 senkrecht steht. Dabei ist das Wandteil 6 stromaufwärts durch ein Drucklager 12, das in der Spitze des Wandteils 5 angeordnet ist, und stromabwärts durch ein Rollenlager 13, das in den Lagerbund 10 des Wandteils is eingepaßt ist, zentriert.

Das Wandteil 6 wird durch einen Zahnkranz 14 angetrieben, der mit einem Zahnrad 15, das hier ein Kegelrad ist, in Eingriff steht. Die Drehachse des Kegelrads 15 fällt mit der zur gemeinsamen Drehachse der beiden Wandteile 5 und '6 senkrecht stehenden Achse O zusammen.

Die Drehung des Wandteils 6 bewirkt, daß der Durchbruch 9 verdeckt wird (F i g. 2), so daß bei völliger Verdeckung allein das Staustrahltriebwerk betrieben werden kann.

Wie bereits erwähnt, ist das Wandteil 5 mit der Klappe 4 des Lufteinlass fest verbunden. Es ist somit um die Achse O schwenkbar, wobei die Klappe 4 durch ein Kugelgelenk 16 mit dem Rand der Gehäusewand 3 und der äußeren Begrenzung 17, an der es durch einen Flansch 30 befestigt ist, verbunden ist.

Wie in den F i g. 6 und 7 zu sehen ist, verändert sich die Form der Gehäusewände 3 und 4, letztere die Klappe, allmählich derart, daß der Einlaufquerschnitt, der in der Schnittebene IV-IV kreisförmig ist, bis zur Schnittebene III-III allmählich rechteckig wird. Diese Gehäusewände können eine wabenförmige Struktur 18 aufnehmen.

Die Klappe 4 ist vorteilhafterweise durch Querrippen 19 und Längsrippen 20 verstärkt und wird durch einen Stellmotor 25 verstellt.

Die Gehäusewand 3 hat im Bereich der Schnittebene III-III die Form eines U, dessen Seitenwände 21 durch Streben 22 miteinander verbunden sind,

ίο was dem Gebilde eine große Druckfestigkeit verleiht. Die Gehäusewand 3 ist, wie die Klappe 4, durch Längsrippen 23 und Querrippen 24 verstärkt.

Durch die Betätigung des Stellmotors 25 wird die Klappe 4 und das damit verbundene Wandteil 5 verstellt. Dies hat eine Drehung des Zahnkranzes 14 um das Kegelrad 15 zur Folge, was eine entsprechende Drehung des Wandteils 6 um die Achse X-Y bewirkt; dies geht ohne Schwierigkeiten, wenn das äußere Wandteil 5 den Durchbruch 9 des inneren

ao Wandtcils 6 überdeckt, das unabhängig von der Betätigung des Stellmotors 25 durch das Kegelrad 15 antreibbar ist.

Solange das Wandteil 5 und die Klappe 4 fest miteinander verbunden sind, ist sichergestellt, daß die

as zum Betrieb des Turbinenstrahltriebwerks erforderliche Luit aus dem zentralen Teil des Lufteinlaufs entnommen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 ²

hen eines der Wandteile (5 bzw. 6) relativ zum an-

Patentansprüche: deren ein Zahnrad (15) vojjjsrt^^djser

Achse mit der zur gemeinsamen Drehachse:(X-ϊ

1. Gemeinsamer Lufteinlauf für ein aus einem der beiden Wandteile (S; 6) senkrecht stehender

Gasturbinenstrahltriebwerk und einem Staustrahl- 5 Achse (0) zusammenfallt,
triebwerk bestehendes Verbundtriebwerk, der sich

in einen zum Gasturbinenstrahltriebwerk führen- ~

den inneren Kanal und einen zum Staustrahltrieb- . . , .

werk führenden äußeren Kanal verzweigt, der den Die Erfindung betrifft einen gemeinsamen Luiiein-

inneren Kanal mantelförmig umgibt, mit einem io i_auf für ein aus einem Gasturbinenstranimecnven,

im Eintrittsbereich des inneren Kanals angeord- und einem Staustrahltriebwerk bestehendes verouna

neten zwiebel- bzw. kegelförmigen Schließorgan triebwerk, der sich in einem zum üasturDinenstrani-

für den inneren Kanal, dadurch gekenn- tiiebwerk führenden inneren Kanal und einen zurr

zeichnet, daß das Schließorgan aus zwei Staustrahltriebwerk führenden äußeren Kanal ver-

gegeneinander verdrehbaren, in der Form inein- 15 zweigt, der den inneren Kanal mantelrormig umgibt

anderpassenden Wandteilen (5; 6) besteht, deren mit einem im Eintrittsbereich des inneren Kanals an-

Profil über dem Mantelumfang jeweils einen geordneten zwiebel- bzw. kegelförmigen ocnlieli-

Durchbruch (!M aufweist, derart, daß die Wand- organ für den inneren Kanal.

teile sich in de.- Schließstellung für den inneren Aus der Fig. 4 der USA.-Patentschnft ~970 431

