DE2259235A1 - Turbinenstrahltriebwerk mit einem vorderen geblaese mit umsteuerbaren schaufeln - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H, Negendanlc

Dipl Ing H. H«mi V ■ Π-Ι Phys. W.Schmitt

Dipl. In₀E-C^ -^- ,v I. ;.g. W. Wehnert

8 München 2, i/k rnsrlsSiafie 25

Telefon 538053a

Societe Nationale d'Etude et de
Construction de Moteurs d¹Aviation

150, Boulevard Haussmann 4. Dezember 19 72

75 Paris, Frankreich Anwaltsakte M-2443

Turbinenstrahltriebwerk mit einem vorderen Gebläse mit umsteuerbaren Schaufeln

Die Erfindung betrifft Turbinenstrahltriebwerke mit Antrieb durch ein vorderes Nebenstromgebläse, die besonders für den Antrieb von Flugzeugen verwendbar sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Turbinenstrahltriebwerke dieser Bauart mit einem Gebläse mit regelbarer Steigung, das zum Erzeugen einer Bremswirkung ungesteuert werden kann. Man nennt Turbinenstrahltriebwerk mit vorderem Gebläse ein Turbinenstrahltriebwerk, das mit einem Gebläse versehen ist, das stromaufwärts des den Verdichter, die Brennkammer und die Turbine des Turbinenstrahltriebwerks durchquerenden Gasstroms" angeordnet ist. Das Turbinenstrahltriebwerk wird als Nebenstrombauart bezeichnet, wenn das Gebläse in einen Rückströmkanal fördert, der sich weiter stromabwärts in einen Primärkanalteil, in

! dem die den Verdichter speisende Primärströmung fließt, und in

einen Sekundärkanalteil, in dem ein Sekundärstrom fließt, teilt.

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ί Bei den von der Erfindung genauer betroffenen Turbinenstrahltrieb-Iwerken gestattet eine Veränderungseinrichtung der Schaufelsteigung des Gebläses ein Umsteuern von deren Einstellung, z.B. nach Art von umkehrbaren Propellern, und gestattet auf diese Weise die Erlangung einer bedeutenden Bremswirkung, die sich eventuell an diejenige eines üblichen Systems mit umgekehrtem Antriebsstrahl an-I schließen kann. Es ist jedoch zu befürchten, daß die Strömungsumkehr im Rückströmkanal des Gebläses in der Versorgung des Verdichters nur Störungen hervorruft, was für diesen die Gefahr des Pumpens oder sogar eines Außertrittfallens nach sich zieht.

Nach der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß in der Außenwand des Kanals in der Zone, in der sich der Sekundärstrom vom Primärstrom trennt, mit Schaufelgit.tern versehene Fenster angeordnet werden, wobei die Schaufeln beim normalen Flug in die Wand eingezogen werden und wobei man beim Umkehren der Einstellung die Gebläseschaufeln verstellen akann, um die Schaufeln in eine aktive Stellung zu bringen, in der sie derart nach außen und in den Kanal ragen, daß sie Umgebungsluft entnehmen, um diese in die genannte Zone des Kanals zu fördern.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt eines Turbinenstrahltriebwerks mit einem mit umkehrbaren Schaufeln versehener vorderen Gebläse, das mit Fenstern und mit Schaufelgittern nach der Erfindung, dargestellt in inaktiver Stellung

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im oberen Teil der Figur und in aktiver Stellung im unteren Teil, versehen ist;

Fig. 2 eine Teilansicht entsprechend der Fig. 1 eines Schaufel- !

gitters in größerem Maßstab; j

Fig. 3 einen Schnitt entlangder Linie III-III der Fig. 2 und 4 ¹ eines Schaufelgitters in offener Stellung (mit ausgezogenen Linien) und in geschlossener Stellung (mit strichpunktierten Linien);

