DE2624164A1

DE2624164A1 - Zyklusvariables gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE2624164A1
Application number: DE19762624164
Authority: DE
Inventors: Roy Duncan Allan; Tom Foster; James Edward Johnson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1976-12-23
Also published as: BE842432A; JPS521220A; GB1546957A; FR2313566B1; GB1546956A; CA1053010A; DE2624164C2; IT1060788B; JPS5941017B2; FR2313566A1; US4064692A

Description

Zyklusvariables Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein zyklusvariables Gasturbinentriebwerk vom Bypasstyp und insbesondere auf ein solches zyklusvariables Gasturbinentriebwerk, das sich zum Antreiben eines Überschallflugzeugs eignet, wobei das Triebwerksbypassverhältnis und der Gasstrom gesteuert bzw. geregelt werden können, um bestimmten Triebwerksbetriebsbedingungen zu genügen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Gasturbinentriebwerks der genannten Art.

Nach der vorliegenden Erfindung ist ein zyklusvariables Gasturbinentriebwerk mit einem Gebläse, einem Kerntriebwerk und zumindest einem zum Kerntriebwerk konzentrischen ringförmigen Kanal zum Herumführen eines Teils des Gebläseluftstroms um das Kerntriebwerk ausgebildet. Das letztere weist einen Kompressor, einen Brenner und eine Hochdruckturbine auf, wobei diese Teile strömungsmäßig in Reihe geschaltet sind. Der von der Hochdruckturbine abgelassene Gasstrom wird zu einer Niederdruckturbine geleitet, die das Gebläse über eine sich stromaufwärts erstreckende Antriebswelle antreibt. Es sind separate Bypasskanal- und Kerndüsen vorgesehen,

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um die entsprechenden Gasströme abzulassen.Ein System von Umleitventilen (diverter valves) befindet sich stromabwärts vom Kerntriebwerk sowie von der Niederdruckturbine und stromaufwärts von den Bypass- sowie Kerndüsen, um die Kern- und Bypassablaßströme wahlweise zu mischen oder zu trennen, um eine Strömungsanpassungsfähigkeit und eine Druckveränderbarkeit aufrecht zu erhalten, sind geometrisch variable Mittel vorhanden, um die Fläche der Kern- und Bypasskanal-Auslaßdüsen zu verändern. Ferner kann die Niederdruckturbine mit variablen Einlaßführungsschaufeln versehen sein, am das Einstellen der Niederdruck- und Hochdruck-Turbinenrotordrehzahlen zu unterstützen, während große Abweichungen bzw. Schwankungen bezüglich der Niederdruck-Turbinenextraktionsgeschwindigkeiten beim getrennten Strömungsbetrieb erlaubt sind. Der Kerntriebwerkskompressor kann mit einer ausreichend variablen Statorgeometrie versehen sein, um einen strömungsabrißfreien Betrieb vom Triebwerksanlauf bis zur vollen Drehzahl zuzulassen. Durch Verwenden eines sich stromabwärts vom Kerntriebwerk befindlichen Nachbrenners kann ein zusätzlicher Schub erzeugt werden. Um die Strömungsanpassungsfähigkeit weiter zu vergrößern, kann das System dadurch modifiziert werden, daß ein geteilter Gebläseabschnitt in Verbindung mit zwei konzentrischen Bypasskanälen benutzt wird. Diese Bypasskanäle können eine gemeinsame flächenvariable Auslaßdüse haben. Oder es ist zur weiteren Erhöhung der Strömungs- und Druckvariabilität möglich, daß jeder Bypasskanal mit einer separaten flächenvariablen Auslaßdüse versehen wird. Abgesehen von einer Verbesserung der Strömungsflexibilität erlaubt die Ausführungsform mit dem geteilten Gebläse das Erzeugen eines relativ großen Schubes für eine kurzzeitige Verwendung im getrennten Strömungsbetrieb ohne Verwenden eines Nachbrenners. Ferner kann die überschüssige Turbinenkapazität im getrennten Strömungsbetrieb dazu benutzt werden, um große Mengen von unter Druck gesetzter Luft für das Schubwerk bzw. Flugzeug und für eine Auftriebsbegünstigung oder für andere Hilfszwecke zu bilden, indem in dem äußeren Bypasskanal ein Schneckenseparator ausgebildet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 - in einer Schnittansipht ein Bypass-Gasturbinentriebwerk mit der zyklusvariablen Gestaltung nach der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsart mit großem Bypass,

Figur 2 - in einer Schnittansicht das zyklusvariable Triebwerk aus Figur 1 in einer Betriebsart mit kleinem Bypass,

Figur 3 - in einer Schnittansicht ein Doppelbypass-Doppelstrom-Abgasturbinentriebwerk mit der zykluevariablen Gestaltung nach der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsart mit großem Bypass,

Figur 4 - in einer Schnittansicht das Doppelbypass-Doppelstrom-Abgasturbinentriebwerk aus Figur 3 in einer Betriebsart mit kleinem Bypass,

Figur 5 - in einer Schnittansicht das Doppelbypass-Doppelstrom-Abgasturbinentriebwerk aus Figur 3 in einer getrennten bzw. geteilten Betriebsart mit hohem 'Trockenschub¹,

Figur 6 - in einer Schnittansicht ein Doppelbypass-Dreistrom-Abgasturbinentriebwerk mit der zyklusvariablen Gestaltung nach der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsart mit großem Bypass,

Figur 7 - in einer Schnittansicht das Doppelbypass-Dreistrom-Abgasturbinentriebwerk aus Figur 6 in einer Betriebsart mit kleinem Bypass und

Figur 8 - in einer Schnittansicht ein zyklusvariables Doppelbypass-Triebwerk mit einem Schneckenseparator im äußeren Kanal und einer alternativen Ausführungsform des Gebläseabschnitts .

In den Figuren 1 und 2, bei denen ähnliche Hinweiszahlen einander entsprechende Teile bezeichnen, ist ein zyklusvariables Gasturbinentriebwerk 1o mit einem äußeren Mantel oder Rumpf 11 dargestellt, der von einem inneren Kerntriebwerk 14 einen Abstand aufweist, um einen dazwischen befindlichen ringförmigen Bypasskanal 13 zu begrenzen. Das zyklusvariable Triebwerk 1o enthält einen Gebläseabschnitt 12 mit einem dreistufigen Rotor 34 und Einlaßführungsschaufeln 42, die zwischen den Rotorstufen angeordnet sind und sich von dem äußeren Rumpf 11 radial einwärts erstrecken. Der Gebläseabschnitt 12 empfängt den Einlaßluftstrom von einem allgemein

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mit 15 bezeichneten Einlaß, um den Luftstrom unter Druck zu setzen, wobei ein Teil des Luftstroms zum Kerntriebwerk 14 abströmt und der verbleibende Teil zum Bypasskanal 13 geleitet wird. Der Einlaß 15 ist entsprechend bemessen, um einen vorbestimmten Luftstrom aufzunehmen. Das Kerntriebwerk enthält einen AxialStromkompressor mit einem Rotor 22. Die unter Druck gesetzte und durch einen Strömungsring 24 in den Kompressor 2o eintretende iuft wird komprimiert und dann zu einem Brenner 26 abgeleitet, wo Brennstoff verbrannt wird, um hochenergetische Verbrennungsgase zu bilden, die einen Hochdruckturbinenrotor 28 antreiben. Der letztere entzieht dem aus der Verbrennungskammer 26 austretenden sehr schnellen Kerngasstrom kinetische Energie, um diese in ein Drehmoment zum Antreiben der Rotorstufen 22 des Kompressors 2o umzuwandeln. Zum Zwecke einer zusätzlichen Steuerung bzw. Regelung des Kerntriebwerksstroms können stromaufwärts vom Turbinenrotor 28 steigungs- bzw. anstellungsvariable Einlaßführungsschaufeln 27 vorgesehen sein.

