DE2258438A1 - Anordnung zum anlassen eines flugzeugtriebwerkes und zum antrieb der flugzeughilfsgeraete - Google Patents

Anordnung zum anlassen eines flugzeugtriebwerkes und zum antrieb der flugzeughilfsgeraete

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DE2258438A1
DE2258438A1 DE19722258438 DE2258438A DE2258438A1 DE 2258438 A1 DE2258438 A1 DE 2258438A1 DE 19722258438 DE19722258438 DE 19722258438 DE 2258438 A DE2258438 A DE 2258438A DE 2258438 A1 DE2258438 A1 DE 2258438A1
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Helmut Friedrich
Horst Schuetze
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26Starting; Ignition
    • F02C7/268Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27Fluid drives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Anordnung zum Anlassen eines Flugzeugtriebwerkes und zum Antrieb der Flugzeughilfsgeräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Anlassen eines Flugzeugtriebwerkes und zum Antrieb der Flugzeughilfsgeräte mit einer Hilfsgasturbine, deren Betrieb unter bestimmten Einsatzbedingungen mit Hilfe eines Treibgases erfolgt, das aus einem Einkomponententreibstoff, insbesondere Hydrazin, in einem Gasgenerator erzeugt wird.
  • Bei modernen Flugzeugen ist es üblich, Anordnungen vorzusehen.
  • mit denen es möglich ist, die Triebwerke unabhängig von Bodengeräten anzulassen. Diese Anordnungen enthalten eine als Antriebsmaschine eingesetzte Hilfsgasturbine, die bei abgeschalteten Tric5-werken zum Antrieb der Flugzeughilfsgeräte, wie Generat-or, lIydraulikpumpe usw. dient. Der Betrieb einer Hilfsgasturbine ist jedoch nicht nur bei abgeschalteten Flugzeugtriebwerken wichtig, sondern er kann ie nach Flugzeugkonzept auch im Reiseflug von Bedeutung sein. So ist es z.B. möglich, die bei einem Flugzeug üblichen zwei Energieversorgungskanäle getrennt, das heißt je eines durch ein Triebwerk bzw. durch die Hilfsgasturbine anzutreiben. Diese Aufteilung der Antricbssysteme gestattet es z.B. bei Triebwerksausfällen in VTOL-Flugzeugen, den durch die Hilfsgasturblne angetriebenen Energieversorgungskanal weiter funktionsfähig zu crhalten, so daß mit den Hubtriebwerken das Flugzeug weit-erhin manövrierfähig bleibt.
  • Der Betrieb einer Hilfsgasturbine ist jedoch nicht problemlos, denn es ist erforderlich, diese unabhängig von der jeweiligen Flughöhe stets mit ausreichender Frischluft zu versorgen. Da dies bei großen liöhen wegen des geringen Außenluftdruckes nicht möglich ist, ist bereits vorgeschlagen worden, die Ililfsgasturbine mit Triebwersanzapfluft zu beliefern. Es ist aber schon vorgeschlagen worden, die Hilfsgasturbine mit einem Treibgas anzutreiben, das aus einem Einkomponententreibstoff, vorzugsweise Hydrazin, in einer Gasturbine erzeugt wird. Diese Betriebsart ist besondere dann von Bedeutung, wenn der normale Betrieb der Hilfsgasturbine wegen irgendwelcher Störungen, z.B. Störungen in der Frischluftzuführung in Übergangsphasen oder in Notfällen nicht möglich ist.