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 eines Schaufelgitters in offener Stellung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Turbinenstrahltriebwerk mit einem Gebläse 1, das über einen Einlaßansatz 2 und einen Rückströmansatz 3a mit Luft versorgt wird, und zwar unter Zwischenschaltung einer Leitradbeschaufelung 3 in einem Ringkanal 4, indem sich die Luft in einen Primärstrom 5a teilt, der zum Versorgen eines Niederdruckverdichters 6 des Turbinenstrahltriebwerks in einem Primärkanal 5 fließt, und in dem sich die Luft in einen Sekundärstrom 7a teilt, der in einem Sekundärkanal 7 fließt. Die Primärluft wird durch den Niederdruckverdichter 6 verdichtet, anschließend durch j einen Hochdruckverdichter 8 weiter verdichtet, der in eine Brennkammer 9 ausstößt, in die Brennstoff eingespritzt wird, der unter Erzeugung von heißen Gasen verbrennt. Diese heißen Gase arbeiten

in einer Hochdruckturbine 10, anschließend in einer Niederdruck-I- .

; turbine 11 und strömen unter Erzeugung eines heißen Schubstrahls

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aus einer Düse 12 aus. üie Hochdruckturbine 10 treibt den Rotor 8a des Hochdruckverdichters über eine Hohlwelle 13 an. Die Niederdruckturbine 11 treibt eine Welle 14 an. die ihrerseits unmittelbar

den Rotor 6a des Niederdruckverdichters und unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 15 und einer Hohlwelle 16 die Schaufeln 1a des Gebläses 1 antreibt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel tritt der Sekundärstrom aus dem ringförmigen Sekundärka-

nal 7 aus und bildet um die heiße Düse herum einen Luftstrahl, der j
einen zusätzlichen Schub bewirkt.

Bin bei 17 dargestellter, bekannter Mechanismus gestattet eine Veränderung der Schaufelsteigung des Gebläses und ein Umsteuern von deren Einstellung nach Art von umkehrbaren Propellern, um eine Bremswirkung zu erzielen. Wenn die Steigung des Gebläses 1 ebenfalls umgekehrt ist, x/ird die Luft in der Tat vom Gebläse von hinten nach vorn angesaugt und strömt im Sekundärkanal 7 und im Kanal 4 in Pfeilrichtung 7b und 3b. Die Luft tritt vorn aus dem Einlaßansatz 12 aus und bildet einen Strahl, der eine Bremswirkung erzeugt. Daraus ergibt sich offensichtlich eine Verminderung des Primärstroms 5a, wodurch die Gefahr des Pumpens oder Außertrittfallens des Verdichters entsteht. Um diese Gefahr zu vermeiden, ruft man künstlich einen Luftstrom im P.ückströmkanal 4 hervor, d.h. in der Zone, in der sich der Sekundärstrom 7a normalerweise vom Primärstrom 5atrennt.

! Zu diesem Zweck ist die Außenwand 18 des Rückströmkanals 4 mit Fenstern 19 durchbrochen, die am Umfang dieser IVand verteilt und mit Schaufelgittern 20 versehen sind, die im einzelnen in ^Kig.2-4

dargestellt sind. -i>-

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Wie besonders in Fig. 3 zu sehen, x^ird die Wand 18 des Kanals gebildet aus einer Triebwerksverkleidung, bestehend aus einer kastenförmigen Blechkonstrulcti'on mit einer Innenseite 18a und einer ; Außenseite 18b. Jedes Fenster wird gebildet aus zwei Öffnungen 19a, 19b, die an der Innenseite 18a bzw. an der Außenseite 18b der Triebwerksverkleidung angeordnet sind. In jede Öffnung 19a, 19b , ist eine Klappe 20a oder 20b eingesetzt, die vorn bzw* hinten mit zwei Laschen 21a, 22a oder 21b, 22b' (Fig. 2) versehen sind, die : mit koaxialen und sich in der Triebwerksverkleidung 18 drehenden j. Zapfen 23a, 24a oder 23b, 24b formschlüssig verbunden sind. Die gemeinsame Achse 25b der Zapfen 23b und l24b ist parallel zur gemeinsamen Achse 25a der Zapfen 23a und 24a.

Eine zu den Achsen 25a und 25b parallele Steuerwelle 26 ist zwischen diesen Achsen angeordnet, dreht sich ebenfalls in der Trieb Werksverkleidung 18 und hat vorn bzw. hinten zwei Zahnräder 2 7 und 28>die. beide mit zwei Zahnrädern 29a, 29b oder 30a, 30b in Eingriff stehen, die formschlüssig mit den daran befestigten Zapfen 23a, 23b oder 24a, 24b verbunden sind. Durch Drehen der Welle 26 werden die beiden Klappen 20a, 20b um.ihre entsprechenden Drehachsen 25a, 25b in Drehung versetzt, und zwar zwischen der inaktiven Stellung (Fig. 2 und oberer Teil der Fig. 1), in der sie die öffnungen 19ä, und 19b schließen, und der in Fig. und im unteren Teil der Fig. 1 sowie in ausgezogenen Linien in Fig. 3 gezeigten aktiven Stellung.

Jede Klappe 20a, 20b trägt auf einer ihrer Seiten (derjenigen, j die in der inaktiven Stellung zur anderen Klappe hin gewendet

ist) ein Schaufelgitter 31a, 31b, das so angeordnet ist, daß

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bei in aktiver Stellung befindlichen Klappen die Schaufelgitter Luft von außerhalb der Triebwerksverkleidung 18 entnehmen und diese in den Kanal 4 enthden. Zu diesem Zweck weist das Schaufelgitter 31b mehrere Schaufeln 32b von von vorne nach hinten zunehmender Größe auf, von denen jede ein Profil hat, das im wesentlichen senkrecht zur Klappe 20b steht und deren äußeres Ende [d.h. dasjenige, das die Außenseite der Triebwerksverkleidung 18 in der aktiven Stellung überragt) nach vorn gekrümmt ist. Auf diese Weise; können die Schaufeln 32b Außenluft entnehmen, ohne sich in der aktiven Stellung gegenseitig zu verdecken. Das mehrere Schaufeln | 32a aufweisende Schaufelgitter 31a hat eine symmetrische Verteilung des Schaufelgitters 31b gegenüber der Achse der Welle 26.

Die Welle 26 trägt an ihrem vorderen linde einen in der Triebwerksverkleidung 18 gelagerten Hebel 33, dessen Ende eine Gabel 33a bildet.' Diese Hebel 33 der verschiedenen Fenster 19 sind untereinander durch ein nicht dargestelltes, an den Gabeln 33a angelenktes Gestänge verbunden. Eine nicht dargestellte, auch in der Triebwerksverkleidung angeordnete Winde gestattet ein gleichzeitiges Schwenken aller Hebel 33. Man kann somit eine Bewegung allei Schaufelgitter von der inaktiven in die aktive Stellung und umgekehrt bewirken.

Wenn die Steigung des Gebläses 1 zur Erzeugung der oben beschriebenen Bremswirkung umgekehrt wird, betätigt man die nicht dargestellte Winde, um die Schaufelgitter in die aktive Stellung zu bringen. In dieser Stellung entnimmt das Schaufelgitter 31b Aussenluft (deren relative Strömung gegenüber dem Strahltriebwerk

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schematisch durch den Pfeil 34 in Fig. 1 dargestellt ist) und ;entlädt sie entsprechend dem Pfeil 35 in dsm ringförmigen Kanal 4 j in der Art, daß dieser mit Luft mit einem Durchsatz und einem Druck gespeist wird, der ausreicht, die Luft gleichzeitig zum '

t j

-Primärkanal 5 (Pfeil 5b) und für das Ansaugen des Gebläses (Pfeil ■ ;3b) zu liefern. Es ist somit möglich, dem Verdichter genügend j Luft zu liefern, um die Gefahr des Pumpens und des Aüßertritt- ;

j fallens zu beseitigen. j

Wenn man die nicht dargestellte Winde zum Zurückführen der Scliaufelgitter in die inaktive Stellung betätigt, schließen die Klappen 20a und 20b die Fenster 19 und stellen den stetigen Profilverlauf der Innenseite 18a bzw. Außenseite 18b der Triebwerksverkleidung wieder her.

Es versteht sich von selbst, daß die beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel ist und geändert werden könnte, insbesondere durch Austausch technischerÄquivalente, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Im einzelnen könnten die Schaufelgitter 20 durch andersartige, einziehbare Schaufelgitter ersetzt werden, insbesondere von der in der französischen Patentanmeldung

Ho. 7 014 491 vom 21. April 19 70 beschriebenen Bauart.

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Claims (5)

Societe Nationale d1Etude et de Construction de Iioteurs d'Aviation 150, Boulevard IIaussmann 4. Dezember 19 72 Paris, Frankreich Anwaltsakte M-244 3 Patentansprüche

1.] Turbinenstrahltriebwerk rait einem mit umsteuerbaren Schaufeln versehenen Gebläse, das im normalen Betrieb in einen Rückstromkanal fördert, der sich in einen inneren Kanal teilt, der von einem den Verdichter des Turbinenstrahltriebwerks beliefernden Primärluftstrom durchflossen wird, und in einen äußeren Kanal teilt, durch den von vorn nach hinten ein Sekundärluftstrom fließt, wobei normalerweise geschlossene Fenster quer über die Außenwand dieses Rückströmkanals in dessen Zone angeordnet sind, in der der Sekundärstrom sich vom Primärstrom trennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (19) mit Schaufelgittern (20) versehen sind, die normalerweise in die Außenwand eingezogen sind, die jedoch verstellt werden können, wenn man die Steigung von Gebläseschaufeln (1a) umkehrt, um Schaufeln (32a, 32b) in eine aktive Stellung zu bringen, in der diese einerseits an der Außenseite und andererseits an den Kanal (4) in der Weise überstehen, daß sie von außen Luft entnehmen, um diese in die genannte Zone des Kanals (4) zu entladen.

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2. Turbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelgitter (31a, 31b) verschiedene von vorn nach hinten treppenförmig abgesetzte Schaufeln (32a, 32b) aufweisen, '■ die in der aktiven Stellung mit von vorn nach hinten zunehmenden Höhen über die Außenseite überstehen.

3. Turbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die , Außenwand des Rückströmkanals durch eine Triebwerksverkleidung

von bestimmter Dicke gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daßj

jedes Fenster (19) mit zwei Schaufelgittern (31a, 31b) versehet] ist, die entsprechend von zwei Klappen (20a, 2Ob) getragen werden, die sich zwischen einer aktiven Stellung, in der das eine Schaufelgitter (31b) über die Außenseite und das andere in den Kanal (4) übersteht, und einer inaktiven Stellung bewegen können, in der die beiden,Klappen das Profil der Außenseite und dasjenige der Innenseite der Triebwerksverkleidung wieder herstellen.

4. Turbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Klappen (20a, 2Ob) entsprechend um zwei von vorn nach hinten gerichtete Achsen (25a, 25b)- schwenken, und daß jede Klappe das Schaufelgitter (32a, 32b) auf der Seite trägt,-die in der inaktiven Stellung gegen die andere Klappe gerichtet ist.

5. Turbinenstrahltriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkung der beiden Klappen (20a, 2Ob) durch ein Getriebe gesteuert wird, das ein Steuerzahnrad (27;28)

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aufweist, das mit zwei entsprechend von den beiden Klappen ge tragenen Zahnrädern (23a, 23b; 24a, 24b) in Eingriff steht» ;

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