Stromabwärts von der Hochdruckturbine 28 ist eine Niederdruckturbine 16 in einer Position zum Aufnehmen des Stroms der die Kernturbine verlassenden heißen Gase angeordnet. Die Niederdruckturbine 16 enthält einen Rotor 9o und steigungs- bzw. anstellungsvariable Einlaßfuhrungsschaufelsegmente 92. Während der Rotor 9o gemäß der Darstellung drei Stufen aufweist, ist es dem Fachmann klar, daß auch eine kleinere oder größere Anzahl von Stufen benutzt werden kann, was von dem erforderlichen Turbinenenergieextraktionspotential abhängt. Die Einlaßführungsschaufel- bzw. -flügelsegmente 92 fungieren in der Weise, daß die kinetische Energie -^rom Kernstrom in ein Drehmoment umgewandelt und dieses auf den Rotor 9o ausgeübt wird, welcher seinerseits den Rotor 34 des Gebläseabschnitts 12 über eine sich stromaufwärts erstreckende Antriebswelle 18 antreibt, die für die Drehbewegung mit den Rotoren 34 und 9o verbunden ist.

Die Strömungsquerschnittsfläche zum Niederdruckturbinenrotor wird durch Veränderung der Steigung bzw. Anstellung der steigungs- bzw. anstellungsvariablen Einlaßfuhrungsschaufelsegmente 92 verändert,

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lie in der Weise arbeiten, daß der Rückdruck auf den Hochdruckturbinenrotor geändert und hierdurch die Drehzahl desselben gesteuert wird. Eine Antriebs- bzw. Vorschubkraft ergibt sich durch das Ablassen der Verbrennungsgase vom Kerntriebwerk 14 durch eine flächenvariable Kerndüse 38. Eine Vorschubkraft wird ferner durch die Wirkung des Gebläses 12 erzielt, welches Luft durch eine flächenvariable und zur Kerndüse 38 konzentrische Bypassdüse 32 abläßt. Nach einer Ausfuhrungsform der Erfindung kann zur Unterstützung einer Modulation bzw. Veränderung der Strömung im Bypasskanal und im Kerntriebwerk die Fläche der Bypassdüse 32 und der Kerndüse 38 durch geeignete Geometrieveränderungsmittel verändert werden, die in der Technik bekannt und beispielsweise im US-Patent 2 969 641 beschrieben sind. Gemäß der Darstellung können die Geometrieveränderungsmittel eine Vielzahl von linearen Betätigungsorganen 13o, die angelenkte Bypassdüsenklappen 132 steuern, und eine zweite Vielzahl von linearen Betätigungsorganen 134 aufweisen, die einen zusammenlegbar angelenkten Wandungsaufbau 133 steuern, um die Querschnittsfläche der Kerndüse 38 in bekannter Weise zu verändern. Die angelenkten Klappen 132 können gemäß Figur 2 in eine geschlossene Position bewegt werden, wobei die Auslaßdüse 32 geschlossen ist, so daß sich keine Strömung von dieser ergibt.

Hinter der Niederdruckturbine 16 befindet sich ein allgemein mit der Hinweiszahl 4o bezeichnetes ringförmiges Umleitventil. Das Ventil 4o kann ein von einem linearen Betätigungsorgan 36 gesteuertes angelenktes Platten- bzw. Wandungsglied 138 aufweisen. Dös letztere überdeckt eine Vielzahl von Flügeln bzw. Schaufeln 14o in der den Bypasskanal vom Kerntriebwerk trennenden inneren Wandung oder Verkleidung 8o, und die Flügel bzw. Schaufeln 14o sind gebogen bzw. gewölbt, um das Fischen der Kern- und Bypassgasströme zu fördern. In seiner Öffnungsposition gibt das Platten- bzw. Wandungsglied 138 gemäß Figur 2 die Flügel bzw. Schaufeln 14o frei, wodurch ein Mischon des Bypasstroms mit dem Kernstrom möglich ist. In seiner Schließposition bedeckt es gemäß Figur 1 die Flügel bzw. Schaufeln I4o, um ein Mischen der Kern- und Bypassgasströme zu verhindern. Nach der vorliegenden Erfindung wird das Umleitventil 4o in Verbindung mit den angelenkten Klappen 132 dazu benutzt, um

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die grundsätzliche Triebwerksbetriebsart zwischen einem Zyklus mit getrennter bzw. geteilter Strömung, hohem Bypass sowie niedrigem Schub gemäß Figur 1 und einem Zyklus mit gemischter Strömung, niedrigem Bypass, hohem Schub und statischem Druckausgleich gemäß Figur 2 umzuschalten.

In der Betriebsart mit hohem Bypass bzw. großem Bypassverhältnis befindet sich das Platten- bzw. Wandungsglied 138 in seiner Schließposition, wodurch ein Mischen der Kern- und Bypassauslaßströme verhindert wird und wobei sich die angelenkten Klappen 132 gemäß Figur 1 in einer Öffnungsposition befinden. Hierdurch ergibt sich ein separater Auslaß für die Bypasskanalluft. Diese Betriebsart erübrigt das Erfordernis einer Aufrechterhaltung eines statischen Druckausgleichs zwischen den Kern- sowie Bypasströmen und ermöglicht eine größere Anpassungsfähigkeit bezüglich eines veränderlichen TriebwerksSchubes. Bei dieser Betriebsart wird der Triebwerkseinlaßluftstrom auf dem passenden Pegel bzw. Wert gehalten, indem die Querschnittsfläche der Kernauslaßdüse 38 und der Bypassauslaßdüse 32 entsprechend eingestellt wird.

Wenn ein Umschalten zu einer Betriebsart mit niedrigem Bypass bzw. kleinem Bypassverhältnis erwünscht ist, werden das Umleitventil zum Freigeben der Schaufeln 14o durch Bewegen des Wandungsgliedes 138 in seine Öffnungsposition geöffnet und die Auslaßdüse 32 durch Bewegen der angelenkten Klappen 132 in eine Schließposition geschlossen. Hierdurch werden der Bypassauslaß abgeblockt und der Strom durch den Bypasskanal zu einem Fließen durch die Schaufeln 14osowie zu einem Mischen mit dem Kernstrom veranlaßt, wie es in Figur 2 dargestellt ist: Bei der Mischstrombetriebsart muß im Bereich 171 an der Zusammenflußstelle der Kern- und Bypassgasströme ein statischer Druckausgleich aufrechterhalten werden. Dies erfolgt durch Einstellen der Fläche der Kerndüse 38 und durch Einstellen der anderen geometrisch variablen Komponenten des Triebwerks einschließlich der variablen Turbineneinlaßführungsschaufeln 27 und 92, während der Triebwerkseinlaßluftstrom auf dem entsprechenden Auslegungswert yehalten wird.