  • Bei den bisher bekannten Vorschlägen, die Hilfsgasturbine mit einem in einem GasEenerator erzeugten Treibgas eines Einkomponententreibstoffes anzutreiben, werden diese Treibgase direkt einer Turbinenstufe zugeführt. Ilierbei ist auch bekannt, zum Ausgleich der sich sehr stark unterscheidenden thermodynamischen Bedingungen beim Betrieb mit Treibgas des Einkomponententreibstoffes gegenüber dem Betrieb mit normalen Turbinentreibgasen die Treibgase des Einkomponententreibstoffes teilbeaufschlagt einer entsprechenden Turbinenstufe zuzuleiten. Trotz dieser Maßnahme lassen sich bei diesem Betrieb Jedoch nur sehr mäßige Wirkungsgrade erzielen, so daß diese Betriebsart insgesamt als unbefriedigend angeschen wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer in einem Flugzeug vorgesehenen Hilfsgasturbine die Verhältnisse beim Betrieb mit Treibgasen eines Einkomponententreibstoffes zu verbessern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß den Treibgasen auf ihrem Weg zu den Turbinenstufen der Hilfsgasturbine Triebwerkskraft'stoff eingespritzt ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, den Betrieb der flilfsgasturbine mit Treibgasen eines Einkomponententreibstoff es wesentlich zu verbessern, denn durch die Einspritzung des im Flugzeug vorhandenen Triebwerkskraftstoffes läßt sich einerseits der Massenfortsatz erhöhen und andererseits die Zuströmgeschwindigkeit in den Turbinenstufen der Hilfsgasturbine durch die Temperaturabsenkung des Treibgases verringern. Hierbei ist es natürlich zweckmäßig, die Menge des einspritzbaren Triebwerskraftstoffes auf einen Wert zu begrenzen, bis zu dem die Vergasung dicses Kraftstoff es gewährleistet bleibt. Da die bei der Gaserzeugung aus dem Einkomponententreibstoff entstehende Wärmemenge jedoch sehr hoch ist und bei Hydrazin je nach Zersetzungsgrad 370 bis 830 lecal/kg erreichen kann, besteht die Gefahr, diesen Grenzwert zu überschreiten, in der Regel nicht. Das bedeutet, daß ohne zusätzlichen Aufwand der Betrieb einer Hilf sgasturbine mit Einkomponententreibstoff durch Einspritzen von Triebwerkskraftstoff wesentlich verbessert erden kann. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Prinzip einer Hilfsgasturbine zu schen, bei auf einer Welle 10 die Verdichterstufe 11 angeordnet ist. Vor der Verdichterstufe 11 befindet sich der Lufteinlauf 12, der durch eine Sperrblende 13 oder eine Dralldrosse verschlißbar ist. Die bei normalem Betrieb in der Verdichterstufe 11 komprimierte Luft gelangt fieber einen mit einem Absperrorgan 15 versehenen Kanal 14 zu der Brennkammer 16, di in sich bekannter Weise Kraftstoff zur Verbrennung erhält. Über einen durch ein Ventil 18 absperrbaren Kanal 17, der vor dem Absperrorgan 15 vom Kanal 14 abgeht, kann der Verdichtcrstufe 11 Frischluft, z.B. für eine in einem Flugzeug vorgesehene Klimaanlage entnommen werden. Nach der Verbrennung gelangen die Brenngase von der Brennkammer 16 über einen Kanal 19 zu den Turbinenstufen 20, wo sie entspannt werden und dabei die Welle 10 antreiben. Die entspannten Abgase sind anschließend über ein Abgasrohr 21 ins Freie geleitet. Dic zum Antrieb der Hilfsgeräte wie Generator, I!ydraulikpumpe usw. gewünschte Leistung kann der Hilfsgasturbine von einer Abtriebswelle 22 cntnommen werden, die über ein Getriebe 23 mit der Welle 10 in Verbindung steht. An der Abtriebswelle 22 ist auch ein Antrieb 24 vorgesehen, der für die an der Hilfsgasttsrbine angeordneten Verbraucher, wie z.B. Kraftstoffpumpe, Schmierölpumpe usw. vorgesehen ist.
