DE2015322A1 - Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

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DIPL-ING. CURT WALLACH

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2015322

DR. TINO HAIBACH

β München 2, 3>1. März 1970 : ^l2 565 - K/vM

.Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England.

Gas tür bi nens tr ahl tr i ebw er ic

Die Erfindung bezieht sich auf ein z.B. als Gebläsetriebwerk oder Mantelstromtriebwerk ausgebildetes GasturbinenstrahltriebwerkStrahltriebwerke werden gewöhnlich mit Strahlablenkvorrichtungen versehen, die zwischen einer Arbeitsstellung und einer Ruhestellung beweglich sind. Derartige Strahlablenkvorrichtungen sind beträchtlichen Gasbelastungen ausgesetzt und müssen daher konstruktiv außerordentlich stark bemessen werden. Gewöhnlich schließen räumliche Bedingungen und Luftstrombedingungen innerhalb des Triebwerks die Benutzung eines tiefen Aufbaus aus und die Strahldeflektoren werden daher aus zwei durch einen Luftraum getrennte Mantel hergestellt.

Die Strahldeflektoren können jedoch relativ kühl gehalten werden, wenn sie in Ruhestellung befindlich sind, was dazu führt, daß dann, wenn sie in die Arbeitsstellung bewegt werden, um die Strahlgase abzulenken, wenigstens ein Teil des stromoberseitig liegenden Mantels der Heißgasströmung ausgesetzt wird und der stromoberseitig liegende Mantel deshalb rasch erhitzt wird, was eine Ausdehnung zur Folge hat.

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Der Luftraum zwischen dem stromoberseitigen und dem stromunterseitigen Teil des Mantels wirkt jedoch als thermische Isolation mit der Folge, daß der stromunterseitige Mantel viel langsamer erwärmt wird. PUr eine gewisse Zeitdauer und in gewissen Fällen ständig wird daher eine Temperaturdifferenz zwischen dem stromoberseitigen und dem stromunterseitigen Mantel bestehen. Die hieraus resultierende unterschiedliche Ausdehnung bewirkt darm, daß die Ablenkbleche aus ihrer Normalgestalt verformt werden und dies führt wiederum zu übermäßigen Belastungen, die auf den Träger der Ablenkeinrichtungen übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese übeLatände zu vermeiden. Gemäß der Erfindung ist daher ein Strahltriebwerk mit P einem Doppelmantelstrahl"ablenkkörper, der zwischen einer Arbeitsstellung und einer Ruhestellung beweglich ist, in der Welse ausgebildet, daß der Strahlablenkkörper einen perforierten stromoberseitigen Mantel besitzt, über den in Arbeitsstellung die Strahlgase in einer vorbestimmten Richtung streichen können, wobei der stromoberseitige Mantel von einem nicht gelochten stromunterseitigen Mantel durch einen Trennaufbau abgetrennt ist, der verhindert, daß in den Raum zwischen den Mänteln gelangende Strahlgase im wesentlichen Umfang in der vorbestimmten Richtung fließen, wobei jedoch eine Berührung zwischen den Strahlgasen und dem stromunterseitigen Mantel möglich ist.

t Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird daher auch der stromunterseitige Mantel schnell durch die Strahlgase erhitzt, nachdem der Strahlablenkkörper einmal in die Arbeitsstellung bewegt ist und demgemäß werden hohe Temperaturunterschiede zwischen den beiden Mänteln vermieden, die eine Verzerrung zur Folge haben könnten. Da der Trennaufbau außerdem gleichzeitig verhindert, daß in den Raum zwischen den M"nteln gelangende Strahlgase in erheblichem Umfang in der vorbestimmten Richtung strömen, kann der Trennaufbau leicht so gestaltet werden, daß gewährleistet wird, dau der Strahlablenlckörper strukturell fest 1st.

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Vorzugsweise bildet jeder Strahlablenkkörper einen Teil einer Schubumkehrvorrichtung oder eines Spoilers.

So kann der Schubspoiler Strahlablenkkörper enthalten, die zwischen einer Ruhestellung,in der sie um das Strahlrohr des Triebwerks herumliegen, und einer Arbeitsstellung beweglich sind, in der sie stromunterseitig des stromunterseitigen Endes des Strahlrohres angeordnet sind.