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Das vorliegend benutzte UmleiLventil 4o wird in einer vollständigen Schließ- oder Öffnungsposition betrieben. Für eine größere Strömungsbeeinflussung ist es auch möglich/ das Ventil 4o als ein flächenvariables Mischglied zu betreiben.

Eine weitere Strömungsflexibilität kann durch Ausbilden eines Steigungs- bzw. Anstellungsveränderungsmechanismus für die Einlaßführungsschaufeln 21 des Kompressors 2o erreicht werden, so daß diese als ein Ventil zum Vergrößern oder Vermindern der Strömungsquerschnittsfläche zum Kompressor 2o arbeiten können. Um das Bypassverhältnis noch weiter zu beeinflussen und den Einlaßluftstrom während aller Betriebsarten auf einen Auslegungspegel angepaßt zu halten, können die Einlaßführungsschaufeln 54 des Gebläses 12 ebenfalls einen Steigungs- bzw. Anstellungsveränderungsmechanismus 55 haben. Zum Bilden einer zusätzlichen Schubvermehrung im Mischstrombetrieb kann ein Nachbrenner 163 stromab vom Durchgang 14o angeordnet sein.

Die durch die variable Geometrie- und variable Zykluscharakteristik der Erfindung gebildete Anpassungsfähigkeit bzw. Flexibilität ermöglicht eine Auswahl der Kerntemperatur und des Bypass- sowie Druckverhältnisses für eine optimale Leistungsfähigkeit bei einem Luftstrom, der an die Einlaßgröße und die Flugbedingungen angepaßt ist, um einen wirksamen Betrieb während aller Flugarten zu bilden. Die Grenze bezüglich einer Schubmodulation bei angepaßtem Einlaßluftstrom in der Ausführungsform aus den Figuren 1 und 2 ergibt sich, wenn die Niederdruckturbine 16 ihr maximales Energieextraktionspotential erreicht. Um ferner die Teillast-Leistungsfähigkeit bei großem Bypassverhältnis zu verbessern, ist eine Abwandlung des grundsätzlichen Triebwerks mit einem Bypass gemäß Figuren 1 und 2 erforderlich. Eine solche Modifikation ist in der Ausführungsform aus den Figuren.3 und 4 dargestellt.

Die Figuren 3 und 4, bei denen sich ähnliche Hinweiszahlen auf die zuvor angegebenen Komponenten beziehen, zeigen eine alternative Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerks, das die Prinzipien der vorlxegenden Erfindung aufweist und im Vergleich zu der Aus-

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führungsform aus den Figuren 1 und 2 eine verbesserte Strömungsanpassungsfähigkeit hat. Bei dieser Ausführungsform ist der Gebläseabschnitt 12 des Triebwerks in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich einen vorderen Gebläseabschnitt 6o und einen hinteren Gebläseabschnitt 62. Der vordere Gebläseabschnitt 6o enthält eine erste drehbare Gebläserotorstufe 66, die zwischen Einlaßführungsschaufeln 68 und 7o angeordnet ist. Der stromab vom· vorderen Gebläseabschnitt 6o angeordnete hintere Gebläseabschnitt 62 enthält einen Gebläserotor mit zwei Stufen von Rotorschaufeln 71 und 72 mit zugeordneten Einlaßführungsschaufeln 73, 74 und 75, die abwechselnd zwischen den Rotorschaufeln 71 und 72 angeordnet sind. Während zwar der vordere Gebläseabschnitt 6o als ein solcher mit einem einzigen Rotorabschnitt 66 und der hintere Gebläseabschnitt 62 als ein solcher mit einem doppelten Rotorabschnitt 71 und 72 dargestellt sind, können jedem Gebläseabschnitt zusätzliche Rotorabschnitte zugefügt und/oder das Verhältnis von vorderen Gebläseabschnitten zu hinteren Gebläseabschnitten bis zu irgendeiner erwünschten Konfiguration geändert werden. Beispielsweise kann der vordere Gebläseabschnitt gemäß Figur 8 zwei Rotorstufen enthalten, während der hintere Gebläseabschnitt eine einzige Rotorstufe aufweist. Die Gebläsestufen 6o und 62 sind unter einem allgemein mit der Hinweiszahl 76 bezeichneten gegenseitigen Axialabstand angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Gebläsestatorstufen steigungs- bzw. anstellungsvariabel. Die Steigungsbzw. Anstellungsveränderung der Statorglieder 68 und 7o des vorderen Gebläseabschnitts und der Statorglieder 73, 74 sowie 75 des hinteren Gebläseabschnitts wirkt wie ein Ventil bezüglich der Fläche, die an entsprechenden Ebenen des Triebwerks für den Luftstrom geöffnet ist, und zum Bestimmen der Luftmenge, die während des Betriebes bei einer einzigen Umdrehung durch jede entsprechende Gebläsestufe gezogen wird. Somit ist eine Vergrößerung der Anpassungsfähigkeit bezüglich der Einstellung des Bypass- und Druckverhältnisses des zyklusvariablen Triebwerks nach der vorliegenden Erfindung möglich, wobei eine Anpassung des Einlaßluftstroms an den Auslegungspegel während der veränderlichen Betriebsarten aufrechterhalten wird. Diese Ausführungsform der Erfindung enthält zusätzlich zu einem inneren Bypasskanal 13 gemäß den Figuren 1 und 2 einen äußeren Bypasskanal 78. Der innere Bypasskanal 13 ist zwi-

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sehen dem Kerntriebwerksrumpf 80 und einem Zwischenrumpf 82 begrenzt. Der Einlaß 84 zum inneren Bypasskanal befindet sich stromabwärts von der hinteren Gebläsestufe 62. Demzufolge wurde ein durch den Kanal 13 geleiteter Luftstrom durch die Gebläsestufen und 62 verdichtet. Der äußere Bypasskanal 78 befindet sich zwischen dem Zwischenrumpf 82 und dem äußeren Rumpf 11. Er ist konzentrisch zum radial äußeren Teil des inneren .Bypasskanals 13 angeordnet und hat einen Einlaß 86, der in dem axialen Raum 76 zwischen den vorderen und hinteren Gebläsestufen angeordnet ist. Infolge dieses Aufbaues wird die durch den Einlaß 86 und den äußeren Bypasskanal 78 geleitete Luft nur durch die vordere Gebläsestufe 60 verdichtet.

Der Einlaß 24 zum Kerntriebwerkskompressor 2o befindet sich auch stromabwärts von der hinteren Gebläsestufe 62 und allgemein in einer Ebene mit dem Einlaß 84. Die vom Kerntriebwerkskompressor austretenden verdichteten Gase werden in einen ringförmigen Brenner 26 abgelassen, wo der Brenn- bzw. Treibstoff verbrannt wird, um hochenergetische Verbrennungsgase zu bilden, die die Hochdruckturbine 28 und die Niederdruckturbine 16 über eine sich stromaufwärts erstreckende Antriebswelle 3o in der Weise wie bei der Ausführungsform aus den Figuren 1 und 2 antreiben.

