DE2723639C3

DE2723639C3 - Mantelstrom-Gasturbinen-Flugtriebwerk

Info

Publication number: DE2723639C3
Application number: DE2723639A
Authority: DE
Inventors: Michael John Talbot Farnsfield Newark Nottinghamshire Smith (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-05-27
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2723639A1; IT1077183B; FR2352954A1; GB1535598A; DE2723639B2; JPS52144511A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mantelstrom-Gasturbinen-Flugtriebwerk der im Oberbegriff des An-Spruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solches Flugtriebwerk ist aus der US-PS 35 79 993 bekannt. Bei diesem Flugtriebwerk sind die radialen Abmessungen des Mantelstromgehäuses am stromabwärtigen, die Nebenstromluflschubdüse begrenzenden Ende größer als die radialen Abmessungen der keulenförmigen Ausbuchtungen, so daß zwischen den radia! äußeren Abschnitten dieser Ausbuchtungen und dem Mantelstromgehäuse ein geschlossener Ring gebildet ist, der von Nebenstromluft durchströmt ist. Das bedeutet, daß die austretenden Strahlgasc von einem geschlossenen Nebenstromluftring gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt sind, wenn sie aus der Schubdüse austreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Schubdüsen für Manlelstromgasturbinenschubtriebwerke mit niedrigem bis mittlerem Nebcnstromverhällnis so auszubilden, daß eine erzwungene Ventilation der Turbinenabgasc durch die Nebenstromluft außerhalb des Triebwerks gewährleistet wird, bevor die Mantel- M stromluft merklich von dem Kerntricbwerksschiibstrahl entfernt oder diffundiert ist.

(iclöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale,

Dadurch, daß kein geschlossener Ring von Nebenstromluft vorhanden ist, setzt unmittelbar nach Austritt der beiden Ströme eine Vermischung ein, wobei auch der Vorteil der Lärmverminderung erhalten bleibt, der durch die Form der Ausbuchtungen bzw. Keulen erreicht wird, die die Oberfläche vergrößern. Gleichzeitig ergibt sich der bauliche Vorteil, daß das Mantelstromkanalgehäuse und das von den Keulen bzw. Ausbuchtungen der Kerntriebwerksschubdüse gebildete Gehäuse starr miteinander verbunden werden können.

Gegenüber jenen Triebwerken, bei denen die Vermischung von Nebenstromluft und Triebwerksabgasen innerhalb des Triebwerks stattfindet, hat die Erfindung den Vorteil, daß der aerodynamische Wirkungsgrad erhöht wird. Ein Beispiel eines Triebwerks, bei dem die Vermischung innerhalb des Strahlrohres erfolgt, ist in der Zeitschrift »Flight International« vom 12. Juli 1973, Seite 65 beschrieben.

Eine Ausbildung der Verbunddüse gemäß Anspruch 2 ist besonders geeignet für Triebwerke mit mittlerem Nebenstromverhältnis in einem Bereich von etwa 1,5 :1 bis3:l.

Eine Verbundschubdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ist insbesondere für Turbofantriebwerke mit einem niedrigeren Nebenstromverhältnis als etwa 1,5 :1 geeignet.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 schematische axiale Rückansicht einer Verbundschubdüse für ein Turbofantriebwerk,

F i g. 2 eine schematische perspektivische Ansicht der Schubdüse gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine schematische axiale Rückansicht einer zweiten Ausführungsform einer Verbundschubdüse.

Fig. 1 zeigt eine Verbundschubdüse 1, die aus einer Kerntriebwerksschubdüse 2 der Kvulen- bzw. Wellbauart, die am Ende des Strahlrohres 4 eines Turbofantriebwerks mit niedrigem Nebenstromverhältnis anschließt und einer Nebenstromluftschubdüse 6 besteht, deren Austrittsfläche definiert ist durch das stromabwärtige Ende des Nebenstromkanalgehäuses 8 und die äußeren Oberflächen der keulenförmigen Ausbuchtungen 10 und des zentralen Ringabschnitts 12 der Kerntriebwerksschubdüse 2. Der Innendurchmesser der Nebenstromluftschubdüse 6 ist kleiner als die größte radiale Abmessung der Keulen 10. Die Kerntriebwerksschubdüse 2 empfängt lediglich die Abgase 14 des Kerntriebwerks und läßt nur die Abgase austreten, 'vährend die Nebenstromluftschubdüse 6 nur Nebenstromluft 16 empfängt und austreten läßt. Die Kerntriebwerksabgase 14 und die Nebenstromluft 16 sind daher völlig unvermischt, bevor sie aus den in gleicher Ebene liegenden Düsen austreten. Diese Anordnung ist geeignet für Turbofantriebwerke mit einem Nebenstromverhältnis von zum Beispiel 1,5 : I.

