DE19828562B4 - Triebwerk mit gegenläufig drehenden Rotoren - Google Patents
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Abstract
Triebwerk
mit gegenläufig
drehenden Rotoren (1, 2), die koaxial angeordnet sind und über eine Welle
(7) von einer Turbine, deren Arbeitsmedium von einem Gasgenerator
(12) mit einem in Axialrichtung (A) zwischen den Rotoren (1, 2)
angeordneten Lufteinlass (3) geliefert wird, angetrieben werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (1, 2) über ein Planeten-Differentialgetriebe
(5) von einer Niederdruckturbinenwelle (7) angetrieben werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Triebwerk mit gegenläufig drehenden Rotoren, die koaxial angeordnet sind und über eine Welle von einer Turbine, deren Arbeitsmedium von einem Gasgenerator mit einem in Axialrichtung zwischen den Rotoren angeordneten Lufteinlass geliefert wird, angetrieben werden.
- Bei Triebwerken mit gegenläufig drehenden Rotoren bzw. Propellern ist der Lufteinlass für den Gasgenerator bzw. das Kerntriebwerk üblicherweise vor oder hinter den Rotoren angeordnet. Bei bekannten Triebwerken, bei denen der Lufteinlass in Axialrichtung vor den Rotoren angeordnet ist, sind die Rotoren koaxial im Bereich der Niederdruckturbine angeordnet und werden von gegenläufig drehenden Schaufelkränzen der Niederdruckturbine angetrieben.
- Bei anderen bekannten Triebwerken, bei denen das Kerntriebwerk mit seinem Lufteinlass hinter den Rotoren angeordnet ist, werden die Rotoren vorzugsweise über ein Getriebe von einer schnelllaufenden Niederdruckturbine angetrieben.
- Tatsache ist, dass bei Triebwerken mit gegenläufig drehenden Rotoren niedrige Lärmwerte nur dann erzielt werden können, wenn der axiale Abstand zwischen den Rotoren verhältnismäßig groß ist. Diese Forderung führt oft schon zu mechanisch schwer zu beherrschenden, ungünstigen Konstruktionen. Umso mehr führt eine Kombination aus mit großem axialen Abstand zueinander angeordneten Rotoren und einem dahinterliegenden Lufteinlass für das Kerntriebwerk zu einer langen und mechanisch bzw. gewichtsmäßig ungünstigen Bauweise, bei der sich die Schwerpunktlage des Triebwerks für dessen Installation ungünstig verschieben kann.
- Aus der
GB 2 155 110 A - Abgesehen von Lärmproblemen durch den geringen Verdichter- bzw. Fanrotorabstand ist die Konstruktion der gegenläufigen Niederdruckturbine mit zwei Rotoren und Wellen aufwändig und kritisch.
- Die
DE 39 41 852 C2 schützt ein Propfantriebwerk mit zwei entgegengesetzt drehenden Fanrotoren, bei dem der Lufteinlass für den Gasgenerator stromabwärts des zweiten Fanrotors angeordnet ist. Der Antrieb der beiden Fanrotoren erfolgt durch Leistungsübertragung mittels einer einzigen Welle von einer Turbine. Ein Fanrotor wird von der Welle direkt, der andere über ein spezielles Planetengetriebe mit unterschiedlich großen Hohl- und Planetenrädern gegenläufig angetrieben. Somit läuft ein Fanrotor immer mit Wellendrehzahl, d.h. mit Turbinendrehzahl, der andere Fanrotor läuft gegensinnig in einem festen Drehzahlverhältnis zur Wellen- und Turbinendrehzahl. Für moderne Triebwerkskonzepte mit schnelllaufender Niederdruckturbine ist diese Bauart wenig geeignet. Die Anordnung des Lufteinlasses in Verbindung mit einem eher großen Fanrotoranstand ist ebenfalls nachteilig. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Triebwerk mit einem axial zwischen zwei gegenläufigen Rotoren angeordneten Lufteinlass für den Gasgenerator hinsichtlich der Lärmbelastung durch die Rotoren und hinsichtlich des Antriebskonzeptes für die Rotoren zu optimieren.
- Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren über ein Planeten-Differentialgetriebe von einer Niederdruckturbinenwelle angetrieben werden.
- Zur Lärmreduzierung kann der axiale Abstand zwischen den Rotoren ausreichend groß gewählt werden, ohne dass Nachteile hinsichtlich der mechanischen Belastung für das Triebwerk auftreten.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein (Lager-)Gehäuse der Rotoren in der Antriebswelle des in Axialrichtung hinteren Rotors angeordnet.
- Bevorzugt sind beide Lager des hinteren Rotors und das Loslager des vorderen Rotors im (Lager-)Gehäuse angeordnet, sowie das Festlager des vorderen Rotors als Zwischenwellenlager an der Welle des hinteren Rotors angeordnet.
- Es ist vorteilhaft, dass der hintere Rotor über ein in der Lufteinlassöffnung angeordnetes, rotierendes Gitter angetrieben ist, wobei dieses bevorzugt so ausgelegt ist, dass der von dem vorderen Rotor in der Luftströmung erzeugte Drall im wesentlichen aufgehoben wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Gehäuse drallfrei angeströmt wird.
- Es ist höchst bevorzugt, dass das eine Hohlrad des Getriebes im (Lager-)Gehäuse gelagert ist und den hinteren Rotor antreibt.