Die Niederdruckturbine 16 versorgt die vorderen und hinteren Gebläseabschnitte 60 und 62 mit Rotationsenergie über eine sich stromaufwärts erstreckende Antriebswelle 18, die mit den Niederdruckturbinenrotoren 9o und den Gebläserotoren 66, 71 und 72 verbunden ist. Die Gebläseantriebswelle 18 ist unabhängig von der Kompressorantriebswelle 3o drehbar, so daß diese zwei Wellen bezüglich ihrer entsprechenden Drehzahlen unabhängig voneinander gesteuert bzw. geregelt werden können. Die Drehzahlbeeinflussung des Hochdruckturbinenrotors ergibt sich teilweise durch die Veränderung der Steigung bzw. Anstellung der variablen Einlaßführungsschaufeln 92 der Niederdruckturbine und durch eine Veränderung der Querschnittsfläche der Kerndüse 38. Eine Drehzahlbeeinflussung des Niederdruckturbinenrotors ergibt sich teilweise durch Einstellen der Auslaßflächen des Bypasskanals unter Verwendung der flä-

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chenvariablen Bypasskanaldüse 32 und durch Einstellen der Kernauslaßfläche unter Verwendung der flächenvariablen Kerndüse 38.

Obwohl der Rotor 66 des vorderen GebläseabSchnitts 6o und die Rotoren 71 sowie 72 des hinteren Gebläseabschnitts 62 wegen ihrer Verbindung mit derselben Rotorwelle 18 dieselbe Drehzahl haben, ist der Luftstrom zwischen diesen zwei Gebläseabschnitten wegen eines separat gesteuerten steigungs- bzw. anstellungsvariablen Mechanismus eiues jeden Gebläseabschnitts nicht identisch. Somit kann der vordere Gebläseabschnitt 6o durch Verwenden der variablen Einlaßführungsschaufeln 66 sowie 68 einen niedrigen oder hohen Luftstrom aufweisen, während der hintere Gebläseabschnitt 62 durch Benutzen der steigungs- bzw. anstellungsvariablen Einlaßführungsschaufeln 73, 74 und 75 einen niedrigen oder hohen Luftstromdurchsatz haben kann. Während der Rotor 66 des vorderen Gebläseabschnitts 6o und die Rotoren 71 sowie 72 des hinteren Gebläseabschnitts 62 gemäß Darstellung mit derselben Antriebswelle 18 verbunden sind, ist es bei einer erheblich komplexeren Ausbildung auch möglich, separate Antriebswellen für diese Rotorabschnitte zu verwenden. Bei einer derartigen und hier nicht dargestellten Ausführungsform kann eine zweite Niederdruckturbine mit einer eigenen, separaten und sich stromaufwärts erstreckenden Antriebswelle zum Antreiben des vorderen Gebläseabschnitts vorgesehen sein.

Hinter der Niederdruckturbine 16 befindet sich ein ringförmiges Umleitventil 4o nach Art desjenigen gemäß der Ausführungsform aus den Figuren 1 und 2. Das sich gemäß Figur 4 in seiner Öffnungsposition befindliche ringförmige Umleitventil 4o ermöglicht ein Mischen des Stroms im inneren Bypasskanal 13 mit dem Kerntriebwerksauslaßstrom. In seiner Schließposition gemäß Figur 3 hemmt das Uitileitventil den Strom im inneren Bypasskanal 13. Das ringförmige Umleitventil 4o und die variable Bypassdüse 32 wirken in Verbindung miteinander in der Weise, daß die Triebwerksbetriebsart von einer solchen mit großem Bypassverhältnis sowie getrennter bzw. geteilter Strömung bis zu einem solchen mit kleinem Bypassverhältnis sowie gemischter Strömung veränderbar ist. In der Trennstrom-Betriebsart mit hohem Bypass ist das ringförmige Umleitventil 4o

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gemäß Figur 3 geschlossen, um den Strom im inneren Bypasskanal zu hemmen, und die Bypassdüse 32 ist zu einer Öffnungsposition bewegt, so daß der Strom durch den äußeren Bypasskanal über die Bypassdüse 32 abgelassen wird und kein Strom im inneren Bypasskanal 13 auftritt. In diesem Zustand arbeitet das Triebwerk als ein Trennstrom-Turbogebläse mit hohem Bypassverhältnis. Wenn ein Umschalten zu einer Betriebsart mit kleinem Bypassverhältnis erwünscht ist, werden die Bypassdüse 32 zum Hemmen des Stroms im äußeren Bypasskanal geschlossen und das Umleitventil 4o geöffnet, um ein Mischen des Stroms aus dem inneren Bypasskanal und des Kernstroms zu ermöglichen, wie es am besten aus Figur 4 ersichtlich ist. Bei dieser Betriebsart muß an der Zusammenflußstelle der inneren Bypass- und der Kernströme ein statischer Druckausgleich aufrechterhalten werden. Diese Ausführungsform kann auch in einer nicht dargestellten Mischstrom-Betriebsart mit großem Bypassverhältnis arbeiten, indem gleichzeitig das Umleitventil 4o und die Bypassdüse 32 geöffnet werden.

Ein statischer Druckausgleich an der Zusammenflußstelle des inneren Bypasskanalstroms und des Kernauslaßstroms wird durch Eim...eilen der Fläche der Kernauslaßdüse 38 und durch Beeinflussen der Kern- sowie Bypasströme unter Ausnutzung der anderen geometrisch variablen Komponenten des Triebwerks aufrechterhalten, wozu die variablen Einlaßführungsschaufeln 66, 68, 73, 74, 75, 21, 27 und 92 gehören.

Die Doppelbypass-Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung eröffnet auch die Möglichkeit des Erzeugens eines sehr hohen Schubpegels in einer Trennstrom-Betriebsart ohne Verwenden eines Nachbrenners. Dieser hohe 'Trockenschub^{1 T}.<ird gemäß Figur 5 durch ein zweites Umleitventil 43 erzii.lt, das am stromabwärts gelegenen Ende des Zwischenrumpfes 82 schwenkbar angelenkt ist. Das ringförmige angelenkte Ventilglied 43 wird durch ein nicht dargestelltes geeignetes Betätigungsorgan zwischen einer Schließposition gemäß Figur 5 und einer Öffnungsposition gemäß der gestrichelten Darstellung in Figur 5 bewegt. In der Schließposition wird eine Strömung im äußeren Bypasskanal 78 unterbunden, und der innere Bypass-

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kanal 13 wird strömungsmäßig mit der Bypassdüse 32 verbunden. In der Öffnungsposition gelangt der Luftstrom im äußeren Bypasskanal über die Bypassdüse 32, und der Luftstrom im inneren Bypasskanal 13 wird unterbunden. Bei dieser hohen Trockenschub-Betriebsart gemäß Figur 5 entsteht keine Strömung im äußeren Kanal, und der gesamte Innenkanalstrom wird durch die Bypassdüse 32 abgelassen. Durch Einstellen der Führungsschaufeln 92 der .Niederdruckturbine können die Drehzahl und Temperatur gesteigert werden, um relativ hohe Schubwerte zu erhalten, und zwar unter Aufrechterhaltung der Niederdruckrotordrehzahl und bei konstanter Strömung.

Die zweifachen Gebläseabschnitte dieser Ausführungsform ermöglichen ein größeres Maß der Schubbeeinflussung bei angepaßtem Einlaßluftstrom im Betrieb mit großem Bypassverhältnis, als es bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform mit einem einzelnen Bypasskanal möglich ist. Durch das Vorhandensein der Gebläsekanäle 13 und 78, deren Einlasse 86 und 84 gemäß der obiyuu Beschreibung angeordnet sind, kann eine vorbestimmte in den Einlaß 15 eintretende Luftstrommenge aufgeteilt und durch den äußeren Bypasskanal 78 bzw. den hinteren Gebläseabschnitt 62 geleitet werden. Die in den hinteren Gebläseabschnitt 62 eintretende Luft wird weiter verdichtet und dann auf den inneren Bypasskanal 13 und den Kernkompressor 2o aufgeteilt. Durch Beeinflussen der variablen Einlaßführungsschaufeln 68 sowie 7o des vorderen Gebläseabschnitts 6o und 73, 74 sowie 75 des hinteren Gebläseabschnitts 62 und des Steigungs- bzw. Anstellungsveränderungsmechanismus 21 der Einlaßführungsschaufeln des Kompressors 2o und durch Beeinflussen der entsprechenden Querschnittsflächen der Bypassdüse 32 und der Kerndüse 38 kann der gesamte Einlaßluftstrom zwischen dem äußeren Bypasskanal 78, dem inneren Bypasskanal 13 und dem Kernkompressor in veränderbaren Anteilen aufgeteilt werden, so daß das Bypassverhältnis über einen weiten Bereich verändert werden kann, während der gesamte Triebwerksejnlaßluftstrom auf dem angepaßten Auslegungspegel gehalten wird. Im einzelnen führt eine Zunahme des Gesamtstromanteils, der zu den Gebläsebypasskanälen 13 und 78 geleitet wird, in Verbindung mit einer ^v niindc: ung des Stroms durch das Kerntriebwerk 22 zu einem groß«., ι. _n Bypas^ verhältnis. Demgegen-

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über führt eine Verminderung des Gesamtstromanteils durch die Bypasskanäle 78 sowie 13 bei einer entsprechenden Erhöhung des Luftstroms durch das Kerntriebwerk 22 zu einem kleineren Bypassverhältnis.

Die Tatsache, daß der Einlaß 84 zum inneren Kanal 13 und der Einlaß 24 zum Kernkompressor 2o stromabwärts vom »Einlaß zum äußeren Kanal 78 und zum Einlaß des hinteren Gebläseabschnitts 62 liegen, führt in Verbindung mit der variablen Geometrie des vorderen Gebläseabschnitts 6o_f des hinteren Gebläseabschnitts 62, des Kernkompressors δο, der Hochdruckturbine 28 und der Niederdruckturbinne 16 zum Bilden eines hohen Maßes an Strömungsmodulation bzw. -beeinflussung mit einem angepaßten Einlaßluftstrom in der Betriebsart mit großem Bypassverhältnis, ohne daß das Energieextraktionspotential der Niederdruckturbine 16 überschritten wird.

Um die Strömungs- und Druckvariabilität des zyklusvariablen Doppelbypasstriebwerks weiter zu vergrößern, ist eine Modifikation des l'riebwerks aus den Figuren 3,4 und 5 erforderlich. In den Figuren 6 und 7, bei denen sich ähnliche Hinweiszahlen auf zuvor bezeichnete Komponenten beziehen, ist in einer Querschnittsansicht eine alternative Ausführungsform für ein zyklusvariables Doppelbypasstriebwerk dargestellt, wobei eine separate flächenvariable Ablaßdüse 42 für den äußeren Kanal 78 vorgesehen ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der Zwischenrumpf 82 stromabwärts verlängert, und er endet in einer etwa mit dem stromabwärts gelegenen Ende des inneren Rumpfes 8o zusammenfallenden Ebene. Jeder der Bypasskanäle 13 und'78 ist mit einer geeigneten flächenvariablen Auslaßdüse 32 und 42 versehen. Es ist ein durch ein geeignetes lineares Betätigungsorgan 13o gesteuertes angelenktes Klappenoder Ventilglied 132 vorhanden, um die Querschnittsfläche der Bypassdüse 32 zu verändern und den inneren Bypasskanal 13 bei der Mischstrombetriebsart in der Weise wie bei den Ausführungsformen aus Figuren 1 und 2 zu schließen. Ein zweites angelenktes Klappenoder Ventilglied 142 ist am stromabwärts gelegenen Ende des Zwischenrumpfes 82 befestigt und wird durch ein geeignetes lineares

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Betätigungsinittel 136 gesteuert, um die Querschnittsflache der Außenkanaldüse 42 zu verändern und den äußeren Bypasskanal 78 im Mischstrombetrieb zu schließen. Die flächenvariable Kerndüse 38 und das Umleitventil 4o dieser Ausführungsform sind identisch mit den Gliedern der Ausführungsformen aus den Figuren 1 und 2.

Die Möglichkeit eines Auftrennens der Auslässe· und individuellen Variierens der Querschnittsflächen beider Bypasskanäle 13 und 78 führt zu einer noch größeren Anpassungsfähigkeit bezüglich einer Einstellung der Rotordrehzahlen der Niederdruckturbine und der Hochdruckturbine zum Erreichen eines erwünschten BypassVerhältnisses bei einem angepaßten Einlaßluftstrom für das erfindungsgemäße zyklusvariable Triebwerk. Im Mischstrombetrieb gemäß Figur 7 sind beide Bypasskanal-Auslaßdüsen 32 sowie 42 geschlossen und das Umleitventil 4o geöffnet, so daß sich keine Strömung durch den äusseren Bypasskanal 78 ergibt. Der durch den inneren Bypasskanal 13 gelangende Strom wird mit dem Kernstrom in derselben Weise wie bei der Ausführungsform aus Figur 2 gemischt. Im Trennstrombetrieb gemäß Figur 8 bleiben beide Bypasskanaldüsen 32 sowie 42 geöffnet, und das Umleitventil 4o ist geschlossen, um ein Mischen der Kern- und Bypassauslaßströme zu vermeiden. Da der Strom im inneren Bypasskanal 13 von demjenigen des Kerntriebwerks getrennt ist, besteht kein Erfordernis zum Aufrechterhalten eines statischen Druckausgleichs an der Zusammenflußstelle dieser zwei Ströme, wodurch eine größere Flexibilität bezüglich einer Veränderung der Bypass- und Druckverhältnisse des Triebwerks möglich ist.