Stattdessen kann die Schubumkehrvorrichtung Strahlablenkkörper aufweisen, die beweglich innerhalb des Strahlrohrs des Triebwerks angeordnet sind und die Strahlablenkkörper sind zwischen einer Betriebsstellung, in der sie die öffnungen im Strahlrohr abdecken und die Gasströmung durch das stromunterseitige Ende des letzteren nicht behindern, und einer Arbeitsstellung beweglich, in der sie eine Strömung durch das stromunterseitige Ende verhindern und die Strahlrohre durch die öffnungen hindurchschicken. Das Triebwerk kann ein Mantelstromtriebwerk sein und die Strahlablenkkörper befinden sich in Arbeitsstellung stromunterseitig eines Bereichs, in dem die Mantelstromluft mit den heißen Abgasen vermischt wird.

Der Trennaufbau kann aus mehreren, im wesentlichen S-förmig gestalteten Klammern versehen sein, deren Flansche am stromoberseitigen bzw. stromunterseitigen Mantel festgelegt sind.

Stattdessen kann der Trennaufbau auch aus einem Honigwabenaufbau bestehen.

Nachstehend wird ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht des stromunterseitigen Endes eines Strahltriebwerks gemäß der Erfindung mit einem Schubspoiler,

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Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des stromunterseitigen Endes eines Strahltriebwerkes gemäß der Erfindung, das mit einer Umkehrvorrichtung versehen ist,

Fig. 3 und h schematische,abgebrochen dargestellte,perspektivische Ansichten einer abgewandelten Ausführungsform der Strahlabienkvorrichtung.

Fig. 1 zeigt das stromunterseitige Ende eines Gasturbinenstrahltriebwerks 10 für ein Flugzeug, dessen Strahlrohr 11 mit einem Schubspller 12 der "Zielscheiben"-Bauart ausgestattet ist. Der Schubspoiler 12 besteht aus zwei Strahlablenktüren 13* die zwischen einer Arbeitsstellung (voll ausgezeichnet dargestellt), in der sie stromunterseitig des stromunterseitigen Endes 14 des Strahlrohrs 11 angeordnet sind, und einer Ruhestellung beweglich sind (strichliert dargestellt), in der sie um das Strahlrohr 11 herumliegen . In der Ruhestellung sind die Strahlablenkklappen nicht der Gasströmung ausgeeetzt, aber sie werden durch die Umgebungsluftströmung gekühlt, die durch die Pfeile 15 angedeutet ist, während dann, wenn sie in Betriebsstellung befindlich sind, die Strahlgase radial bezüglich des Triebwerks abgelenkt werden, so daß eine Schubverwirbelung und bis zu einem gewissen Ausmaß auch eine Schubumkehr bewirkt wird.

Jede der Schubablenkklappen 12 besitzt einen stroraoberseitigen Mantel 16, der, wie durch die Pfeile 17 angedeutet, die Strahlgase radial nach außen treten läßt, wenn die Strahlablenkklappen 13 in Arbeitsstellung befindlich sind. Jede Strahlablenkklappe 13 besitzt außerdem einen stromunterseitigen Mantel 18, der von dem stromoberseitigen Mantel 16 getrennt 1st. Die Mäntel l6,lS können, wie aus Fig.3 ersichtlich, durch Distanzhalter getrennt sein, die aus mehreren, im wesentlichen S-förmig gestalteten Klammern 20 bestehen, deren Flansche 21 bzw. 22 an den Msnteln 16 bzw. 16 festgelegt sind. Stattdessen können die Mäntel 16,Io auch, wie aus Fig.4 ersichtlich, durch einen

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Honigwabenaufbau 23 getrennt sein.

Die stroraoberseitigen Mantel 16 sind mit einer Anzahl von Löchern 24 versehen, jedoch sind die stromunterseitigen Mäntel 18 ungelocht.

So strömt jeweils dann, wenn die Strahüäjlenkklappen 13 in die Arbeitsstellung bewegt werden, ein Teil der Strahlgase in den Raum zwischen den Mäntel I6,l8, so daß der Mantel 18 berührt und im wesentlichen in dem gleichen Ausmaß und mit der gleichen Geschwindigkeit erhitzt wird, wie der Mantel 16. Außerdem ist der Aufbau der Abstandshalter, die durch die Klammern 20 oder den Honigwabenaufbau 23 gebildet wird, derart, daß die in den Raum zwischen den Mänteln 16,18 eintretenden Gase daran gehindert werden, in einem beträchtlichen Ausmaß in Radialrichtung zu strömen und so brauchen die Mäntel 16,18 selbst nicht besonders fest zu sein.