Modellversuche an der in den Fig. I und 2 beschriebenen Düse haben gezeigt, daß diese im Hinblick auf Schalldämpfung in gleicher Weise wirksam ist, wie bekannte schallgedämpfte Düsen, diesen gegenüber jedoch eine sehr viel bessere aerodynamische Charakteristik aufweist.

Gemäß F-' i g. J besteht die Verbundschubdüse 18 wiederum aus einer Kcrniriebweiksschiindüsc 20 der Keiilenbauart und einer Nebenstromluftschubdüse 22.

Diese Verbundschubdüse 18 ist geeignet für ein Furbofantriebwerk mit einem Nebenstromverhältnis in jinem mittleren Bereich, z. B. 1,5:1 bis 3:1. Wie bei Jem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird die Nebenitromluftschubdüse 22 durch das stromabwärtige Ende Jes Nebenstromkanalgehäuses 24 und die äußere Dberfläche der keulenförmigen Ausbuchtungen 23 der ICerntriebwerksschubdüse 20 definiert. Wegen des größeren Nebenstromverhältnisses ist die Querschnitts-'läche der Ncbenstromluftschubdüse 22 größer als die Juerschnittsfläche der entsprechenden Düse 6 in F i g, 1

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 umschließt Jas stromabwärtige Ende des Nebenstromkanals 24 gerade die Ausbuchtungen 23 der Kerntriebwerksschubdüse 20 und die Ausbuchtungen sind mit ihren radial äußeren Enden an der Wandung des Nebensiromkanals 24 festgelegt, wobei der Innendurchmesser der Nebenstromluftschubdüse etwa der gleiche ist wie der Außendurchmesser der Kerntriebwerksschubdüse 20.

Bei den in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Schubdüsen wird eine erzwungene Ventilation der Turbinenabgasströmung durch die Nebenstromluft bewirkt, so daß sich eine kontinuierliche Vermischung zwischen den heißen Turbinenabgasen und der kühleren Nebenstromluft mit geringerer Geschwindigkeit ergibt, und zwar unabhängig von der Fluggeschwindigkeit und unabhängig von der Ansaugrate von Umgebungsluft

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mantelstrom-Gasturbinen-Flugtriebwerk mit einem Mantelstromkanalgehäuse, dessen stromabwärtiges Ende eine Nebenstromluftschubdüse bildet und mit einer Kerntriebwerksschubdüse, die eine lärmdämpfende, mit mehreren Ausbuchtungen versehene Form aufweist, wobei die Austrittsebenen der beiden Schubdüsen im wesentlichen zusammenfallen und die Austrittsfläche der Nebenstromschubdüse zwischen den stromabwärtigen Ende des Mantelstromgehäuses und dem äußeren Umfang der Kerntriebwerksschubdüse definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schubdüsen (2, 6; 20, 22) baulich zu einer Verbundschubdüse (1; 18) vereinigt sind, daß das Mantelstromkanalgehäuse (8; 24) die Mantelströmung an dem Mantelstromschubdüsenaustritt ausschließlich in den Bereichen zwischen den Ausbuchtungen (10; 23) der Kerntriebwerksschubdüse begrenzt und die inneren radialen Abmessungen des Mantelstrom-Kanalgehäuses (8; 24) am stromabwärtigen Ende nicht größer sind, als die radialen Abmessungen der Ausbuchtungen (10; 23) der Kerntriebwerksschubdüse (2; 20).

2. Mantelstrom-Gasturbinen-Flugtriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelstromkanalgehäuse (24) mit den radial äußeren Abschnitten der Ausbuchtungen (23) der Kerntriebwerksschubdüse (20) verbunden ist und diese umschließt (Fig. 3).

3. ManU'islrom-Gasturbinen-Flugtriebwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Radialabmessungen des Mantelstromkanalgehäuses (8) am stromabwärtigea Ende geringer sind als die radialen Abmessungen der Ausbuchtungen (10) und Wandabschnitte des Mantelstromgehäuses in Umfangsrichtung an die seitlichen Abschnitte der Ausbuchtungen (10) anschließen (F i g. 1,2).

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