Kanal (1) zum geschlossenen Zwiebel- bzw. Ke- ao j_st ein solcher Lufteinlauf bekannt, bei dem da;

gelprofil ergänzen und in der vollen Öffnungs- Schließorgan als geschlossener rotaüonssymmetri

stellung sich deckend ineinandergedreht die Strö- scher Profilkörper ausgebildet ist und in Richtung

mungsverbindung vom Einlarf zum inneren der Triebwerkslängsachse axial verschiebbar ist, un

Kanal (1) über die Durchbrüche (9) herstellen. zwischen seiner Öffnungsstellung und Schließste um

2. Lufteiniauf nach Anspruch I, dadurch ge- 35 verstellt werden zu können. In der Schließstellung

kennzeichnet, daß das Schließorgan um eine Hegt das Schließorgan an der ringförmigen Eintritts-

zur gemeinsamen Drehachse (X-Y) der beiden kante des inneren Kanals an, so daß der innere Kana^!

Wandteile (5; 6) senkrecht stehende Achse (O) versperrt wird, wogegen er in seiner öfmungsstellunf

schwenkbar geliefert ist. einen Ringraum zwischen der ringförmigen Eintritts·

"?. Lufteinlauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 30 kante des inneren Kanals und seiner profilierter

gekennzeichnet, daß die Drenachse X-Y) der Mantelfläche freigibt.

beiden Wandteile (5; 6) in der ^ffnungsstellung Auch aus den deutschen Auslegeschriften 1 144 06f

zur gemeinsamen Längsachse der beiden Kanäle und 1 131 467 sind Lufteinlässe für Verbundtrieb-

(1;2) geneigt verläuft und in der Schließstellung werke bekannt, bei denen ein in axialer Richtung

des Schließorgans mit dieser Längsachse zusam- 35 verschiebbares zwiebel- bzw. kegelförmiges Schließ-

menfällt. organ vorgesehen ist. Es wird als nachteilig bei dieser

4. Lufteinlauf nach einem der vorhergehenden Anordnungen angesehen, daß zum axialen Verschie-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aas ben des Schließorgans erhebliche Verstellkräfte eräußere Wandteil (5) an seinem stromabwärts forderlich sind, wenn das Schließorgan entgegen dei liegenden Ende einen in den Eintrittsabschnitt des 40 Strömungsrichtung verschoben werden muß.
inneren Kanals (1) eingreifenden Lagerbund (10) Aus Fig. 11 der bereits eingangs genannten USA.-aufweist und daß die Drehachse (X-Y) der Wand- Patentschrift 2 970 431 ist ein einem Verbundtriebteile (5; 6) mit der Längsachse des Lagerbunds werk zugeordnetes Schließorgan bekannt, das durch (10) zusammenfällt. eine Drehung um die Triebwerkslängsachse verstell·

5. Lufteinlauf nach Anspruch 4, dadurch ge- 45 bar ist. Eine Drehbewegung des Schließorgans erforkennzeichnet, daß der Lagerbund (10) und der dert eine wesentlich geringere Stellkraft als eine Eintrittsabschnitt des inneren Kanals (1) ein Ku- axiale Verschiebung, da hierbei im wesentlichen keine geigelenk bilden. der Strömungsrichtung entgegengesetzte Kraftkom

6. Luftumlauf nach einem der vorhergehenden poncnte aufgebracht werden muß. In diesem FaI Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 50 kann das Schließorgan jedoch nicht zwei konzentrisch äußere Wandteil (S) mit einer zur Veränderung ineinander angeordneten, sondern nur zwei parallel des Eintrittsquerschnitts des Lufteinlaufs beweg- nebeneinanderliegenden Kanälen zugeordnet werden baren Klappe (4) starr verbunden ist, die zusam- da das Schließorgan lediglich mit einem seitlich vermen mit einer fest angeordneten Gehäusewand (3) setzten Durchgangskanal versehen ist, der durch Dredas Außengehäuse des Lufteinlaufs bildet. 55 hen des Schließorgans abwechselnd mit dem einer

7. Lufteiniauf nach Anspruch 6, dadurch ge- und dem anderen Kanal iin Verbindung tritt. Durch kennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende der diese Anordnung wind überdies die Rotationssym-Klappe (4) und der Eintrittsabschnitt der äußeren metric der Strömung gestört, die gerade im Hinblick Umgrenzung des äußeren Kanals (2) ein Kugel- auf die Rotationssymrnetrie des Turbinenstrahltriebgelemk bilden. 60 werks erwünscht ist.

8. Lufteinlauf nach Anspruch 7, dadurch ge- Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 8) dei kennzeichnet, daß der Querschnitt des Einlaufs genannten USA.-Patentschrift 2 970 431 besteht da: am Eintritt die Form eines Rechtecks und etwa Schließorgan aus einer im Eintrittsbereich des innerer in der Ebene des stromabwiirtigen Endes der Kanals angeordneten Klappe, die zwischen einer der Klappe (4) die Form eines Kreises hat, in die 65 inneren Kanal versperrenden und öffnenden Stellung die Rechtcckform kontinuierlich übergeht. verstellbar ist. Auch in diesem Fall wird die Rota-

9. Lufteinlauf nach einem der Ansprüche 2 tionssymmetrie der Strömung gestört, wobei es als bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdre- weiterer Nachteil angesehen wird, daß zum Versteller