So werden die bisher unvermeidbaren hohen Temperaturunterschiede zwischen den Mänteln 16 und 18 bei Bewegung letzterer in die Arbeitsstellung vermieden und infolgedessen werden auch die Träger der Klappen 13 nicht verzerrt.

Fig. 2 zeigt das stromunterseitige Ende eines Gasturbinentriebwerks 25 mit einem Strahlrohr 26, in dem eine Schubumkehrvorrichtung 27 montiert ist.

Die Schubumkehrvorrichtung 27 weist zwei Strahlablenkklappen auf, die auf einem innerhalb des Strahlrohrs 26 angeordneten Drehzapfen 31 gelagert sind. Die Strahlablenkklappen 30 sind zwischen einer Ruhestellung (strichliert dargestellt) und einer Arbeitsstellung (voll ausgezeichnet dargestellt) beweglich. In der Ruhestellung decken die Strahlablenkklappen 30 die öffnungen 32 im Strahlrohr-26 ab. Sie behindern jedoch nicht die Strömung

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durch das stromunterseitige Ende 33 des Strahlrohres 26. In der Arbeitsstellung verhindern jedoch die Strahlablenkklappen 30 die Gasströmung durch das Stromunterseitige Ende 33 und richten demgemäß die Strahlgase durch die öffnungen 32, so daß sie nach hinten gerichtet werden, nachdem sie zwischen den Ablenkschaufeln 34 hindurchgetreten sind. Die Strahlablenkklappen 30 liegen, wenn sie in Arbeitsstellung befindlich sind, stromunterseitig eines Mischbereiches 35,in dem Gebläseluft oder Mantelstromluft mit den heißen Turbinenabgasen gemischt werden. Die Gebläseluft gelangt in den Mischbereich 35 durch einen Nebenschlußkanal 36, der zwischen dem Strahlrohr 26 und einem Innengehäuse 37 ausgebildet ist.

Die Strahlablenkklappen 30 haben den gleichen Aufbau, wie aus Pig.3 bzw. Fig.4 ersichtlich.

Patentansprüche

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Ciasturbinenstrahltriebwerk mit wenigstens einem Doppelmantel-Strahlablenkkörper, der zwischen einer Arbeitsstellung und einer Ruhestellung beweglich ist,
dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlablenkmantel (13) einen perforierten stromoberseitigen Mantel (16) aufweist, über den in Arbeitsstellung die Strahlgase in vorbestimmter Richtung abströmen,und daß der stromoberseitige Mantel (16) von einem ungelochten stromunterseitigen Mantel (17) durch Abstandshalter (20,23) getrennt ist, die verhindern, daß in den Raum zwischen den Mänteln (l6,l8) eintretende Gase in wesentlichem Umfange in der vorbestimmten Richtung strömen, wobei die Abstandshalter jedoch eine Berührung der Gase mit dem stromunterseitigen Mantel zulassen.

2. Gasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Strahlablenkkörper (13) den Teil einer Schubumkehrvorrichtung oder eines Spoilers bildet.

3· Gasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubspoiler Strahlablenkkörper (13) besitzt, die zwischen einer Ruhestellung,in der sie das Strahlrohr (11) des Triebwerks umgeben, und einer Arbeitsstellung beweglich sind, in der sie stromunterseitig des stromunterseitigen Endes (14) des Strahlrohres (11) liegen.

4. Gasturbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubumkehrvorrichtung Strahlablenkkörper aufweist, die beweglich innerhalb des Strahlrohrs des Triebwerks gelagert sind, und daß die Strahlablenkkörper zwischen einer Ruhestellung, in der sie öffnungen (32) des Strahlrohrs abdecken und die Strömung durch das stromunterseitige Ende (33) des Strahlrohres

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nicht behindern, und einer Arbeitsstellung beweglich sind, in der eine Strömung durch das stromunterseitige Ende (33) des Strahlrohres verhindert wird und die Strahlgase durch die öffnungen (32) austreten.

5· Triebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Mantelstromtriebwerk ist und daß die Strahlablenkkö'rper in Arbeitsstellung stromunterseitig eines Bereiches (35) liegen, In dem die Mantelstromluft mit den heißen Abgasen vermischt wird.

6. Triebwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandshalter aus mehreren, im wesentlichen S-förmig gestalteten Klammern (20) bestehen, deren Flansche (21,22) an den stromoberseitigen bzw. stromunterseitigen Mänteln (16 bzw.l8) festgelegt sind.

7· Triebwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandshalter aus einem Honigwabenaufbau (23) bestehen.

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