- Bevorzugt treibt der eine Planetenträger des Planeten-Differentialgetriebes den vorderen Rotor an, wobei der Planetenträger zweckmäßigerweise in der Antriebswelle des hinteren Rotors angeordnet ist.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine auf den für die Erfindung wesentlichen Teil beschränkte Ansicht eines Triebwerks, in der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Triebwerks mit gegenläufig drehenden Rotoren im Längsschnitt dargestellt ist. -
1 zeigt einen in Axialrichtung A vorderen Rotor1 und einen hinteren Rotor2 , so daß eine in das Triebwerk eintretende Luftströmung zunächst auf den vorderen Rotor1 und anschließend auf den hinteren Rotor2 trifft. Zwischen den beiden Rotoren1 und2 ist eine Ansaugöffnung bzw. ein Laufteinlaß3 angeordnet, durch den die angesaugte Luft durch ein Gehäuse4 des Triebwerks zu einem im ganzen mit12 bezeichneten und nicht näher beschriebenen Gasgenerator geleitet wird. Der Gasgenerator12 liegt im Bereich des hinteren Rotors2 bzw. in Axialrichtung A dahinter. Der Lufteinlaß3 verläuft im wesentlichen tangential zur Nabenkontur, so daß er gegen den Eintritt von Fremdkörpern geschützt ist. - Die beiden Rotoren
1 und2 werden über ein im ganzen mit5 bezeichnetes Planeten-Differentialgetriebe angetrieben, dessen Sonnenrad6 mit einer Niederdruckturbinen-Welle7 gekoppelt ist, die ihrerseits von einer Niederdruckturbine angetrieben wird, welche mit Arbeitsgas aus dem Gasgenerator12 angetrieben wird. Das Planeten-Differentialgetriebe5 umfaßt neben dem Sonnenrad6 einen umlaufenden Planetenträger8 und ein Hohlrad9 . Das Hohlrad9 treibt den hintern Rotor2 über ein rotierendes, im Lufteinlaß3 liegendes Gitter10 an. Das Gitter10 ist so ausgelegt, daß der von dem vorderen Rotor1 in der in das Triebwerk eintretenden Luftströmung erzeugte Drall im wesentlichen aufgehoben wird, so daß das Gehäuse4 im wesentlichen drallfrei angeströmt wird. - Das Hohlrad
9 ist in einem Lagergehäuse4 gelagert, wodurch eine kompakte und kurze Bauweise des Triebwerks erzielt wird. Der umlaufende Planetenträger8 des Planeten-Differentialgetriebes5 ist mit seinem Loslager13 am Gehäuse4 und mit seinem Festlager14 , das als Zwischenwellenlager in einer Antriebswelle16 des hinteren Rotors2 angeordnet ist, gelagert und treibt den vorderen Rotor1 an. - Durch die Integration des Getriebes
5 in der Nabe bzw. Antriebswelle16 des hinteren Rotors2 läßt sich mit der vorliegenden Anordnung der beiden Rotoren1 und2 einerseits sowie des Lufteinlasses3 andererseits eine in Axialrichtung A kurze und kompakte Bauweise erzielen. Zur weiteren Lärmreduzierung können die beiden Rotoren1 und2 in Axialrichtung A weiter voneinander entfernt werden, ohne daß dieses nachteilige Auswirkungen auf deren Lagerung im Gehäuse4 und die mechanische Belastung für das Triebwerk hat.
Claims (9)
- Triebwerk mit gegenläufig drehenden Rotoren (
1 ,2 ), die koaxial angeordnet sind und über eine Welle (7 ) von einer Turbine, deren Arbeitsmedium von einem Gasgenerator (12 ) mit einem in Axialrichtung (A) zwischen den Rotoren (1 ,2 ) angeordneten Lufteinlass (3 ) geliefert wird, angetrieben werden,dadurch gekennzeichnet , dass die Rotoren (1 ,2 ) über ein Planeten-Differentialgetriebe (5 ) von einer Niederdruckturbinenwelle (7 ) angetrieben werden. - Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (
4 ) der Rotoren (1 ,2 ) in der Antriebswelle (16 ) des hinteren Rotors (2 ) angeordnet ist. - Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lager des hinteren Rotors (
2 ) und das Loslager (13 ) des vorderen Rotors (1 ) im Gehäuse (4 ) angeordnet sind. - Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (
14 ) des vorderen Rotors (1 ) als Zwischenwellenlager an der Antriebswelle (16 ) des hinteren Rotors (2 ) angeordnet ist. - Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Rotor (
2 ) über ein im Lufteinlass (3 ) angeordnetes, rotierendes Gitter (10 ) angetrieben ist. - Triebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (
10 ) so ausgelegt ist, dass ein von dem vorderen Rotor (1 ) in der Strömung erzeugter Drall im Wesentlichen aufgehoben wird. - Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Hohlrad (
9 ) des Planeten-Differentialgetriebes (5 ) im Gehäuse (4 ) gelagert ist und den hinteren Rotor (2 ) antreibt. - Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (
8 ) des Planeten-Differentialgetriebes (5 ) den vorderen Rotor (1 ) antreibt. - Triebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (
8 ) in der Antriebswelle (16 ) des hinteren Rotors (2 ) und in dem Gehäuse (4 ) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MTU AERO ENGINES GMBH, 80995 MUENCHEN, DE |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |