DE2402007B2 - Tragrahmen fuer ein gasturbinen-geblaesetriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragrahmen für ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit einem im Inneren eines ringförmigen Gehäuses angeordneten Grundtriebwerk, mit einem äußeren und einem zu diesem konzentrisch angeordneten mittleren Ring, von denen der äußere die äußere Begrenzung und der mittlere die innere Begrenzung eines Teils des Gebläseströmungskanals darstellt, mit einer Anzahl von mit dem äußeren Ring einstückig ausgeführten Befestigungsplatten und mit einer Anzahl stromlinienförmiger Streben, die sich durch den Gebläseströmungskanal hindurch von dem äußeren zu dem mittleren Ring erstrecken (US-PS 94 129).

Es ist weiterhin bekannt, bei Strömungsmaschinen die Streben in einem Gebläsekanal statt radial schräg anzuordnen, wodurch sich Biegebelastungen vermeiden lassen (US-PS 32 37 849).

Die große Vielfalt an Flugzeugzellen, in denen ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk zum Einbau vorgesehen ist, macht viele unterschiedliche Anordnungen für das Tragen des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks in den Flugzeugen erforderlich. Die an den Flügelwurzeln angeordneten Gasturbinen-Gebläsetriebwerke die in Gondeln an dem hinteren Ende des Flugzeugrumpfes angeordnet sind, sowie die in Gondeln an dem Flügel angeordneten Gasturbinen-Gebläsetriebwerke erfordern jeweils eine unterschiedliche Anordnung um in der richtigen Weise die Gebläsetriebwerkbelastungen in der Flugzeugzelle zu tragea Dieses Erfordernis einer jeweiligen individuellen Einbauart bedingt einen erheblichen zusätzlichen Kostenfaktor und zusätzlichen verwickelten Aufbau eines Gasturbinen-Gebläsetriebwerkes.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Tragrahmen für ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk zu schaffen, der für die unterschiedlichen Flugzeugzellen unabhängig von der Anordnung des

Gasturbinen-Gebläsetriebwerks an den Flügeln und dem Heck des Flugzeugs geeignet ist und eine leichte Wartung des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks ermöglicht
In kennzeichnender Weise wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die die Verbindung zwischen den Befestigungsplatten am äußeren Ring und dem mittleren Ring herstellenden Streben bis zu einem inneren Ring erstrecken und mit diesem verbunden sind, wobei der innere Ring die äußere Begrenzung eines Teils des Strömungskanals des Grundtriebwerks darstellt, in an sich bekannter Weise die Streben derart pr.arv. eise zueinander geneigt angeordnet sind, daß sie tangential in den inneren Ring einlaufen und daß am stromabwärtigen Ende des inneren Rings das Gehäuse des Grundtriebwerks befestigt ist

Weitere kennzeichnende Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 einen längsseitigen Schnitt durch ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk, und zwar teilweise in vereinfachter Darstellung, unter Wiedergabe des erfindungsgemäßen Tragrahmens;

Fig.2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des GasHiibinen-Gebläietriebwerks nach der Fig. 1, längs der Linie 2-2 nach der Fig. 1;

F i g. 3 eine weggebrochene Ansicht im Schnitt längs der Linie 3-3 nach der F i g. 2;

F i g. 4 eine Außenansicht der F i g. 2 längs der Linie 4-4 nach der F ig. 2;

Fig.5 eine stark vergrößerte weggebrochene Ansicht nach F i g. 1.
Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 ist dort ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk 10 gezeigt. Das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk weist einen ringförmigen Einlaß 12 auf, der durch eine Gebläseummantelung 14 und eine Einlaßnabenhaube 16 begrenzt wird. Eine Mehrzahl an Schaufeln 18 erstreckt sich von einer Nabe 20 aus, und dieselben sind drehbar an einer Welle 22 angeordnet, um so Luft durch einen Gebläse-Strömungskanal 24 zu beschleunigen, wodurch sich der antreibende Schub für das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk 10 ergibt.

Ein Teil der durch die Schaufeln 18 beschleunigten Luft wird durch einen Einlaß 26 geführt und durch eine Mehrzahl an Schaufeln 28 unter Druck gesetzt, die ebenfalls an der Nabe 20 über ein ringförmiges Tragelement 30 befestigt sind.

Die unter Druck stehende Luft strömt durch einen ringförmigen Einlaßkanal 32 vorbei an den Streben 34 zu einem Kompressor- Rotor 36, der Kompressor-Rotor 36 ist im Inneren eines ringförmigen Gehäuses 38

vermittels eines Lagers 40 an seinem hinteren Ende und eines Lagers 42 an seinem vorderen Ende gelagert Wie weiter unten ausgeführt, wird das Lager 42 durch einen ringförmigen Ring 44 getragen, der mit einem äußeren Ring 46 über stromlinienförmige Streben 48 verbunden ist; der äußere Ring 46 ist in geeigneter Weise mit der vorderen Fläche des Gehäuses 38 verbunden.

Der Kompressor-Rotor 36 setzt die Luft für die Abgabe an eine Brennkammer 50 unter Druck, wo der Brennstoff mit der unter Druck stehenden Luft vermischt und unter Ausbilden eines abtreibenden Gasstroms gezündet wird. Dieser Strom wird durch die Einlaßdüse 52 der Turbine und über eine Kompressor-Turbinen-Anordnung 54 abgegeben, wodurch der Kompressor-Rotor über eine Verbindungswelle 56 angetrieben wird. Von hier aus tritt der heiße Gasstrom über eine Gebläse-Turbinen-Anordnung 58, die eine röhrenförmige Kraftabgabewelle 60 der Turbine antreibt, und diese Welle wird durch 1 ,ager 62 an ihrem hinteren Ende und Lager 64 an ihrem vorderen Ende gelagert Das vordere Lager 64 wird durch den inneren Ring 44 getragen. Das vordere Ende der Kraftabgabewelle 60 weist eine äußere Kerbverzahnung 66 auf, die mit der inneren Kerbverzahnung 68 einer Sonnenrad-Anordnung 70 kämmt. Wie anhand der F i g. 5 gezeigt, ist die Welle 60 lösbar an der Sonnenrad-Anordnung 70 durch einen Bolzen 72 befestigt der sich durch ein Loch 73 in der Wand 71 erstreckt die einstückig mit der Welle 60 ausgeführt ist. Der Bolzen 72 ist in ein Element 69 eingeschraubt, das an der Sonnenrad-Anordnung 70 befestigt ist Der Bolzen 72 wird durch Zugang von dem hinteren Ende des Motors durch das Innere der Kraftabgabewelle 60 entfernt.

Das Sonnerrad 70 treibt eine Mehrzahl an ortsfesten Planetenrädern 74 — hier ist lediglich eines gezeigt — an, die ihrerseits ein Ringrad 76 antreiben, das an der Gebläsetragwelle 22 befestigt ist Die Gebläsetragwelle 22 wird durch die Lageranordnung 78 gelagert, die in geeigneter Weise an einem kegelförmigen Rahmenelement 80 befestigt ist

Die angetriebenen Zubehörteile für das Turbinen-Gebläsetriebwerk sind an einem entsprechenden Getriebegehäuse 82 angeordnet, das an dem Gasturbinen-Gebläsetriebwerk befestigt ist. Geeignete Zubehörteile 84 und 86 sind hier an diesem Getriebegehäuse befestigt gezeigt. Das Getriebegehäuse 82 wird über eine Zubehörteile-Antriebswelle 88 angetrieben, die ihrerseits durch den Kompressor-Rotor 36 durch eine geeignete Kegelrad-Untersetzungsanordnung angetrieben wird.

Erfindungsgemäß ist ein Tragrahmen 90 vorgesehen, der die Belastungen durch das Turbir.en-Gebläsetriebwerk an die Aufhängungsanordnung für dasselbe überträgt. Wie insbesondere in den F i g. 1 und 2 gezeigt, weist der Tragrahmen einen einstückig ausgeführten äußeren Ring 92, mittleren Ring 9Λ und inneren Ring 96 auf. Die äußeren und mittleren Ringe 92 und 94 bilden die äußeren und inneren Begrenzungen eines Teils des Gebläseströmungskanals 24. Der innere Ring 96 ist kegelförmig ausgebildet und bildet eine Verlängerung des Gehäuses 38 über den Ring 46. Der Ring 96 ist so angepaßt, daß das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk lösbar an dessen stromabwärtigen Ende 95 durch geeignete Schrauben befestigt ist. Ein allgemein kegelförmiger Ring 99 liegt einstückig mit den inneren Enden der Streben 34 vor und weist an seinem vorderen Ende lösbar befestigt das kegelförmige Tragteil 80 auf. Im erleichen Abstandsverhältnis um den Umfang des äußeren Rings 92 hei um sind einstückig vier Befestigungsplatten 98 angeordnet

Diese Befestigungsplatten weisen geeignete Gewindelöcher 100, siehe Fig.4, auf,die die Befestigungshaiterungen der Flugzeugzelle aufnehmen. Wie in der F i g. 2 gezeigt sind die Befestigungsplatten 98 in einem Winkel von 90° im Abstand zueinander um den Umfang des äußeren Rings 92 herum angeordnet Die oberen Befestigungsplatten 98™ 98;„ und die unteren Grundplatten 98ft 98ri sind angenähert mit einem Winkel von 45° gegenüber der senkrechten Bezugsebene V angeordnet die durch die Mitte des äußeren Rings 92 verläuft

Eine Mehrzahl an Streben ist einstückig mit dem äußeren Ring 92 und dem mittleren Ring 94 ausgeführt und erstreckt sich zwischen denselben. Bestimmte der Streben 102 sind in Paaren 104 angeordnet um so den größten Teil der Belastung zwischen den Befestigungsplatten 98 zu dem mittleren Ring 94 zu übertragen. Diese Strebenpaare 104 weisen ihre äußeren Enden eng benachbart zu den Seitenkanten 106 der Befestigungsplatten 98 auf. Die Streben 102 erstrecken sich radial nach innen und sind bezüglich einander schräg abgekantet, so daß deren längsseitige Achsen angenähert tangential zu dem Umfang des hinteren Endes des inneren Rings % verlaufen. Diese Streben 102 sind vorzugsweise hohl, um so Durchlässe 108 von den äußeren zu den mittleren Ringen 92 -94 zu ergeben.

Weitere radiale Streben 110 und 112 erstrecken sich senkrecht und waagerecht zwischen dem äußeren Ring 92 und dem inneren Ring 94. Diese Streben besitzen ebenfalls Durchlässe oder Kanäle 114, wodurch sich ein Zugang von dem äußeren Ring 92 zu dem inneren Ring 94 ergibt

Wie in der F i g. 1 und insbesondere in der F i g. 4 gezeigt weist der Ring 94 einen einstückig ausgeführten hinteren Flansch 116 auf, der sich radial nach innen erstreckt.

Ein einstückiger Steg 118 erstreckt sich zwischen den Ringen 94 und 96. Eine Mehrzahl an Rippen 120 ist einstückig mit dem Steg 118 ausgeführt und verbindet denselben mit dem mittleren Ring 94 und dem hinteren Flansch 116. Diese Rippen 120 sind so angeordnet daß sie Verlängerungen der Seitenwände der Streben 102 bilden, so daß dieselben ebenfalls allgemein tangential zu dem inneren Ring 96 verlaufen. Benachbarte Rippen 120 sind über einen mittleren Abschnitt 122 verbunden und können eine öffnung 124 ausgerichtet mit den Durchlässen 114 besitzen, um so einen radialen Zugang in die Fläche des Gehäuses 38 zu ergeben.

Der Durchlaß 114 in der unteren radialen Strebe 110 ergibt einen Zugang für die Zubehörteil-Antriebswelle 88 ausgehend von dem Kompressor-Rotor 36 zu dem Zubehörteil-Getriebegehäuse 82. Ein weiterer Zugang ergibt sich durch die äußeren verbleibenden, hohlen Streben UO, z. B. eine derselben kann Spülöl von den Lageranordnungen zu einem ölkühler überführen, und eine weitere kann Druckluft von dem Gasturbinen-Gebläsetriebwerk zu einer Stelle an der Flugzeugzelle überführen. Weiterhin können die verbleibenden Streben 102 verschiedene elektrische und Steuersysteme aufnehmen, die das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit der Flugzeugzelle verbinden.

Der Rahmen 90 ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität bezüglich der Anordnung des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks 10 in einer Flugzeugzelle. So kann z. B. der Rahmen 90 über seine Bauverbindung zwischen dem äußeren Ring und dem Gasturbinen-Gebläsetrieb-

werk dazu angewandt werden, das Gehäuse 38 freitragend zu halten unter Anwenden von drei der vier Befestigungsplatten 98. Dies ermöglicht eine Anordnung des gesamten Gasturbinen-Gebläsetriebwerks in einer einzigen Ebene, so daß das Gehäuse 38 lediglich die Belastungen des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks und nicht einen Teil der Reaktionskräfte der Antriebsbelastung trägt, die durch das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk auf die Flugzeugzelle übertragen wird.

Weiterhin ermöglicht diese Anordnung eine Entfernung des gesamten Gasturbinen-Gebläsetriebwerks ohne Eingriff in die Gebläseanordnung oder Befestigung in dem Flugzeug. Um dies zu erreichen, wird der Bolzen 72 von dem hinteren Ende des Gebläsetriebwerks entfernt, die Zubehörteile-Antriebswelle 88 entfernt, sowie der mittlere Ring 46 und das Gehäuse 38 von dem Ring 96 entfernt. Dies ergibt ein Höchstmaß an Wartung und führt zu einem erheblichen wirtschaftlichen Vorteil.