  • Zur Aufrechterhaltung der Funktions- und Leistungsfähigkeit bei Störungen, z.B. bei Frischluftmangel in größeren Höhen oder in Übergangsphasen bei Triebwerksausfällen, ist ein Tank 25 mit einem Einkomponententreibstoff vorgesehen. Dieser Treibstoff wird in einer derartigen Situation über ein Regelventil 26 zu einer als Gasgenerator wirkenden Reaktionskammer 27 geleitet, wo dem erzeugten Treibgas Triebwerksiraftstoff durch eine Düse 28 eingespritzt wird. Da das Treibgas, das anschließend zum Antrieb der Hilfsgasturbine zu den Turbinenstufen 20 gelangt, wegen der bei der Zersetzung des Einkomponententreibstoffes entstehenden Wärme äußerst warm ist, wird der eingespritzte Triebwerkskraftstoff vergast.
  • Auf diese Weise wird der Massendurchsatz der Treibgase erhöht und die Turbinenanströmgeschwindigkeit infolge Temperaturabsenkung der Treibgase vermindert. Es ist zweckmäßig, die Vcrdicbterstufe 11 bei dieser Betriebsart nicht mitlaufen zu lassen und z.B. mechanis -ch ~abzWrenneo Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine Schaltkupplung 29 vorgesehen, die das Stillsetzen der Verdichterstufe 11 erlaubt.
  • Der Aufbau einer Hilf-sgasturbine ist jedoch nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es ist auch möglich, die Hilfsgasturbine als Zweiwellenturbine aufzubauen.
  • Bei einer derartigen EIilfsgasturbine ist es zweckmäßig, die Verdichterstufe zusammen mit einer Turbinenstufe auf einer Welle und die verbleibenden Turbinenstufen auf der zweiten Welle anzuordnen.
  • Die erzeugten Treibgase werden dann beim Betrieb mit Treibgasen des Einkomponententreibstoff es und eingespritzten Triebwerkskraftstoff es nur den verbleibenden Turbinenstufen zugeleitet. Auf diese Weise ist es möglich, die Verdichterstufe funktionsmäßig von einer Hilfsgasturbine abzutrennen.
  • Neben dieser Aufbau kann bei einer Hilfsgasturbine auch eine besondere Turbinenstufe vorgesehen werden, die nur für Treibgase eines Einkomponententreibstoff es mit eingespritztem Triebwerkskraftstoff vorgesehen ist. Es ist aber auch möglich, eine getrennte Gasturbine vorzusehen und diese für den Betrieb mit Treibgasen eines Einlcomponententreibstoff es und eingespritzten Triebwerkskraftstoffes entsprechend auszulegen. Der jeweils günstigste Aufbau muß dann durch die zu erfüllende*Randbedingungvbestimmt werden.
  • - Patentanspruch -

Claims (1)

  1. Patent anspruch Anordnung zum Anlassen eines Flugzeugtriebwerkes und zum Antrieb der Flugzeughilfsgeräte mit einer Hilfsgasturbine, deren Betrieb unter bestimmten Einsatzbedingungen mit Hilfe eines Treibgase erfolgt, das aus einem Einkomponententreibstoff, vorzugsweise Hydrazin, in einem Gasgenerator erzeugt wird, dadurch g c -k e n n z e i c h n e t , daß den Treibgasen auf ihrem Weg zu den Turbinenstufen 20 der Ililfsgasturbine Triebwerkskraftstoff eingespritzt ist.
DE19722258438 1972-11-29 1972-11-29 Verfahren zur Anpassung von hilfsweise erzeugten Treibgasen für den Betrieb eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerkes Expired DE2258438C3 (de)

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DE2258438A1 true DE2258438A1 (de) 1974-05-30
DE2258438B2 DE2258438B2 (de) 1978-10-19
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Date Code Title Description
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OI Miscellaneous see part 1
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Owner name: FRIEDRICH, HELMUT, 2805 STUHR, DE

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Owner name: LUCAS INDUSTRIES P.L.C., BIRMINGHAM, WEST MIDLANDS

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