Durch die Möglichkeit einer Beeinflussung des Stroms durch den Bypasskanal sowie das Kerntriebwerk über einen weiten Bereich von Rotordrehzahlen und durch die Fähigkeit zum Umschalten der Auslässe von den Bypasskanälen sowie des Kerntriebwerks von einem Trennstrom- zu einem Mischstrombetrieb durch Verwenden des Umleitventils 4o kann das zyklusvariable Triebwerk dieser Ausführungsform als ein Turbogebläse mit großem Bypassverhältnis wie auch als ein Turbostrahltriebwerk mit kleinem Bypassverhältnis arbeiten. Ferner kann der gesamte Einlaßluftstrom wähiv-nd beider Betriebsarten wie auch während aller Übergangspunkte bzw. -zustände zwischen diesen

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zwei Betriebsarten auf einem minimalen Überströmpegel (spillage level) gehalten werden.

Da die Düsenfläche beim Trennstrombetrieb relativ groß ist (sie entspricht dann der Summe der Kerndüsenfläche und der Bypassdüsenflachen), hat das zyklusvariable Triebwerk nach der vorliegenden Erfindung einen wesentlich kleineren rückseitigen Strömungswiderstandspegel (afterbody drag level), als es bei bekannten zyklusvariablen Triebwerken ohne ein separates Ablaßsystem für den Bypassgasstrom zutrifft. Dieser verminderte rückseitige Strömungswiderstand führt" zu einem bedeutend verbesserten Treibstoffverbrauch bei dem erfindungsgemäßen zyklusvariablen Triebwerk.

Die Ausführungsform aus den Figuren 6 und 7 kann ferner so eingerichtet werden, daß sie in einer hohen 'Trockenschub¹ Betriebsart (high dry thrust mode) arbeitet. Durch Schließen der äußeren Bypasskanaldüse 42 sowie des Umleitventils 4o und durch gleichzeitiges öffnen der inneren Bypasskanaldüse 32 werden der Strom im äußeren Kanal 78 unterbunden und der gesamte Innenkanalstrom über die Düse 32 des inneren Bypasskanals in der Weise wie bei der Ausführungsform aus Figur 5 abgelassen.

Die Doppelbypass-Dreilochdüsen-Ausführungsform des erfindungsgemäßen zyklusvariablen Triebwerks weist im Trennstrombetrieb eine relativ hohe Turbinenkapazitätsreserve auf, die für Hilfszwecke benutzt werden kann. Es gehört zur weit verbreiteten Praxis bei der Konstruktion von Flugzeugtriebwerken, daß ein Teil des verdichteten Triebwerksluftstroms für andere Zwecke als zum Erzeugen einer Vorschubkraft benutzt wird. Diese Verwendungszwecke umfassen das Ausbilden einer Kühlluftquelle für dip Triebwerkskomponenten wie auch ein Zuführen von Luft zum Flugwerk bzw. zur Flugzelle. Je größer die Kompliziertheit moderner Flugzeugkonstruktionen wurde, desto größer wurde auch der Bedarf an solcher Hilfsluft. Beispielsweise wurde zum Zwecke einer Flugzeugauftriebsverstärkung vorgeschlagen, daß ein Teil des BypasskanalStroms so geleitet wird, daß er über die, zu den oder um die Flugzeugflügel und/oder -klappen fließt. Bei herkömmlichen Triebwerkskonstruktionen kann

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nur eine begrenzte Menge derartiger Luft für die genannten Zwecke abgeleitet werden, da ein übermäßiges Anzapfen von unter Druck gesetzter Luft ein unerwünschtes Abfallen des erzielten Triebwerkschubs begründet. Eine mögliche Lösung zum Vermindern dieses Schubabfalls infolge einer Anzapfung besteht darin, daß der gesamte Triebwerksluftstrom über denjenigen vergrößert wird, der erforderlich ist, um für einen vorgegebenen Betriebszustand einen erwünschten Schub zu bilden. Das erfindungsgemäße zyklusvariable Triebwerk kann in der Ausführungsform mit geteiltem Gebläse eine solche Trxebwerksluftstromzunahme bilden, ohne daß Turbinentemperaturgrenzen und Energxeextraktxonspotentiale überschritten werden. Während solcher Betriebsperioden, bei denen hohe Hilfsanzapfungserfordernisse vorliegen, kann das vordere Gebläse des Triebwerks durch Einstellen der variablen Einlaßführungsschaufeln einen großen Strömungsdurchsatz haben, und der überschüssige Strom des vorderen Gebläses kann in ein übergeordnetes Zirkulationsleitungssystem abgezweigt oder für andere Hilfszwecke benutzt werden. Figur 8 zeiujt einen Aufbau eines zyklusvariablen Doppelbypasstriebwerks, bei dem ein Schneckenseparator (scroll separator) 16o, der einen Raum 162 und. eine Schnecke (scroll) 164 aufweist, in Strömungsverbindung mit dem äußeren Bypasskanal angebracht ist. Der Raum 162 sammelt die Hilfsluft vom äußeren Bypasskanal 78 und leitet diese Luft durch die Schnecke 164 zu den erwünschten Flugzeugkomponenten, beispielsweise über die Flügel zum Erzeugen einer Auftriebsvermehrung für das Flugwerk. Das Verhältnis der Anzahl der Rotorschaufeln im vorderen Gebläseabschnitt 6o zur Anzahl der Rotorschaufeln im rückwärtigen Gebläseabschnitt 62 wurde bei dieser Ausführungsform gegenüber den Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 bis 7 umgekehrt, um den Druckpegel im äußeren Kanal 78 zu vergrößern. Wegen der größeren Strömungsflexibilität und der überschüssigen Turbinenkapazität im Trennstrombetrieb des zyklusvariablen Triebwerks nach der vorliegenden Erfindung können relativ große Mengen von hochkomprimierter Luft von dem äußeren Bypasskanal bei einem minimalen Schubverlust des Triebwerks abgezapft werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Änderungen der in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Gebilde vorgenommen wer-

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den. Zur Vereinfachung der Gestaltung wurde die Anzahl der verwendeten geometrisch variablen Komponenten auf dem Minimum gehalten, das zum Erreichen des erwünschten Maßes an Stromungsvariabilität erforderlich ist; es können jedoch auch andere geometrisch variable Komponenten benutzt werden, wie steigungs- bzw. anstellungsvariable Rotorschaufeln für die Gebläse- und Turbinenabschnitte, um im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche bzw. weitere Anpassungsfähigkeit bezüglich der Strömungsbeeinflussung zu erreichen.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

1.) Strömungssteuerungseinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk vom Bypasstyp, gekennzeichnet durch Ventilmittel (4o, 138; 132) zum wahlweisen Mischen und Trennen der Bypass- und Kerntriebwerksauslaßströme zwecks Veränderung des Triebwerksbypassverhältnisses und durch geometrisch variable Mittel hzw. Geometrieveränderungsmittel zum Halten des Triebwerkseinlaßluftstroms auf einem angepaßten Auslegungspegel bei einer Veränderung des Bypassverhältnisses.

2. Strömungssteuerungseinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Kerntriebwerk, das sich in Strömungsverbindung mit einer Kernauslaßdüse befindet, und mit Bypasskanalmitteln zum Leiten von Luft um das Kerntriebwerk, gekennzeichnet durch Doppelpositionsventilmittel (4o, 138; 132) zum Verändern des Triebwerksbypassverhältnisses mit einer ersten Position/ bei der die Kern- und Bypasskanalauslaßströme gemischt sowie von der Kernauslaßdüse (38) abgelassen werden, und mit einer zweiten Position, bei der die Kerntriebwerks- und Bypassauslaßströme getrennt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Bypassauslaßdüse (32) , die konzentrisch zur Kerntriebwerksauslaßdüse

(38) angeordnet ist und sich in Strömungsverbindung mit den Bypasskanalmitteln (13) zum Ablassen des Bypasskanalstroms befindet, und durch einen Durchgang (14o), der die Bypasskanalmittel

(13) mit dem Kerntriebwerksauslaßstrom an einer stromaufwärts von den Kern- und Bypassauslaßdüsen (38, 32) gelegenen Stelle miteinander verbindet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelpositionsventilmittel Bypassdüsenventilmittel (132) aufweisen, die die Bypassauslaßdüse (32) verschließen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der ersten Position befinden, und die die Bypassauslaßdüse (32) freigeben, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in.der zweiten Position befinden, und

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daß die letzteren Durchgangsventilmittel (4o, 138) aufweisen, um wahlweise den Durchgang (14o) zu verschließen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der zweiten Position befinden, und um den Durchgang (14o) zu öffnen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der ersten Position befinden.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk (To) einen Einlaß (15) enthält, der stromaufwärts vom Kerntriebwerk (14) angeordnet und zum Aufnehmen eines Luftstroms bei einem vorbestimmten optimalen Pegel entsprechend bemessen ist, ferner ein strömungsmäßig mit dem Einlaß (15) verbundenes Gebläse (12) zum Versorgen des Triebwerks (14) und des Bypasskanals (13) mit unter Druck gesetzter bzw. verdichteter Luft und schließlich geometrisch variable Mittel bzw. Geometrieveränderungsmittel zum Halten des Einlaßluftstroms auf einem vorbestimmten optimalen Pegel, wenn das Triebwerks!.ypass- und -druckverhältnis verändert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Bypassauslaßdüse (32), die konzentrisch zur Kernauslaßdüse (38) angeordnet ist und sich für ein Ablassen des Bypassgasstroms in Strömungsverbindung mit dem Bypasskanal (13) befindet, wobei die geometrisch variablen Mittel ein Mittel (133) zum Verändern der Fläche der Kernauslaßdüse (38) und Mittel (132) zum Verändern der Fläche der Bypassauslaßdüse (32) enthalten.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kerntriebwerk (14) in strömungsmäßiger Reihenschaltung einen Kompressor (2o), einen Brenner (26), eine Hochdruckturbine (28) sowie eine Niederdruckturbine (16) enthält und daß die geometrisch variablen Mittel ferner variable Einlaßführungsflügel bzw. -schaufeln (92) zwischen der Hochdruckturbine (28) und der Niederdruckturbine (16) aufweisen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrisch variablen Mittel ferner zweite variable Einlaßführungsflügel bzw. -schaufeln (27) zwischen dem Brenner (26) und der Hochdruckturbine (28) aufweisen.

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- 2ο -

9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypasskanalmittel einen zum Kerntriebwerk (14) konzentrischen sowie strömungsmäßig mit einer inneren Bypassauslaßdüse (32) verbundenen inneren Bypasskanal (13) und einen zu diesem konzentrischen sowie strömungsmäßig mit einer äußeren Bypassauslaßdüse (42) verbundenen äußeren Bypasskanal (78) aufweisen und daß ferner ein Durchgang (14o) vorhanden ist, der den inneren Bypasskanal (13) mit dem Kerntriebwerksauslaßstrom an einem stromaufwärts von den Kern- sowie äußeren Bypassauslaßdüsen (38, 32, 42) gelegenen Punkt verbindet.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel- bzw. Zweipositionsventilmittel äußere Bypassdusenventilmittel (142) aufweisen, um die äußere Bypassauslaßdüse (42) wahlweise zu verschließen bzw. zu öffnen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der ersten bzw. zweiten Position befinden, daß die letzteren ferner innere Bypassdüsenventilmittel (132) aufweisen, um die innere Bypassauslaßdüse (32) wahlweise zu schließen bzw. zu öffnen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der ersten bzw. zweiten Position befinden, und daß die letzteren schließlich Durchgangsventilmittel (4o, 138) aufweisen, um den Durchgang (14o) wahlweise zu schließen bzw. zu öffnen, wenn sich die Doppelpositionsventilmittel in der zweiten bzw. in der ersten Position befinden.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch strömungsmäßig mit dem äußeren Bypasskanal (78) verbundene Hilfsdurchlaßmittel (16o) zum Ableiten von unter Druck gesetzter Bypasskanalluft zv/ecks Verwendung für Hilfszwecke.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdurchlaßmittel (16o) einen Schneckenseparator aufweisen.

13. Einrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk (1o) einen Einlaß (15) aufweist, der stromaufwärts vom Kerntriebwerk (14) angeordnet ist und zum

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Aufnehmen eines Luftstroms bei einem vorbestimmten optimalen Pegel entsprechend bemessen ist, und ein zweistufiges Gebläse mit einer ersten Stufe (6o) zum Verdichten des Einlaßluftstroms und zum Leiten des verdichteten Einlaßluftstroms zum äußeren Gebläsekanal (78) sowie zu einer zweiten Gebläsestufe (62), die unter einem vorbestimmten Abstand stromabwärts von der ersten Gebläsestufe (6o) angeordnet ist, wobei die zweite Gebläsestufe (62) komprimierte Luft zum inneren Bypasskanal (13) und zum Kerntriebwerk (14) leitet.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, ferner gekennzeichnet durch geometrisch variable Mittel bzw. Geometrieveränderungsmittel zum Halten des Einlaßluftstroms auf einem vorbestimmten optimalen Pegel, wenn das Triebwerksbypass- und -druckverhältnis verändert wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrisch variablen Mittel ein Mittel (132) zum Verändern der Fläche der inneren Bypassauslaßdüse (32), ein Mittel (142) zum Verändern der Fläche der äußeren Bypassauslaßdüse (42) und ein Mittel (133) zum Verändern der Fläche der Kernauslaßdüse (38) enthalten.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrisch variablen Mittel ferner ein erstes variables Einlaßführungsschaufelmittel (68) zum Steuern der Strömungsfläche zur ersten Gebläsestufe (6o) und ein zweites variables Einlaßführungsschaufelmittel (73, 74, 75) zum Steuern der Surömungsflache zur zweiten Gebläsestufe (62) aufweisen.

17. Einrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk (1o) eine alternative Betriebsart zum Erzeugen eines relativ hohen 'Trockenschubes¹ hat, wobei sich die äußeren Bypassdüsenventilmittel (142) in einer die äußere Bypassauslaßdüse (42) verschließenden Position, die inneren Bypassdüsenventilmittel (132) in einer Öffnungsposition und die Durchgangsventilmittel (4o, 138) in einer den Durchgang

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(14o) verschließenden Position befinden, wodurch, im äußeren Bypasskanal (78) keine Strömung auftritt und die Ströme des inneren Bypasskanals (13) sowie des Kerntriebwerks (14) getrennt sind.

18. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypasskanalmittel einen vom Kerntriebwerk «(14) konzentrischen inneren Bypasskanal (13) und einen zum letzteren konzentrischen äußeren Bypasskanal (78) aufweisen, wobei eine Strömungsverbindung mit einer Bypassauslaßdüse (32, 42) besteht, und daß ferner ein Durchgang (14o) vorhanden ist, der den inneren Bypasskanal (13) mit dem Kerntriebwerksauslaßstrom an einem stromaufwärts von den Kern- und Bypasskanalauslaßdüsen (38, 32, 42) gelegenen Punkt verbindet.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppel- bzw. Zweipositionsventilmittel Bypassdüsenventilmittel (132, 142) zum wahlweisen Schließen bzw. öffnen der Bypassauslaßdüse (32, 42) in den ersten bzw. zweiten Positionen der Doppelpositionsventilmittel und ferner Durchgangsventilmittel (4o, 138) zum wahlweisen Verschließen bzw. Öffnen des Durchgangs (14o) in den zweiten bzw. ersten Positionen der Doppelpositionsventilmittel aufweisen.

20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk (1o) einen Einlaß (15) aufweist, der stromaufwärts vom Kerntriebwerk (14) angeordnet ist und zum Aufnehmen eines Luftstroms bei einem vorbestimmten optimalen Pegel entsprechend bemessen ist, und ein zweistufiges Gebläse mit einer ersten Stufe (6o) zum Verdichten des Einlaßluftstroms und zum Leiten des verdichteten Einlaßluftstroms zum äußeren Bypasskanal (78) sowie zu einer zweiten Gebläsestufe (62), die unter einem vorbestimmten Abstand stromabwärts von der ersten Gebläsestufe (6o) angeordnet ist, wobei die zweite Gebläsestufe (62) den inneren Bypasskanal (13) und das Kerntriebwerk (14) mit verdichteter Luft versorgt.

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21. Einrichtung nach Anspruch 2o, ferner gekennzeichnet durch geometrisch variable Mittel bzw. Geometrieveränderungsmittel zum Halten des Einlaßluftstroms auf einem vorbestimmten optimalen Pegel, wenn das Triebwerksbypassverhältnis verändert wird.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrisch variablen Mittel ein Mittel (1·32, 142) zum Verändern der Fläche der Bypassauslaßdüse (32, 42) und ein Mittel (133) zum Verändern der Fläche der Kernauslaßdüse (38) enthalten.

23. Einrichtung nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch Doppelpositionsklappenventilmittel (43) zwischen den inneren und äußeren Bypasskanälen (13, 78), um wahlweise in einer ersten Position den äußeren Bypasskanal (78) zu verschließen sowie den inneren Bypasskanal (13) strömungsmäßig mit der Bypassauslaßdüse (32) zu verbinden und in einer zweiten Position den inneren Kanal (13) an einer vom Durchgang (14o) stromaufwärts gelegenen Stelle zu verschließen sowie den Außenkanalstrom über die Bypassdüse (32) abzulassen, wodurch das Gasturbinentriebwerk (1o) in einer Betriebsart zum Erzeugen eines relativ hohen 'Trockenschubes¹ betrieben werden kann, wenn sich die Klappenventilmittel (43) in der ersten Position, die Durchgangsventilmittel (138) in einer den Durchgang (14o) verschließenden Position und die Bypassdüsenventilmittel in einer die Bypassauslaßdüse (32) öffnenden Position befinden.

24. Zyklusvariables Turbinentriebwerk, gekennzeichnet durch einen Einlaß (15) zum Aufnehmen eines Gasstroms, durch ein stromabwärts von dem Einlaß (15) angeordnetes Gebläse (12) zum Komprimieren bzw. Verdichten des Gasstroms, durch einen strömurigsmäßig mit dem Gebläse (12) verbundenen inneren Kanal (24) mit einem darin angeordneten Kerntriebwerk (14) und einer Düse

(38) zum Ablassen des Kernstroms, durch einen zum inneren Kanal (24) konzentrischen und mit dem Gebläse (12) strömungsmässig verbundenen äußeren Kanal (13) zum Leiten eines Teils des komprimierten Gebläsestroms um das Triebwerk (14) und zum Ab-

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lassen dieses Teils des Gebläsestroms durch eine Außenkanal-Auslaßdüse (32), durch einen Durchgang (14ο) in der äußeren Wandung des inneren Kanals (24) an einer stromabwärts vom Kerntriebwerk (14) sowie stromaufwärts von den Kern- sowie Bypassauslaßdüsen (38, 32) gelegenen Stelle, damit sich der Gasstrom im äußeren Bypasskanal (13) mit dem vom Kerntriebwerk (14) austretenden Gasstrom mischen kann, ferner durch erste Ventilmittel (132), die in einer Schließposition den Außenkanalstrom an einer stromabwärts vom Durchgang (14o) gelegenen Stelle hemmen bzw. unterbinden und die in einer Öffnungsposition den Außenkanalstrom durch die Bypassauslaßdüse (32) austreten lassen, und durch zweite Ventilmittel (4o, 138), die den Durchgang (14o) in einer Schließposition verschließen und einer Öffnungsposition freigeben, so daß die Betriebsart des Triebwerks (1o) von einer solchen einer Trennstromturbine mit großem Bypassverhältnis zu einer solchen einer Mischstrom-Turbostrahlturbine mit kleinem Bypassverhältnis umgestellt werden kann, wobei die erste Betriebsweise vorliegt, wenn die ersten Ventilmittel (132) geöffnet sowie die zweiten Ventilmittel (4o, 138) geschlossen sind, und wobei die zweite Betriebsweise vorliegt, wenn die ersten Ventilmittel (132) geschlossen sowie die zweiten Ventilmittel (4o, 138) geöffnet sind.

25. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln des Bypass- und Druckverhältnisses eines Gasturbinentriebwerks mit einem strömungsmässig mit einer Kernauslaßdüse verbundenen Kerntriebwerk und einem dieses umgebenden Bypasskanal zum Leiten eines Teils eines Einlaßluftstroms um das Kerntriebwerk und zum Ablassen des Teils des Luftstroms durch eine Bypasskanalauslaßdüse, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanalauslaß geschlossen wird, während gleichzeitig der Bypasskanalstrom zu einem Vermischen mit dem Kerntriebwerksauslaßstrom veranlaßt wird, wodurch beide Kerntriebwerks- und Bypasskanalströme zum Vermindern des Bypassverhältnisses aus der Kerntrxebwerksauslaßdüse austreten, oder daß alternativ der Bypasskanalauslaß freigegeben und gleichzeitig die Kern- und Bypasströme getrennt werden,

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wodurch der Kernstrom aus der Kerndüse und der Bypasstrom aus der Bypassdüse austreten, um das Bypass- und Druckverhältnis zu vergrößern.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verändern des Bypass- und Druckverhältnisses die Strömungsfläche bzw. Strömungsquerschnittsfläche der Kern- und Bypassauslaßströme verändert wird, um beim Verändern des Bypassverhältnisses die Anpassung des Triebwerkseinlaßluftstroms an einen vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten.

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