Es können auch weitere Befestigungsanordnungen vorgesehen werden, bei denen verschiedene der Befestigungsplatten 98 und eine zusätzliche Befestigungsstelle an dem Gasturbinen-Gebläsetriebwerk angewandt werden. Bezüglich eines Gasturbinen-Gebläsetriebwerks, das in einer Gondel an dem Flügel angeordnet ist, werden die Befestigungsplatten 98/„ und 98_ro angewandt, und zwar zusätzlich zu einer einzigen Stelle an einem hinteren Teil des Gehäuses 38. Bezüglich der in Gondeln an jeder Seite eines Flugzeugrumpfes angeordneten Rotoren würden die Befestigungsplatten 98*, und 98« angewandt werden, und zwar zusätzlich zu einer Befestigungsstelle an dem Gehäuse 38. Dies gilt für ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk, das an der rechten Seite der Flugzeug-Mittellinie angeordnet wird. Bezüglich eines links angeordneten Gasturbinen-Gebläsetriebwerks wurden die Befestigungsplatten 98ni und 98rf angewandt werden, und zwar zusätzlich zu einer einzigen Befestigungsstelle an dem Gasturbinen-Gebläsetriebwerk. Es ist weiterhin zu beachten, daß das Gasturbinen-Gebläsetriebwerk austauschbar an jeder Seite der Flugzeug-Mittellinie angeordnet werden kann, da die Befestigungsplatten 98 symmetrisch bezüglich der senkrechten Bezugsebene V vorliegen.

Bezüglich jeder der weiter oben beschriebenen Befestigungsanordnungen treten die auf die Flugzeugzelle übertragenen Antriebskräfte durch das Gehäuse

ίο oder Gebläsetraganordnung zu dem inneren Ring 96.

Sodann treten dieselben durch den Steg 118 in die Strebenpaare 104 und sodann zu der Befestigungsplatie.

Die Streben 102 liegen ausreichend tangential

bezüglich des Rings 96 vor um die Belastungen einheitlich von dem Rand des Rings % auf die Streben 102 zu übertragen, sind jedoch nicht so weit geneigt, daß dieselben den Luftstrom durch den Gebläseströmungskanal 24 stören. Indem die Streben 102 allgemein tangential bezüglich des hinteren Endes des Rings 96, siehe die Fig.2, ausgeführt werden, wird dieses Gleichgewicht erreicht. Die Rippen 120 unterstützen eine Verteilung der Belastungen von dem Steg 118 auf die Streben 102 über eine breitere Fläche, und dies führt zusätzlich zu einem Versteifen des mittleren Rings 94, in

dem eine Reihe Kastenabschnitte gebildet werden.

Die äußeren Enden der Streben 102 liegen eng benachbart zu den Befestigungsplatten 98 vor, um so die Biegebelastungen auf den äußeren Ring 92 gering zu halten, ermöglichen jedoch immer noch einen Zugang zu der inneren Fläche durch die Durchlässe oder Kanäle 108. Bezüglich einer in einer einzigen Ebene liegenden, herausragenden Befestigung des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks werden die Biegebelastungen desselben, bedingt durch Veränderungen in der Richtung des

Flugweges, im wesentlichen durch den Steg 118 getragen. Dies ermöglicht ein einheitliches Tragen der Belastungen durch den Ring unter gleichzeitigem Ausschalten jeder überflüssigen Traganordnung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

648 c

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tragrahmen für ein Gasturbinen-Gebläsetriebwerk mit einem im Inneren eines ringförmigen Gehäuses angeordneten Grundtriebwerk, mit einem äußeren und einem zu diesem konzentrisch angeordneten mittleren Ring, von denen der äußere die äußere Begrenzung und der mittlere die innere Begrenzung eines Teils des Gebläseströmungskanals darstellt, mit einer Anzahl von mit dem äußeren Ring einstückig ausgeführten Befestigungsplatten und mit einer Anzahl stromlinienförmiger Streben, die sich durch den Gebläseströmungskanal hindurch von dem äußeren zu dem mittleren Ring erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sich die die Verbindung zwischen den Befestigungsplatten (98) am äußeren Ring (92) und dem mittleren Ring (94) herstellenden Streben (102) bis zu einem inneren Ring (96) erstrecken und mit diesem (96) verbunden sind, wobei der innere Ring (96) die äußere Begrenzung eines Teils des Strömungskanals des Grundtriebwerkes darstellt, daß in an sich bekannter Weise die Streben (102) derart paarweise (104) zueinander geneigt angeordnet sind, daß sie tangential in den inneren Ring (96) einlaufen und daß am stromabwärtigen Ende (95) des inneren Rings (96) das Gehäuse (38) des Grundtriebwerks befestigt ist.

2. Tragrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Befestigungsplatten (98) im gleichen Abstandsverhältnis um den Umfang des äußeren Rings (92) herum angeordnet sind.

3. Tragrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsplatten (98) mit einem Winkel von 45° bezüglich einer senkrechten Ebene angeordnet sind, die durch die Achse des Gasturbinen-Gebläsetriebwerks hindurchgeht, sich radial erstreckende Streben (110, 112) iich längs einer senkrechten Bezugsebene (V) und längs einer waagerechten Bezugsebene ^erstrecken.